春光探区西南部白垩系胜金口组扇三角洲沉积特征

李小霞

(中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450000)

2019年，春光探区西南部的春139井首次在白垩系砂砾岩中试获工业油流，揭开了西南部白垩系砂砾岩油藏勘探的序幕；2021年在西南部白垩系部署的评价井春314井再次试获工业油流，表明西南部白垩系具有较大的勘探潜力。早期观点认为春光探区白垩系发育扇三角洲-湖泊沉积[1-2]，近几年观点普遍认为春光探区白垩系发育扇三角洲-湖泊沉积和辫状河三角洲-湖泊沉积，呈现“西扇东辫”的特点[3-5]；但以整个探区为研究对象已经满足不了目前复杂勘探对象的精度需求。为此，本文在前人相关研究的基础上，通过西南部白垩系胜金口组取心资料和分析化验资料，结合古地貌特征、测井相以及地震相等研究，利用三色混相分频技术，对春光探区西南部白垩系的沉积特征开展了系统研究，以期为西南部白垩系的下步勘探开发部署提供依据。

1 区域地质概况

春光探区位于准噶尔盆地车排子凸起(图1a)，中新生代以来长期处于斜坡背景。车排子凸起平面上呈北西-南东走向的“倒三角形”，东以红-车断裂带为界与昌吉凹陷相接，南邻四棵树凹陷[6-9]。车排子凸起首先沉积的是石炭系地层，随后沉积的是侏罗系、白垩系、古近系、新近系以及第四系地层[10-11]，其中，白垩系自下而上依次沉积的地层为清水河组、呼图壁组、胜金口组、连木沁组和东沟组(图1b)。春光探区内白垩系底部被超覆，顶部被削蚀，西南部沉积的白垩系地层主要包括呼图壁组和胜金口组，本文主要针对西南部白垩系胜金口组开展研究。

图1 春光探区构造位置及车排子凸起白垩系地层简表(据朱颜等(2021)修改)

2 沉积相识别依据

扇三角洲是从邻近高地推进到稳定水体(海、湖)中的冲积扇，其形成的动力机制比较复杂，陆上部分也可看作为洪积扇体，而水下部分与三角洲具有很大的相似性。扇三角洲沉积主要判断依据如下：①岩性整体较粗，主要为砾岩、含砾砂岩，分选中等；②泥岩以杂色泥岩为主；③发育交错层理和重力流沉积构造；④多发育冲刷面，呈多期正粒序叠置。

2.1 沉积构造特征

春139井区岩性主要为灰色、灰黑色中-细砾岩及含砾粗砂岩，分选磨圆差，砾径变化范围较大，多为0.3～7.0 cm，泥岩以灰色为主，取心段冲刷面较为发育(图2a)，可见中型楔状交错层理(图2b)，多见砾石定向排列的牵引流沉积(图2a，b，c)，偶见碎屑流沉积(图2d)，综合判断为扇三角洲前缘沉积。春50-9井区岩性主要为棕褐色细砾岩，分选和磨圆均比较差，泥岩为棕褐色(图2e)，反映陆上沉积环境；可见冲刷面和正韵律递变层理(图2f)，以及砾石定向排列的牵引流沉积(图2g，h)，综合判断为扇三角洲平原沉积。

a.春139井，2 193.9 m，底部灰色含砾粗砂，向上为砾岩层，正韵律，可见多个冲刷面，砾石呈定向排列，砾径最大7.0 cm，牵引流；b.春139井，2 213.8 m，灰黑色中砾岩，砾径最大约4.0 cm，底部砾石直径明显变大，砾石冲刷下部砾岩，正韵律，磨圆差，中型楔状交错层理，牵引流；c.春139井，2 220.0 m，灰黑色中砾岩冲刷细砾岩，分选磨圆差，砾石定向排列，牵引流；d.春139井，2 205.1 m，下部灰色中-细砾岩，砾径最大6.0 cm，分选磨圆差，碎屑流；e.春50-9井，1 925.3 m，棕褐色粉砂质泥岩，垂直虫孔(直径6.0 mm)；f.春50-9井，1 942.1 m，灰绿色细砾岩和泥岩，砾岩多次冲刷红褐色泥岩，间互正韵律递变层理，牵引流；g.春50-9井，1 929.6 m，棕褐色细砾岩，砾石大小1.0～4.0 cm，砾石定向排列，牵引流；h.春50-9井，1 936.9 m，细砾岩和泥岩，可见细砾岩冲刷下伏褐红色泥岩，牵引流。

2.2 古地貌特征

前人对春光探区白垩系古地貌进行整体恢复[12]，认为春光探区在白垩纪呈西高东低的古地貌，并向东延伸至研究区以外的深洼区。晚白垩世，春光探区的深洼区较早白垩世有所扩大，不仅分布在探区的东部，而且在西南角也出现了一个小次洼；春光探区白垩系沉积时期地形坡度西南部(3°～4°)较东部(1°～2°)陡。本文针对西南部白垩系胜金口组重点井区古地貌进行恢复，发现该区古沟道发育，并控制着扇三角洲砂体分布，物源顺着沟道由北向南充填沉积，形成扇三角洲，春139井取心已证实该井钻遇主河道发育区。

2.3 粒度特征

粒度概率累计曲线对水动力条件变化的反映比较灵敏，是判断沉积环境的重要工具[13-14]。春光探区西南部白垩系胜金口组的典型粒度概率累计曲线为一段式和两段式。一段式(图3a)形态近似于一条直线，斜率较小，粒度分布范围比较广，搬运物质多为悬浮状，沉积物排列规律性不强，反映的是碎屑流沉积特征，沉积时期水动力条件比较强，一般为洪流搬运后快速堆积，此类曲线多发育于扇三角洲平原。两段式(图3b)跳跃总体和滚动总体发育，悬浮总体基本上不发育，跳跃总体和滚动总体优势明显，二者截点的粒径φ值约为2，反映的是水下分流河道牵引流特征。

图3 白垩系扇三角洲粒度概率曲线

2.4 岩石学特征

根据西南部白垩系胜金口组岩石薄片分析结果，砂岩以岩屑砂岩为主，砂岩骨架颗粒中，岩屑含量为84%～100%，为火成岩岩屑，粒径0.1～10.4 mm，变化范围较大，分选性差，磨圆度也较低，以棱角状-次棱角状为主，具近源堆积特点。颗粒以点接触为主，少部分为线接触，胶结类型以方解石胶结为主，粒间可见方解石、泥质、细砂等(图4)。

2.5 重矿物特征

一般情况下，在同一个沉积盆地内，来自同一个物源区并且沉积时期相同的重矿物之间必然存在着相关性，因此可以通过同时期重矿物组合来判断物源类型[15]。

ZTR指数是指稳定重矿物锆石、金红石和电气石在透明矿物中所占的百分含量，能够反映出研究区物源的方向以及搬运距离的远近[16-17]。ZTR指数越低，说明沉积物搬运的距离越近，岩石的成分成熟度相对也越低，反之亦然。

春光探区白垩系的物源区为西北部的扎伊尔山。东部辫状河三角洲沉积区代表井春3井、春6井ZTR指数分别为29.1%、25.1%，与之相比，春光探区西南部白垩系扇三角洲沉积区代表井春139井ZTR指数为17.6%，表明西南部白垩系沉积距离物源区比较近(图1、表1)。

表1 扇三角洲和辫状河三角洲典型井重矿物特征 %

2.6 地震相

在地震反射上，扇三角洲一般呈斜交形前积结构，包括隐形前积和小型叠瓦状前积，代表着水动力较强、物源供应充足的沉积环境。其中小型叠瓦状前积在地震资料上通常表现为短轴状的小型前积状同相轴，且每条同相轴在顺物源方向呈叠瓦状排列。在垂直物源方向上，同相轴在地震资料上表现为连续性较好的强振幅反射，形态呈宽缓丘状，同相轴平直光滑，互相平行或者近似平行[18]。

3 沉积相与微相特征

综合古地貌、薄片、岩心、测井相、地震相、重矿物等资料，开展单井相、连井相分析，明确了春光探区西南部白垩系主要发育扇三角洲沉积，包括扇三角洲平原、扇三角洲前缘两类沉积亚相和5类沉积微相，各沉积微相的岩性特征、沉积构造和序列、电性特征见图5。

图5 春139井单井沉积相

3.1 扇三角洲平原亚相

扇三角洲平原亚相是扇三角洲的陆上部分，沉积物以砾质粗粒为主，一般为近源辫状河沉积，可进一步划分为辫状分流河道和漫滩沼泽沉积微相。扇三角洲平原亚相在研究区内仅在扇体根部小范围发育。

3.1.1 辫状分流河道沉积微相

扇三角洲平原辫状分流河道沉积以砂砾岩、含砂砾岩为主，总体成层性较差，常见较大型板状、槽状交错层理、平行层理及块状层理等；岩石中砾石成分比较复杂，分选和磨圆比较差，结构成熟度也比较低，常呈正韵律特征，反映洪流从强到弱的变化。春139井白垩系胜金口组早期、春50-9井区分流河道沉积微相发育。

3.1.2 漫滩沼泽沉积微相

漫滩沼泽沉积微相发育于扇体或者分流河道之间没有沉积砂体的区域，水动力一般较弱，岩性以红褐色泥岩为主，夹有薄层粉砂质泥岩和泥质粉砂岩。自然电位曲线呈低幅度对称齿形。

3.2 扇三角洲前缘亚相

扇三角洲前缘亚相是扇三角洲的主体部分，是陆上沉积和水下沉积的过渡区，可进一步划分为水下分流河道、分流河道间、河口砂坝和前缘席状砂等沉积微相，其前端也可伴生滑塌浊积岩沉积。

3.2.1 水下分流河道沉积微相

扇三角洲前缘水下分流河道沉积是扇三角洲平原分流河道在水下的延伸部分，由于湖泊水体对沉积物的改造作用，与平原分流河道相比，其分选性相对较好。岩性一般以砂砾岩、含砾砂岩为主，颜色主要为灰色，单层厚度较大，其中，春139井砂砾岩单层厚度可达9.0 m。研究区内典型的粒度概率曲线为两段式，反映入湖后牵引流特征；多见冲刷面构造，砂体中发育平行层理及槽状交错层理等；自然电位曲线多呈钟形和箱形；地震剖面上多为前积反射特征。区内此类型沉积最为发育，春139井白垩系胜金口组晚期、春314井均发育水下分流河道沉积微相。

3.2.2 水下分流河道间沉积微相

扇三角洲水下分流河道间与平原亚相漫滩沼泽沉积微相类似，不同的是沉积环境为水下还原环境，主要岩性为灰色泥岩、泥质粉砂岩及粉砂岩，无暴露构造，见植物碎屑、水平层理和块状层理，自然电位曲线多呈微齿状-平直状。

3.2.3 河口砂坝沉积微相

扇三角洲河口砂坝在研究区内发育程度较低，厚度较薄，岩性以砂岩和粉砂岩为主，无明显冲刷构造，发育中小型交错层理、低角度交错层理、波状层理及平行层理，有可能发育泄水构造和滑塌构造。自然电位曲线为齿化的漏斗形-钟形，自然伽马曲线为低值，反映河口末端河道的冲刷作用减弱。但由于河道不断迁移和反复冲刷，河口砂坝一般较难保存下来，单井相中河口砂坝的沉积响应很少见。

4 沉积演化特征

4.1 平面展布特征

通过对西南部白垩系胜金口组开展砂体精细对比，结合取心井综合分析，明确该区扇三角洲沉积纵向具有期次性，属于扇三角洲多旋回沉积。通过砂体精细对比，并结合地震剖面，把该区砂砾岩体划分为三期，第一期砂体最早沉积，主要分布在南部，随着水进砂退，依次沉积第二期和第三期砂体。

常规属性已经难以满足沉积微相中砂体刻画的精度需求，而三色混相分频处理技术(RGB分频技术)中各个离散的单频体对一定范围内不同厚度的砂体响应效果较好，因此可以利用三色混相分频处理技术对厚度变化比较大的砂体开展研究。

三色混相分频处理技术是将分频处理后的三种频率分量体，利用红、绿、蓝(分别对应低、中、高频率)三色混合在一起形成一种混频属性体，可以将河道及其分支非常清晰地刻画出来[19]，并精细刻画砂体边界及其内部关系[20]，从而更清楚地刻画和研究地质现象。其中，频率越高，表示砂体沉积厚度越薄[21]，也就是说蓝色区域代表沉积厚度最薄，红色区域代表沉积厚度最大，绿色区域的沉积厚度则界于二者之间。

通过提取西南部白垩系胜金口组三期砂砾岩体的三色混相属性图，结合砂岩厚度图等，界定了每期砂砾岩各支扇体分布范围，刻画了每期扇三角洲沉积微相的平面展布(图6)。第一期区内主要发育扇三角洲前缘分流河道，三角洲大体呈南北向展布，东西向发育多支扇体，每支扇体在边缘多有交叉叠置，向南发育滩坝沉积，滩坝沿三角洲分布，到区外Hg8井区主要是滨浅湖沉积。第二期区内西南扇三角洲朵叶体明显减小，小范围发育滨浅湖沉积，在春139井区发育多支三角洲朵叶体，朵叶体高部位砂体多不相连，是地层-岩性圈闭的有利区带。第三期区内西南部扇三角洲朵叶体范围又有所增大，东南部扇三角洲朵叶体范围减小。

4.2 纵向演化特征

在沉积微相平面展布特征研究的基础上，结合地层对比、地震剖面等资料，开展了西南部白垩系胜金口组沉积纵向演化特征研究。横切物源方向存在多支三角洲砂体，每支三角洲砂体交叉叠置(图6)，从平行物源方向建立的沉积模式图可以看出，具有退积型三角洲沉积特征(图7)。从第一期沉积到第三期沉积，水体范围逐渐扩大，水动力也相应逐渐减弱，来自西北部扎伊尔山的物源供给减少，沉积的砂体范围和砂体厚度均有所减小。扇三角洲朵叶体根部泥质含量较朵叶体末端少，朵叶体根部连通性和物性相对较好。

图7 白垩系扇三角洲沉积模式

5 结论

(1)春光探区西南部白垩系胜金口组主要发育扇三角洲平原亚相和前缘亚相，小范围发育湖泊相，识别出扇三角洲平原分流河道、漫滩沉积，扇三角洲前缘水下分流河道、水下分流河道间及河口砂坝等五种沉积微相。区内以扇三角洲前缘水下分流河道为主，岩性以砂砾岩、含砾砂岩为主，分选磨圆均较差。

(2)三色混相分频处理技术能够精细刻画砂体边界及其内部关系，通过该技术，对春光探区西南部白垩系胜金口组三期扇三角洲砂体的沉积微相平面展布进行精细刻画，识别出多支三角洲朵叶体，且多个朵叶体叠置发育。朵叶体根部砂体多不相连，是地层-岩性圈闭的有利区带，也是下步勘探开发部署的主要方向。