准噶尔盆地三台油田—阜东斜坡区侏罗系头屯河组沉积相特征.pdf

新疆地质XINJIANGGEOLOGY2023年6月Jun.2023第41卷 第2期Vol.41No.2中图分类号:P618.130.2文献标识码:A文章编号：1000-8845(2023)02-218-08项目资助：国家自然科学基金青年基金(41902109)和新疆维吾尔自治区天山青年计划（2020Q064）联合资助收稿日期：2022-11-08;修订日期：2023-02-02;作者E-mail：第一作者简介：职文栋(1982-)，男，河南温县人，2007年毕业于中国石油大学（华东）勘查技术与工程专业，从事石油地质勘探研究准噶尔盆地三台油田-阜东斜坡区侏罗系头屯河组沉积相特征职文栋1，姚宗全2,3，张博轩4，于凯1，向辉1，刘勇1，刘慧颖2,3，沈雨露2,3，肖翔2,3（1.中国石油新疆油田分公司准东采油厂，新疆 阜康 831511；2.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐 830000；3.中亚地质矿产信息集成自治区重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830000；4.中国石油新疆油田分公司党委办公室，新疆 克拉玛依 834000）摘要：为揭示三台油田和阜东斜坡区在物源方向、沉积相等方面的差异性，采用重矿物分析法、沉积差异对比法展开研究。结果表明：三台油田物源由南向北，来自南部的博格达山。研究区以中砂岩为主，发育以表征分流河道为主的槽状、板状交错层理及平行层理砂岩相，水动力较强，以辫状河三角洲沉积环境为主；阜东斜坡区主物源为NE向的卡拉麦里山，次物源为南部博格达山。研究区以细砂岩为主，发育以表征侧积作用为主的板状交错层理砂岩相，水动力条件由强到弱，以曲流河沉积为主。通过对研究区“量体裁衣”式差异对比研究，理清了三台油田和阜东斜坡区沉积相沉积特征，为后续井网部署明晰方向，即三台油田应在前缘区寻找优质储层，阜东斜坡应在西北区寻找有利区提供井网部署方向。关键字：三台油田；阜东斜坡；头屯河组；物源；沉积相侏罗系头屯河组是准噶尔盆地富含油气层系之一1-2。章彤对三台油田头屯河组疏松砂岩可动流体赋存特征展开研究3；胡宇斌等利用岩心、测井和地震资料研究认为，准噶尔盆地中部4区块头屯河组的沉积环境由滨浅湖过渡为三角洲4；高志勇基于源-汇方法，恢复了侏罗系岩相古地理5；于景维等对阜北地区头屯河组非均质性进行探讨，认为沉积和成岩是导致非均质性强的原因6。商琳等认为三台油田的物源来自北三台北部沙奇凸起和南部博格达山体系7。邹志文等基于沉积背景分析认为，阜东斜坡发育北东向卡拉麦里山与南部天山双向物源8；三台地区头屯河组发育三角洲、辫状河9，阜东斜坡发育曲流河-小型三角洲-湖泊沉积体系、曲流河10-11。三台油田与阜东斜坡区相邻，目前有关沉积、储层成果多集中在三台油田或阜东斜坡单一区块，缺乏整体、系统性研究。区块内井网稀疏，勘探程度较低12，造成上述两地区在物源与沉积体系存在争议。本文按“点-线-面-域”思路，拟通过对比分析两区块侏罗系头屯河组物源差异、沉积特征、沉积体系分布规律，提高对不同区域沉积特征整体认识，明确有利相带的空间展布情况，为预测有利储层奠定基础，为后续井网部署明晰方向。1 区域地质背景三台油田与阜东斜坡区位于盆地南缘，与甘河油田、北三台油田相连接，总面积114 km2，沉积环境受阜康断裂带影响较大。前人研究表明，该地区在侏罗纪为近源沉积8。阜东斜坡区夹于阜康凹陷、北部白家海凸起和东部沙奇凸起，面积约272 km2，是侏罗系头屯河组重点油气藏研究区之一（图1）13。研究区侏罗系头屯河组与下伏西山窑组呈角度不整合接触，与上覆齐古组呈整合接触14。2 物源特征物源分析是明确盆地沉积作用、划分有利相带、确定古水流的重要步骤15-16。基于22口井（三台油田14口，阜东斜坡区8口）的重矿物数据，绘制稳定重矿物与非稳定重矿物含量分布图及ZTR指数等值线图（图2）。三台油田稳定重矿物由南边台17井向北边西泉13井有所增加。ZTR指数高值区主要集中在研究区中部北65井和北59井附近，由南向北逐渐减小，具近物源特征（图2）。综合稳定、非稳定重矿物含量、ZTR指数及构造背景，推断沉积物由南部博格达第41卷第2期职文栋等：准噶尔盆地三台油田-阜东斜坡区侏罗系头屯河组沉积相特征山向NE向运移。该结果与商琳研究结果一致7。阜东斜坡区稳定重矿物组合分布显示，由NE向阜东7井和SE向阜东8井向研究区中部逐渐增加（图2）。ZTR指数高值区集中在北74井和阜东9井周围，表明阜东斜坡区物源来自两个方向。地质背景分析发现，阜东斜坡区NE向靠近北三台凸起，在晚侏罗早白垩世，北三台凸起遭严重剥蚀，致大量沉积物在剥蚀区发生沉积，并不提供物源，其物源主要为卡拉麦里造山带发育的火山岩17，南部博格达山水系为次物源供给。图1 三台油田-阜东斜坡区域地质简图Fig.1 Regional geological map of Santai oilfield-Fudong slope1.井位；2.重点井位；3.研究区图2 三台油田-阜东斜坡区头屯河组重矿物组合含量分布图Fig.2 Distribution map of stable heavy mineral content of Toutunhe Formation in Santai oilfield-Fudong slope area1.物源方向；2.ZTR等值线；3.地层剥蚀线；4.断层；5.井位；6.非稳定重矿物含量；7.稳定重矿物含量219新疆地质2023年3 沉积特征3.1 岩石学三台油田侏罗系头屯河组以红褐、灰绿色含砾中-粗砂岩为主，结构与成分成熟度中等，岩石类型以类长石砂岩为主（图3）。填隙物包括粘土矿物和碳酸盐矿物胶结物，以孔隙式和接触式胶结为主（图4-a，b）。在断裂诱导裂缝带，成岩胶结作用显著18。泥岩呈灰色与褐红色互层分布。阜东斜坡侏罗系头屯河组相比三台油田，岩性单一，见大量灰褐色中砂岩、灰绿色粉-细砂岩，偶见碳屑，分选中等-好，以次圆状为主。岩石类型以类长石岩屑砂岩为主（图3），岩屑含量高（达84%），成分复杂。压嵌型、孔隙-压嵌型为主要胶结类型（图4-c，d），胶结程度一般。综上，研究区总体具成分成熟度较低、结构成熟度中等-高的特点。3.2 岩相与岩相组合相是某种沉积环境特定产物，是反应水动力条件和搬运机理的有力证据19，代表沉积水动力条件变化。岩相组合表征了沉积体成因20。基于岩相划分标准21，据岩相划分方案22、沉积成因，三台油田和阜东斜坡共识别出7种岩相，三台油田识别出5种岩相组合，阜东斜坡4种岩相组合（图5）。杂基支撑砾岩相（Gmm），泥质含量高，砾石漂浮于泥质杂基中，偶见直立砾石，多发育于坡度较陡的环境或碎屑流成因环境。砂岩相包括块状层理砂岩相（Sm）和槽状交错层理砂岩相（St）、平行层理砂岩相（Sh）、板状交错层理砂岩相（Sp）、流水沙纹层理砂岩相（Sr）、水平层理粉砂岩相（Fl）、泥岩相（M）。其中Sm、St、Sp、Sh多表征强水动力条件下的产物，而M、Fl、Sr多出现在分流间湾和水下分流间湾等低能环境23。三台油田岩相组合：GmmStSm。该岩相底部见杂基支撑砾岩相，泥质含量高。该岩相以发育砾岩和槽状交错层理为特点，响应河道冲刷充填作用。相组合整体呈正粒序，总体能量逐渐减弱，暗示沉积速率快的分流河道沉积环境24；StSpSr。该岩相组合沉积构造由槽状交错层理、板状交错层理演化至流水沙纹。粒度上由粗变细，呈正粒序。该岩相组合体现了沉积过程中水流减弱，能量变小，三角洲前缘水下分流河道沉积特点；SrSpSm。岩性由下向上粒度变粗，表现为反韵律，与下伏沉积为渐变接触。在序列底部由低能条件的流水沙纹层理的粉细砂岩相向上过渡为高能条件的板状交错层理的中-粗砂岩相，可解释为三角洲前缘的河口坝；FmFl。主要以暗黑色粉砂质泥岩为主，可见水平层理，垂向上呈正韵律或均质特点。代表了沉积速率慢的前三角洲沉积。图3 三台油田和阜东斜坡区侏罗系头屯河组岩石类型三角图Fig.3 Triangulation of rock types in Toutunhe Formationof Jurassic in Santai Oilfield and Fudong Slope图4 三台油田-阜东斜坡区头屯河组铸体薄片（正交偏光）Fig.4 Thin sections(cross-polarized light)of the JurrasicToutunhe Formation in Santai oilfield area and Fudongslope areaa北35井（三台油田），1 937.14 m，粉砂岩，分选中等，粒径0.1250.25 mm，胶结物以泥质水云母为主，孔隙式胶结，孔隙发育程度较差；b北30井（三台油田），1 765.09 m，中-细砂岩，分选差，粒径0.250.5 mm，以泥质胶结为主，胶结类型为压嵌型，孔隙发育程度中等；c阜东7井（阜东斜坡），2 751.23 m，灰色中-细砂岩，分选好，粒径0.1250.25 mm，泥质胶结具水云母化，方解石呈斑块状分布，胶结类型为压嵌型，孔隙发育中等，部分长石溶蚀，蓝色为铸体；d阜009井（阜东斜坡），3 107.83 m，灰色中-细砂岩，分选中等，粒径0.1250.5 mm，泥质胶结具强水云母化，沿边缘分布，方解石呈斑状不均匀分布于粒间，胶结类型为孔隙-压嵌型，孔隙发育程度好，蓝色为铸体220第41卷第2期职文栋等：准噶尔盆地三台油田-阜东斜坡区侏罗系头屯河组沉积相特征阜东斜坡整体岩性偏细，层理较三台油田规模较小，不发育砾岩相。SmSpSmSh。主要以块状层理和板状交错层理为主，说明以侧积作用为主的河道不断的侧向迁移。常指示曲流河的点坝沉积，是阜东斜坡区最常见的岩相类型；SrM。该岩相由底部流水沙纹砂岩相，随着洪水期悬浮质沉积为块状层理泥岩相，可见一些植物根，表明了水动力逐渐减弱的天然堤；SmFrM。该组合粒度较天然堤要粗。由底部的块状层理砂岩相向上过渡为波状层理粉砂岩相再到块状层理泥岩相，该岩相主要发育在高水位期，洪水冲决天然堤而形成，代表冲裂作用的决口扇沉积；M。该岩相组合主要由泥岩组成，说明整体为低能环境，代表泛滥平原沉积环境。4 沉积体系分布规律4.1 沉积相类型综合分析岩石学、岩相与岩相组合特征，三台油田侏罗系头屯河组发育辫状河三角洲。下三角洲平原可进一步分为分流河道与辫流坝，岩相组合为GmmStSm。三角洲前缘可进一步分为水下分流河道和河口坝，岩相组合为StSpSr与SrSpSm，前三角洲沉积由FmFl组成。阜东斜坡侏罗系头屯河组的沉积环境为曲流河。岩相组合SmSpSmSh指示点坝沉积，岩相组合SrM可解释天然堤，泛滥平原沉积环境主要由泥岩相M组成。4.2 单井相特征单井相是刻画单砂体、进行连井沉积微相对比与平面展布的基础。B4367井位于三台油田地区中部（图1）。单砂体厚度约2030 m，垂向序列显示大套厚层砂岩夹薄层泥岩，其垂向结构具有“砂包泥”特征，测井响应多呈高幅箱型、漏斗型，主要由反映分流河道的Gmm、St、Sp、Sm岩相组成（图6）。阜009井为阜东斜坡区重点井，单砂体厚度约515m，垂向序列为典型的“泥包沙”二元结构，其测井响应由底部的箱型渐变为低幅平直状，主要表示河道侧向加积作用的 Sp 组成（图 6）。与三台油田 B4367 井相比，阜009井的砂体薄，砂体发育规模小，水动力弱。4.3 沉积相平面展布特征三台油田沉积环境以辫状河三角洲为主。属性图显示南边与东北角以大片连续强振幅为主（图7-a）。其展布具有“小平原，大前缘”的特征。其中WS向近物源区为下三角洲平原亚相，内部发育3支顺物源分流河道，主要分布在北58-台17-北57井附近；辫流坝位于台17、台47井；分流间湾主要分布在台6、台5井周围。继续向北，分流河道进入水体，形成两个大朵体，发育大面积的灰褐色粉-细砂岩、灰图5 三台油田-阜东斜坡区头屯河组岩相组合Fig.5 Lithofacies assemblages of Toutunhe Formation in Santai oilfield-Fudong slope area221新疆地质2023年色细砂岩，部分井夹碳质条带，顶部可见黄铁矿和碳屑以及植物茎干的三角洲前缘水下分流河道微相，河口坝呈零星分布状，再往前演化为前三角洲（图7-b）。阜东斜坡区头屯河组发育曲流河11，物源主要来自NE向，属性图显示强振幅呈断续条带状分布，且不断变化（图8-a,b,c）。河道由东和NE向西侧向迁移，不断分叉改道，频繁叠置。北东部多为低弯度曲流河（弯度1.5），并有向网状河发展的趋势，发育面积广阔、河道宽度变化不大（介于0.30.5 km）（图8-d）。5 结论（1）三台油田头屯河组主要由南部博格达山为物源供给，属近源沉积。阜东斜坡地区头屯河组为南部博格达山和NE向的卡拉麦里山系（主物源）双物源供给，属远源沉积。（2）三台油田头屯河组以含砾中-粗砂岩为主，为类长石砂岩，填隙物以孔隙式和接触式胶结。多发育体现河道沉积的槽-板-平行层理沉积构造和表征强水动力条件下形成的大型槽、板交错层理，及GmmStSm、StSpSr、SrSpSm、FmFl 岩图6 B4367井和阜009井综合柱状图Fig.6 Composite columnar section of B4367 well and Fu 009 well1.砾 岩；2.粉砂岩；3.中砂岩；4.粗砂岩；5.粉砂质泥岩；6.水平层理；7.平行层理；8.细砂岩；9.中砂岩；10.炭屑；11.板状交错层理；12.块状构造；13.冲刷面；14.槽状交错层理；15.含砾砂岩；16.泥岩；17.砂质条带泥质条带；18.泥砾；19.植物碎片茎杆；20.油气显示；21.取心段222第41卷第2期职文栋等：准噶尔盆地三台油田-阜东斜坡区侏罗系头屯河组沉积相特征相组合；阜东斜坡区头屯河组岩性单一，以中砂岩、粉-细砂岩为主，多为类长石岩屑砂岩，岩屑含量高，以压嵌式、孔隙-压嵌式胶结为主，多发育表征曲流河侧积作用为主的板状交错层理。相较于三台油田，阜东斜坡沉积环境水动力强度偏弱。发育SmSpSmSh、SrM、SmFrM、M岩相组合。（3）三台油田头屯河组沉积环境为辫状河三角洲。单井上垂向结构具有“砂包泥”特征，测井响应图7 三台油田头屯河组沉积相平面展布图Fig.7 Plane distribution of sedimentary facies of J2tin Santai Oilfield1.下三角洲平原；2.三角洲前缘；3.前三角洲；4.辫流坝；5.分流河道；6.分流间湾；7.水下分流河道；8.水下分流间湾；9.河口坝；10.水道；11.井位；12.断层线223新疆地质2023年多呈高幅箱型、漏斗型，平面展布呈现出“小平原，大前缘”。阜东斜坡地区头屯河组沉积环境为曲流河，亚相发育河床、堤岸与河漫。单井上具典型垂向“二元结构”特征，平面展布具“北东低弯，南西高弯”特征，河道频繁迁移摆动，网状分布。参考文献1王小军,宋永,郑孟林,等.准噶尔盆地复合含油气系统与复式聚集成藏J.中国石油勘探,2021,26(4):15.2唐勇,宋永,何文军,等.准噶尔叠合盆地复式油气成藏规律J.石油与天然气地质,2022,43(1):132-148.3章彤.三台油田头屯河组疏松砂岩油藏可动流体赋存特征J.新疆石油地质,2021,42(4):469-474.4胡宇斌,高先,志罗龙,等.准噶尔盆地中4区中侏罗统头屯河组曲流河-浅水三角洲砂体微相分布特征研究J.地球学报,2014,40(5):725-736.5高志勇,石雨昕,冯佳睿,等.准噶尔盆地南缘侏罗系下白垩统岩相古地理恢复与意义J.石油勘探与开发,2022,49(1):68-80.6于景维,牛志杰,祁利祺,等.准噶尔盆地阜北地区头屯河组非均质性综合研究J.现代地质,2021，35(3):819-831.7商琳,戴俊生,刘旭,等.准噶尔盆地北三台地区侏罗系头屯河组沉积物源分析J.世界地质,2011，30(4):579-584.8邹志文,余朝丰,陈洪.准噶尔盆地阜东斜坡区头屯河组二段沉积特征J.新疆地质,2014,32(2):5.9贺凯,何治亮,屈伟,等.准东地区吉木萨尔凹陷石炭纪层序划分及重要意义J.新疆地质,2010,28(2):3.10 张满郎,朱筱敏.准噶尔盆地阜东斜坡区侏罗系沉积特征J.沉积与特提斯地质,2000,20(4):11.11 魏泽德,李胜利,张容基,等.准噶尔盆地阜东斜坡头屯河组二段沉积微相及主控因素J.现代地质,2021,36(2):709-718.12 余朝丰,沈金龙.准噶尔盆地三台和北三台地区中三叠统克拉玛依组物源分析J.地质科技情报,2011,30(1):4.13 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Company,Karamay,Xinjiang,834000,China)Abstract:In order to reveal the differences of provenance and the Jurassic sedimentary facies between the Santai oil-field and Fudong slope area,a compression was carried out by heavy mineral and sedimentary facies analysis.Resultsshow that the provenance of Santai oilfield is interpreted from south to north and denuded from Bogda mountain,whichis dominated by medium-grained sandstone and Gmm(Gravelly matrix supported of mud),St(trough cross-bedding ofsandstone)，Sp(planar cross-bedding of sandstone),Sh(horizontal cross-bedding of sandstone)lithofacies assemblagesbelonging to the sedimentary facies of distributary channel in braided river delta.Nevertheless,provenance in the northof Fudong slope area was the Karamaili,and the minor provenance here came from the southern Bogda Mountain.In ad-dition,Fudong slope area is dominated by lithofacies assemblages of fine-grained sandstone of Sp(planar cross-beddingof sandstone)implying a hydrodynamic conditions from strong to weak in the environment of meandering river.Thisstudy is helpful for identification of the varied sedimentary facies and provides the well pattern arrangement for the fol-lowing Santai oilfield to search for high-quality reservoirs in the front area in the delta mode,while the Fudong slopeshould search for favorable areas in the northwest area in the meandering river mode.Key words:Santai Oilfield;Fudong Slope;Toutunhe Formation;provenance;Sedimentary facies225