准噶尔盆地阜康凹陷侏罗系三工河组沉积特征

2022-07-20陈秋凤程长领刘德志

中国石油大学胜利学院学报 2022年2期

陈秋凤，程长领，刘德志

(1.森诺科技有限公司，山东东营 257000；2.中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257000)

准噶尔盆地阜康凹陷侏罗系三工河组作为一套潜在勘探目的层系，前人对准噶尔盆地侏罗纪沉积体系等开展了大量研究，并取得一定认识[1-3]，提出了乌尔禾、克拉美丽、克拉玛依、德伦山、博格达山、四棵树、红沟、乌伦古等围绕着准噶尔盆地周缘8大物源体系，但这些物源在侏罗纪不同时期的供源能力及影响范围差异较大，三工河组沉积时期主物源方向及其影响范围也因资料有限等原因，一直没有成熟的认识，影响了对该层系沉积体系分布特征及砂体展布规律的深入认识，制约了该区油气勘探进程。笔者在前人研究成果基础上，结合钻井、地震、测井等资料，对三工河组沉积体系进行深入研究，最终明确三工河组为浅水三角洲沉积，砂体垂向厚度大、横向展布范围广，并利用地震属性等技术手段，明确砂体的平面展布，为勘探部署研究提供指导。

1 区域地质概况

阜康凹陷处于准噶尔盆地腹部中央凹陷带东南部(图1)[4]，自下而上发育有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系及第四系，各套地层发育相对较为齐全。受喜山期构造运动影响，南部北天山快速隆升，整个准噶尔盆地呈现出向北掀斜的特征，凹陷带内沉积了巨厚的白垩系及以上以大套细粒物质或者泥岩为主的地层。凹陷带内发育有咸湖环境下二叠系风城组、乌尔禾组(埋深大于6 500 m)以及煤系侏罗系八道湾组(埋深大于5 000 m)等多套优质烃源岩，前人利用野外露头岩样对烃源岩的有机碳含量、镜质体反射率、生烃潜量、生烃指数等开展大量研究，并结合区域构造演化特征等开展埋藏史、热演化史等综合分析，虽然各套烃源岩处于超埋深段，具有较高的热演化程度，但整体上受到准噶尔盆地低地温梯度影响，延长了生油窗，目前各套烃源岩仍处于生排烃高峰期，为凹陷带油气勘探奠定雄厚的物质基础。

图1 阜康凹陷区域构造位置(据参考文献[4])

2 沉积体系研究

综合前人对准噶尔盆地侏罗纪物源体系的研究，结合沉积期古地貌分析，认为J1s时期中部4区块物源可能来自北东向的克拉美丽山、南部博格达山、东部北三台凸起及北西向的车莫古隆起等4个方向物源方向[5-9]。其中，克拉美丽山物源区具有较强的供源能力，波及范围广，为阜康凹陷特别是中石化探区的中部4区块三工河组沉积主物源区。文中重点针对中部4区块三工河组层序地层特征、单井相分析，连井相研究，进一步明确沉积相平面分布图，预测砂体的平面展布。

2.1 层序地层格架

2.2 沉积相类型及展布

以区域构造沉积背景为基础，结合岩心相、测井相及地震沉积学特征，阜康凹陷内中部4区块三工河组主要发育浅水辫状河三角洲及湖泊两种沉积体系类型，浅水辫状河三角洲主要为砂砾岩-含砾砂岩及细砂岩组成，可细分为辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘与前辫状河三角洲，其中，辫状河三角洲平原主要发育有辫状河道、河道间，本区未发育；辫状河三角洲前缘细分为水下分流河道、前缘砂坝、间湾等微相；滨浅湖可细分为滩坝、滨浅湖泥。根据岩性观察，结合中部4区块测井资料，针对岩相组合的物性与电性进行探讨，总结出以下几种典型的沉积微相模式(表1)。

表1 中部4区块侏罗系三工河组沉积相划分简表

平原辫状河道沉积主要特征为粒度较粗的砂砾岩，同时在辫状河三角洲的陆上部分，常常呈现出氧化色。多期辫状河河道进行叠加，之间往往夹有河道间沉积，呈现厚层砂砾岩夹有薄层的泥岩。在测井曲线上，辫状河河道主要呈现箱状特征。其中，SP与RILD对于辫状河河道沉积微相的反应较好。在辫状河三角洲平原，辫状河河道水流分选作用较弱，因此杂基含量较高，储集性较差。

辫状河三角洲前缘水下分流河道与辫状河三角洲平原的辫状河河道主要区别在于杂基含量。位于平原相的辫状河道杂基含量较高，水动力较弱，水流对砂砾岩的分选与磨圆影响较小；而位于三角洲前缘的水下分流河道经水动力淘洗，砂砾岩较为纯净，中-好分选、次棱-次圆；此外，由于三角洲前缘水下分流河道位于水体下，往往呈现还原色，岩性主要为灰色岩屑长石砂砾岩、中粗砂岩、含砾细砂岩、细砂岩以及粉砂岩。中部4区钻井揭示以细砂岩为主，其次是粉砂岩；阜东地区以砂砾岩-中粗砂岩为主。水下分流河道叠合厚度一般较大，钻井平均厚度14 m，最大50 m。测井曲线具有低GR、高DEN，低AC特征，GR曲线呈中高幅复合箱型、圣诞树型，SP有一定幅度，当多期河道叠加，存在一些泥岩夹层，则测井曲线会出现毛刺状尖峰。

在沉积微相模式指导与层序格架约束下，剖析沉积体系演化过程。

三工河一段(J1s1)底部为最大水泛面，此段对应于三级层序的高位体系域(HST)，为第一个四级层序(PSS1)，此段沉积早期以滨浅湖泥岩沉积为主，随着沉积基准面下降，浅水辫状河三角洲向湖进积，除了董2井和董6井之间及附近为间湾和滨浅湖泥岩、粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩沉积之外，其他地方以浅水辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积为主，水下分流河道均以细砂岩为主。在三工河一段(J1s1)沉积晚期，由于沉积基准面下降，且阜东9井位处为浅水辫状河三角洲平原河道间浅褐色泥岩沉积为主。研究区有2个方向的物源，区北部董8井-董2井物源来自东北部的克拉麦里山，南部的董6井-阜东9井物源来自南部的天山。

三工河二段底部为一层序界面，此层对应于三级层序的低位体系域(LST)，为第2个四级层序(PSS2)，由于沉积基准面较低，北厚南东薄。全区除了在董2井和董6井之间仍为间湾和滨浅湖泥岩或粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩沉积外，其他地方仍以浅水辫状河三角洲前缘水下分支河道的细砂岩沉积为主。全区继承了三工河组一段(J1s1)的沉积物源，北部董8井-董2井物源来自东北部的克拉麦里山，南部的董6井-阜东9井物源来自南部的天山。三工河二段顶部为最大水泛面，此层对应于三级层序的水侵体系域(TST)，为第3个四级层序(PSS3)，由于沉积基准面上升，可容纳空间变大，全区地层均有分布，且厚度变化不大。除了在董2井和董6井仍为间湾和滨浅湖泥岩、粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩沉积外，全区以浅水辫状河三角洲前缘水下分支河道细砂岩沉积为主；晚期由于沉积基准面的上升，在董7井-董2井附近发育前缘砂坝。研究区物源主要来自于东北部的克拉麦里山。南部物源不发育，阜东9井处以间湾为主。

三工河三段(J1s3)对应于三级层序的高位体系域(HST)，为第4个四级层序(PSS4)，由于沉积基准面持续高位，可容纳空间持续较大，全区均有分布，且厚度变化不大，均为滨浅湖泥岩、粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩沉积，可作为广泛分布的区域盖层(图2～3)。

图2 董3-阜10井三工河组沉积相剖面

图3 董6-阜16井三工河组沉积相剖面

在三工河一段(J1s1)沉积时期，研究区东北部物源和南部物源均发育，董8井地层倾角古水流分析证实东北部物源的存在，地震前积方向为古水流方向，从前积结构中也证实东北部物源和西南部物源的在此时期同时影响中部4区块(图4)。东北部克拉美丽山物源沉积的浅水辫状河三角洲前缘水下分支河道和前缘砂坝为主，从东北向西南方向，沉积物由砂砾岩、中粗砂岩过渡到细砂岩，过阜1井水下主分流河道砂地比大于0.6，过阜2井水下分流河道砂地比相对较低，为0.4～0.6，在水下分流河道间的阜11井处，砂地比最低，小于0.4。研究区东南部物源为来自天山的浅水辫状河三角洲沉积，钻井揭示水下分流河道粒度相对较细，以细砂岩和粉砂岩为主，砂地比一般为0.4～0.6，在北38井—北43井附近，砂地比一般小于0.2，为间湾沉积。研究区的西南部为滨浅湖泥质沉积，内有垂直水下分流河道分布的滨浅湖滩坝。

图4 中部4区块J1s1沉积相

三工河二段(J1s2)沉积时期，继承三工河一段沉积时期的东北物源和东南物源，董6井的地层倾角测井古水流方向也证实这一时期东南物源的存在(图5)，砂地比变化趋势表明该区也存在两个不同的物源。地震前积方向为古水流方向，从前积结构中也证实东北部物源和西南部物源在此时期同时影响中部4区块。由于为低位域沉积时期，湖水萎缩，浅水辫状河三角洲沉积向湖推进，研究区东部北33井—北25井—北29井一线附近出露无沉积。东北部物源向西南推进，研究区东北部大部分地区为东北物源的浅水辫状河三角洲沉积，以水下分流河道和前缘砂坝沉积为主。从东北向西南方向，沉积物由砂砾岩、中粗砂岩过渡到细砂岩，东北部大部分前缘砂地比大于0.8，向湖逐渐变低。来自天山的浅水辫状河三角洲沉积向东北方向推进，钻井揭示水下分流河道粒度极相对较细，以细砂岩和粉砂岩为主，砂地比一般为0.4～0.6。两浅水辫状河三角洲之间为滨浅湖间隔。在研究区的西南部为滨浅湖泥质沉积，内有垂直水下分流河道分布的滨浅湖滩坝。

图5 中部4区块J1s2沉积相

三工河三段(J1s3)对应于三级层序的高位体系域(HST)，为第4个四级层序(PSS4)，由于沉积基准面持续高位，可容纳空间持续较大，全区地层均有分布，且厚度变化不大。全区均为滨浅湖泥岩、粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩沉积，可作为广泛分布的区域盖层。在阜1井附近、阜11井附近和北43井—北33井附近发育有滨浅湖滩坝(图6)。