准噶尔盆地春光探区古近系浅水辫状河三角洲沉积特征

樊晓伊

(1.中国石化河南油田分公司，河南 郑州 450018；2.河南省提高石油采收率重点实验室，河南 南阳 473132)

0 引 言

近年来，准噶尔盆地西北缘车排子凸起春光探区古近系的勘探取得了重大突破，多口井见良好的油气显示，并获高产工业油流，油质类型好，单井产量高，展示出良好的勘探潜力。然而，车排子凸起地层剥蚀严重，含油气关系复杂，前人研究主要针对层序地层结构、构造演化、油源分析、源汇体系等[1-4]，对古近系的研究较少，主要集中在沉积砂体的识别、刻画以及沉积相和宏观成藏模式的研究[5-8]，目前古近系沉积体系存在争议，存在冲积扇-扇三角洲沉积体系[6]、辫状河-辫状河三角洲沉积体系[7]等不同观点；且前人研究以岩心、测井资料为主，沉积体边界刻画精度有待提高。随着勘探的进一步深入，虽油气显示活跃，但钻探成功率较低，试油普遍见油花、低产油流，成藏井少。研究区地层剥蚀严重，井控程度低，储层认识不清，沉积体系刻画难度大，油气成藏复杂，有利勘探区带尚不明了。

随着钻井资料的丰富、取心资料的增加和高品质地震资料的重新采集，以微量元素分析测试资料为基础，对古地形、古水体深度、古气候环境进行定量研究，明确研究区沉积时期的沉积环境；综合岩心、粒度、地震资料，明确研究区发育浅水辫状河三角洲沉积；利用地震沉积学技术方法，对地层切片进行精细解释，准确厘定相边界，对沉积体系平面展布及纵向演化特征进行分析；结合成藏特点，明确有利勘探区，指导古近系岩性油气藏下一步精细勘探开发。

1 区域地质概况

准噶尔盆地自晚古生代至第四纪经历了海西、印支、燕山和喜山运动的多旋回构造运动[2]，为多期叠合盆地，具有丰富的油气资源。春光探区位于准噶尔盆地西北缘车排子凸起东部(图1a)，车排子凸起形成于晚海西早期，呈楔形三角形，由于构造运动强烈，凸起持续隆升，地层缺失严重(图1b)，白垩纪后，在喜山构造作用下，地层掀斜，整体沉降，沉积了较厚的新近系地层[7]。春光探区古近系主要分布在研究区东南部，西北部地层剥蚀，古近系地层发育不完整，存在“底超顶削”的现象，超覆在石炭系基底或白垩系地层之上，与上覆的新近系沙湾组地层呈削截接触。古近系地层具有东南厚、西北薄的楔状体特征,自下而上发育紫泥泉子组(E1)、安集海河组地层，安集海河组地层依据内部沉积特征，进一步划分为3个砂组(E2—E4)。

图1 准噶尔盆地春光探区构造位置及地层系统

2 浅水辫状河三角洲发育背景

2.1 古构造背景

古近纪沉积时期，车排子凸起处于前陆盆地逆冲楔顶部带，红车断裂的右旋压扭作用使得凸起南东部构造沉降量大，北西部沉降量小，地层由南东向北西方向尖灭。整个沉积时期以缓慢沉降为主[2]，剥蚀严重，古近系沉积范围小。古近系顶底部为区域不整合面，选取古近系内部稳定地震反射层，计算沉积坡度为1.4 °左右，地势平坦，具备浅水三角洲发育的条件。

2.2 古水体深度

水体深度是影响浅水三角洲发育的重要控制因素之一，目前主要通过古生物、自生矿物、微量元素等具有水深指示意义的标志特征进行分析。钴(Co)元素含量能指示沉积速率，两者具有很好的正相关性，因而可利用Co含量预测沉积速率，进而定量计算古水体深度[9-10]。

此次选取样品岩性多为泥岩、粉砂质泥岩，且研究区古近系母岩类型以花岗质类为主，母岩中Co的含量极低，古近纪沉积时期物源充沛，故生物、宇宙沉降等成因对Co含量影响较小，主要为陆源输入沉积的结果，可用来计算古水深。通过计算可知，古近纪沉积期研究区内水深在2～30 m左右，平均为20 m(表1)，整体水体较浅。

表1 准噶尔盆地春光探区古近系古水深

2.3 古气候条件

Sr、Cu等微量元素对古气候变化敏感，Sr 元素含量与环境干旱度呈正相关关系，而Cu含量与环境湿润度呈正相关关系[10]，因此，选取Sr与Cu之比作为古气候判别指标，其比值大于5.00指示干热气候，小于5.00则指示湿热气候。古近系安集海河组样品Sr与Cu之比测试范围为1.43～50.00，测试平均值为8.35，处于干热气候。该沉积期，全球处于热气候事件时期，气温高，湖盆水体蒸发作用强烈，和缓坡构造共同控制浅水的发育背景。

春光探区古近系沉积时期气候干旱，西北部的扎伊尔山物源供给充足，逐渐沉积较厚的地层，由于填平补齐作用，地形坡度持续变缓，且研究区水体深度较浅，具备浅水三角洲发育的条件[11]，沉积物粒度相对较粗，物源堆积形成大规模、连片朵叶状的辫状河三角洲。

3 浅水辫状河三角洲的沉积特征

3.1 岩石学特征

春光探区古近系岩性以砂砾岩、含砾细砂岩、细砂岩、粉砂岩为主，砾径一般为2～5 mm，最大为10 mm，沉积物粒度整体较粗。泥岩颜色以灰色为主，且水体深度在20 m左右，为浅水辫状河三角洲前缘沉积。主要岩石类型为岩屑质石英细砂岩、石英细砂岩，细砂岩骨架颗粒中石英含量高，平均含量为78.45%，岩屑含量次之，平均含量为14.73%，长石含量低，平均含量为6.82%；分选差—中等，磨圆主要为次棱角及次棱角—次圆状，具有中—低成分成熟度，中等结构成熟度。粒度概率累积曲线主要为一跳一悬夹过渡式，跳跃总体含量在70%以上，斜率约为40 °，悬浮总体含量较少，细截点粒度为5 Φ左右，反映牵引流水动力条件，该类型粒度概率累积曲线主要出现在水下分流河道沉积中。随着水体加深，向湖盆中心沉积，粒度概率累积曲线以两跳一悬式、多段式为主，两跳一悬式跳跃总体斜率高，分选好，悬浮总体含量增高。跳跃组分有2个次总体，表现为波浪冲刷回流作用的特点；多段式由斜率较低的多段粒度总体组成，反映水动力频繁变化的过程，整体偏悬浮搬运，水动力条件较弱。

3.2 发育强水动力层理构造

古近系地层层理构造发育，主要有槽状、楔状、板状交错层理及波状层理、变形层理、平行层理等(图2)，河道砂体底部多发育10～20 cm的冲刷-充填构造，砾石局部直立，砂岩中夹杂泥砾，呈定向排列，见垮塌变形构造，反映较强的水动力特征。向湖盆中心，水动力减弱，沉积物变细，以微波状层理、水平层理为主，发育碳质纹层，见虫孔。

图2 准噶尔盆地春光探区古近系典型岩心照片

3.3 沉积微相特征

通过岩心观察描述，建立岩石相与测井相的对应关系，对单井相进行分析(图3)。春光探区古近系为缓坡背景下的浅水辫状河三角洲沉积，以前缘亚相为主，主要发育水下分流河道、滩坝和远砂坝沉积，局部发育河口坝沉积。水下分流河道沉积岩性较粗，发育冲刷面、槽状交错层理等沉积构造，粒度较粗，向上变细，垂向上多呈正韵律叠置，测井曲线多为钟形或箱形特征。滩坝发育在三角洲前缘，为前缘滑塌砂体，岩性较细，以细粉砂岩为主，坝亚相以漏斗形和箱形为主，滩亚相以指形和齿形为主。河口坝为中、细粒砂岩，具向上变粗的沉积序列，电测曲线呈漏斗形。远砂坝连片发育，岩性以细砂岩和粉砂岩为主，为湖浪改造后的水下分流河道砂体，砂体厚度较薄，电测曲线呈指形。

图3 准噶尔盆地春光探区古近系春121井综合柱状图

4 沉积相平面展布和纵向演化特征

4.1 地震沉积学分析

准噶尔盆地春光探区古近系地震主频在80 Hz左右，频宽为10～160 Hz，地震资料品质较高，为利用地震沉积学识别常规手段难以识别的沉积相类型及其展布、刻画沉积相在三维空间的时空展布奠定了基础[12]。

首先对地震数据体进行90 °相位转换。建立起地震同相轴与岩性的对应关系，使地震同相轴反映地质信息。其次是地层切片的制作，选择5个四级层序界面为等时标志同相轴，根据等时标志同相轴建立古近系层序地层模型，提取出29张均方根振幅属性地层切片。最后进行岩石物理关系分析。春光探区古近系埋深较浅，普遍小于1 800 m，砂岩颗粒之间点接触较多，孔隙度高，密度低。因此，研究区储层砂岩对应低波阻抗，泥岩和致密砂岩对应高波阻抗。相位转换后，地震属性上波谷(红色同相轴)指示偏砂岩相，波峰(蓝色同相轴)指示偏泥岩相(图4)，便于进行储层识别和解释。

图4 准噶尔盆地春光探区古近系相位转换结果对比

4.2 沉积平面展布及纵向演化

4.2.1 古近系紫泥泉子组(E1)沉积相平面展布特征

紫泥泉子组沉积时期湖平面逐渐上升，地层超覆在白垩系和石炭系基底之上，研究区东部朵叶状红色、黄色振幅指示大规模辫状河三角洲沉积，在辫状河三角洲前缘远端的块状黄色振幅指示湖相滩坝沉积。该沉积时期，古近系地层剥蚀严重，仅在东南部发育多个朵叶状辫状河三角洲，以辫状河三角洲前缘沉积为主，其中东北部一支规模最大，延伸距离远(图5a、a′)。

4.2.2 古近系安集海河组(E2—E4)沉积相平面展布特征

安集海河组沉积时期为古近纪湖侵最大时期，该时期地层大量超覆在石炭系基底上，导致切片效果被古近系和石炭系之前不整合界面所掩盖，从而呈现出极强的红色振幅，但从井上和其他地区正常的发散状红-黄色振幅依旧可以发现该时期发育大规模继承性辫状河三角洲(图5b、c、d)。E3时期湖平面范围开始逐渐收缩，红色和黄色条状振幅指示不断摆动和交切的辫状河三角洲前缘水道沉积，三角洲主体位置继承E2时期发育，规模有所缩小。E4沉积时期湖平面进一步下降，辫状河三角洲继续继承性发育，其中东部辫状河三角洲朵叶体向湖盆推进较远，南部和西部辫状河三角洲呈多期叠置分布，滩坝在三角洲前缘零星发育(图5b′、c′、d′)。

图5 准噶尔盆地春光探区古近系均方根属性及沉积相平面展布

4.3 沉积模式

综合古近系各小层的砂体分布及沉积特征刻画，参考现代三角洲的平面形态，总结出春光地区古近系沉积模式：古近系为辫状河三角洲-湖泊沉积体系，发育多个大规模的、连片朵叶状的辫状河三角洲。古近系地层剥蚀严重，研究区发育辫状河三角洲前缘沉积，水下分流河道存在多个分叉和多期迁移，滩坝在前缘前端零星发育(图6)，沉积砂体主要为水下分流河道砂体、滩坝砂体，纵向上砂体存在多期叠置和多种叠置方式。

图6 准噶尔盆地春光探区古近系沉积模式

4.4 勘探潜力

研究区为典型的源外成藏油气藏，古近系西南部和南部为四棵树凹陷侏罗系油源，侏罗系沟谷向南延伸至四棵树凹陷，侏罗系发育厚层砂岩，砂层连续性好。新近纪时期四棵树凹陷烃源岩达到排烃高峰[13]，油气通过侏罗系板砂、石炭系顶不整合横向运移至古近系，辫状河三角洲水下分流河道砂体相互叠置形成连通砂体，形成有利油气运移的通道，油气通过连通砂体向上运移，在顶部滨浅湖泥岩遮挡下，在顶部砂体成藏，为岩性油气藏有利发育区，寻找圈闭落实区域是关键。滩坝砂体较薄，圈闭落实，输导条件是油气成藏关键，断层沟通区域为有利勘探区。C50—C157E井区位于研究区西南部，发育改造型河道、滩坝砂体(图5c′)，紧邻石炭系不整合面，有断层沟通，顶部泥岩盖层厚度普遍大于4 m，为下步勘探有利区。

5 结 论

(1) 春光探区古近系构造平缓，地形坡度为1.4 °左右，为缓坡构造。古水体深度在20 m左右，水体较浅，且处于干热气候条件，物源供给充足，具有形成浅水三角洲的条件。

(2) 结合岩性、沉积构造、粒度分析及地震响应特征，认为研究区发育浅水辫状河三角洲前缘沉积；利用地震沉积学技术方法，精细厘定相边界，明确沉积演化过程，平面上多个朵叶体发育，展布面积广，纵向上向湖盆推进。

(3) 辫状河三角洲前缘砂体发育，叠置样式多样，纵向上多期迁移叠置砂体为有利油气运移通道，顶部滨浅湖泥岩为有利遮挡条件，易形成岩性、断层-岩性油气藏，为有利勘探区。