哈301 断块下白垩统阿尔善组沉积特征研究

2020-04-25赵莹彬马武明

石油地质与工程 2020年1期

赵莹彬，马武明，丁勇

（1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南南阳 473132；2.天津市地质调查研究院，天津 300384；3.中国石化河南油田分公司第二采油厂，河南南阳 473132）

哈301 断块位于二连盆地马尼特坳陷阿南凹陷的阿尔善构造带上[1-4]，阿南凹陷受基底区域隆起控制，经历了拉张断陷期-强烈拉张坳陷期-隆升萎缩期一个完整的演化过程[5]，阿尔善构造带为本区油气的聚集，提供了有利的地质构造背景[6-8]。下白垩统地层自下而上为阿尔善组、腾格尔组和赛汉塔拉组[9]，阿尔善组和腾一段为主力含油层系[10-11]，岩性主要为凝灰岩、砂砾岩和细砂岩。

1 构造-沉积动力学背景

阿南凹陷经历了形成、发展和衰亡等三个演化过程，是古生代褶皱基底在燕山期构造运动的产物。古生代末期，西伯利亚板块和中朝板块强烈的挤压、碰撞缝合为一体，后期在印支运动强烈的超碰撞或陆内俯冲作用下，古生代地层进一步发生强烈的褶皱和冲断，逐渐形成阿南凹陷坳-隆构造格局的雏形，深大断裂主要为北东向和近南北向，为中生代陆盆构造演化奠定了地质背景。

早白垩世，二连盆地进入大陆裂谷演化阶段，先后经历了早期（阿尔善期）断陷充填，中期（腾格尔期）湖盆深陷和晚期（赛汉塔拉期）盆地反转抬升萎缩三个阶段。阿南凹陷早期受北东向阿尔善断裂、南界大断裂以及哈西和萨西近南北向断层的共同作用，形成了洼槽、潜山背斜带以及阿尔善断裂构造带等构造单元（图1）。中期，经过阿尔善期末的暂时性构造剥蚀后，盆地进入裂陷发育的高峰期，整体表现为持续性和相对稳定的沉积环境，同沉积断裂对沉积作用的控制性显著，湖盆水体不断的加深扩大。晚期，赛汉塔拉期二连盆地进入萎缩期，盆地主控边界断裂的活动已经趋于停止，沉积沉降中心向断陷中部迁移，湖盆缩小。

图1 阿南凹陷构造单元及油田分布（据张文朝等，1998）

2 古物源分析

前人研究认为，哈301 断块的物源来自北部的陆源碎屑，但对于H1 和H13 井区底部的含砾粗砂岩现象无法解释，因此，针对研究区的物源不清以及H1、H13 井区的粗砂岩相等问题，在沉积-构造背景控制下，利用岩性、测井及地震资料等进行古物源分析研究。

地貌类型及形态的分布对物源区和沉积区的时空分布有着重要的影响，地震精细解释表明，阿三段沉积前，侏罗系-古生界基底为明显的古隆起，其遭受剥蚀，向东北部缓坡带进行沉积充填，成为研究区早期西南缘物源区。

2.1 地震反射结构特征分析

在建立层序地层格架的基础上，通过主干剖面的解释，结合外部反射形态和内部反射结构分析物源的方向。剖面A-A＇为北东向，可见明显的前积反射，表明在阿三段和阿四段下沉积期有来自隆起西南缘的物源充填；剖面B-B＇为北东向，可见极弱前积反射特征，表明隆起东缘不是主物源供给区，仅发育较弱的沉积充填构造；剖面C-C＇和D-D＇为东西向，见阿三段和阿四下亚段地层向隆起的边缘超覆，且在剖面C-C＇中还可见河道；剖面EE＇为东西向，可见较为明显的前积反射结构。上述现象表明，隆起在阿三段和阿四下亚段沉积期，物源来自西南部（图2）。

2.2 沉积砂体分布特征

阿三段沉积时期，南北砂体厚度具有明显的差异性，H1 井阿三段见含砾粗砂岩，发育冲刷面构造；同时，H13-217 井在该层段1 800.00～1 803.41 m 处砾石局部定向排列，北部H14 井1 730.50 m 处为杂色砾岩段，多呈棱角状。南部、中部及北部的外围均发现含砾粗砂岩或砂砾岩等粗粒沉积物，粗粒沉积贯穿南北，为南北两支物源近距离搬运和沉积的结果；含砂率表现为南北高、中间低的特点，水下分流河道和水下分流河道间交互发育，为较强地质营力作用下，水下分流河道变迁的结果。潜山的差异沉降作用使得南部潜山物源逐渐消失，在阿四中上亚段沉积期，研究区为北部山区物源向南部潜山的披覆沉积。

3 沉积相标志

图2 研究区剖面的地震解释

3.1 岩石学分析

研究区的岩石类型主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，含少量的岩屑砂岩，其中石英含量占总很低，为高能牵引流近源沉积的特点。

研究区主要有两种粒度概率累积曲线类型。Ⅰ类为三段式，以跳跃和悬浮组分为主，占总体的96%，其粒度大小1～6 φ，整体的分选性较好，为中-较强水动力介质沉积，代表河口坝模式。Ⅱ类为两段式，其中跳跃组分占86%左右，两组分的交点在3～4 φ，其概率图与河流沉积相似，为强水流沉积，在研究区与水下分流河道沉积相对应。

3.2 沉积构造特征

从流动成因控制下的层面构造和层理构造两个方面，对研究区内的15 口取心井的沉积构造类型进行分析[12-13]。

层面构造：冲刷面是流体流速突然增加，流体对下伏沉积物的冲刷、侵蚀而形成的起伏不平的面。冲刷面上覆的沉积物比下伏沉积物颗粒粗，在二连盆地可见于扇三角洲、湖底扇、斜坡扇及辫状河三角洲等沉积体系中，研究区为较强水动力的辫状河三角洲沉积。

层理构造：在辫状河三角洲前缘沉积环境，多发育高流态牵引流作用下的平行层理和槽状层理；当在沉积物供给较少且较弱水动力的沉积环境下，多见波状层理；在搬运-沉积过程中，由于搬运能力的变化，多发育递变层理；在研究区沉积早期，也偶尔发育块状层理，是近源快速堆积的结果。

其他沉积构造：变形构造是沉积物沉积后未固结前发生的形变，多出现在粗粉砂岩及细砂岩的沉碎屑含量的25%～40%；长石含量为20%～40%，以正长石为主；岩屑占总碎屑含量的20%～60%，以凝灰岩屑为主。岩石结构成熟度较高，但成分成熟度积层中；生物化石是保存在沉积物层面上及层内的生物及活动遗迹。研究区偶尔可见这两种沉积构造。

4 沉积微相类型

根据15 口井岩心观察与测井资料的综合研究分析，研究区为辫状河三角洲沉积[14-18]，以三角洲前缘亚相沉积为主。沉积微相类型主要有水下分流河道、河口坝、席状砂和水下分流河道间等。

水下分流河道是辫状水道在水下的连续沉积部分，在前缘亚相中所占的比例最大，是三角洲前缘的沉积主体。随着基准面旋回变化，在研究区形成了多期水下分流河道垂向叠置的正旋回沉积序列。以H1 井的第17～18 次取心（1 587.00～1 592.50 m）为例，在该取心回次中共发育4 期次的水下分流河道，旋回的底部多呈现含砾粗砂岩相，发育槽状交错层理，向上逐渐演变为细粒岩相，局部可见波状交错层理。

河口坝是水下分流河道携带的物质受湖水、波浪或潮汐等其他地质因素的影响，水流速度下降造成水流的搬运能力下降，底部为滚动组分和部分跳跃组分的快速堆积形成的浅滩砂体。研究区辫状河三角洲常受到较强的地质营力的影响和控制，造成水下分流河道的迁移和改造较强，对河口坝的破坏强，不易形成稳定沉积。H1 井的19 次取心回次中发育有两期河口坝沉积，每期次厚度平均约2.80 m，以浅灰色粉砂岩和细砂岩为主，部分粗砂岩组成的反粒序旋回整体岩性变化较小，见交错层理。

水下分流水道间是细粒沉积物在相对低洼的负构造带堆积的结果，多以泥岩相为特征。岩性主要为灰绿色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和泥岩。

5 沉积相展布特征及其演化

阿三段和阿四段的沉积展布及演化主要受控于物源供给与可容纳空间之间的变化关系，即从隆起到差异性沉降再到完全沉降的主线贯穿始终。

阿三上亚段沉积期，西部和南部为古潜山隆起（图3），H11-115 井至H12-116 井一线沿物源方向水下分流河道间发育，南部发育两条主水下分流河道，向东延伸为4 条小的水下分流河道。北部发育两条主水下分流河道，向南分为4 条水下分流河道。在两个辫状河三角洲扇体交汇处，即H13-219井至H14-220 井一线为分流河道前缘砂体沉积。

阿四下亚段沉积相带的展布与阿三上亚段具有一定的相似性，主要表现为水体扩大（图4）。在该沉积时期，南部辫状河三角洲主要发育3 条水下分流河道，分别被H11-23，H10-23 井一线和H11-32 井区的分流河道间所分割；北部继承性沉积，发育两条水下分流河道，内部被分流河道间分割，明显的向南进积沉积，扇体延伸到H12-215 井至H12-417 井一线，在南北两扇体间发育分流河道前缘砂体。

阿四中亚段沉积期，南北分区的沉积格局结束。可容纳空间的增大和物源供给相对充足，水下分流河道很发育，两个主分流河道向南部演化为多条小分支河道，中间被分流河道间隔离。

阿四上亚段的沉积格局也具有继承性，表现为向南进积沉积。在水下分流主河道内部发育5 个分流河道间，使得水下分流河道变为多河道沉积。