巴彦呼舒凹陷南屯组沉积特征及有利相带分析

刘威



巴彦呼舒凹陷南屯组沉积特征及有利相带分析

刘威

（大庆油田 海拉尔石油勘探开发指挥部，黑龙江 大庆 163100）

巴彦呼舒凹陷目前处于勘探初级阶段，沉积特征及分布规律还不清晰。研究中运用岩芯、测井、地震、粒度分析等资料，结合区域构造地质背景分析，详细地探讨了巴彦呼舒凹陷在南屯组沉积时期的沉积体系类型和特征。认为研究区发育扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊3种沉积体系。其中，辫状河三角洲沉积、扇三角洲沉积分别主要发育在研究区东部的缓坡带和西部的陡坡带，湖泊相则发育在两者之间的中部洼槽带内。整体来看，沉积格局呈现了明显的“南北分块、东西分带”特点，自西部陡坡带至东部缓坡带，沉积相类型由扇三角洲过渡至深湖⁃半深湖后又逐渐过渡至辫状河三角洲。通过成藏条件研究，发现辫状河三角洲前缘、扇三角洲前缘砂体的储层物性好且常紧邻大规模的优质源岩，陡坡带、缓坡带、洼槽带处易形成陡坡反转构造油气藏、断层⁃岩性油气藏以及岩性油气藏。

巴彦呼舒凹陷；南屯组；沉积体系；沉积演化；成藏条件

扇三角洲和辫状河三角洲是断陷盆地重要的油气储集砂体。扇三角洲沉积体系大多发育在构造运动活跃的地区,常与大型同沉积断裂相伴，以近物源粗粒沉积物为主。自从1965年A.Holmes[1]提出扇三角洲概念以来，国内外学者对其进行了大量的研究工作[2⁃3]。而辫状河三角洲的发展则相对较晚，从1987年J.G.Mcpherson[4]提出，至20世纪末才逐渐被重视[5⁃6]。

巴彦呼舒凹陷对于海拉尔盆地是一个重要的油气勘探新领域[7]，先后已在井13和井5获得了工业突破，具有较大勘探潜力。巴彦呼舒凹陷目前处于勘探初级阶段，研究程度较低，而地质条件极其复杂，成藏特征尚没有清晰认识，前人已对本区开展了一定的研究工作，但主要集中在烃源岩方面[8⁃16]，沉积特征及成藏条件方面鲜见报道。由于研究区后期经历了多期、强烈的构造改造，且具有小物源、短物源、窄相带、相变快等特点，对沉积体系类型及展布特征认识不清，从而导致巴彦呼舒凹陷油气勘探工作陷入停滞。因此，笔者在研究中应用详尽的资料探讨了巴彦呼舒凹陷南屯组主要发育的沉积体系类型，并明确了有利储集相带特征，对巴彦呼舒凹陷进一步勘探挖潜有重要的指导意义。

1 地质概况

巴彦呼舒凹陷位于海拉尔盆地西南部，为北东向展布的西断东超型箕状断陷，面积约为1 500 km2，至东向西依次发育有东部缓坡带、中部洼槽带和西部陡坡带3个二级构造带，巴南、巴北两个低隆又将中部洼槽带分割成巴北、巴中、巴南三个次凹。其中，巴中次凹地层最厚且发育较全，南北两个次凹较之略浅。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2 000 m。目前钻井主要集中在巴中次凹，大多已见到良好的油气显示。巴彦呼舒凹陷历经早期断陷、中期断坳转换、晚期坳陷3个构造演化阶段，主要沉积了白垩系地层，至下而上为塔木兰沟组、铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组及青元岗组（见图1）。其中，南屯组是主要勘探层系，也是本次重点研究层系。

图1　巴彦呼舒凹陷地层系统及区域位置

2 沉积相类型

根据岩石相、地震剖面相、测井相特征并结合岩石薄片等资料，建立相对应的沉积相识别标志，对巴彦呼舒凹陷下白垩统南屯组内发育的沉积体系类型及特征进行了系统的研究，认为巴彦呼舒凹陷南屯组主要发育有扇三角洲、辫状河三角洲、湖泊3种类型的沉积体系。

2.1 扇三角洲相

扇三角洲沉积体系大多发育在构造运动活跃的地区,常与大型同沉积断裂相伴，以近物源粗粒沉积物为主。扇三角洲沉积体系在搬运机制上常常具有牵引流和重力流的双重成因机制且大多以牵引流为主，颗粒混杂、分选较差，粒度累计概率曲线以两段、两段过渡式为主。在地震剖面上常呈“S”或“楔形”前积地震反射特征，向湖盆方向收敛（见图2）。我国陆相断陷湖盆中扇三角洲沉积体系广泛发育，例如渤海湾盆地济阳、辽河坳陷，二连盆地白音查干凹陷，伊通盆地梁家构造带等，研究区扇三角洲沉积体系主要发育在西部陡坡带，可进一步识别出平原和前缘两种亚相。

图2　巴彦呼舒凹陷南屯组扇三角洲沉积特征(井11)

扇三角洲沉积体系在陆上的部分称之为扇三角洲平原，常位于平均湖平面与山口之间，研究区内的平原亚相多具有牵引流、重力流的双重成因特征，发育有平原分流河道、平原分流河道间两种类型的微相。平原分流河道微相主要为分选较好、颗粒支撑的杂色、褐色含砾粗砂岩和砾岩，常发育有大型槽状、板状交错层理以及冲刷充填构造（见图3）。电性特征为低伽马、高电阻，呈多个高幅箱型或微齿化箱型垂向叠加，孔渗一般较好，是有利的储集体。平原分流河道间微相由褐色、杂色砂泥岩和分选性差的砾岩组成，主要形成于洪水期，洪水期水流所携带的大量沉积物呈片状沉积下来，杂色砂泥岩含量较高，常混有褐色或杂色砾石，分选性差，可发育块状层理和平行层理，测井响应特征为中⁃高伽马、中⁃低电阻，呈中幅齿化箱型或钟型，孔渗一般较差。

扇三角洲前缘亚相是扇三角洲的主体，是扇体入湖后的水下部分，多位于湖平面和浪基面之间。本区前缘亚相可进一步细分为6个微相。前缘水下主河道微相是由陆地向湖盆运输碎屑物质的主要通道，通常指明了该扇体主要的延展方向。不同期次的主水道之间常互相切叠，形成灰绿色或杂色、厚层，分选磨圆均较好，是以颗粒支撑为主的砂砾岩体，多发育块状层理、大型槽状交错层理和板状交错层理，底部可见清晰的冲刷充填构造。前缘水下分流河道微相是由前缘主体水道进一步分叉所形成的次一级水道，较主水道水体能量有所减弱，搬运能力有所下降。水道底部滞留沉积大多是含砾粗砂岩和砾岩，向上逐渐过渡到中、细砂岩，显示出明显的正旋回沉积序列，层理多样，常见平行层理和交错层理。前缘席状砂微相多位于扇体边缘，是一种规模小、数量大的河道类型。河流能量较弱，因此所携带的沉积物粒度偏细，底部多为灰白色中⁃粗砂岩，向上渐变至细砂岩、粉砂岩。前缘水下分流间微相常分布在水下分流河道之间，以细粒的悬浮沉积为主，泥质含量高，岩性主要由灰绿色、灰色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩组成，有时可含少量粉砂岩。河口坝砂岩微相和远砂坝砂岩微相常呈朵状或新月型，反旋回沉积序列明显，自下而上多为粉砂岩、细砂岩、中⁃粗砂岩，分选和磨圆均较好，多发育平行层理、波状层理和小型槽状交错层理等。

图3　巴彦呼舒凹陷南屯组典型沉积构造

2.2 辫状河三角洲相

辫状河三角洲是辫状河进入湖盆形成的浅水三角洲沉积体，主要发育在凹陷的缓坡一侧，它与扇三角洲同为粗粒三角洲，但发育所需坡度较扇三角洲缓且沉积物粒度较细。在搬运机制上以牵引流为主，沉积构造较为丰富，常可见冲刷充填构造、平行层理、交错层理及透镜层理等。研究区内辫状河三角洲发育于东部缓坡带，粒度累计概率曲线常呈典型的三段式，反映了牵引流的沉积特征，地震反射形态与扇三角洲明显不同，常呈雁行式地震反射结构，内部前积反射特征明显，可识别出平原、前缘两种亚相（见图4）。

研究区辫状河三角洲平原亚相在岩性上主要由浅色的中细砂岩、含砾砂岩、砂质砾岩、黑色泥岩及中⁃厚煤层组成，沉积构造为常见冲刷充填构造、中⁃大型槽状层理、平行层理等，可进一步细分为辫状河道、沼泽、天然堤、道间等沉积微相。辫状河道微相主要由杂色砂砾岩组成，电性主要为低伽马⁃高电阻，曲线形态表现为中⁃高幅箱型，常见平行、交错层理等沉积构造。天然堤微相位于河道微相之上，岩性常为粉砂、泥质粉砂、粉砂质泥等细粒沉积，电性主要为中⁃高伽马、中⁃底电阻，常呈低幅指型或齿化箱型，常见交错层理、水平层理等沉积构造。沼泽微相岩性上多为暗色的泥岩、煤层以及夹杂少量的粉砂岩，电性上常呈异常高值的电阻率及异常低值的自然伽玛。

辫状三角洲前缘亚相是辫状河三角洲的沉积主体，可进一步细分为水下分流河道、河口坝、席状砂及水下分流间湾等4种微相。水下分流河道微相在岩性上与辫状河道十分相似，粒度更细，主要发育浅灰⁃灰色粉细砂岩、砾质砂岩，常见明显的冲刷面、槽状交错层理、块状层理、波状层理等沉积构造，电性为中⁃高幅齿化钟、箱型；河口坝微相主要位于河道微相的前、侧缘，岩性上由泥质粉砂、粉砂及细砂岩组成，呈明显上粗下细的反韵律。槽状、板状交错、块状、波状、平行等层理十分常见。电测伽马、电阻率曲线呈指型、漏斗型；席状砂微相主要由粉砂岩组成，也常含泥质粉砂和粉砂质泥岩，颗粒分选磨圆均较好。常见平行层理、小型交错层理、波状层理等沉积构造，电测曲线呈漏斗状或指状；水下分流间湾微相常位于河道两侧，岩性上呈现泥厚砂薄的沉积特征，主要由泥岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩组成，水平层理、波状层理、块状层理等沉积构造十分常见。

图4　巴彦呼舒凹陷南屯组辫状河三角洲沉积特征(井4)

2.3 湖泊相

湖泊沉积所处的水体大多是处于平静甚至停滞状态，是还原性强的沉积环境。在岩性上主要由粒度细、有机质含量高的灰黑色泥岩夹少量薄层粉砂岩组成，是非常好的烃源岩形成环境，常发育块状层理、水平层理、透镜层理等沉积构造。在地震剖面中常呈亚平行⁃平行及波状反射结构。可进一步细分为滨浅湖、深湖⁃半深湖两种亚相，主要发育在凹陷的洼槽区内（见图5）。

图5　巴彦呼舒凹陷南屯组湖泊沉积特征(井3)

3 沉积体系平面展布

在确定沉积相类型的基础上，利用大量钻井、录井、测井、地化、地震等方面的资料，通过统计各井主要层段的砂岩厚度、砂岩百分含量，结合重矿物、单井相、连井相及地震相特征，编制了巴彦呼舒凹陷南屯组沉积时期的沉积亚相图，从而明确了不同沉积体系的平面展布规律。

南一段沉积时期，巴彦呼舒凹陷主要发育三条北东、北东东向控陷断裂，随着控陷断裂的持续活动，巴彦呼舒凹陷整体由初始裂陷期逐渐过渡到强烈裂陷期，湖盆整体发生了快速的水进，水域面积迅速扩大。边部隆起区是主要物源区，从凹陷的两侧向中心汇聚，辫状河三角洲沉积体、扇三角洲沉积体分别主要发育在研究区东部的缓坡带和西部的陡坡带，湖泊相则发育在两者之间的中部洼槽区内，且在洼槽中心发育一套以暗色泥岩和油页岩为主的细粒沉积，有机质类型好、丰度高，是优质的烃源岩（见图6（a））。

到南二段沉积时期，巴彦呼舒凹陷整体仍处于强烈断陷期，控陷断裂继续活动，湖盆继续快速扩张，湖泊面积扩大，物源区后退，主要发育有扇三角洲、辫状河三角洲及湖泊沉积体系。与南一段相比，沉积体系分布特征具有明显的相似性，扇三角洲沉积仍主要位于西侧陡坡带，辫状河三角洲沉积位于东部缓坡带，湖泊沉积体系发育在洼槽带内。在相似的同时也有差异性，由于湖盆大规模水进，各扇体都较南一段沉积时期规模小，粒度细，展布明显向凹陷边缘收拢（见图6（b））。整体来看，南一段与南二段在沉积特征上具有明显的继承性。

图6　巴彦呼舒凹陷南屯组沉积体系平面展布

4 有利储集相带预测

巴彦呼舒凹陷内不同构造带发育有不同类型的沉积体系，沉积体系内发育有不同的储集相带，不同相带的储集能力往往不同。例如，西部陡坡带发育三条雁列式控陷断裂，沿着断裂交汇处，扇三角洲前缘砂体呈“朵状”沉积，在多期构造活动影响下形成了多个欠压实条带，导致扇三角洲不同相带储集性能差异较大，非均值性较强，并非所有相带均是优质储层。为此，利用全区48口井，累计302块不同相带样品的岩芯孔、渗物性数据进行了沉积微相类型与物性及含油性的综合分析和对比。结果表明，不同相带砂岩储层物性差异较大，且同一相带内非均质性较强。其中，扇三角洲前缘亚相的水下分流河道微相砂体以中高孔、中渗储层为主，孔隙度达12%以上，明显好于其它微相类型，为最有利的储集相带。辫状河三角洲前缘亚相辫状沟道微相次之，为较有利储集相带（见图7）。

图7　不同相带物性变化

研究区西部陡坡带主要发育扇三角洲砂体，前缘水下分流河道砂体主要呈楔型直接深入到洼槽区发育的半深湖相中，其上下被厚层深湖相黑色泥岩包围，该泥岩有机质丰度高，以I 型干酪根为主，另含少量Ⅱ1型，平均有机碳质量分数2.56%，平均生烃潜量14.25 mg/g，平均氯仿沥青质量分数0.248 9%，生烃能力强且分布范围广，属于优质烃源岩层。因此，这些砂体具有“近水楼台”优势，油源充足，源储配置较好，成藏条件十分优越，易于形成上油下水或上油下干型的构造油藏（见图8）。在陡坡带部署的井11、井5两口井均已获得高产工业油流，进一步证实了西部陡坡带是非常有利的探区，扇三角洲前缘水下分流河道微相是非常有利的储集相带。由于地势平缓，研究区东部缓坡构造带主要发育辫状河三角洲砂体，毗邻生油洼槽，油源供给条件较好。发育有大量与斜坡走向相反的断层，形成了一系列的反向断块，由于断裂延伸较长，进而形成了多个断裂坡折带（见图8）。地层厚度较陡坡带薄，储层发育程度也稍差。结合已钻井对油气的揭示，认为东部缓坡带是较有利的勘探区，辫状河三角洲前缘辫状沟道微相是较有利的储集相带。

图8　巴彦呼舒凹陷油气成藏模式

5 结论

（1）运用岩芯、测井、地震、粒度分析等资料，结合区域构造地质背景分析，对巴彦呼舒凹陷的南屯组沉积特征开展研究，认为研究区主要发育有辫状河三角洲、扇三角洲及湖泊3种类型的沉积相。

（2）扇三角洲沉积体和辫状河三角洲沉积体分别位于研究区的西部陡坡带和东部缓坡带，湖泊沉积体系位于两者之间的中部洼槽带，整体上呈现了“东西分带”的沉积格局。不同的沉积演化阶段，沉积体系的分布特征稍有差异。

（3）结合最新油气勘探进展，通过综合性的研究，认为研究区扇三角洲前缘、辫状河三角洲前缘砂体多毗邻大规模的优质烃源岩并且储层物性较好，从而易在陡坡带形成反转构造油气藏，缓坡带处形成断层⁃岩性油气藏、洼槽区及周边形成岩性油气藏。其中，西部陡坡带是最为有利的勘探区域，东部缓坡带是较有利的勘探区域。

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（编辑 王戬丽）

Depositional System Configuration and Favorable Facies Analysis of Nantun Formation in the Bayanhushu Depression

Liu Wei

（）

The Bayanhushu depression is in the initial stage of exploration, and its sedimentary characteristics and distribution are not clear. In this study, the types and characteristics of sedimentary system in Nantun Formation of Bayanhushu sag are discussed in detail by using core, well logging, seismic and grain size analysis data and combining with regional tectonic and geological background analysis. It is considered that there are 3 depositional systems of fan delta, braided river delta and lake in the study area. Braided River delta deposits and fan delta deposits are mainly developed in the gentle slope zone in the eastern part of the study area and the steep slope zone in the western part, is developed in the middle trough zone between the two.The braided river delta and fan delta deposits are mainly developed in the eastern gentle slope zon and the steep slope zone in the western part, while the lacustrine facies are developed in the middle trough zone. On the whole, the sedimentary pattern shows obvious characteristics of "North South Block and East West zoning". From the western steep slope zone to the eastern gentle slope zone, the sedimentary facies types transit from fan delta to deep lake⁃semi⁃deep lake and then gradually to the discriminate river delta. Reservoir physical properties of braided river delta front and fan delta front sand bodies are good and often adjacent to large⁃scale high⁃quality source rocks. Steep slope inversion structural reservoirs, fault⁃lithologic reservoirs and lithologic reservoirs are easy to form in steep slope zone, gentle slope zone and trough zone, respectively.

Bayanhushu depression； Nantun formation； Sedimentary system； Sedimentary evolution； Reservoir forming conditions

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1006⁃396X.2018.06.009

2018⁃08⁃21

2018⁃09⁃12

国家自然科学基金项目（41372125）。

刘威（1981⁃），男，工程师，从事油藏开发方面的研究；E⁃mail：dq_liuwei@126.com。

1006396X（ 2018）06005308

http://journal.lnpu.edu.cn