柴达木盆地昆北油田切6区古近系辫状河三角洲沉积特征与砂体叠置模式

刘 畅，何 辉，王友净，胡亚斐，李积永，谢 琳，李 杰

(1.中国石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油青海油田分公司 勘探开发研究院,甘肃 敦煌 736200)

引 言

辫状河三角洲沉积是辫状河体系前积到滨湖水体中形成的富含砂和砾石的三角洲[1]，沉积条件和沉积特征介于粗碎屑扇三角洲和细粒沉积的曲流河三角洲之间。国内外学者通过多年研究，提出了退积型三角洲枝状向指状演化及进积型三角洲砂体连片分布的2类沉积模式[2-5]。前人认为昆北油田古近系储层主要为辫状河三角洲沉积，但近几年研究成果主要集中在构造演化、油气成藏条件和储层特征等方面[6-8]，对沉积体系及沉积特征研究相对较少，尤其是在沉积模式指导下的砂体叠置关系的研究仍显不足[9-11]，制约了油田开发调整及挖潜。本次研究综合岩心薄片、分析化验、测录井数据及生产动态资料，精细表征昆北油田切6区古近系路乐河组辫状河三角洲沉积特征，明确了该区主要发育一套退积型辫状河三角洲沉积，进一步总结了平原及前缘砂体展布特征，建立了研究区辫状河三角洲砂体叠置模式，为剩余油研究及下一步开发调整提供了可靠的地质依据，同时也为昆北油田其他区块辫状河三角洲砂体叠置关系研究提供借鉴。

1 地质概况

昆北油田位于柴达木盆地西部昆北断阶带上(图1)，该断阶带是在古生代变质岩和海西期花岗岩复合基底之上，由昆仑山隆升向盆地挤压形成的昆北大逆断裂主控的断阶构造[7]。其中，主力区切6区块位于昆北断阶带切六号构造，面积约40 km2，区块内共钻井170余口。地层自下而上发育基岩、路乐河组(E1+2)、下干柴沟组下段(E31s)、下干柴沟组上段(E32s)、上干柴沟组(N1s)、下油砂山组(N21s)、上油砂山组(N22s)、狮子沟组(N3s)及七个泉组(Q1+2q)等地层(图2)，沉积厚度800～2 600 m。研究区主力含油层系包括古近系路乐河组(E1+2)及下干柴沟组下段(E31)的下部，其中E1+2油藏为一套近物源远油源、山前快速沉积的低渗透砂砾岩油藏，沉积环境为辫状河三角洲平原亚相到辫状河三角洲前缘亚相。

2 沉积特征

综合岩石学特征、粒度及泥岩颜色等资料，认为切6区块古近系路乐河组(E1+2)为退积型辫状河三角洲，沉积环境从辫状河三角洲平原亚相过渡到辫状河三角洲前缘亚相。

图1 柴达木盆地昆北油田切6区块构造位置Fig.1 Tectonic position of Block Q6 of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

图2 柴达木盆地昆北油田地层系统Fig.2 Formation system of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

2.1 岩石学特征

切6井区E1+2段岩石成分以长石砂岩为主(图3(a))，成分成熟度中等—低，经岩心及铸体薄片分析统计，碎屑组分中长石含量14%～47%，平均34%；石英含量8%～43%，平均30%，以单晶石英为主；岩屑含量平均19%，种类丰富，以花岗岩等火成岩岩屑为主，其次为变质岩岩屑。

岩心观察表明，研究区岩石类型丰富，以砾状砂岩、细砾岩及粉砂岩为主；综合录井岩屑等资料，泥岩颜色为红褐色、杂色和深灰色，反映沉积时期水体较浅，兼具水上与水下的沉积特征(图4)。

图3 柴达木盆地昆北油田切6区块路乐河组岩石成分三角图及粒度概率曲线Fig.3 Rock-type triangular plot and grain-size probability curves of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

2.2 沉积构造

切6井区路乐河组发育丰富的沉积构造，如冲刷面、交错层理、平行层理、块状构造等(图4)。岩性与沉积构造的组合是沉积相的重要判断依据，如河道发育底部滞留沉积，砾岩底部常具有明显的冲刷面，向上发育小型板状、层状交错层理，反映较强的水动力环境；平原常见具有平行层理的粉细砂岩，透镜状及脉状层理反映泛滥平原或河道间的沉积。

图4 柴达木盆地昆北油田切6区路乐河组典型岩心照片Fig.4 Typical core photographs of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oil Field in Qaidam Basin

2.3 粒度

岩石的粒度和分选性是影响储层物性的2个结构要素。粒度分析表明切6区E1+2段储层结构成熟度中—差，分选中—差，碎屑颗粒磨圆程度以次棱—次圆状为主，粒度曲线以两段式或复杂的两段式为主(图3(b))，以跃移质和悬移质组成为主，反映牵引流特征。胶结类型多为孔隙胶结，颗粒支撑(图5)。胶结物类型主要有方解石、白云石、自生黏土矿物等。

图5 柴达木盆地昆北油田切6区路乐河组储层典型薄片照片Fig.5 Typical thin-section photographs of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oil Field in Qaidam Basin

3 沉积微相类型及特征

辫状河三角洲通常受洪水控制，常由季节性的沉积作用产生。研究区路乐河组物源为南部的祁漫塔格，逆冲推覆作用使昆仑山不断抬升，遭受剥蚀作用，大量物源经短距离搬运沉积下来，在昆仑山前形成辫状平原，进而推进湖泊形成南西—北东向展布的辫状河三角洲前缘沉积。综合岩心相、测井相，共划分出8种沉积微相。

3.1 辫状河三角洲平原

该亚相为辫状河三角洲的水上部分，以水上分流河道为主，其次还发育越岸沉积及泛滥平原共3种微相。岩性以棕红、棕灰色粉砂岩和砾岩为主(图4(g))。

(1)水上分流河道：河道构成了三角洲平原亚相沉积的骨架，垂向上呈正粒序，以砂质沉积为主。研究区位于三角洲平原，主要发育平行层理的细砂岩，体现水浅流急的特点[12]。砂体粒度细、厚度薄，自然伽玛曲线为典型的钟形或箱形(图6)。

(2)越岸沉积：水体漫越河岸，在河道两侧形成一些积水洼地，内部沉积细粒物质如粉砂岩。测井曲线反应为中低幅的钟型或尖峰型。部分洪水期越岸形成的洼地逐渐被植被覆盖形成沼泽环境。

(3)泛滥平原：主要发育于平原河道间的低能环境，内部以细粒充填沉积为主。在早期粒度稍粗的粉砂级颗粒发生沉积之后，泥质成分逐渐堆积，沉积物暴露于地表，呈一种氧化环境的红色(图4(f))。测井曲线以低幅平直的线型特征为主。

3.2 辫状河三角洲前缘

从三角洲内前缘到外前缘,随着分流河道的分叉,水动力持续降低，导致水下分流河道发生明显的差异卸载,分流河道的规模逐渐减小。根据砂体厚度、岩性分布特征等方面的差异,将辫状河三角洲前缘划分为水下分流河道、河道侧翼、河口坝、席状砂及分流河道间共5种微相[13-15]。

(1)水下分流河道：水下分流河道是平原河道入湖后在水下的延伸。由于辫状河三角洲的河流作用强,因而水下分流河道是辫状河三角洲前缘的主要砂体。河道频繁迁移，砂体中交错层理发育，冲刷面构造亦常见。其中，靠近平原的水下分流主河道能量强，沉积物颗粒粗，岩性常见细砾岩和砂砾岩(图4(a)—图4(e))，测井曲线特征表现为高幅的箱型或齿状箱型；而外前缘的河道能量减弱，砂体搬运距离长，所以，河道的规模减小、砂体厚度薄、岩性细，测井曲线特征表现为中高幅的钟型。

(2)河道侧翼：河道侧翼微相是洪水期河流溢出后在河道两侧形成的较细粒物质[16]，由灰色粉-细砂岩组成，发育波纹层理、透镜状层理及水平层理等。厚度较小，无明显的韵律性。测井曲线特征表现为中低幅的钟型，也可见齿状曲线、指状曲线及尖峰状曲线。

(3)河口坝：河道入湖后，砂质物质由于流速降低而在河口处沉积下来形成河口坝。由于辫状河三角洲水动力较强，河道入湖后在水下继续延伸一段距离，因此，河口坝大多发育于离湖岸线较远处，且规模小，为辫状河三角洲前缘的次要砂体[17-18]。

(4)席状砂：席状砂是三角洲前缘在河道两侧及远端形成的较细粒物质，由灰色粉-细砂岩组成，发育波纹层理、透镜状层理及水平层理等。厚度较薄，无明显的韵律性。测井曲线特征呈指状曲线或尖峰状曲线，也可见中低幅的钟型、齿状曲线。

(5)分流河道间：沉积作用以悬浮沉积为主，岩性一般为暗色泥岩、含粉砂泥岩及含泥粉砂岩。测井曲线形态呈低幅线型。

图6 柴达木盆地昆北油田切6区路乐河组典型井综合柱状图Fig.6 Typical comprehensive histogram of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oil Field in Qaidam Basin

3.3 沉积微相空间展布

由于河水能量、地形坡度、波浪作用等原因，不同亚相砂体展布表现出不同的特点。

路乐河组纵向呈湖侵退积型沉积。早期发育辫状河三角洲平原沉积(图7)，平原河道中心沉积较厚，向两侧或前方减薄。河道沉积的自然伽玛曲线常表现为钟型，反映向上变细的正韵律沉积特征，河道底部岩性主要为含砾中粗砂岩-细砂岩，向上渐变为波状层理的泥质粉砂岩。随着基准面上升，河道开始消亡，以棕红色泥岩的泛滥平原沉积为主。沉积中期发育了一套砂砾岩为主的三角洲内前缘沉积，垂向发育多个相互叠置的间断韵律，反映了较强水动力条件下河道不断迁移、冲刷和叠置的沉积过程，河口坝和远砂坝沉积不太发育。沉积晚期主要形成了一套泥质含量较高的三角洲外前缘沉积，属于细粒沉积阶段，单层厚度薄，砂地比值低。在经历了路乐河期的干旱沉积之后，该时期湖水开始扩大，导致昆北断阶带总体处于水下环境。

平面上，在三角洲平原时期，河道分布相对稳定，河道宽而浅，分叉相对较少，河道漫越河岸形成越岸沉积(图8(c))。在辫状河三角洲内前缘发育时期，可容空间较小，砂体比较发育，主河道横向迁移频繁，易形成网状分布的砂体(图8(b))，砂体连通性好，反映物源供应充足，水流能量较稳定；在顶部可容空间增大时，为辫状河三角洲外前缘发育时期，河流能量降低，发育孤立的窄条带状外前缘水道砂体(图8(a))，砂体相对不发育。

图7 柴达木盆地昆北油田切6区路乐河组北西-南东向垂直物源沉积微相对比剖面Fig.7 Sections of microfacies of NW-SE vertical provenance of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

图8 柴达木盆地昆北油田切6区路乐河组沉积微相平面图Fig.8 Plane distribution of microfacies of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

4 沉积模式与砂体叠置模式

基于沉积特征及微相空间展布的认识，建立辫状河三角洲的沉积模式及砂体叠置类型。

4.1 辫状河三角洲沉积模式

研究区发育湖侵退积型沉积特征，湖平面变化控制分流河道的形态与分布。

在干旱气候湖泊收缩时，河流携带碎屑物质长距离搬运，在研究区形成辫状河三角洲平原[19]。平原亚相面积宽广，河道宽而浅，分叉相对较少；泥岩沉积物颜色以棕红色为主。在湿润气候条件下，湖泊扩张，形成辫状河三角洲前缘沉积。内前缘为水陆交互带区域，由于河道砂体频繁迁移改道，以网状河道占主体，厚度大，平面连通性较好。外前缘河道随着搬运能量的减弱与持续性湖泊的作用，砂体逐渐呈窄条带状,砂体变薄,横向连续性变差，形成改造型窄条带状的分流河道(图9)。

辫状河三角洲的河流作用较强，所以河道微相为最主要的砂体类型[20]。河道下切冲刷，很难在湖岸线附近形成河口坝。而在入湖后水动力条件减弱，粒度变细，河道及部分河口坝与波浪改造前缘砂体连接成片，形成席状砂。

图9 柴达木盆地昆北油田路乐河组辫状河三角洲沉积模式Fig.9 Sedimentary mode of braided river delta of E1+2 Formation of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

4.2 辫状河三角洲砂体叠置模式

辫状河三角洲砂体连片分布，叠置关系复杂。通过对沉积体系的研究，总结了辫状河三角洲平原及前缘的5种主要砂体叠置模式为：堆叠型、拼接型、决口型、溢岸型及孤立型(图10)。平原河道宽广平直，不同成因砂体之间关系相对简单，主要为多期河道相互切叠关系、河道与越岸之间的拼接接触；前缘河道改道分叉，接触关系复杂多变，物源充足时期多期高能河道堆叠、拼接，物源不充足时期以孤立型接触关系为主；而外前缘河道孤立，主要为河道与席状砂之间的接触关系。

辫状河三角洲发育横向多变的河道砂体，为形成大面积岩性油气藏提供了有利的储集空间。单砂体呈透镜状或薄层状，在平面和纵向上连通性复杂多变。因此，利用砂体叠置模式预测储层间连通关系，对后期剩余油分布预测具有重要的指导意义。

图10 柴达木盆地昆北油田路乐河组辫状河三角洲砂体叠置模式Fig.10 Sand-body superposed patterns of braided river delta of E1+2 Formation of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

5 结 论

(1)综合岩石学特征、粒度及泥岩颜色等资料，认为昆北油田切6区在古近系路乐河组为退积型辫状河三角洲，沉积环境从三角洲平原亚相过渡到三角洲前缘亚相，共划分为8种沉积微相类型。岩石类型丰富，成分成熟度中—低，结构成熟度中—差，前缘河道发育底部滞留沉积，向上发育小型板状、层状交错层理，平原常见平行层理的粉细砂岩，透镜状及脉状层理反映泛滥平原或河道间的沉积。

(2)路乐河组沉积早期发育辫状河三角洲平原沉积，以支状的河道微相为主；沉积中期发育一套砂砾岩为主的三角洲内前缘沉积，河道频繁分叉改道，网状河道占主体，河口坝不太发育；沉积晚期主要形成了一套泥质含量较高的三角洲外前缘沉积，席状砂广泛发育，河道砂体逐渐呈窄条带状分布。

(3)辫状河三角洲砂体叠置为平原和前缘2类，包括堆叠型、拼接型、决口型、溢岸型及孤立型5种主要砂体叠置模式。平原时期河道广泛发育，纵向上以多期河道相互切叠关系为主；前缘河道频繁改道分叉，多期河道表现为堆叠、拼接型的复杂接触关系；而外前缘河道形态为窄条带状，多呈现孤立的接触关系。