春光油田古近系砂體成因類型及控制因素

李偉才，樊中海，楊曉培，王雨辰，馬奎祥

（1.中國石化河南油田分公司博士后科研工作站，河南南陽473132；2.中國地質大學（武漢）博士后科研流動站，武漢430074；3.中國石化河南油田分公司，河南南陽473132；4.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，鄭州450018；5.成都理工大學工程技術學院，四川樂山614000）

春光油田古近系砂體成因類型及控制因素

李偉才1，2，樊中海3，楊曉培4，王雨辰5，馬奎祥4

（1.中國石化河南油田分公司博士后科研工作站，河南南陽473132；2.中國地質大學（武漢）博士后科研流動站，武漢430074；3.中國石化河南油田分公司，河南南陽473132；4.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，鄭州450018；5.成都理工大學工程技術學院，四川樂山614000）

春光油田位于準噶爾盆地西緣車排子凸起，由于其砂體厚度薄、成因類型多樣，導致儲層預測難度加大。綜合利用三維地震、測井、巖心及分析測試資料，運用高分辨率層序地層學方法，建立了春光油田古近系層序地層格架，并對其砂體的成因類型進行了劃分，從巖性特征、沉積厚度及分布特征等方面總結了各類砂體的識別標志，又從水體深度、物源供給、水動力條件及地層發(fā)育樣式等4個方面，探討了砂體類型及分布規(guī)律的控制因素，并建立了春光油田古近系砂體成因模式。研究結果表明：春光油田古近系地層以辮狀河三角洲及湖相沉積為主，發(fā)育辮狀河三角洲前緣、前三角洲及濱淺湖亞相；砂體成因類型主要為水下分流河道砂體、前緣席狀砂體和灘壩砂體。平緩的地形、豐富的物源、湖平面的頻繁變化及波浪的側向改造均是春光油田古近系砂體成因的主要控制因素。

砂體分布；成因類型；控制因素；車排子地區(qū)；春光油田

0　引言

準噶爾盆地西緣車排子地區(qū)位于前陸盆地的造山帶前緣隆起斜坡帶上，為典型的巖性油氣藏發(fā)育區(qū)。盆地中新生界經歷了多幕逆沖擠壓構造作用［1-2］，由于砂體沉積厚度薄、成因類型多樣，導致儲層分布預測難度加大。前人對準噶爾盆地的地層［3-4］、構造［5-6］、沉積特征［7-11］、儲層特征［12-13］及成藏［14-15］等均開展過研究和探討，并取得了一些認識。對于砂體成因類型，前人雖進行過相關研究，但研究區(qū)域主要為準噶爾盆地腹部，研究層位主要為侏羅系［16-17］。準噶爾盆地西部春光油田古近系埋藏較淺，物性較好，是目前主要的含油層段和勘探目的層。筆者綜合運用地質、測井、鉆井及地震資料，并應用沉積學與層序地層學分析方法，建立春光油田古近系地層格架，利用構造及測井相特征，在巖性與測井曲線形態(tài)等方面，對研究區(qū)內沉積體系進行識別，并在此基礎上對各類砂體的分布規(guī)律及控制因素進行分析，進而明確春光油田古近系砂體的成因類型及主要控制因素，以期為該區(qū)的儲層預測及后期油氣勘探開發(fā)提供地質依據。

1　地質概況

車排子凸起是晚海西早期形成的一個長期繼承發(fā)育的三角形古凸起，其主體走向為北西—南東至東西向，地層具有南東厚、北西薄的楔狀體特征［4-5］。春光油田區(qū)域構造位于車排子凸起地區(qū)東部，其西面和北面均鄰近扎伊爾山，南面為四棵樹凹陷，向東以紅-車斷裂與昌吉凹陷相接，面積為1 023 km2（圖1）。春光油田總體為一東南傾的單斜，多期構造升降使地層遭受強烈剝蝕。地層自下而上發(fā)育古生界石炭系（C），中生界白堊系（K），新生界古近系（E）及新近系（N），整個古近系與下伏地層為角度不整合接觸。目前，春光油田白堊系Ⅲ砂組、Ⅳ砂組，古近系Ⅱ砂組、Ⅲ砂組及新近系沙灣組均具有良好的勘探前景，是目前主要的勘探層系。

圖1　春光油田區(qū)域構造位置及地質構造特征Fig.1　Regional structural location and geological structure of Chunguang Oilfield

2　層序地層格架

車排子地區(qū)古近系在地震剖面上具有中等偏弱振幅、連續(xù)性中等偏差的反射特征，地層內部存在“底超、頂削”的現(xiàn)象，地層底部超覆在石炭系基底或白堊系之上，地層頂部被上覆的新近系沙灣組地層削截。綜合利用地震、測井及巖心等資料，在層序界面識別的基礎上，建立了春光油田古近系層序地層格架（圖2）。春光油田古近系受構造及盆地沉降作用的影響，自下而上可識別出2個三級層序（旋回）：紫泥泉子組層序和安集海河組層序。在這2個三級層序內可劃分出湖擴體系域和高位體系域（由于研究區(qū)位于斜坡部位，低位體系域在工區(qū)內尚未出現(xiàn)）。下部紫泥泉子組層序又可細分2個砂組，即EⅠ砂組為湖擴體系域，EⅡ砂組為高位體系域；上部安集海河組層序也可細分2個砂組，即EⅢ砂組為湖擴體系域，EⅣ砂組為高位體系域。

圖2　春光油田古近系層序地層格架Fig.2　Sequence stratum framework of Paleogene in Chunguang Oilfield

3　砂體成因類型及沉積特征

依據已有研究成果，春光油田古近系的主體物源來自北西方向［6-8］。從巖性特征及測井曲線形態(tài)等方面分析，在該區(qū)內共識別出2個主要的沉積體系，即辮狀河三角洲和湖泊沉積體系。其亞相為三角洲前緣、前三角洲和濱淺湖；沉積微相為水下分流河道、河口壩、席狀砂、前三角洲泥、灘壩砂及湖相泥。砂體成因類型主要有河道砂、席狀砂及灘壩砂，河口壩在該區(qū)發(fā)育非常少，因此對河口壩砂體不做探討。

3.1河道砂沉積特征

春光油田古近系河道砂主要為辮狀河三角洲前緣近端的水下分流河道砂體，其顯著特征是底部呈沖刷或突變接觸。由于水流能量逐漸變弱，其內部自下而上呈現(xiàn)出正粒序特征。河道砂巖性相對較粗，以灰色、淺灰色砂礫巖，含礫粗砂巖，含礫細砂巖為主，砂巖成分以巖屑為主，石英、長石次之，巖屑主要為火成巖和變質巖巖屑，顆粒呈次圓狀—次棱角狀，分選中等—差。沉積構造主要包括塊狀層理、交錯層理和遞變層理（圖3）。

春光油田河道砂測井曲線特征總體呈箱形和鐘形等（圖3）。鐘形反映一期完整的水流勢能由強變弱的過程，表現(xiàn)為典型的正粒序特征；箱形反映厚度較大的多期疊加層序，水流能量多期變化，表現(xiàn)為由砂體沖刷疊加而形成的粒序較均一的厚層層序特征。

圖3　春光油田春50井EⅡ砂組砂體成因類型Fig.3　Genetic types of sand bodies of EⅡsand group in Chun 50 well in Chunguang Oilfield

3.2席狀砂沉積特征

席狀砂是指辮狀河三角洲前緣遠端相對細粒的沉積物，其特點是砂體分布面積較大，其間被薄層泥巖隔開，厚度較薄，砂質較純。春光油田席狀砂沉積物為較純薄層粉砂巖、細砂巖或不等厚砂泥互層，其SP（自然電位）或GR（自然伽馬）測井曲線多為低幅的指形或齒化指形，巖性為灰色、灰綠色粉砂巖，砂巖較純，顆粒呈次圓狀，分選好（參見圖3）。

3.3灘壩砂沉積特征

“灘壩砂”這個術語實際上是“灘砂”與“壩砂”的總稱。由于受鉆井、測井及地震分辨率的限制，目前很難將湖泊沉積體系中分布廣泛、厚度較薄的灘砂與分布狹窄、厚度相對較大的壩砂嚴格區(qū)分開來［9-11］。實際上兩者在成因、幾何形態(tài)、砂體厚度及分布規(guī)律等方面都有一定的區(qū)別。

壩砂與灘砂均發(fā)育在濱淺湖地帶，壩砂形成于湖浪、湖流的篩選與風暴波浪的沖刷作用，水動力相對灘砂更強。壩砂一般平行或斜交于湖岸線，并沿湖岸線分布，以粉砂巖和細砂巖為主，厚度一般為6～10 m，常由多個旋回疊加組成，旋回之間為薄層湖相泥巖。單個壩砂厚度為1～3 m，總體疊置可形成細—粗—細的對稱旋回或向上變粗的反旋回韻律。測井曲線特征上，SP或GR測井曲線呈舌形或低幅反旋回漏斗形。

灘砂是在較為平坦的地形上由湖浪和湖流作用形成的砂體，水動力較壩砂要弱。灘砂一般平行湖岸線，砂體厚度較壩砂薄，分布范圍較大。灘砂常與湖相泥呈頻繁互層，砂巖層數(shù)多，單層厚度薄，一般小于2 m，多呈細—粗—細的對稱韻律。巖性上，灘砂多為粉砂巖或泥質粉砂巖，泥巖與砂巖之間為漸變接觸。測井曲線特征上，SP或GR測井曲線多呈指形或鋸齒形（圖4）。

圖4　春光油田古近系灘壩砂沉積特征Fig.4　Sedimentary features of Paleogence beach bar in Chunguang Oilfield

4　砂體分布規(guī)律

4.1砂體分布特征

春光油田古近系物源來自北西部，砂體的展布方向整體為北西—南東向。從砂體的展布來看，研究區(qū)內主要發(fā)育3個規(guī)模不等的三角洲沉積體系，即東北部的春17井區(qū)、中部的春110E井區(qū)及西南部的春50井區(qū)（圖5）。

對于河道砂體而言，其分布多順物源方向，且垂直于湖岸線，其形態(tài)多為條帶狀，垂向上砂體較厚，是主要的砂體類型。在河道砂體外圍及末端均發(fā)育前緣席狀砂，其分布面積較大，砂體厚度較薄，類型多表現(xiàn)為薄層砂巖或砂泥巖互層。砂質純、分選好是研究區(qū)席狀砂的顯著特征。在湖泊體系內，發(fā)育有一定數(shù)量的灘壩砂（平行于湖岸線堆積）。由于湖泊體系主要發(fā)育濱淺湖亞相，其灘壩砂主要受湖浪及沿岸流的影響，風暴灘壩砂基本不發(fā)育，其類型均為砂質灘壩，平面上多呈土豆狀或條帶狀分布。

圖5　春光油田古近系砂體分布特征Fig.5　The distribution features of Paleogence sand bodies in Chunguang Oilfield

整體上，春光油田古近系三角洲物源呈點狀供給。物源供給雖相對充足，但距離研究區(qū)較遠，砂體橫向連片性一般。同時，由于車排子地區(qū)古近系地形坡度較小，三角洲前緣向湖區(qū)延伸范圍較遠，導致部分層位河道砂延伸范圍較遠，并發(fā)育一定數(shù)量的灘壩砂。

4.2砂體分布控制因素

4.2.1水體深度

對于湖盆而言，在沉積過程中水體深度的變化一方面決定了湖盆的擴張和收縮，另一方面在地層內部形成不同的體系域。湖盆的擴張和收縮作用均導致了湖平面周期性升降，地層沉積的旋回性十分明顯。由于古近系地形高差小，湖水進退交替時波及的面積較大，波浪及湖岸線對砂體的沉積影響范圍廣，因此不同成因砂體進退遷移面積增大。春光油田古近系地層經歷了多期湖水的升降變化，導致古近系Ⅱ砂組地層剝蝕較弱，殘余地層面積最大，各類砂體均較發(fā)育［圖5（a）］；古近系Ⅳ砂組地層剝蝕嚴重，殘余地層面積及沉積砂體范圍較小［圖5（b）］。依據湖水深度的變化，可在古近系內部劃分出不同的體系域類型，即古近系Ⅰ砂組和Ⅲ砂組為湖擴體系域，Ⅱ砂組和Ⅳ砂組為高位體系域。在湖擴體系域內，湖平面快速上升，可容空間增長速率大于沉積物供給速率，其水體深度不斷變深，三角洲沉積體系向湖盆邊緣收縮，灘壩砂發(fā)育規(guī)模變小；在高位體系域內，湖平面上升末期及下降早期，沉積物供給速率大于可容空間增長速率，三角洲沉積體系向湖盆中心推進，各類砂體均有發(fā)育，規(guī)模變大［參見圖5（a）］。

4.2.2物源供給

春光油田古近系由北西至南東發(fā)育多個規(guī)模不等的三角洲沉積體系，在不同沉積時期，砂體發(fā)育規(guī)模差異較大，表明春光油田北部雖然具有豐富的物源，河道砂體分支較多，砂體較發(fā)育，然而受到構造、湖浪及地層等影響，部分砂組內砂體發(fā)育規(guī)模小，連片性差［參見圖5（b）］。

4.2.3水動力條件

整體而言，古近系各個砂組水動力相對較弱，砂體發(fā)育規(guī)模相對較差。另外，沉積過程中碎屑物除受到橫向和縱向的湖浪作用外，還受到湖岸流的作用，導致灘壩砂單層厚度薄，橫向連通性差［參見圖5（a）］。由于灘壩砂體主要發(fā)育于濱淺湖，沉積構造上未見風暴流，因此風暴對春光油田古近系砂體的沉積作用影響較弱。

4.2.4地層發(fā)育樣式

受多期構造運動影響，各砂組均為殘余地層。地層發(fā)育樣式有剝蝕和超覆2種。地層發(fā)育樣式一方面決定了殘余地層分布范圍，另一方面也影響了不同砂體發(fā)育樣式。通過對砂體發(fā)育厚度進行分析，總結了不同地層內部砂體發(fā)育樣式。結果表明，在剝蝕尖滅地層內部，地層自下而上逐層被剝蝕，下部地層分布范圍及沉積砂體厚度大，河道砂體延伸范圍遠，灘壩砂相對發(fā)育，砂體垂向上呈進積疊加樣式，如古近系Ⅱ，Ⅲ及Ⅳ砂組［圖6（a）］；在超覆尖滅地層內部，自下而上逐層超覆，上部地層分布范圍及沉積砂體厚度大，砂體垂向上呈退積疊加樣式，如古近系Ⅰ砂組［圖6（b）］。

圖6　春光油田古近系不同地層內砂體發(fā)育樣式Fig.6　The development styles of sand bodies in different stratum of Paleogence in Chunguang Oilfield

5　砂體沉積模式

整體上，春光油田古近系由西向東，沉積物由辮狀河三角洲前緣近端的河道砂至三角洲前緣遠端的席狀砂，再過渡到前三角洲的泥質沉積物，最后到濱淺湖的灘壩砂質沉積物（圖7），不同砂組內河道砂體延伸范圍差異較大，砂體橫向連通性整體較差，部分層位垂向上表現(xiàn)出多期河道疊加的現(xiàn)象。席狀砂體橫向連通性相對較好，砂體大面積分布于三角洲前緣與前三角洲過渡帶；灘壩砂體孤立分布于濱淺湖內，分布范圍中等。

從鉆井資料來看，含油砂體集中在不整合面之下的斷裂發(fā)育部位，其中不同砂體類型均見油氣顯示。如：春110-2井含油砂體為靠近不整合面或被斷層切割的河道砂；春114-1井含油砂體為靠近不整合面或被斷層切割的席狀砂；春116井含油砂體為孤立的灘壩砂（圖7）。因此，發(fā)育在不整合面之下，并被斷層切割的河道砂和席狀砂及孤立的灘壩砂易形成斷塊圈閉或巖性圈閉，是該區(qū)后期勘探的有利相帶。

圖7　春光油田古近系不同砂體類型沉積相模式Fig.7　Sedimentary facies model of different sand body types of Paleogene in Chunguang Oilfield

6　結論

（1）春光油田古近系受構造作用及盆地沉降特征的影響，自下而上可識別出2個三級層序，即紫泥泉子組層序和安集海河組層序。

（2）春光油田古近系共有2個沉積體系，即辮狀河三角洲及湖泊沉積體系，其沉積砂體類型主要有河道砂、席狀砂及灘壩砂。

（3）春光油田古近系河道砂體分布于三角洲前緣近端，席狀砂體分布于三角洲前緣遠端，灘壩砂分布于濱淺湖內。平緩的地形、豐富的物源、湖平面的頻繁變化及波浪的改造作用均是春光油田古近系砂體成因的主要控制因素。

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（本文編輯：楊琦）

Genetic types and controlling factors of Paleogene sand bodies in Chunguang Oilfield

LI Weicai1，2，F(xiàn)AN Zhonghai3，YANG Xiaopei4，WANG Yuchen5，MA Kuixiang4
（1.Postdoctoral Work Station，Henan Oilfield Company，Sinopec，Nanyang 473132，Henan，China；2.Postdoctoral Work Station，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China；3.Henan Oilfield Company，Sinopec，Nanyang 473132，Henan，China；4.Research Institute of Exploration and Development，Henan Oilfield Company，Sinopec，Zhengzhou 450018，China；5.The Engineering&Technical College of Chengdu University of Technology，Leshan 614000，Sichuan，China）

Chunguang Oilfield is located at Chepaizi uplift in western Junggar Basin，and its thin sand body and various genetic types made the reservoir distribution hard to predict.Based on composite analyses of three dimensional seismic，well logging，core and analysis assay data，combined with high resolution sequence stratigraphy method，this paper established sequence stratigraphy framork of Paleogene，divided the genetic types of sand bodies，and concluded the identification signs of different types of sand bodies from the aspects of lithologies，sedimentary thickness and distributionfeatures.Throughthecontrol effects of water depth，sediment supply，hydrodynamic conditions and formation development style，the sand body types and distribution rule were discussed and the genetic model of Paleocene sand bodies in Chunguang Oilfield were established.The results show that the Paleogene in Chunguang Oilfield developed braided river delta and lake facies，braided river delta front，front delta and coastal shallow-lake subfacies are developed，and the genetic types of sand bodies mainly are underwater distributary channel，front sheet sand and bank bars.Flat terrain，abundant source rocks，changes of lake-level and wave transformation are the main controlling factors for the genesis of Paleogene sand bodies.

sand bodydistribution；genetic types；controllingfactors；Chepaizi area；ChunguangOilfield

TE112.2

A

1673-8926（2015）03-0043-06

2014-11-04；

2015-01-20

中國石化河南油田博士后課題“春光油田深層系儲層展布規(guī)律及成藏條件分析”（編號：J2013-0092）資助

李偉才（1983-），男，博士，中國石化河南油田分公司在站博士后，研究方向為油氣儲層地質學。地址：（450018）河南省鄭州市鄭東新區(qū)正光北街33號河南油田勘探開發(fā)研究院。電話：（0371）56530635。E-mail：liwc2008@sina.com。