准中地区三工河组浅水三角洲沉积模式及油气勘探意义

郑 胜

(中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257000)

0 引 言

准噶尔盆地具有丰富的油气资源，已成为中国油气勘探的热点和重要的油气接替区之一[1-3]。侏罗纪是其油气成藏的关键时期，既能提供优质的烃源岩，又发育有良好的储集层，因此，有必要加强准噶尔盆地侏罗系沉积相等基础成藏条件的分析。前人对于盆地侏罗系沉积相的研究已开展了大量的工作，认为从下侏罗统八道湾组到上侏罗统齐古组具有湖泊—三角洲—曲流河沉积演化过程，其中，三工河组主要发育辫状河三角洲[4-8]。这种常规辫状河三角洲沉积模式并不能解释准中地区出现的一些特殊沉积现象。因此，通过对准中地区中国石化矿权区内29口井三工河组钻井岩心的沉积构造、岩性组合、粒度、古生物等特征进行深入研究，分析三角洲发育背景、沉积微相及展布特征，并通过类比鄂尔多斯盆地延长组和松辽盆地白垩系浅水三角洲沉积特征[9-11]，最终确立了准中地区侏罗系三工河组浅水三角洲沉积模式，并在该沉积模式指导下探讨有利成藏条件，以期为该区下一步勘探指明方向。

1 区域地质概况

准噶尔盆地自晚石炭世以来经历了多期构造运动，构造背景极为复杂[12-17]。受印支运动和燕山运动的影响，盆地发生频繁构造抬升，形成一隆四坳的古构造格局。准中地区在文中主要指中国石化准中矿权，主要包括莫西庄永进区块、中部2区块和中部4区块(图1)，分别位于盆1井西凹陷与昌吉凹陷、东道海子凹陷、阜康凹陷[18-19]。侏罗系在盆地内分布广泛，沉积厚度大，自下而上可划分为八道湾组、三工河组、西山窑组、头屯河组、齐古组、喀拉扎组。受车莫古隆起抬升的影响，研究区下侏罗统三工河组地层在盆地西缘车排子凸起有缺失，而在准中地区则发育比较完整。基于层序地层学特征，把三工河组地层划分为3段，由老到新依次为一段、二段和三段，其中，三工河组二段又细分为下亚段和上亚段。

图1 准噶尔盆地构造纲要

2 三工河组三角洲沉积特征

2.1 岩性特征

三工河组三角洲发育规模大，沉积物搬运距离远，因此，砂体分选好，粒度细，主要以中细砂岩为主，粉砂岩次之，局部可见少量砾岩。同时储层微观特征表明其岩石类型以长石质岩屑砂岩和岩屑砂岩为主，成分成熟度低，且泥质杂基和胶结物等填隙物含量都不高。

2.2 沉积构造特征

对准中地区岩心观察发现，三工河组发育丰富的沉积构造类型(图2)。砂体底部常见明显的冲刷面构造(图2a)，冲刷面之上可见泥砾呈定向排列，偶见泥岩撕裂屑(图2b)，这是由于三角洲沉积过程中，河道侵蚀底部泥岩，搅起的泥砾沉积在河道底部而形成，并在水动力作用下发生定向排列，在水动力较强时，泥砾则会发生撕裂现象。少数泥砾的颜色为棕褐色，反映了早期泥岩沉积的颜色，说明湖平面周期性变化频繁，容易受氧化作用影响，间接指示了浅水沉积环境。砂体向上粒度变细，分选变好，发育正粒序层理(图2c)。同时，可见槽状交错层理(图2d)、板状交错层理(图2e)、平行层理(图2f)等，上述沉积构造特征均反映了水动力较强的河流沉积作用。

图2 准中地区三工河组典型沉积构造

2.3 粒度特征

三工河组三角洲砂体粒度概率累积曲线类似于河流相，多为“一跳一悬”的二段式特征，反映了由悬浮组分和跳跃组分2个粒度总体组成，不存在滚动组分，跳跃组分斜率较大，分选较好，但其中悬浮组分含量可达30%，高于正常河流相沉积，说明沉积水体能量较河流相减弱，反映了更为靠近河口区的沉积环境。

3 三工河组三角洲沉积微相及展布特征

3.1 三角洲沉积背景

侏罗系时期，盆地处于坳陷阶段，构造活动较弱，沉降缓慢[1-2]。盆地古地貌恢复结果表明，盆地西北部及东部地层坡度较小，一般小于1.4 °，呈现典型的缓坡特征。钻井岩心中发现碳化的植物根茎碎片(图2g)和完整的双壳类生物化石(图2h)，反映了沼泽、滨浅湖等沉积环境，直接指示三工河组三角洲水体较浅的沉积背景，并伴随湖平面变化有间歇性的暴露。根据岩性组合分析，三工河组一段和二段砂体发育，砂地比高，横向连续性好，砂体厚度为20～30 m，即使透镜状分布的孤立砂体，厚度最大也可达15 m，说明三工河组时期物源供给充足。因此，准中地区侏罗系三工河组三角洲发育具有坡缓水浅、物源充足的沉积背景。

3.2 主要微相类型及沉积特征

准中地区三工河组三角洲发育的微相类型主要有分支河道、水下分支河道、支流间湾等，而河口坝只在局部发育。三角洲平原分支河道分布范围小，多发育于盆地周缘，而准中地区并不常见，因此，这里不作为主要沉积微相类型讨论。

3.2.1 水下分支河道微相

水下分支河道是三工河组三角洲发育的最主要的沉积微相类型。受气候、物源、古地貌影响，河道不断向盆地内部延伸，顺物源方向呈条带状展布。河流进入湖泊以后，流速降低，河道频繁分叉、改道，相互切割，纵向上沉积序列大部分表现为多期不完整的正旋回叠置，局部也可出现完整的河流沉积单元叠置。水下分支河道砂体主要为砾岩、含砾砂岩，发育正粒序，底部常见冲刷面，冲刷面之上发育定向排列的泥砾，偶见泥岩撕裂屑，可见平行层理和各种交错层理(图3)，GR测井曲线响应主要表现为钟形，箱形-钟形组合的特征。

3.2.2 河口坝沉积微相

由于三工河组三角洲以河流作用为主，水动力较强，河口处的沉积物受湖水波浪作用改造较弱，不易发育典型的河口坝沉积，即使河流水动力间歇性减弱形成河口坝沉积，但依然会遭受后期分支河道侵蚀改造，而不能很好地保存下来，或者仅保留河口坝下部沉积序列，形成下残坝上河的沉积组合样式。通过岩心观察统计，河口坝沉积只在准中莫西庄永进地区部分井段可见，沉积特征表现为粉—细砂岩为主，具有反粒序特征，下部常含泥质，发育沙纹层理，GR测井曲线具有齿化漏斗形的特征。

图3 沙1井三工河组二段下亚段单井沉积相

3.2.3 支流间湾微相

岩性主要以灰色、灰绿色泥岩或粉砂质泥岩为主，局部夹泥质粉砂岩，发育水平层理和波纹层理，并常见生物扰动构造，GR测井曲线具有低幅平直的特征。

3.3 三角洲展布特征

前人研究认为，准噶尔盆地三工河组物源主要来自于东部克拉美丽、西北克拉玛依和谢米斯台山以及南部天山[20-21]。受湖平面升降和物源供给量的影响，三工河组二段下亚段砂体最为发育，向盆内推进距离较远。其中，由西北方向物源供给的三角洲推进到准中地区莫西庄永进区块，推进距离最远可达220 km，并在莫北地区与穿越中部2区块的克拉美丽物源三角洲沉积体系相汇合，构成三工河组三角洲的主体，平面上近东西向展布。中部4区块同样接受东北方向克拉美丽物源供给，发育三角洲的一个分支。莫西庄永进地区南部主要以浅湖沉积为主。三工河组沉积时期，南部天山物源影响范围有限，只在山前带发育小型三角洲沉积体系。总体上该时期三角洲呈现出“满盆砂”的特征(图4)。在三工河组二段上亚段和三工河组三段，物源供给减弱，湖平面上升，三角洲砂体规模萎缩，滨浅湖相沉积范围扩大。

4 浅水三角洲沉积模式

三工河组三角洲沉积背景、微相特征及平面分布规律研究结果表明，研究区具有与鄂尔多斯盆地延长组、松辽盆地白垩系[9-11]等典型的浅水三角洲类似的特征，因此，建立了准中地区侏罗系三工河组浅水三角洲沉积模式。该浅水三角洲发育于盆大、水浅、坡缓、物源供给充足的沉积背景。根据湖平面的变化，将浅水三角洲划分为浅水三角洲平原和浅水三角洲前缘，与正常三角洲相比，缺少前三角洲相带(图5)。浅水三角洲平原范围较小，分布在洪水期湖平面之上。而洪水期湖平面以下则发育广阔的浅水三角洲前缘，二者之间并无明显的坡折带。

图4 三工河组二段下亚段三角洲沉积展布

浅水三角洲前缘相带，又可细分为内前缘和外前缘。内前缘主要发育在洪水期湖平面和枯水期湖平面之间，由于坡度较缓，受湖平面升降的影响，三角洲周期性暴露地表的范围较大，因此，形成了宽广的内前缘相带，而且广泛发育煤层。内前缘水下分支河道非常发育，可多条并行，而且水动力较强，以中细砂为主的河道砂形成了浅水三角洲的骨架。砂体顺着浅水三角洲推进方向呈条带状展布，但随推进距离增加和湖平面的变化，河道迁移改道频繁，相互切割，因此，在垂向上发育不连续的沉积层序。外前缘发育在枯水期湖平面之下，范围较小，因为水动力较内前缘弱，岩性以粉细砂为主，受湖水波浪影响，局部可发育河口坝沉积，但易遭受后期分支河道的侵蚀破坏而并不常见。

5 油气勘探意义

浅水三角洲沉积特征既不同于正常三角洲，又与河流相存在明显差异，造就了其优越的油气成藏条件。

5.1 良好的储盖组合

研究区三工河组浅水三角洲沉积体系砂体非常发育，以河道砂为主，粒度较粗，沉积厚度大，分布广，相互切割，连通性好，具有形成优质储层的先天优势。中部莫西庄永进地区三工河组二段砂体累计厚度可达60～80 m，平均孔隙度为12.8%。虽然有别于正常三角洲发育的高还原环境下的深湖—半深湖泥岩，但该体系发育的浅水三角洲分流河道间和滨浅湖泥岩，也具有粒度细，分布广，厚度大的特征，同时纵向上对河道砂体形成覆盖，依然具备了良好的封堵条件，可作为有效盖层，形成良好的储盖组合。

图5 准噶尔盆地三工河组浅水三角洲沉积模式

5.2 有利的运移通道

三工河组二段下亚段浅水三角洲前缘砂体顺物源方向推进较远，横向上广泛连通；而且在油气充注期，该套砂体埋藏较浅，物性较好[22-23]，因此，可作为有利的油气横向运移的输导层。由于准中地区发育花状断裂体系[24]，垂向切割多套地层，连通了深部二叠系烃源岩与侏罗系储集层，构成了油气垂向运移通道。同时，三工河组发育超压系统，容易在上覆地层薄弱区块形成一系列的垂向裂缝[25-26]，配合层间低序级断层，形成侏罗系内部不同层位油气的调整通道。因此，油气在继续向上运移过程中，经过该套三角洲砂体横向输导，从而在上部地层中各类圈闭富集成藏。这对准中地区西山窑组、头屯河组、齐古组下一步勘探指明了方向。

5.3 优质的烃源供给

由于坡度较缓，三工河组浅水三角洲平原和内前缘随着湖平面变化而频繁暴露地表，形成煤系地层，可作为烃源岩。准噶尔盆地四棵树凹陷下侏罗统三工河组发育炭质泥岩，其有机质丰度为0.45%～4.20%，平均为0.99%；氯仿沥青“A”实测值为0.012%～0.040%；生烃潜量为0.05 ～12.90 mg/g；有机质类型以Ⅲ型为主，多进入低成熟—成熟阶段，为较好烃源岩。在该认识的基础上，紧邻四棵树凹陷的车排子西翼沙湾组取得了勘探突破，这也为准中地区的下部勘探部署提供了新的思路。

综上所述，准中地区三工河组二段砂体最为发育，且以“断-毯”输导的方式与下部多套烃源岩沟通，属于勘探有利方向。其中，三工河组下亚段多期三角洲水下分支河道砂体叠置，主要依靠断层遮挡，发育构造-岩性复合圈闭；上亚段砂体孤立，河道侧向尖灭，发育岩性圈闭。莫西庄地区庄110井、征沙村地区征6井在三工河组二段均见较好的油气显示，证实了该预测的可靠性。

6 结 论

(1) 准噶尔盆地三工河组具有坡缓水浅、物源充足的沉积背景，有利于浅水三角洲的形成，微相类型以水下分支河道和支流间湾为主，河口坝不太发育，在三工河组二段时期浅水三角洲分布范围达到最大。

(2) 准噶尔盆地侏罗系浅水三角洲平原相带狭窄，前缘相带宽广，不发育前三角洲，其中，前缘相带可分为内前缘与外前缘。砂体发育具有河道砂为主，横向多支并行、改道频繁、推进距离远，垂向不完整，正旋回相互叠置的特征。

(3) 浅水三角洲具有有利的成藏条件，该体系发育的优质河道砂体与泥岩可形成良好的储盖组合，横向上广泛连通的砂体与纵向上相互匹配的断裂提供了有利的油气输导体系，在浅水三角洲平原或内前缘形成的煤系地层可作为优质的烃源岩。