焉耆盆地四十里城斜坡帶灘壩砂成因探討及勘探潛力分析

2017-06-19 18:34:26金蕓蕓

石油地質與工程 2017年3期

金蕓蕓

(中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南南陽 473132)

金蕓蕓

(中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南南陽 473132)

在焉耆盆地四十里城斜坡帶侏羅系八道灣組識別出了灘壩砂體沉積組合，這些灘壩砂體與有效烴源巖共生，儲集性能較好，生儲蓋組合配置較為完善，具備良好的巖性油氣藏形成條件，且受后期構造運動的改造和破壞較弱，后期保存條件好。加強對四十里城斜坡灘壩砂的綜合勘探，有望打開焉耆盆地一個全新的勘探領域。綜合研究認為，除了充足的物源、較好的水動力條件和適合灘壩砂發育的古地貌控制外，該區灘壩砂體的發育還與坡折帶以及強制水退沉積密切相關。

焉耆盆地；灘壩砂體；斜坡帶；成因模式；勘探潛力

近年來，隨著油氣勘探的不斷深入，勘探難度越來越大，勘探對象越來越復雜，我國大部分油田已經由構造油氣藏勘探轉入隱蔽油氣藏勘探階段。勝利油田在灘壩砂油氣藏勘探方面已取得了一些突破，并形成了一套相對完善和有效的技術方法。灘壩砂油氣藏已成為目前增儲上產的重要領域之一。

焉耆盆地是我國西部已證實的中小型含油氣盆地之一，目前已在該盆地發現2個油田4個含油氣區塊。盆地經歷了自印支運動以來燕山期、喜山期多期構造運動的改造，侏羅系原生油氣藏破壞嚴重。已發現的油氣藏均受背斜圈閉控制，而與斷層有關的斷鼻、斷塊等非背斜圈閉幾乎全部落空。該盆地下一步油氣勘探的重點目標將轉向受構造運動影響較小、后期保存條件較好的隱蔽性油氣藏，其中四十里城斜坡帶是尋找灘壩砂油氣藏的最有利地區。

本文在四十里城斜坡帶八道灣組灘壩砂識別的基礎上，探討其形成機理和控制因素，建立起具有預測功能的“成因模式”，并對其勘探潛力進行分析，為該區下一步隱蔽油氣藏勘探提供決策依據。

1 地質背景

四十里城斜坡帶位于焉耆盆地北部凹陷西北部，西鄰霍拉山，東到寶浪蘇木背斜構造帶，北至焉耆隆起，南到四十里城次凹，整體上呈西北向抬升的斜坡。斜坡帶內部由斜坡-坡折帶-凹陷區組成(圖1)。

中生界侏羅系八道灣組是盆地的主力烴源巖層系，目前該區已鉆探井在八道灣組均見豐富的油氣顯示。

研究區八道灣組地層為一套含煤層系，其巖性為灰白色礫狀砂巖，含礫砂巖與深灰色泥巖、灰黑色碳質泥巖不等厚互層，與下伏三疊系呈不整合接觸。根據已鉆井的資料分析，四十里城斜坡帶砂體發育，地層含砂率一般為25%～50%，為富砂區域。

早侏羅世八道灣組沉積期，焉耆盆地總體表現為弱擠壓環境，處于構造活動平靜期。四十里城斜坡帶受該期構造運動的影響不大，構造簡單，斷層不發育，古地形平緩，其形態為西北向抬升的斜坡。

2 層序格架與沉積特征

四十里城斜坡帶八道灣組由下至上依次由SQ1，SQ2，SQ3三個三級層序組成。SQ1以三疊系與侏羅系之間的不整合面為底邊界，由低位、水進、高位體系域組成。該期湖水沉積范圍較小，水體較深，主要位于凹陷區，發育深水相沉積砂體。SQ2沉積期發生水進，湖水范圍擴大，湖水入侵到坡折帶上部，低位、水進、高位體系域發育；在部分剖面上還能識別出強制水退體系域，強制水退砂體跨過坡折帶后呈現出典型的系列傾向湖盆的前積層；水進體系域形成的暗色泥巖成為覆蓋在SQ1之上局部發育的蓋層。SQ3沉積期湖水進一步入侵，湖水范圍超越坡折帶，到達斜坡帶上，河流-辮狀河三角洲砂體發育；該期的水進體系域形成的暗色泥巖成為覆蓋SQ2強制水退沉積體之上的局部蓋層，在SQ3上部八道灣組頂部發育一套相對較厚的區域性泥巖蓋層。

圖1 焉耆盆地構造單元劃分

四十里城地區主要發育三角洲(濁積扇)沉積體系，八道灣組保存比較完整，三工河組部分遭受剝蝕，西山窯組三角洲平原部分幾乎遭受剝蝕。沉積物源從北西向進入，三角洲主體分布在霍拉山東側和四十里城凹陷西北區域，呈北西-南東方向展布。水流主要流向四十里城凹陷，向南山前凹陷發育不固定的分支水道。在城1井東南和西南走滑斷層控制的穩定地塊(湖棚)內，三角洲主體呈北西-南東向分布，主要分流水道向南和向東南指向四十里城次凹，發育分支朵葉，表明主體發育分布受物源水流方向控制；而分支水道則受南低北高、西北高東南低的古地勢控制。至城3井后，三角洲出現規模較大的分叉，城3井東南可能發育曲流河三角洲，或三角洲分支水道朵葉。

3 灘壩砂體的識別

通常情況下，四十里城斜坡帶富砂盆地斜坡(或陸棚)區域，砂地比、砂體連通程度高，一般只有背斜圈閉可以成藏；而在坡折帶和凹陷區，則為富泥相，強制水退和低位楔砂體具備發育巖性地層圈閉條件(圖2)。四十里城斜坡帶探井集中在城1井以北的斜坡上，而坡折帶和凹陷區探井資料缺乏，因此在該區灘壩砂體的識別主要是通過地震線描、沉積盆地原形恢復、平衡剖面分析和層序地層格架分析等方法，開展以層序為單元的地震相、沉積相和沉積體系研究；以此為基礎，進一步針對坡折帶-凹陷區，對單個前積反射層的地震相和沉積體系分析，對目的層段的砂體分布進行預測，進而在八道灣組發現了灘壩砂[1]。

地震反射特征上，在城3井以南凹陷坡折帶，發育“低頻光滑連續極強振幅反射”地震相。它們是穩定環境下砂泥互層的地震響應，推測為曲流河三角洲前緣席狀砂體，有可能是被湖浪改造的灘壩砂(圖3)。

地震相分析表明，八道灣組的中下部主要發育沖積扇、辮狀河三角洲，砂地比高于50%；而其上部地層，在斜坡區的坡折帶至凹陷區域，由于中下部地層的欠補償沉積，凹陷水體較深，湖盆水域范圍大，砂地比較低，有利于發育被泥巖包圍或側向尖滅的曲流河三角洲砂體和湖相灘壩砂體。因此，沉積相分析及有利儲集相帶預測研究，主要針對八道灣組上部前積層序，即有可能發育巖性地層圈閉的層段。

圖2 層序內部地層結構與砂體分布模式(據徐國強，2009)

圖3 灘壩的地震響應

八道灣組劃分出3個三級層序(SQ1～SQ3)。上部SQ2和SQ3內部與底界面相關的低位楔和頂界面相關高位沉積、強制水退沉積，具有發育湖相灘壩和三角洲相孤立砂體的潛力。根據各層序內單個砂體反射層編制出準層序級別的地震相圖，在SQ2強制水退沉積中發現了灘壩砂體的沉積(圖4)。

從圖4可以看出：①砂體主要環繞坡折帶分布；②多物源供給方向；③砂體大多孤立分布；④西部砂體呈離開坡折線(湖岸線)的湖相灘壩砂體，而東側為從岸線延伸到湖內的河控三角洲砂體。

4 灘壩砂體成因探討

4.1 成因模式

焉耆盆地四十里城斜坡帶八道灣組的灘壩砂形成和分布受物源供給條件、水動力條件和古地理位置三個因素控制，但由于該區八道灣組沉積時期“強制性水退”的發育和“坡折帶”的存在，導致“灘壩砂”成因模式又具有一定的獨特性(圖5)。

圖4 焉耆盆地北部凹陷SQ2強制水退楔砂體分布

4.2 形成控制因素分析

八道灣組沉積時期焉耆盆地處于構造平靜期，湖盆擴張微陷。在該時期，經過早期的沉積充填，四十里城西北部斜坡帶形成了相對平緩的古地貌背景，湖面積大，水體較淺、湖底平緩，且周緣地區的陸源碎屑物質供給相對充足。在斜坡區的坡折帶，較好的水動力條件對這些周緣碎屑進行改造、搬運，以及強制性水退帶來的斜坡上的沉積物向湖盆方向遷移，在坡折帶附近快速堆積，這些因素的共同作用最終在四十里城斜坡帶發育了比較獨特的沿坡折帶分布的灘壩砂體沉積[2-6]。

5 勘探潛力分析

焉耆盆地四十里城斜坡帶八道灣組發育的灘壩砂屬于濱淺湖環境下受波浪控制的沉積體系，不同于該區辮狀河三角洲前緣的砂壩(河口壩、遠砂壩)和席狀砂。這些灘壩砂主要來自附近的近岸淺水砂體(辮狀河三角洲、沖積扇等)、岸邊及水底積存的碎屑物質等，經湖浪和沿岸流等再搬運、再沉積而成。其較一般辮狀河三角洲砂體具有更好的孔隙度及保存機制，這些灘壩砂體緊鄰四十里城生烴中心，具備有利的油源條件。另外，這些灘壩砂是在強制性水退期形成的，越過四十里城斜坡區的坡折帶向湖區進積較遠距離，能夠直接覆蓋在下部層序高水位體系域所形成的湖相泥巖上；其上覆蓋著水進體系域和高位體系域的暗色泥巖，可形成有利的生、儲、蓋組合，易發育大面積錯疊連片的巖性油氣藏。

油氣保存條件差和深層儲層物性差是目前制約焉耆盆地八道灣組油氣勘探的兩大關鍵因素。而八道灣組的灘壩砂為孤立的巖性圈閉油氣藏，受后期構造運動的改造和破壞較弱，并且儲層物性較好，因此油氣勘探潛力較大。加強對四十里城斜坡灘壩砂的綜合勘探，有望打開焉耆盆地全新的勘探局面。