陆相坳陷型湖盆层序地层特征及勘探有利区

摘 要

陆相坳陷型湖盆层序地层特征及勘探有利区——以准噶尔盆地腹部陆西地区清水河组一段为例 摘要 层序识别模式和地层叠置样式的建立对于坳陷湖盆岩性地层圈闭的
陆相坳陷型湖盆层序地层特征及勘探有利区
——以准噶尔盆地腹部陆西地区清水河组一段为例
    摘要 层序识别模式和地层叠置样式的建立对于坳陷湖盆岩性地层圈闭的预测与勘探具有重要的指导意义。为此，以准噶尔盆地腹部陆西地区下白垩统清水河组一段为例，通过研究其不同沉积体系的充填过程及叠置关系，建立了坳陷型湖盆的层序地层格架及其发育模型：①低位体系域发育，沉积物供给充足，缓坡背景发育广泛的河道侵蚀地貌，下切谷欠发育，在古地貌剥蚀洼陷内(残余可容纳空间)与构造单元转换的斜坡带发育大套辫状河三角洲沉积和水下分流河道砂砾岩沉积，侧向连续分布，油气勘探上应以寻找背斜构造油气藏为主；②基准面逐渐上升，水进体系域物源供给逐渐减弱，发育退积型的正常河流三角洲体系，易形成上倾尖灭型、盆底滑塌扇型岩性地层圈闭；③高位体系域基准面经历上升—停滞的过程，物源供给逐渐增强，发育进积型的正常三角洲和河流沉积体系。结论认为：水进体系域是该区岩性圈闭勘探的最有利层序，分布在凸凹转换部位凹陷一侧的滑塌体具备良好的顶底板条件，是目前现实的勘探有利区。
    关键词 坳陷型湖盆 层序地层学 层序划分 岩性地层 圈闭 体系域特征 三角洲沉积 准噶尔盆地 早白垩世
 
 
1 地质背景
研究区位于准噶尔盆地腹部陆西地区（图1中紫红色框范围），西接基东鼻状凸起，北邻三个泉凸起，东南靠三南凹陷。

     燕山Ⅱ幕构造运动回返期，准噶尔盆地广泛发育大型坳陷湖盆沉积，开始接受下白垩统清水河组沉积。清一段在该区分布稳定，为主要的油气产层，下部以灰色、灰白色、杂色砾岩、砂砾岩为主，上部普遍发育厚层灰色泥岩。坳陷型湖盆盆大水浅，地层产状平缓，目的层段储集体规模大、相带宽、砂层侧向难以尖灭[1-2]。

   
2 层序划分、层序地层特征及勘探评价
2.1基准面旋回与层序划分
    根据现有钻井情况、油区分布情况及构造单元划分，选取约50口控制井点对清一段进行单井层序划分及连井对比，共识别出长期基准面旋回界面2个(KSB1、KMFS1)、长期基准面旋回1个(KSQ1)。
    清一段的钻、测井层序界面划分如图2、3所示。层序界面(KSB1)之上为砂岩或砂砾岩(A2、A3)，直接覆盖在一套垮塌泥岩(B1)之上，指示有重大的沉积间断，A/S远小于1，是典型的钻井层序界面识别标志。低位体系域在测井曲线上主要是以箱形为主，电阻率曲线的幅度在大多数情况下可以作为粒度大小的区分标准，石120井在层序界面KSB1之上发育中细长石岩屑砂岩为主的辫状三角洲前缘沉积(A2)，A2在电阻率和波阻抗曲线中为一个中幅箱形特征，指示辫状三角洲前缘沉积特征，在A2之上发育含砾粗砂岩为主的辫状三角洲水下分流河道沉积(A3)，A3在电阻率和波阻抗曲线上为钟形特征，指示自下向上由粗变
细的河道型沉积，紧邻A3之上发育一套薄泥岩，在电阻率曲线上显示一个明显的低阻特征，指示首次大规模的湖进面。水进体系域以正常河流三角洲沉积(A4)体系为主，随后发育了以粉砂岩为主的砂泥岩薄互层沉积(A5)，显示湖平面上升早中期的垂向加积为主的沉积特征，在A5之上发育薄的质纯高伽马值泥岩，指示最大湖泛面位置KMFS1(也是一个下超面和视不整合面)，上覆高含砂率的岩性组合(A6)指示高位体系域的进积沉积体系[3]。
2.2 层序地层特征及勘探评价
该区的岩相组合从近源到远源存在一定的差异，但总体上规律性强，即发育低位体系域、水进体系域和高位体系域的完整旋回(KSQ1)，如图3所示。
2.2.1 清水河组一段层序特征
    底界面KSB1是一个灰色砂砾岩与红色垮塌泥岩的岩性突变面，层序界面下伏地层以红褐色根土层、风化壳及河道滞留砂砾岩为主；在GR、SP测井响应中表现为中、高幅箱形或钟形特征(图2)，地层叠置样式整体为进积特征。最大洪泛面KMFS1为分布相对稳定的一套高GR泥岩，是湖平面快速进积导致的沉积饥饿段，测井曲线GR表现为退积一进积的转换面；最大洪泛面之下地震反射特征为向陆方向上超特征，之上为向湖盆方向进积特征。
    KSB1的形成与主要的构造运动相联系。侏罗纪末期燕山Ⅱ幕构造运动在该区表现为挤压褶皱、抬升剥蚀，形成了在全区广泛分布的区域不整合面，即KSB1，致使下白垩统与下伏侏罗系头屯河组或西三窑组呈不整合接触(石西凸起头屯河组部分或全部剥蚀)。界面之下全区普遍存在削截现象，尤其是三南凹陷东侧向石西凸起过渡带呈高角度削截；界面之上基
东鼻凸见南、西、东向鼻凸高部位上超、三南凹陷向石西凸起、三个泉凸起和基东鼻凸上超。
2.2.2 清水河组一段体系域特征
2.2.2.1 低位体系域(LST)
   燕山Ⅱ幕构造运动回返后，该区呈现明显的沟谷地貌，在湖盆缓坡地势相对低凹地带，存在残余可容纳空间，为KSQ1层序上升半旋回初始沉积空间，由于可容纳空间最小且物源供给充足，A/S远小于1，特别是坡度平缓和湖平面的快速下降，沿水流方向发育了典型的进积地层(图3)。这套地层在岩性上表现为频繁的冲刷面构造，是水浅流急的辫状河道频繁改道的结果。特别是在缓坡背景下以摩擦力作用为主，发育广泛的河道侵蚀地貌，下切谷不发育，随着进积过程的发育(石120井、石南3井)，前期沉积的三角洲体系不断被后期的三角洲体系改造[4]，所以低位体系域三角洲平原不发育。随着相对湖平面的快速下降，在湖平面下降最大的时刻发育了以水下分流河道沉积为特征的残余可容纳空间的沉积(石南41井)。之后随着湖平面的缓慢上升，可容纳空间并未明显增加，物源供给逐渐减弱，在下切谷部位(石南27井)发育了进积型的河道充填沉积(A1，石南27井的GR曲线上为叠置的
钟形特征)，这种沉积体系被称作低水位楔[5-7]，但低水位楔的发育非常局限，只在下切河谷中发育，随着下切河谷的充填完成，标志着低位体系域的结束。
    低位体系域的总体沉积特点是低可容纳空间和高沉积物供给产生的连片性较好的砂体分布，主要卸载于凸凹转换部位到湖盆中心一带(石南凸起和三南凹陷结合部)。整体砂体厚度受古地貌控制，底部位砂体厚度较大，高部位砂体厚度较薄，近源沉积砂体储层物性较差，远源则较好，为典型进积型辫状三角洲体系。
2.2.2.2 水进体系域(TST)
如图3在石南3井A3之上的一段薄相对低阻泥岩的发育，标志着水进体系域的开始，以一系列的退积式叠置方式为主。值得注意的是，在湖进面开始的早期，由于湖平面局限在斜坡和凹陷的转换部位，即湖平面处于相对的停滞期，在此期间物源的供给虽然相对低位体系域大幅度减少，但由于此时可容纳空间的分布范围较小，故石南3井的物源供给相对充足，沉积了退积叠置关系的2套中细砂岩体。但随着物源供给的逐渐减少和湖平面越过凸凹转换部位，湖平面开始迅速地大面积分布，砂岩体沉积迅速减少(A4，石120井、石南3井)。所以在水进体系域主要发育上超尖灭型的岩性圈闭(石南27井)。在某些受局部古地貌低部位控制的地方，由于存在地震等事件和可能存在的水进体系域中沿岸线分布(凸凹转换部位)的波浪淘洗双重作用下，A3可能被部分侵蚀而发育滑塌沉积(图3，红色充填区域)，这是目前清水河组油气藏的主要勘探圈闭类型，石南31井区清水河组油气藏即为此类型圈闭。
水进体系域期间，由于坡度较缓，水进速度很快，物源供给量急剧减少，砂体不发育，主要在凸凹转换部位发育滑塌扇沉积体系及沿古岸线分布的小型曲流河三角洲沉积体系，细砂岩以上岩性储层物性较好。
2.2.2.3 高位体系域(HST)
 在最大湖平面之上，随着基准面上升的逐渐停滞，物源供给相对充足，发育广泛的河流及三角洲的进积作用(A6，石南27、石120、石南3井)。在浅湖部位的石南41井则发育砂泥岩薄互层的前三角洲沉积。高位体系域以广泛分布的高含砂率储层为特征，难以形成岩性圈闭。但在古地貌构造高部位可能发育曲流河控制的边滩等透镜状砂体形成的岩性圈闭，规模不大。
3 结论
    1)准噶尔盆地腹部陆西地区清水河组一段是典型的大型坳陷缓坡盆地控制的沉积体系，发育完整的低位、水进、高位体系域。低位体系域沉积物供给充足，A/S远小于1，主要在残余可容纳空间、凸凹转换处发育大套辫状三角洲前缘及水下分流河道砂砾岩沉积，侧向连续性好，以寻找构造圈闭为主，也说明古地貌对沉积特征有重要的控制作用；水进体系域物源供给开始减弱，基准面逐渐上升，发育退积型的正常河流三角洲体系，易形成上倾尖灭型、滑塌扇型岩性地层圈闭；高位体系域基准面经历从上升到停滞的过程，物源供给逐渐增强，发育进积型的正常三角洲和河流沉积体系，由于缺乏有效的盖层，岩性圈闭不发育。
    2)水进体系域是陆相坳陷型湖盆岩性圈闭勘探最有利层序，上超尖灭型岩性圈闭其砂体主要分布在凸凹转换部位凸起一侧，砂岩体厚度薄，精度低的地震资料难以分辨；而滑塌体具备良好的顶底板条件，主要分布在凸凹转换部位凹陷一侧，是目前现实的勘探目标。
 
本文作者：王斌 徐文世 丁靖
作者单位：中国地质大学(北京)能源学院 中国石油新疆油田公司勘探开发研究院 中国石油(土库曼斯坦)阿姆河天然气公司
 
参考文献
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