海拉尔盆地巴彦呼舒凹陷南屯组层序地层特征及有利区带预测

2018-03-13李文涛

长江大学学报(自科版) 2018年3期

李文涛

(中石油大庆油田有限责任公司海拉尔石油勘探开发指挥部, 内蒙古呼伦贝尔 021000)

海拉尔盆地是大庆外围盆地中一个重要的含油气盆地，乌尔逊凹陷、贝尔凹陷是盆地内部到目前为止已发现的2大富油凹陷[1]，累计提交探明储量2.28×108t，目前勘探程度较高，剩余目标更加复杂，隐蔽性更强，可提供的规模、优质目标越来越少，其他凹陷将成为海拉尔盆地储量接替的新领域。

巴彦呼舒凹陷近几年油气勘探不断有新的发现[2]，已在舒1井与楚5井相继获得工业突破，且其生油条件优越，具有较大的勘探潜力。但巴彦呼舒凹陷目前勘探程度较低，多期构造活动，地质条件复杂，成藏规律认识不清，前人研究[3～5]主要集中在烃源岩评价及油源对比方面，而关于层序地层及成藏条件方面研究较少，制约了油气勘探的步伐。

在陆相断陷盆地中，运用层序地层学理论进行油气勘探，是预测有利沉积储层的有效理论和手段之一，已成为当前油气勘探开发研究的热点课题和重要的发展方向[6～10]。因此，笔者通过对岩心、测井、录井、地震及古生物等资料综合分析，结合层序界面成因特征，构建了巴彦呼舒凹陷南屯组(K1n)地层格架，在该基础上开展了沉积相类型及展布特征研究，同时结合油气成藏条件综合分析，指出有利勘探目标，旨在推进巴彦呼舒凹陷的油气勘探。

1 地质概况

巴彦呼舒凹陷在地理位置上处于海拉尔盆地的西南部，呈北东向展布，为西断东超箕状断陷，面积约为1500km2[5]。从西向东依次发育西部陡坡带、中部凹槽带和东部缓坡带3个二级构造单元，其中，中部洼槽带被巴南和巴北2个低隆起分割为巴南、巴中和巴北3个次凹，整体具有“东西分带、南北分块”的构造格局[4]。巴中次凹地层最为发育，沉积厚度大，巴南、北2个次凹相对较浅。由于西界断层在中部次凹区域活动较南北段强烈，断陷期地层主要分布于巴中次凹，厚度约为2000m左右。目前钻井主要集中在巴中次凹，均见到良好的油气显示。

巴彦呼舒凹陷历经了早期断陷阶段、中期断-拗转换阶段和晚期拗陷阶段3期构造演化[11]。主要沉积白垩系，自下而上依次为塔木兰沟组、铜钵庙组(K1t)、K1n、大磨拐河组(K1d)、伊敏组(K1y)及青元岗组[12](图2)。其中K1n是主要勘探层系，也是该次研究的重点层系。

图1 巴彦呼舒凹陷地层系统及区域位置图

2 层序地层特征

层序界面的识别是层序地层划分和对比的关键，也是进行区域等时地层对比的核心工作和主要标志[13]。通过对岩心、测井、录井、地震及古生物等资料综合分析，结合层序界面成因特征，将K1n分为2个三级层序，自下而上依次为SQ1和SQ2，其对应的层序界面分别为SB1、SB2和SB3(图2)。

图2 巴彦呼舒凹陷层序界面地震反射特征

SB1界面为K1b与K1n之间的分界面，地震上与T3反射层相对应，为区域性角度不整合界面，在凹陷内部的反射界面上可见明显的上超现象，而在凹陷边缘的反射界面下见明显的削截反射特征(图2)；在岩性上，界面上、下岩性迥异，呈突变接触，通常是K1n的凝灰质砂岩与K1b砂砾岩直接接触，局部地区为K1n的砂砾岩直接披覆于基底的火山角砾岩之上(图3(a))；在电性上，界面上下迥异，呈突变接触，出现明显的砍值(图3(a))；另外，界面上、下古生物组合带也有明显差异，界面之上南屯组一段(K1n1)主要发育原始古松粉-双束松粉组合，而界面之下的K1b主要为云松粉-双束松粉-单束松粉组合带[14](图4)。

图3 巴彦呼舒凹陷各层序界面特征

图4 巴彦呼舒凹陷K1n层序地层划分

3 层序格架内沉积体系分析

以层序地层格架划分为基础，利用实钻岩心、测井、录井及地震等资料，对巴彦呼舒凹陷K1n开展了沉积相类型及展布特征研究，确定其沉积时期发育扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊等3种沉积相类型。

3.1 沉积相类型

3.1.1扇三角洲相

扇三角洲相是由冲积扇直接入湖形成的一种粗粒碎屑沉积物，其通常发育在湖盆的陡坡带，一般包含重力流和牵引流2种成因[15]。扇三角洲只有在地形高差变化较大，地形坡度相对较陡，紧邻物源区，物源供给充足的特定条件下才能发育。扇三角洲岩石类型复杂，主要发育砾岩、含砾砂岩及粗砂岩，其次发育少量的粉砂岩和泥质粉砂岩；磨圆、分选较差，多呈杂乱分布，反映近物源、搬运距离短、沉积迅速的特点。扇三角洲沉积相主要分布在研究区西部陡坡带，主要发育平原和前缘2种亚相。

扇三角洲平原主要在陆上沉积，岩石以杂色砂砾岩、含砾砂岩及中粗砂岩为主，发育辫状河道和辫状河道间2种微相。辫状河道主要由厚层杂色砾岩、砂砾岩和粗砂岩组成；垂向多呈正旋回特点，单层厚度较大，通常为10～25m；多呈混杂块状构造；电测曲线多呈高幅的箱形或钟形，在垂向上重复出现。辫状河道间岩性为棕褐色、紫红色块状泥岩，浅灰色细砂岩、粉砂岩；单层厚度较薄，一般为5～10m；电性曲线主要呈中-低幅的钟形。

扇三角洲前缘是扇三角洲极为重要的组成部分，岩性主要为浅灰色含砾砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥岩。发育水下分流河道、席状砂、河口坝和水下分流河道间等微相类型。水下分流河道微相主要由浅灰色、灰色砂砾岩、粗砂岩和粉砂岩构成；具有冲刷构造、波状交错层理及槽状交错层理等沉积构造；电阻率曲线呈中幅箱形或钟形，自然电位曲线为中高幅齿状钟形；垂向上具有明显的下粗上细的正韵律特点，底部发育充填构造，厚度为2～8m。席状砂微相岩性主要为浅灰色粉砂岩、泥质粉砂岩以及浅灰色泥岩；泥岩质地较纯，多见水平层理，在泥质粉砂岩和粉砂岩中常见透镜状、波状层理等；电阻率和自然伽马曲线具有薄层指状或钟形特征。河口坝微相主要由浅灰色粉砂岩和泥质粉砂岩组成，具有下细上粗的反旋回特征；电阻率和自然电位曲线为漏斗形。水下分流河道间微相岩性为厚度较薄的浅灰色粉砂岩、泥质粉砂岩和浅灰色、灰绿色泥岩；泥岩主要发育平行层理，粉砂岩中常见波状层理、波状交错层理；电阻率曲线为平缓微齿形(图5)。

图5 巴彦呼舒凹陷扇三角洲沉积特征(舒1井)

扇三角洲在地震上呈现为楔形的前积反射结构，向湖盆方向逐渐收敛，振幅一般中到低，连续性较差，边部常见空白反射结构，揭示了近源快速沉积特征。粒度概率累计曲线多为两段式，偶见三段式，总体上来看具有重力和牵引流两种成因特征，其中两段式由跳跃和悬浮总体构成，缺少滚动组分，跳跃总体体积分数约为50%～70%，悬浮总体体积分数20%～30%，反映分选程度中等偏低，揭示水下分流河道能量较强(图5)。

3.1.2辫状河三角洲相

辫状河三角洲指由辫状河直接推进湖盆中所形成的富砂型湖盆浅水三角洲[16]。同扇三角洲相比，辫状河三角洲搬运距离相对较远，沉积物粒度相对较细，在断陷湖盆的斜坡带，长轴和短轴方向均可发育。主要以牵引流动力机制为主。辫状河三角洲发育于巴彦呼舒凹陷东部缓坡带，主要发育平原和前缘2种亚相。

辫状三角洲平原主要发育辫状河道和洪泛平原2种微相。辫状河道微相岩性相对较粗、分选较差，以杂色和紫红色块状含砾砂岩、细砂岩为主，局部发育粉砂岩及泥岩；砾岩分选、磨圆较差，泥质含量相对较少，为下粗上细的正韵律，底部冲刷构造发育，具大型板状和槽状交错层理；单个砂体厚度为2～6m不等；自然电位曲线多呈齿化箱形或钟形，电阻率曲线表现为高幅的钟形或箱形。洪泛平原岩性主要为杂色粉砂岩、泥质粉砂岩和紫红色、浅灰色泥岩，炭化植物碎片发育。

辫状三角洲前缘发育水下分流河道、席状砂、河口坝及河道间等沉积微相。水下分流河道是前缘重要的组成部分，所占比例较大；其沉积物粒度较辫状河道细，由厚层灰色砾砂岩、细砂岩与灰色粉砂岩和深灰色泥岩组成，分选、磨圆相对较好；往往由多个下粗上细的正韵律砂岩叠置而成，单砂层厚度为2～5m，底部冲刷构造发育，此外槽状交错层理、波状交错层理亦常见；电阻率曲线多表现为高幅值的箱形或钟形，自然电位曲线呈齿化箱形和钟形。席状砂位于水下分流河道或河口坝前端及侧翼，砂体一般为粒度相对较细的薄层灰色细砂岩、粉砂岩与灰色泥岩互层；成熟度较高，分选磨圆好，单砂层厚度一般为1～2m，常见波状层理及变形层理；电阻率和自然电位曲线呈漏斗形或指状。河口坝位于水下分流河道的前缘及侧翼，岩性为灰色中、细砂岩和粉砂岩；自下而上多呈由细变粗的反韵律，分选磨圆较好，见中型交错层理、平行层理；电阻率曲线呈漏斗形，自然伽马曲线多呈指状。河道间微相岩性相对较细，多为溢岸细粒沉积，常发育灰色、灰绿色泥岩，可见少量的灰色泥质粉砂岩；水平层理、波状层理较为发育；电性曲线一般为低幅、平缓指状(图6)。

图6 巴彦呼舒凹陷辫状河三角洲沉积特征(楚4井)

地震剖面上辫状河三角洲振幅较强、连续性较好，内部的前积反射结构非常明显。在粒度分析中发现多为三段式结构，其中跳跃总体含量较高，滚动组分含量相对较低，斜率和分选中等，揭示了水下分流河道沉积特点(图6)。

3.1.3湖泊相

湖泊相主要分布于巴彦呼舒凹陷中部洼槽区域，岩性偏细，颜色相对较深，主要为灰色、深灰色泥岩和浅灰色泥质粉砂岩和粉砂岩，可分为滨浅湖与深湖-半深湖2种亚相[14]，凹陷中主要发育滨浅湖亚相，只在局部的洼槽区发育深湖-半深湖亚相。

滨浅湖亚相岩性粒度相对较细，主要由灰色、深灰色泥岩与浅灰色粉砂岩及泥质粉砂岩构成，砂泥频繁互层；该亚相处于浪基面之上，水体较浅但始终位于水下，受波浪、湖流强烈作用，沉积构造类型多样，可见平行层理、波状层理、浪成砂纹层理，此外亦可见植物根茎和生物扰动构造等；自然电位曲线呈现为低幅线状，电阻率曲线的幅度变化并不大(图7)；在地震剖面上呈中-弱振幅、连续性中-好的席状外形反射特征。

图7 巴彦呼舒凹陷湖泊沉积特征(楚3井)

深湖-半深湖亚相通常处于湖盆中深水部位，大多处于缺氧的还原环境中[14]；沉积物粒度偏细、颜色相对深，主要为深灰色、黑色泥岩及薄层灰色泥质粉砂岩；发育水平层理、块状层理和透镜状层理等；电测曲线多表现为低幅齿化线状；在地震剖面上多呈现为强振幅、连续较好-好的平行、亚平行反射结构(图7)。

3.2 沉积体系展布特征

K1n沉积时期处于裂陷期，盆地的古构造、古地貌对沉积体系展布具有明显的控制作用。在单井相、连井剖面相分析的基础上，结合砂岩厚度、砾砂地比及砂地比，并参考重矿物、古地貌及地震前积反射结构等方面，编制了K1n1(SQ1层序)和K1n2(SQ2层序)较为精细的沉积相图。

3.2.1SQ1层序沉积体系展布

K1n1沉积时期(SQ1)为强烈裂陷期，受3条北东、北东东向雁列式控陷断裂控制，凹陷沉降较大，导致大规模水进，水体加深，湖泊面积迅速扩大，形成“深盆、深水”的宏观环境。该时期主要发育了扇三角洲和辫状河三角洲2种砂体，并沉积以暗色泥岩和油页岩、钙质泥岩与泥灰岩为主的湖相细粒沉积，该套细粒沉积物成为盆地主力烃源岩，为油气藏的形成提供了充足的物质基础。扇三角洲相主要分布在研究区西部陡坡带；而辫状河三角洲相主要发育在巴彦呼舒凹陷东部缓坡带；中部的洼槽区发育深湖-半深湖相沉积。利用不同相带储集砂体的含油气性统计分析，揭示扇三角洲前缘和辫状河三角洲前缘砂体储层物性较好，且呈楔状与深湖相优质烃源直接接触，源储一体，成藏条件优越(图8(a))。

3.2.2SQ2层序沉积体系展布

K1n2沉积时期(SQ2)是盆地断陷的鼎盛时期，断裂活动较频繁，水体继续加深，湖盆水域扩大，物源区后退。该时期所发育的沉积体系有变细趋势，表现为“广盆、浅水”的沉积环境，主要发育有辫状河三角洲和扇三角洲2种沉积体系，其前缘砂体直接深入到深湖相泥岩中，被泥岩所包裹，具有“泥包砂”的特点，砂层薄，连通性差，易形成断层-岩性和岩性油藏。因辫状河三角洲前缘和扇三角洲前缘砂体储层物性均较好，并紧邻规模较大的优质烃源岩，同时K1n2上覆地层K1d发育巨厚的泥岩作为区域盖层，构成了良好的生、储、盖组合。巴中次凹西部陡坡带的楚5井和舒1井分别获32.75t/d和5.38t/d高产工业油流，已证实扇三角洲前缘、辫状河三角洲前缘等砂体是有利的含油相带，是油气勘探的重要领域(图8(b))。

图8 巴彦呼舒凹陷K1n沉积体系平面展布图

4 有利区带预测

巴彦呼舒凹陷西部陡坡的断裂调节带经历K1n末期和K1y末期2期构造反转，形成大型鼻状构造带，K1y末期反转对断陷期构造破坏小，原始鼻状构造得以完整保存，陡坡带发育的2个大型断鼻构造，形成断鼻圈闭，且2组调节带的断裂交汇处为构造低地，是最大水系的注入位置。扇三角洲前缘砂体在2条断层交汇处堆积，形成“叶片状”或 “朵状”扇体沉积，沿着鼻状构造带展布；受多期构造活动影响形成多个欠压实带，形成异常高孔带，储层物性好，孔隙度一般大于10%；多期叠置的扇三角洲前缘砂体与深湖相优质烃源岩直接接触，该套泥岩有机质丰度高，母质类型以Ⅰ型干酪根为主，生烃能力强，分布范围广，达到优质烃源岩级别。构造变换带源储与构造匹配好，是油气聚集的良好场所，发育构造油藏，上油下水或上油下干，具有整体含油的特点(图9)。陡坡带舒1井和楚5井分别获得5.38t/d和32.75t/d的高产工业油流，证实其为有利的勘探区域。

东部缓坡构造带，以平行主构造走向的顺向控洼断层为界，邻近主生油中心，油源供给条件较好。该区为一短窄的斜坡，地层产状较为简单，向边界层层超覆、尖灭。区内断层较为发育，与斜坡带走向相反，形成系列反向断块，断裂延伸长，形成多个断层破折带。该区构造较为平缓，不易形成局部构造圈闭(图9)。地层总体较薄，向凹陷边部逐渐减薄，储层发育程度差，目前钻井已油气揭示，证实缓坡带是巴彦呼舒凹陷较有利的前景勘探区。