二连盆地赛汉塔拉凹陷洼槽带腾格尔组二段轴向重力流沉积特征及勘探潜力

于训涛 邢雅文 魏 岩 张云峰 袁红旗 周长啸

（1. 东北石油大学地球科学学院，黑龙江 大庆 163318；2. 中国石油华北油田公司，河北 任丘 062552；3. 中国石油大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江 大庆 163001）

0 引 言

轴向重力流沉积作为繁多的重力流沉积类型中一种特殊的存在，国内外公开的研究资料不是很丰富，该类沉积体最早在加拿大魁北克和中央阿帕拉契山以及美国文图拉盆地被发现［1-2］。朱簇敏等［3］在中国渤海湾盆地东濮凹陷沙三段发现轴向重力流水道沉积并建立远源与近源轴向重力流沉积模式，指出轴向重力流沉积是极利于油气富集的勘探新目标；周士科等［4］在东海盆地丽水凹陷明月峰组低水位体系域中发现轴向重力流沉积并分析了，其成藏特征认为轴向重力流沉积可作为一种优质的油气储层；谭建财等［5］分析研究了莺歌海盆地中新统轴向重力流沉积及储层特征，总结了轴向重力流的形成条件。因此，轴向重力流沉积仍然是未来对于岩性油气藏重要的研究对象和勘探领域之一。

近年来在二连盆地赛汉塔拉凹陷东部洼槽带开展的勘探工作中钻遇多处含油显示砂砾岩储层，并在腾二段钻遇以赛83X、赛66 井为代表的高产工业油流层。陈会敏等［6］及马龙等［7］认为赛东洼槽发育一定规模的半深湖—深湖环境滑塌湖底扇，源岩条件及构造背景极佳，具有很大岩性油藏勘探潜力；陈广坡等［8］也在赛东洼槽区发现非典型浊积岩垂向序列，证明该区域湖底扇，大面积发育。但目前研究仍主要偏重于宏观上的理论认识，在后续以赛83X 油藏扩边勘探工作中实际反映出，油藏砂体并非为成群片状规模性湖底扇，以经典湖底扇沉积模式指导勘探，后续并未取得良好的效益。本文基于古地貌、地震相及地层切片所反映出的岩性地貌体等多种信息综合分析发现，该区域多套深水沉积砂体类似于沿盆地长轴方向轴向展布，所以进一步精细刻画该类油藏储层砂体具有重要意义。

1 区域地质概况

赛汉塔拉凹陷位于二连盆地中南部，凹陷的北西方向与苏尼特隆起相连接、向南与温都尔庙隆起相邻、向东与查干诺尔凸起相邻，是腾格尔坳陷内最大的凹陷，也是二连盆地主要的油气富集凹陷之一。赛汉塔拉凹陷总体上为单断箕状凹陷，具有两洼一隆一斜坡、东深西浅、东断西超的基本构造格局和构造特点，发育古生界基底、侏罗系、白垩统、新近系和第四系，其中下白垩统可细分为阿尔善组、腾格尔组和赛汉组，目前凹陷内发现的主要含油气层段为腾二段（K1bt2），为研究需要将腾二段划分成5 套砂组（图1）。赛东洼槽腾格尔组时期发育三角洲—滨浅湖沉积体系，在腾一段末期大范围湖侵后，腾二段V 砂组时期随着相对湖平面的下降，物源区陆源碎屑向洼槽更深处推进，最终在洼槽沉降中心带形成了以重力流—浊流为主的复合形式沉积体。

图1 赛汉塔拉凹陷地层综合柱状图Fig.1 Comprehensive stratigraphic column of Saihantala Sag

2 轴向重力流形成条件

构造背景及古地貌特征是研究区形成轴向重力流的重要因素。综合考虑研究区腾格尔组沉积前后构造格局及演化特点，依据该区钻井及地震资料情况以及恢复过程的可操作性，选择残余厚度法和地震层拉平法进行综合古地貌恢复。古地貌形态反映了研究区从东部边界基底断裂向洼槽方向，随着锡林断裂带中纵、横断层的节节下掉，形成一系列箕状结构样式明显的断槽或低谷地形，这种断槽或地形延伸方向与系列断裂控注断层一致，顺盆地长轴方向展布，形成中间低两侧高的构造格局（图2（a））。洼槽东部存在一系列汇水区，来自该区域大量陆源碎屑经搬运沉积至凹陷东部斜坡及洼槽带，目前认为赛东注槽物源主要来自东部（图2（b））。

图2 赛汉塔拉凹陷赛东洼槽腾二段古地貌恢复模型及古、现代地貌叠合Fig.2 Paleogeomorphologic restoration model and ancient-modern landform overlay of K1bt2 in east subsag of Saihantala Sag

在这种构造及古地貌背景之下，在洪水期来自东部物源区的大量陆源碎屑以泥石流为主的形式被带至锡林断裂坡折带，在凹陷东部斜坡带经历多次势能加速插人湖底箕状低谷地形，转化为深水重力流沉积。当重力流顺物源方向继续向前推进的能量不足以克服箕状低谷地形的翘起坡度时，由于推进受阻沉积方向就会发生拐弯，沉积物会沿着地形轴向搬运，形成一系列近平行于断层走向沿着盆地长轴条带状展布的轴向重力流砂体。

3 轴向重力流岩性与岩相特征

3.1 岩性特征

赛东洼槽腾二段重力流沉积以砂砾岩为主，多为（含中砾）细砾岩和含砾中—细砂岩及粉砂岩，粒径多小于1 cm，砾石直径最大达5 cm，次棱角状—次圆状，可见砾石定向排列（图3（a））。砾石的成分以长石砾石、花岗岩砾石及泥砾为主（图3（b）、（c）），分选较差，反映近物源、堆积迅速的沉积特点［7］。砂岩碎屑颗粒分选中等—差，细粒—中粒为主，颗粒直径0.1~2 mm，主要类型为长石岩屑砂岩及细粒岩屑砂岩（图3（d）、（e）），岩屑含量较高，平均体积分数达40%，填隙物成分复杂，方解石及黏土矿物占主要成分（图3（f）），也反映岩石成岩前搬运距离近，成熟度不高。泥质砂岩或砂质泥岩一般以泥岩、粉砂岩薄互层出现，常见脉状、透镜状、包卷层理和变形构造等沉积构造，若砂质较纯反映了其为碎屑流与浊流过渡形态中混合流沉积的状态，若泥质较纯通常为低密度浊流或原地沉降沉积［8］。泥岩在研究区主要以深灰色，灰黑色泥岩为主，可见动、植物化石及炭屑等，有机质含量比较高，反映为湖相深水沉积环境［9］。

图3 赛东洼槽腾二段轴向重力流岩性特征镜下照片Fig.3 Micro photos of lithological characteristics of longitudinal gravity flow in K1bt2 in east subsag of Saihantala Sag

3.2 岩相类型及特征

岩相是沉积过程的记录与表现，一般碎屑岩主要根据碎屑颗粒的搬运方式、粒度、岩性、结构、构造等特征来进行岩相的划分与刻画。注槽内腾二段V 砂组时期主要以深水沉积为主，赛83X、S66井区典型发育的轴向重力流沉积整体岩相具有近岸水下扇、湖底扇沉积等传统重力流的特征［10-13］。

本次研究划分了砾岩相、砂岩相、泥岩相3 大类以及进一步细分的11 个二级类别（图4）。

砾岩相：研究区砾岩主要以杂基和杂基—颗粒支撑的灰色、杂色砾岩为主，砾石整体分布较为杂乱，沉积过程中牵引流特征并不明显，以重力流沉积为主。在轴向重力流沉积过程初期，碎屑颗粒以泥质底床载荷搬运方式形成高黏度泥石流，快速冻结式堆积，表现为块状中砾岩相（图4、图5（a））。随着搬运距离的增加，泥质含量降低，碎屑颗粒流体逐渐过渡到砂质碎屑流再到高密度浊流。由于洪水能量的供应并非恒定不变，一般持续一定强度后有所减小，再到下一期洪水暴发，所以更近物源端的砂质碎屑流沉积过程中侵蚀作用强烈，粒序特征难以保持完整，主要以块状细砾岩相为主（图4、图5（b）），但在研究区也识别到少数能反映出水动力强度变化的具有粒序特征的岩相，反递变中—细砾岩相（图4、图5（c））。当沙质碎屑流再向远推进，流体湍动受到抑制，受阻沉降形成高密度浊流，侵蚀作用减小，过程中易保存沉积粒序特征，研究区表现为正递变中—细砾岩（图4、图5（d））。

图4 赛东洼槽腾二段轴向重力流沉积体主要岩相类型及沉积构造Fig.4 Main lithofacies types of gravity flow sediments in K1bt2 of east subsag in Saihantala Sag

图5 赛东洼槽腾二段沉积构造典型岩心照片Fig.5 Typical core photos of sedimentary structure in K1bt2 in east subsag of Saihantala Sag

砂岩相：研究区砂岩相中最常见灰色、灰黄色中—细块状砂岩相，粒度较细、分选较好，砾石含量较少，块状均质构造最为常见（图4、图5（e）），体现出砂质碎屑流较典型的“冻结式”整体搬运沉积的状态，同时在赛66 井岩心上也见到直径较大的泥岩撕裂屑与“泥包砾”现象（图4、图5（f）），前人分析该现象为砂质碎屑流在流动过程中内部颗粒承受剪应力所致［14］。正递变粉细砂岩相主要为灰、深灰色细砂岩、粉砂岩及泥质混合叠置组成，粒度较细，泥质单层厚度较薄，形成脉状、波状层理，整体上呈现正粒续沉积（图4、图5（g）），反映当流体推至较远端转为低密度浊流态时，沉积过程中流体受自身重力影响程度增加。研究区同时可见重力流沉积中常见的包卷层理粉砂岩相与变形构造泥质粉砂岩相（图4、图5（h）、（i）），该类岩相以灰色、深灰色砂泥混合岩为主，由于碎屑颗粒重力加速不足导致泥质纹层、泥质条带包卷在砂岩中或发生扭曲、撕裂等强烈变形［15］，主要形成于滑动—滑塌阶段沉积过程中。

泥岩相：水平层理砂质泥岩相以深灰色泥岩为主，泥岩中含粉砂质条带，粉砂质单层较薄，发育水平层理（图4、图5（j）），可见Bouma 序列中的“水平纹层段”及“泥岩”段，指示水下重力流沉积相代向深湖—半深湖相过渡型沉积，可看作弱能量浊流以及自身重力沉降为动力的极稀浊流沉积［16］。块状暗色泥岩相为典型湖相沉积（图4、图5（k）），较纯的深灰黑色、黑色泥岩，伴随丰富的动植物化石和炭屑，均质块状构造，在腾二段中均普遍以大套厚度形式存在，作为良好的生烃类来源与盖层。

4 轴向重力流岩相垂向组合与沉积微相

由于轴向重力流的砂体展布形态与传统水下重力流扇体区别较大，所以难以用扇状沉积体的相模式来刻画，本次研究以岩相特征及粒度分析为基础，根据不同的岩相组合类型，结合学者原有研究认识将研究区轴向重力流沉积分为水道沉积亚相及水道侧缘漫溢沉积亚相，其中水道沉积亚相可细分为水道轴沉积、水道砂坝，侧缘漫溢亚相分为近源漫溢和远源漫溢［3-4，17］。

水道轴沉积主要为斜坡带大量碎屑物以高黏度泥石流卸载在断槽根部，然后沿着箕状沟槽地形继续搬运并冲蚀下伏沉积物形成的具有正递变粒序的厚层砂砾岩水道沉积。在垂向岩相组合上，底部为杂基−颗粒支撑块状中砾岩，与细粒沉积物突变接触，冲刷构造极为发育，中部为正递变/块状杂基−颗粒支撑中—细砾岩，顶部为块状含砾中—细砂岩，砂岩中常见泥岩漂砾及泥屑撕裂、变形构造（图6）。研究区水道轴沉积砂体单层厚度不厚，一般为0.8~3.0 m，但多期水道砂体叠加可形成巨厚砂砾岩层，最厚可达10 m 以上。粒度累计概率曲线为宽缓的单一上拱孤形（图7（a）），悬浮组分含量高，体积分数大于70%，反映分选较差，泥、砂混杂颗粒整体“冻结式”搬运沉积的特点。

水道砂坝沉积为水道轴末端或断槽侧方缓翼带由于冲刷回流作用［18-19］与侧向加积作用形成的坝状突起，沉积垂向序列具有反递变粒序特征。在垂向岩相组合上，底部为具变形层理砂岩—粉砂岩，中部为块状中—细砂岩及块状细砾岩，可见平行层理，表现同时兼具牵引流特征，顶部为杂基支撑反递变块状中—细砾岩（图6）。

图6 轴向重力流垂向岩相组合特征（赛83X井）Fig.6 Vertical lithofacies combination characteristics of longitudinal gravity flow(Well Sai83X)

粒度累计概率曲线呈现多段式（图7（b）），缺乏滚动总体，体积分数仅在2%之内，主要由两段跳跃总体和一段悬浮总体构成，冲刷—回流点对应的粒度偏粗，反映受湖盆多组、多向水流影响，并继续搬运沉积下来的河道末端砂砾岩相。该沉积环境中，随水流能量减弱、古地貌形态控制造成河道尾部的频繁迁移改道及不断分叉，该相带中沉积物纵横向差异性很大。

侧缘漫溢沉积主要为在箕状断槽缓翼带形成的浊流及弱牵引流沉积，粒度累计概率曲线为单一的一段式（图7（c）），仅由悬浮总体构成，体积分数可达75%。近源漫溢沉积粒度比远源满溢沉积粗，以细砂岩、粉砂岩为主，可见变形层理、平行层理、爬升层理等沉积构造，说明在浊流为主动力的前提下兼具弱牵引流动力，垂向岩相组合上，底部为块状中—细砂岩，中部为平行层理中—细砂岩，顶部为包卷层理粉砂岩及正递变波状层理粉砂岩（图6）。

图7 赛东洼槽腾二段轴向重力流沉积粒度特征Fig.7 Granularity characteristics of longitudinal gravity flow in K1bt2 in east subsag of Saihantala Sag

远源漫溢沉积为极稀浊流携带细颗粒向缓翼远端搬运，随后靠自身重力原地沉降，能量极弱。垂向岩相组合上底部为平行层理粉砂岩，中部为水平层理砂质泥岩，顶部为块状暗色泥岩（图6），可见发育Bouma 序列中C（流水沙纹层段）、D（上水平层理段）、E（泥岩）段。

5 轴向重力流沉积模式

赛汉塔拉凹陷东部洼槽带受区域左旋走滑伸展应力控制呈长椭圆形展布，并且在伊和地区形成构造转换带，转换带南北两侧构造演化特征不一致，控制了腾格尔组砂体的沉积类型和展布特征（图8）。南部构造不发育，古沉积环境受古地貌斜坡控制洼槽坡折带之上形成一系列扇三角洲扇体，为坡折带之下的洼槽深处重力流沉积提供了充足的物源来源。洼槽带短轴方向因古地形及坡折带控制呈一侧陡一侧缓的箕状断槽，形成了洼槽带沿着长轴方向的负向地形，为轴向重力流的搬运、卸载与沉积提供了场所，当发生地震、火山爆发、洪水泛滥等外在突发性地质事件时，来自扇三角洲前缘沉积物被搬运至洼槽区并沿着轴向负地形沉积下来，形成重力流流体沿轴向沉积。研究区负地形长轴内存在一定坡度，上倾方向砂体延伸短，规模小；下倾方向砂体延伸远，沉积规模大，整体在地震反射上具有明显前积反射特征。箕状断槽内水流方向沿盆地长轴轴向流动为主，部分分支水流流向缓翼侧，但能量较弱延伸不远，从陡翼下方冲蚀最深的主沟槽向缓翼方向依次发育水道轴、水道砂坝、近源漫溢、远源漫溢砂体，粒度依次变细，规模依次变小。

图8 赛东洼槽轴向重力流沉积模式Fig.8 Sedimentary pattern of longitudinal gravity flow in east subsag of Saihantala Sag

6 轴向重力流勘探潜力

轴向重力流沉积是目前勘探工作中新发现的油气富集岩性图闭领域［20-23］。对于岩性油气藏成藏来说，烃源岩的成熟度与供给、储层物性的好坏、圈闭保存等要素都至关重要［24-25］。东洼槽带本身为凹陷主力生油区，腾一段及阿尔善组高成熟度经源岩为上覆腾二段砂体提供了充足的油气来源，腾二段内部间歌性大范围湖侵形成的稳定泥岩又形成良好盖层，洼槽内基底埋藏深，沉积岩厚度大，具备天然良好成藏条件。

研究区赛83X 井是一口具代表性的高产工业油流井，但目前以赛83X 为基点沿盆地洼槽短轴方向钻井（赛83-1、赛83-1X 井）均以失败告终，导致该现象的原因主要还是原来对研究区沉积规律认识不清，用传统扇型沉积相带展布指导打井方案所致。为预测轴向重力流岩性油藏的分布，本次研究通过地震沉积学手段刻画了研究区轴向重力流沉积体的平面几何形态，以赛83X 井区为例：由于研究区沉积流体为陆源碎屑岩，主要为砂砾岩、砂岩、泥岩，岩性较为单一，所以首先对工区地震数据进行90°相位旋转，将数据体振幅信息与岩性具有较好对应关系，赋予数据体地质含义；其次以腾二段顶底为界在此之间按照厚度等比例内插出一系列的层面，切到的每一个层面即是一个等时界面，该等时界面并不是地震数据体在时间域的等时概念，而是在地质发展时期的等时概念；最后通过计算，将腾二段V 砂组时期系列地层切片叠合，得到平面岩性地貌展布图像。从地层切片叠合（图9（a））上可以清晰看出物源主要来自东部，下切水道沉积形态清晰，断槽内砂体沿盆地长轴方向带状分布，具有典型轴向重力流沉积体几何形态，由于洼槽带长轴方向整体也呈一缓坡形态，沿低势西南方向沉积规模更广，延伸更长。通过对研究区轴向重力流的认识与刻画，井震结合分析认为赛83X井区轴向重力流岩性油藏有利区带主要分布于该轴向沉积体的下倾方向，振幅能量强区域优于能量弱区域，以此为指导方向设计的2 口井赛83-2、赛83-2X1 井均见工业油流（图9（b））。

图9 赛东洼槽赛83X井区轴向重力流地层切片叠合及有利区预测Fig.9 Formation slice superimposition and favorable zones prediction for longitudinal gravity flow in Well Block Sai83X in east subsag of Saihantala Sag

经过对赛汉塔拉凹陷东洼槽轴向重力流沉积体的刻画与认识，用轴向重力流的沉积模式观念指导同类地质条件的斜坡—洼槽区的勘探，对赛汉塔拉凹陷乃至整个二连盆地的岩性油藏潜力进一步挖潜工作具有重大意义。

7 结 论

（1）赛东洼槽东部存在一系列汇水区提供充足物源，古地貌斜坡及坡折带发育导致注槽内部发育大面积重力流沉积，洼槽带沿凹陷长轴方向的负地形为研究区重力流轴向沉积展布提供宏观地质条件。

（2）研究区轴向重力流沉积体以砂砾岩为主，砾石分选差、磨圆低，成分成熟度低，快速近源堆积特征明显。岩相以砾岩相、砂岩相、泥岩相3 大类为根基，垂向上发育水道轴、水道砂坝、近源漫溢、远源漫溢4 种沉积微相岩相序列；与传统“扇型”深水重力流沉积模式不同，轴向重力流4 种微相在箕状断槽地形内从陡翼向缓翼方向“轴向推进”沉积。

（3）研究区腾二段之下具备丰富且良好的源岩条件，在“源”极为充足背景下，优势岩相组合是形成大套优质储层的前提条件。水道轴微相所对应的岩相组合A 为最优组合，其次为水道砂坝微相对应的岩相组合B 及近源漫溢微相对应的岩相组合C。

（4）轴向重力流具备优越的油气成藏条件，勘探前景广阔，是赛汉塔拉凹陷以及二连盆地未来勘探的重要领域。