海—塔盆地中部斷陷帶南屯組沉積體系配置及有利相帶分析

黃　薇　吳海波　李軍輝　劉　赫

(大慶油田有限責任公司勘探開發研究院　黑龍江大慶　163712)

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海—塔盆地中部斷陷帶南屯組沉積體系配置及有利相帶分析

黃薇吳海波李軍輝劉赫

(大慶油田有限責任公司勘探開發研究院黑龍江大慶163712)

摘要本文充分利用巖芯、測井、地震及分析化驗等資料，對海—塔盆地中部斷陷帶4個主力凹陷的南屯組砂體類型及分布特征進行了詳細研究。結果表明，南屯組主要發育扇三角洲、近岸水下扇、辮狀河三角洲和湖底扇等4種典型類型砂體，并從沉積背景、發育部位、沉積特征、搬運機制以及地震反射特征等5個方面，分不同角度、不同層次詳細闡述了扇三角洲、近岸水下扇、辮狀河三角洲和湖底扇的識別標志；其中扇三角洲主要分布在烏爾遜凹陷和貝爾凹陷的陡坡帶，近岸水下扇主要分布在南貝爾凹陷和塔南凹陷的陡坡帶，而辮狀河三角洲主要分布烏爾遜凹陷、貝爾凹陷和南貝爾凹陷的緩坡帶。從盆地邊部向盆地中心方向，沉積相由扇三角洲、近岸水下扇和辮狀河三角洲沉積逐漸過渡為半深湖—深湖相沉積，局部半深湖—深湖相中發育湖底扇沉積體系，整體具有“南北分塊、東西分帶”的沉積格局。綜合研究表明，扇三角洲前緣、近岸水下扇中扇和辮狀河三角洲前緣砂體是油氣富集的有利沉積相帶，而洼槽邊緣的湖底扇砂體為巖性油氣藏勘探的重點對象。

關鍵詞海—塔盆地南屯組扇三角洲近岸水下扇辮狀河三角洲湖底扇識別標志分布特征

0引言

扇三角洲、近岸水下扇、辮狀河三角洲和湖底扇儲集砂體的研究，對于陸相斷陷盆地油氣勘探具有重要意義。扇三角洲最早是由Holmes于1965年提出的[1]，扇三角洲的研究進展較快[2-3]。近岸水下扇是在孫永傳(1980)提出的水下沖積扇基礎上演繹而來[4]，后來又有水下扇、近岸扇、近岸水下沖積扇、近岸水下扇等提法[5-8]，國內關于近岸水下扇的報道較多，但是劃分依據各異，還沒有一個統一的認識。而由Mcpherson于1987年提出的辮狀河三角洲[9]，直到20世紀末沉積學家才開始應用，逐漸被重視[10-11]。湖底扇最早來自于Walkeretal.提出的海底扇[12]，之后在國內的報道日益增多[13-15]。沉積學者對扇三角洲、近岸水下扇、辮狀河三角洲和湖底扇單獨報道的較多，然而，這4種類型砂體同時發育在同一盆地中的情況較少[16-18]。

海拉爾—塔木查格盆地是個中生代裂陷盆地，是大慶外圍盆地中一個重要的含油氣盆地(以下簡稱海—塔盆地)，而烏爾遜凹陷、貝爾凹陷、南貝爾凹陷和塔南凹陷是該盆地目前發現的4大主力富油凹陷，己成為大慶油田儲量接替領域之一[19]。前人在沉積相方面雖然做過一些研究，但是相類型較混亂，而且多數是對單個區塊或單個層位的沉積特征研究，而對中部斷陷帶整體沉積相類型及展布特征沒有個系統認識，制約了油氣勘探部署，本文中筆者充分利用巖芯、測井、地震及分析化驗等資料，對海—塔中部斷陷帶4個主力凹陷的南屯組沉積相類型及分布規律開展了系統研究，明確了有利沉積相帶分布特征，對海—塔盆地油氣勘探部署具有重要的指導意義。

1地質概況

圖1　海—塔盆地地層及構造單元劃分圖Fig.1　Stratigraphic system and division of tectonic units of Haita Basin

海拉爾盆地與蒙古國的塔木察格盆地實際上是一個盆地[19]，屬東北亞中生代裂谷系一部分，是含碎屑巖和火山巖的含油氣盆地。位于中國東北部—蒙古國東部，總面積79 610 km2。盆地可劃分為3個斷陷帶和2個隆起帶，3個斷陷帶自西向東分別為西部斷陷帶、中部斷陷帶和東部斷陷帶，而中部斷陷帶的4個主力凹陷均較開闊，面積較大，油氣最為富集。盆地主要沉積白堊系，由下而上依次為塔木蘭溝組(Tm)、銅缽廟組(K1t)、南屯組(K1n)、大磨拐河組(K1d)、伊敏組(K1y)及青元崗組(K2q)[20](圖1)。其中南屯組是主要的勘探層系，是本次研究的重點。

2砂體類型及沉積特征

利用巖芯、測井、地震及分析化驗等資料，并結合構造演化分析等，確定海—塔盆地中部斷陷帶主要發育6種沉積類型砂體—沖積扇、扇三角洲、近岸水下扇、辮狀河三角洲、湖底扇和三角洲砂體。其中沖積扇砂體主要發育在塔木蘭溝組和銅缽廟組，三角洲砂體主要發育在大磨拐河組，南屯組主要發育扇三角洲、近岸水下扇、辮狀河三角洲和湖底扇4種類型砂體，且不易識別和區分，下面從沉積背景、發育部位、沉積特征、搬運機制以及地震反射特征等5個方面，分不同角度、不同層次詳細闡述其識別標志及區別。

2.1扇三角洲砂體

扇三角洲巖石類型復雜多樣，其中扇三角洲平原主要以礫巖和砂巖為主；扇三角洲前緣主要發育含礫砂巖、中粗砂巖及粉砂巖和泥巖；而前扇三角洲粒度較細，以泥巖為主，局部發育粉砂巖(圖2)。

典型的扇三角洲平原水上分流河道的電阻率曲線多呈中高幅的箱形或鐘形；而水下分流河道的電阻率曲線呈中幅齒化特征明顯的鐘形；前緣席狀砂的自然伽馬曲線多呈指狀不規則鐘形；而前三角洲的自然伽馬曲線多呈平直的基線(圖2)。

扇三角洲沉積構造種類眾多，但主要為牽引流成因構造，局部發育重力流成因構造，通過巖芯觀察，可見底部發育滯留沉積的沖刷結構，塊狀層理、大型斜層理及平行層理和交錯層理等構造(圖2)。

粒度概率曲線多為兩段式，通常缺少滾動組分，主要為跳躍—懸浮兩段式或者兩段過渡式，其中一類跳躍組分總體含量比較低，一般小于50%，其巖性為粉砂巖和泥質粉砂巖，跳躍組分搬運斜率較陡，說明分選程度中等，常見于扇三角洲前緣水下分流河道間沉積，另一類跳躍組分含量較高，分寬區間較寬，斜率較低，分選程度較低，反映較強的水流能量，多為扇三角洲前緣水下分流河道沉積。C-M圖也證實，大部分以重力流沉積和牽引流過渡方式為主，代表了近岸快速堆積特征(圖2)。

圖2　海—塔盆地中部斷陷帶扇三角洲沉積特征識別標志綜合圖Fig.2　Comprehensive map of identification mark of fan delta sedimentary characteristics in the middle fault zone of Hailaer-Tamtsag Basin

扇三角洲在地震剖面上呈向湖盆方向收斂的“S”形或楔形前積反射特征。不同亞相地震反射特征不同，扇三角洲平原振幅較低，連續性較差，以雜亂反射為主；扇三角洲前緣振幅中等，連續性相對較好，以亞平行、發散前積反射結構為主；而前扇三角洲振幅較強，反射結構的成層性和連續性較好,以平行、亞平行反射結構為主(圖2)。2.2近岸水下扇砂體

近岸水下扇是由大量粗碎屑物質直接推進到湖盆中形成的扇形體。它主要由密度流沉積物組成，沉積整體都位于水下，不發育陸上沖積平原沉積部分。近岸水下扇多分布在近源的湖盆陡岸側，一般伴隨大斷裂展布。

近岸水下扇的巖石類型隨亞相變化而有所差異，內扇以厚層砂礫巖和粗砂巖為主，分選、磨圓較差；中扇以砂礫巖、中粗砂巖為主，泥巖含量增多；而外扇粒度較細，以泥巖為主，局部可見薄層粉砂巖(圖3)。

整體上由多個下粗上細的正韻律序列疊加而成，底部可見沖刷構造，向上漸變為深色泥巖。自然伽馬曲線多呈齒化箱形、齒化鐘形以及低幅指形，電阻率曲線多呈齒狀高阻，底部突變，頂部漸變特征(圖3)。

where Ktis the torque coefficient of the motor;Jmis the total rotational inertia which is equivalent to that of the motor;Bm is the total damp coefficient which is equivalent to that of the motor;Tpis the load torque of the brushless DC motor by which the pump is driven to work,and Tp=DpPl.

反映以重力流搬運機制為主的構造，主要發育混雜粗碎屑砂巖，常見鮑馬序列遞變層理、滑塌變形層理、泥巖撕裂塊及火焰構造、泄水構造等(圖3)。

粒度概率曲線多為圓滑無截點式和寬緩上拱式。總體特征為分布寬、斜率低，說明粒級粗、分選差、懸浮含量高的特點。C-M圖呈與C=M基線平行的遞變懸浮搬運方式，具典型重力流特征(圖3)。

近岸水下扇的地震相主要有楔狀相、丘狀相和透鏡狀相。內扇呈中強振幅斷續、雜亂反射；中扇連續性增加，振幅減弱；外扇呈較連續的弱反射。整體上近岸水下扇與扇三角洲地震相特征不易區別，但由于它整體處于水下，其內部反射結構的成層性和連續性相對較好(圖3)。

2.3辮狀河三角洲砂體

辮狀河三角洲是由辮狀河進積到濱淺湖而形成的粗粒、淺水三角洲，多分布于在斷陷盆地的短軸緩坡一側，總體上較扇三角洲巖性細，研究區辮狀河三角洲亞相發育較全。

辮狀河三角洲平原巖石粒度較粗、分選較差，主要為雜色砂質礫巖、含礫砂巖及粗砂巖、粉砂巖等；辮狀河三角洲前緣巖性稍細，以粗砂巖、含礫砂巖及粉砂巖和泥巖為主；而辮狀河前三角洲巖性較細，以泥巖為主，偶爾夾有薄層砂巖(圖4)。

辮狀河道電阻率曲線表現為高幅鐘形或箱形；自然伽馬曲線負異常明顯，呈微齒化箱形或鐘形。水下分流河道自然伽馬曲線多為箱形或齒化箱形、鐘形；電阻率曲線多呈帶齒的箱形或鐘型。河口壩自然伽馬曲線中—高幅度，呈漏斗形，反映向上變粗的粒度特征(圖4)。

主要發育牽引流沉積構造，常見沖刷面、變形層理、交錯層理及平行層理等。其中廣泛發育大型交錯層理、平行層理等牽引流沉積構造(圖4)。

圖3　海—塔盆地中部斷陷帶近岸水下扇沉積特征識別標志綜合圖Fig.3　Comprehensive map of identification mark of nearshore subaqueous fans sedimentary characteristics in the middle fault zone of Hailaer-Tamtsag Basin

圖4　海—塔盆地中部斷陷帶辮狀河三角洲沉積特征識別標志綜合圖Fig.4　Comprehensive map of identification mark of braided river delta sedimentary characteristics in the middle fault zone of Hailaer-Tamtsag Basin

粒度概率累積曲線多呈三段式，滾動組分占50%左右，跳躍和懸浮組分分別約占30%和20%，反映分選程度較好。跳躍組分與懸浮組分的交截點在3.0～4.0 φ，表明沉積物粒度較細，另外，C-M圖也證實為牽引流沉積特征(圖4)。

辮狀河三角洲地震相與扇三角洲地震相有所不同，差別較大，辮狀河三角洲振幅較強、連續性較好，呈雁列式前積反射特征(圖4)。

2.4湖底扇砂體

湖底扇是大量粗碎屑受重力流作用，快速堆積到深水區域的朵狀砂巖體，多發育在廣闊的深水沉積區。

湖底扇不同亞相巖石類型不同，多為下粗上細的正韻律序列，內扇以雜基支撐的混雜砂巖和顆粒支撐的礫巖為主；中扇以塊狀粗砂巖、細砂巖、粉砂巖為主，局部夾有薄層泥巖；外扇以暗色泥巖為主，偶夾有粉砂巖和細砂巖薄互層(圖5)。

電阻率曲線多呈齒狀高阻，底部突變，頂部漸變特征，自然伽馬曲線呈中幅齒化箱形、齒化鐘形及低幅指形等組合。從內扇到外扇亞相具有由中幅齒化箱形和齒化鐘形逐漸變為低幅指形的規律(圖5)。

主要發育以重力流成因為主的構造特征，可見塊狀層理和滑塌—攪混構造、泥巖撕裂塊等構造，砂巖的底部可見沖刷面、鑄模構造，局部發育小型沙紋層理，砂巖中見不同規模、不完整的鮑瑪序列，常見變形構造(圖5)。

粒度概率曲線多為寬緩上拱式或截點不明顯的弧線型曲線，分布寬、斜率低，表明分選差、粒度小的特征。C-M圖也反映了重力流搬運機制(圖5)。

湖底扇地震反射結構呈中—高振幅、不連續—較連續，透鏡狀或丘狀外形特征(圖5)。

3沉積體系平面展布特征

南屯組沉積時期處于裂陷期，地質結構影響古地貌特征，從而控制著沉積體系的展布特征。采用“單元分析、多元綜合”制圖法，即綜合運用古構造、古地貌、重礦物、砂巖厚度、砂地比及地震反射特征等資料，采用“單元分析、多元判斷” 方法，精細刻畫物源體系，結合單井沉積相、連井沉積剖面相分析，精細編制了南一段和南二段沉積相平面圖。

3.1南一段沉積體系平面展布特征

圖5　海—塔盆地中部斷陷帶湖底扇沉積特征識別標志綜合圖Fig.5　Comprehensive map of identification mark of sublacustrine fan sedimentary characteristics in the middle fault zone of Hailaer-Tamtsag Basin

南一段沉積時期，為強烈裂陷期，構造運動劇烈，地殼沉降較大，伴隨著強烈的拉張，大規模水進，水體加深，湖泊面積擴大，為“深盆、深水”特征，以扇三角洲、近岸水下扇和辮狀河三角洲沉積為主，同時沉積一套以鈣質泥巖、泥灰巖、油頁巖和暗色泥巖為主的特殊巖性段，成為盆地重要的優質烴源巖，為形成構造—巖性和巖性油藏奠定了基礎。扇三角洲體系主要發育在烏爾遜凹陷陡坡帶、貝西地區陡坡帶和南貝爾凹陷西次凹陡坡帶；辮狀河三角洲沉積體系主要發育在烏爾遜凹陷緩坡帶和貝西地區緩坡帶及南貝爾凹陷東次凹的緩坡帶；近岸水下扇沉積體系主要發育塔南凹陷和南貝爾凹陷東次凹陡坡帶；而湖底扇沉積體系在各凹陷洼槽帶都有所發育(圖6，7)。

3.2南二段沉積體系平面展布特征

南二段沉積時期為斷陷鼎盛期，斷裂繼續活動，湖泊面積擴大，表現為“廣盆、淺水”的沉積環境，湖盆水域擴大，物源區后退，沉積體系相對變細，主要發育以辮狀河三角洲、近岸水下扇和扇三角洲沉積為主，砂泥互層，具有泥包砂的特點，是形成構造—巖性、巖性油藏的基礎。辮狀河三角洲沉積體系主要發育在烏爾遜凹陷緩坡帶和貝西地區緩坡帶及南貝爾凹陷東次凹的緩坡帶；近岸水下扇沉積體系主要發育南貝爾凹陷東次凹和塔南凹陷陡坡帶，扇三角洲體系主要發育在烏爾遜凹陷陡坡帶和南貝爾凹陷西次凹陡坡帶；同時由于三角洲前緣遠端的滑塌、濁流等作用，在局部洼槽沉降中心深湖—半深湖中發育湖底扇沉積體系，而在局部濱淺湖亞相中發育少量砂壩砂體(圖6，7)。

4有利儲集相帶預測

由于海—塔盆地具有多物源、短物源、相變快等特點，油氣多以近源巖的短距離運移為主，因此，在確定有利勘探區帶時，生烴凹陷的確定是關鍵，構造背景和沉積相帶是核心，有利勘探區帶多圍繞生烴凹陷呈環帶分布。海—塔盆地自下而上主要發育銅缽廟組、南屯組和大磨拐河組一段三套烴源巖層，其中南屯組一段是主力烴源巖，尤其是南一段中下部發育一套由鈣質泥巖、泥灰巖、油頁巖和暗色泥巖構的“特殊巖性段”，是盆地重要的優質烴源巖，有機碳(TOC)大于2.45%，生烴潛量(S1+S2)平均大于13.97 mg/g；有機質類型主要以Ⅰ型為主；鏡質體反射率一般在0.8%～1.5%；該套烴源巖不僅類型好、豐度高，而且排烴效率也高，具有巨大的生烴潛力，而南一段上部暗色泥巖和南二段泥巖也具有一定的生烴潛力，為油氣富集提供了豐富的油源基礎。

圖6　海—塔盆地中部斷陷帶連井沉積剖面相(剖面位置見圖7A)Fig.6　Profile of sedimentary facies in the middle fault zone of Hailaer-Tamtsag Basin

圖7　海—塔盆地中部斷陷帶沉積相平面圖Fig.7　Sedimentary facies map in the middle fault zone of Hailaer-Tamtsag Basin

南一段發育的扇三角洲前緣、近岸水下扇中扇和辮狀河三角洲前緣儲集砂體，不僅砂體厚度大，分布范圍廣，砂地比一般在25%～50%，孔隙度一般大于10%，儲層物性較好，且位于生油凹陷中心，與優質烴源巖直接接觸，具有近水樓臺優勢，油源充足，南一段上部和南二段泥巖可作為局部蓋層，源儲蓋匹配較好，成藏條件優越，與洼陷內部隆起及周邊各種地貌坡折配合，易形成構造—巖性油氣藏，從已發現的油藏證實南一段發育的扇三角洲前緣、近岸水下扇中扇和辮狀河三角洲前緣是最有利的含油相帶，是構造—巖性油氣藏勘探的重點領域。而發育在洼槽邊緣的湖底扇砂體儲層物性好，多是儲層甜點區，且位于生烴中心，是巖性油氣藏勘探的重點對象。

南二段發育的辮狀河三角洲前緣、近岸水下扇中扇等砂體不僅儲層物性良好，且臨近優質烴源巖，油氣沿油源斷層先垂向運移后經砂體側向運移，受斷層和不整合遮擋成藏，同時大磨拐河組發育巨厚的泥巖作為區域蓋層，具有有利的成藏組合。油氣勘探已證實南二段發育的辮狀河三角洲前緣、近岸水下扇中扇等砂體是有利的含油相帶，是油氣勘探的重要領域。

5結論

綜合利用巖芯、測井、地震及分析化驗等資料，并結合構造演化分析等，確定海—塔盆地中部斷陷帶南屯組發育扇三角洲、近岸水下扇、辮狀河三角洲、湖底扇等4種典型沉積類型砂體。扇三角洲主要分布烏爾遜凹陷、貝爾凹陷和南貝爾凹陷東次凹的陡坡帶，近岸水下扇主要發育在塔南凹陷和南貝爾凹陷西次凹的陡坡帶；辮狀河三角洲主要分布在烏爾遜凹陷、貝爾凹陷和南貝爾凹陷西次凹的緩坡帶；湖底扇在各凹陷洼槽區深湖—半深湖相中均有所發育。最后結合油氣勘探成果，從已發現的油藏證實，扇三角洲前緣、近岸水下扇中扇和辮狀河三角洲前緣亞相砂體儲集物性及含油性相對較好，是最有利的含油相帶，而發育在洼槽邊緣的湖底扇砂體儲層物性好，且位于生烴中心，油源充足，是巖性油氣藏勘探的重點對象。

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Study on the Sedimentary System and Favorable Facies of Nantun Formation in the middle Zone of Hailaer-Tamtsag Basin

HUANG WeiWU HaiBoLI JunHuiLIU He

(Exploration and Development Research Institute, Daqing Oilfield Company Limited, Daqing, Heilongjiang 163712, China)

Abstract:Based on the core, well log curvies, seismic, sample testing data as well as the basic theory of sedimentology, the distribution law of the Nantun Formation in four mainly depressions in the middle fault zone of Hailaer-Tamt sag is studied. The results show that Nantun Formation developed fan delta, nearshore subaqueous fans,braided river delta and sublacustrine fan, their sedimentary characteristics and identification mark are analysed form depositional setting, development position, sedimentary characteristics, transport mechanism and seismic reflection characteristic. Fan delta mainly developed in the steep slope zone of Wuerxun and Beier sags, nearshore subaqueous fans mainly developed in the steep slope zone of tanan and nanbeier sags.,braided river delta mainly developed in the gentle slope of Wuerxun, Beier and nanbeier sags. Form the edge to the center of the basin, sedimentary facies change form fan delta to nearshore subaqueous fans then to half deep lake-deep subfacies, Sublacustrine fan developed in some part of the half deep -deep lake area,with the whole deposition pattern of" north and south block, east and west belts". Fan delta front subfacies, braided river delta front subfacies and middle fan of nearshore subaqueous fans are the important hydrocarbon accumulation zones. Sublacustrine fan is favorable objects of lithologic reservoir exploration.

Key words:Hailaer-Tamtsag Basin; Nantun Formation; fan delta; nearshore subaqueous fans; braided river delta; sublacustrine fan; identification mark; distribution features

中圖分類號TE122.2

文獻標識碼A

作者簡介第一黃薇女1964年出生博士教授級高工石油地質E-mail: weihuang@petrochina.com.cn

基金項目：國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)(2006CB701403)[Foundation: National Key Basic Research Program of China(973 Program), NO.2006CB701403]

收稿日期：2015-01-16； 收修改稿日期：2015-04-23

doi:10.14027/j.cnki.cjxb.2016.01.011

文章編號：1000-0550(2016)01-0120-09