吐哈盆地巴喀氣田下侏羅統八道灣組沉積相研究

張 鑫，彭立才，徐麗萍

(1.山東省沉積成礦作用與沉積礦產重點實驗室·山東科技大學地球科學與工程學院，山東青島 266590；2.清華大學地震波勘探開發研究所；3.北京語言大學漢語水平考試中心)

巴喀氣田位于吐哈盆地北部凹陷柯柯亞構造帶[1](圖1)。巴喀氣田自上而下發育中侏羅統西山窯氣藏(J2x)、下侏羅統三工河氣藏(J1s)和八道灣氣藏(J1b)，其中下侏羅統三工河氣藏和八道灣氣藏為主力氣藏，平均孔隙度5.9%，平均滲透率0.40×10-3μm2，屬特低孔、特低滲儲層。根據前人研究[2-3]，該區域下侏羅統八道灣組儲層沉積特征非常復雜，其沉積屬干旱條件下近源的沉積，巖相變化迅速，儲集性能變化大，儲層非均質性強，有利儲層分布范圍廣及控制因素難以確定，影響油田的進一步開發。因此，需要對該區沉積微相和沉積模式做出進一步細致研究。本文根據巖心、鉆井、錄井、測井和分析化驗等資料，運用沉積學基本原理和方法，在前人研究成果上，對巴喀氣田下侏羅統八道灣組沉積環境特征和微相類型進行了重新劃分，以期為該區油氣藏的下一步開發提供指導。

圖1 研究區位置及構造區劃

1 地質背景

巴喀氣田位于新疆維吾爾自治區吐魯番地區鄯善縣境內，油田北面緊鄰博格達山，東南與丘陵油田相連。地表以低矮丘陵和戈壁灘為特征，地面海拔900～1 000 m左右，地勢北高南低，相對平坦。在區域構造上，巴喀氣田位于吐哈盆地北部凹陷柯柯亞構造帶。吐哈盆地北部凹陷的北部山前帶西起卡拉圖，東至大步，區帶長250 km,寬20～30 km,面積6 490 km2。柯柯亞構造帶位于近凹低斷階區，構造變形相對較弱，圈閉形態完整，中上侏羅統地層保存完整，水西溝群油氣保存條件好。根據鉆井揭示，巴喀氣田自上而下鉆遇地層為：新生界第四系西域組(Q)，第三系(R)，侏羅系上統齊古組(J3q)，中統七克臺組(J2q)、三間房組(J2s)、西山窯組(J2x),下統三工河組(J1s)、八道灣組(J1b)，地層厚度4 000～5 000 m[4]。其中，下侏羅統八道灣組氣藏儲層為主要研究對象。以大套穩定分布的泥巖為輔助標志層，將八道灣組(J1b)鉆遇地層自上而下劃分為三個段，分別為J1b1、J1b2、J1b3，最主要的目的層為J1b1、J1b2，可分為7個亞段：J1b11、J1b12、J1b13、J1b21、J1b22、J1b23、J1b24。

2 相識別標志及依據

2.1 巖石巖性及類型

據柯19、柯21、柯191、柯20、柯22等五口井八道灣組的巖心觀察，主要發育灰色中粗粒和細粒砂巖，含不等粒及含礫砂巖，沉積物粒度較粗。如柯19井第4次取心(井段:3 394.94～3 398.57 m)，巖性為灰色含礫粗砂巖和褐灰色細砂巖互層，可見礫石定向排列，斜層理，粒序層理等沉積構造，含礫粗砂巖常見煤屑，自下向上粒度逐漸變細。

研究區下侏羅統八道灣組巖石類型以長石巖屑砂巖和巖屑砂巖為主，巖屑含量較高，石英含量較低，沉積物顆粒分選中～好，以次棱角狀為主，砂巖成分成熟度和結構成熟度低。總體上反映干旱、近物源沉積特征。

2.2 沉積構造特征

沉積構造特征是沉積時水動力條件的直接反應，加之較少受沉積后各種作用的影響，具備良好指向性[4-6]。巴喀氣田下侏羅統八道灣組沉積構造主要包括沖刷構造(柯21C井3 614.40～3 614.57)、礫石定向排列(柯19井3 397.92～3 398.12)、粒序層理(柯191井3 538.02～3 538.21)及塊狀層理構造。沉積構造的不同組合是判斷沉積微相的重要依據，對環境的重塑有重要的作用[7]。

2.3 測井相標志

測井曲線形態可以有效反饋成因標志在縱、橫方向上的變化，為識別沉積相提供有價值的資料，并成為有效識別沉積相的途徑[8]。運用測井曲線，依據自然伽馬曲線和電阻率曲線的形態、幅度、接觸關系、光滑程度和齒中線等要素，將研究區內的測井曲線形態類型歸納為鐘形、箱形、漏斗形、指狀、單尖峰和齒化曲線等類型，不同的曲線組合反映不同的沉積環境。巴喀地區八道灣組沉積相類型及沉積微相電性特征見表1。

表1 巴喀地區八道灣組沉積相類型及沉積微相電性特征

2.3.1 箱形曲線

研究區內箱形曲線發育，其自然伽馬中低值，幅值較高，電測曲線中高阻高幅值。與上、下層均呈突變關系，內部齒化程度較低。箱形曲線表明粒度在垂向基本均一，反映沉積物為短期快速沉積產物。區內主要為八道灣組水下分流河道沉積。此外，工區內J1b11段煤層亦呈現為箱形曲線特征，但其自然伽馬低值，幅值高，電測曲線具有高阻高幅值特征。

2.3.2 漏斗形曲線

研究區內漏斗形曲線，一般底部自然伽馬值低幅值低，向上逐漸增大幅值中高，呈漏斗形。 與下伏層呈漸變接觸，與上覆層呈突變關系。測井曲線往往發生不同程度的齒化。漏斗形曲線表明粒度在垂向上逐漸變粗，反映了沉積碎屑物質的供應速度和強度由下向上逐漸增強，它是前積作用的產物，主要為八道灣組辮狀河三角洲河口壩沉積。

2.3.3 鐘形曲線

研究區內鐘形曲線的自然伽馬幅值中高，一般底部幅值大，向上逐漸減小,呈鐘形。與下伏層呈突變接觸，與上覆層呈漸變關系。鐘形曲線表明粒度在垂向上向上逐漸變細，反映了沉積碎屑物質的供應速度和強度由下向上逐漸減弱,它是退積作用或水道遷移沉積的產物。

3 沉積相類型和特征

沉積環境和沉積相決定地層巖石類型、巖石組構及縱橫向組合，決定儲層的發育和分布。根據工區下侏羅統氣藏地層的巖心觀察描述、鏡下顯微特征、測井曲線特征及區域沉積背景，下侏羅統八道灣組主要為辮狀河三角洲前緣亞相沉積[9]，可進一步劃分為水下分流河道、河口壩、河道間沉積微相，此外該區域還發育有前辮狀河三角洲泥坪及沼澤兩種微相。

3.1 水下分流河道微相

水下分流河道是平原辮狀河道的水下延伸部分，沉積物粒度相對于其平原部分較細，縱向上表現為下粗上細的正旋回，底部呈沖刷接觸，單砂體向上厚度減薄。根據巖心觀察，研究區內沉積物粒度較粗，主要發育灰色中粗粒和細粒砂巖，含不等粒及含礫砂巖，向上可見漸變為分流間灣沉積的含煤線細粒砂巖。常發育塊狀層理和由粗到細的粒序層理、大型斜層理、交錯層理、礫石定向排列和沖刷面等沉積構造。伽馬曲線上主要表現為箱形和鐘形曲線，伽馬曲線向上細齒化增加，表明向上泥質含量的增加。區內水下分流河道常與河口砂壩在縱向上疊置分布。

3.2 河口壩微相

河口壩沉積一般發育于分流河道的末端。河口砂壩的巖石類型一般為砂巖，有時也可見含礫砂巖和粉砂巖，研究區河口砂壩主要為灰白色、灰色和褐灰色中～細粒砂巖，發育塊狀層理。河口砂壩在垂向上一般表現為下細上粗的反旋回，底部漸變接觸而頂部一般為突變接觸。在自然電位和自然伽馬曲線上表現為鐘形外形，反應其逆粒序的垂向沉積結構。

3.3 河道間微相

一般為暗色泥巖和含泥質粉砂巖，顏色呈灰色～深灰色。粉砂巖中可見水平層理，沉積物結構成熟度和成分成熟度都很低，巖心中見波紋狀的細紋層理和水平層理及植物碎屑等化石沉積。自然電位和自然伽馬曲線表現為平直曲線基礎上的指狀曲線或齒化的線型曲線。

4 沉積相展布特征

4.1 沉積相剖面特征

研究表明，工區內沉積物粒度較粗，主要發育灰色中粗粒和細粒砂巖，含不等粒及含礫砂巖，說明沉積物沉積時水動力條件較強；砂巖成分成熟度和結構成熟度低，反映干旱條件下近源沉積特點，且巖心中見塊狀和沖刷沉積構造以及礫石定向排列，發育沉積物粒度由粗→細的正粒序結構和粒度由細→粗的反粒序結構。根據區域沉積相研究表明，巴喀氣田下侏羅統沉積受北部物源區的控制，從八道灣組到三工河組沉積中后期，吐哈盆地主要表現為湖侵沉積，水體深度逐漸增加。八道灣組主要發育辮狀河三角洲前緣亞相的水下分流河道、河口壩微相沉積，其中，八道灣組J1b3、J1b24、J1b23、J1b22、J1b13、J1b12以水下分流河道和河口砂壩沉積微相為主，受沉積微相的控制，砂體發育程度高，厚度大，分布范圍廣，橫向分布穩定；J1b21砂體仍以水下分流河道和河口壩微相沉積為主，但其上部水下分流河道間灣微相沉積的泥巖厚度所占比例較大，橫向分布穩定，從而沉積形成了八一和八二氣藏之間的良好的封隔層。隨著河道的遷移和湖水的加深，J1b11以水下分流河道間灣和湖灣微相的煤及含炭質泥巖沉積為主，根據目前的鉆井揭示，水下分流河道僅在柯19-6和柯19-4井局部發育，砂體厚度較小，橫向連續性較差。

通過巖性、沉積構造和測井相分析，建立了研究區柯21-3井-柯21-1井-柯21井-柯21-2井-柯21-5井(圖2)、柯19-9井-柯19井-柯19-2井、柯19-8井-柯20井-柯22井沉積相對比剖面三條沉積相剖面圖，對研究區域的沉積相進行分析。

4.2 沉積相平面展布

在單井沉積微相和剖面相研究的基礎上，得出了部分小層沉積微相平面分布圖。J1b23沉積時期，平面上以柯191、柯19-2砂地比最高，可達80%以上，砂體單層厚度較大，其它井砂地比介于30%～60%之間，砂巖粒度較粗，屬辮狀河三角洲前緣亞相水下分流河道沉積。J1b22沉積時期，仍繼承了J1b23沉積時期的沉積面貌，但此時柯21、柯22、柯19-6、柯19-1砂地比明顯增高，表明水下分流河道沉積時間較長。J1b21沉積早期，工區內各井仍以水下分流河道沉積為特征，隨著沉積水體的逐漸加深，在J1b21沉積中晚期，沉積面貌發生了較大的變化，以辮狀河三角洲前緣亞相的水下分流河道間灣沉積為主(圖3)。進入J1b13沉積時期，局部的水退使工區內粗粒沉積物增加，平面上砂地比在柯191、柯19-2井區高達90%以上，其余各井的砂地比也較高，整個工區以辮狀河三角洲前緣水下分流河道沉積為主，在柯19-2、柯19-1等井可能發育有河口壩沉積。到J1b12沉積時期，沉積面貌可能有一定的變化，柯20井井區砂體最為發育，砂地比高達90%以上，柯19～柯19-4和柯21井區砂地比高達70%以上，以水下分流河道沉積為主，但柯22～柯19-7和柯19-2井區砂地比較低。進入J1b11沉積時期，隨著河道的遷移，全區以湖灣和分流間灣沉積為主，僅在柯19～柯19-4和柯21井區可能發育水下分流河道沉積。由于井數較少，分布較密，而且沿條帶狀分布，編制的沉積相圖實際上可能只反映局部范圍的沉積相特征。整體上，研究區內八道灣組以辮狀河三角洲前緣亞相水下分流河道和河口壩沉積微相為主體。

圖2 柯21-3井-柯21-1井-柯21井-柯21-2井-柯21-5井沉積相對比剖面

圖3 巴喀地區八道灣組J1b21沉積相平面分布

5 研究區沉積相模式

根據研究區八道灣組單井相、聯井相剖面及小層沉積相平面分布特征，可將下侏羅統八道灣組歸納為辮狀河三角洲沉積模式[10-11](圖4)，辮狀河三角洲前緣位于平原外側的向湖方向，處于湖岸線以下，為河流與湖水的共同作用帶，沉積作用活躍，是研究區八道灣組的主要沉積相類型，主要發育水下分流河道、河道間、河口壩、前辮狀河三角洲泥坪和沼澤5種沉積微相。水下分流河道微相是辮狀河三角洲中所占比例最大的微相類型，是辮狀河三角洲的主體沉積，可占到辮狀河三角洲前緣沉積地層厚度的一半甚至更厚。河口壩微相類型為辮狀河三角洲前緣沉積中除水下分流河道外的主體沉積，其沉積厚度可占到地層沉積總厚度的30%以上。在自然電位和自然伽馬曲線上表現為鐘形特征，反映其逆粒序的垂向沉積結構。

圖4 巴喀氣田辮狀河三角洲沉積相模式(據周洪瑞等修改，2006)

6 結論

沉積相研究表明，巴喀氣田八道灣組剖面自下而上，巖性逐漸由粗變細，以長石巖屑砂巖和巖屑砂巖為主，巖屑含量較高，石英含量較低，沉積物顆粒分選中～好，總體上反映干旱、近物源沉積特征。研究區內，為辮狀河三角洲沉積模式，以辮狀河三角洲前緣亞相為主，并伴有前辮狀河三角洲亞相及沼澤相。微相類型包括水下分流河道、河口壩、河道間、沼澤、前三角洲泥坪。其中水下分流河道微相沉積物粒度相對較粗，物性條件相對較好，平均孔隙度相對較高，在構造作用更易發育裂縫，裂縫對流體的滲流有重要作用，所以該相帶有利于油氣的富集。

[1] 王彥卿.巴喀氣田西山窯組油藏精細描述[D].陜西西安：西北大學碩士論文，2007.

[2] 紀友亮，冷勝榮，陳麗華，等. 吐哈盆地臺北凹陷侏羅系沉積特征研究[J].石油大學學報(自然科學版)，1995，19(6)：8-15.

[3] 吳因業.吐哈盆地侏羅系含煤沉積層序特征研究[J].石油勘探與開發，1999，22(5)：35-39.

[4] 黨犇,趙虹.吐哈盆地臺北凹陷侏羅系油氣儲層特征及影響因素[J].成都理工大學學報(自然科學版)，2005，32(2)：142-146.

[5] 秦中正，秦飛，金燕林，等. 王集油田沉積特征與沉積微相展布研究[J].石油地質與工程，2013,27(6)：30-33.

[6] 馮增昭.沉積巖石學(第二版)[M].北京：石油工業出版社，1993：27-33.

[7] 向娟，胡明毅，胡忠貴，等．四川盆地中二疊統茅口組沉積相分析[J].石油地質與工程， 2011，25(1)：14-19.

[8] 王仁鐸.利用測井曲線形態特征定量判別沉積相[J].地球科學，1991,16(3)：303-309.

[9] 張金亮，謝俊.儲層沉積相[M].北京:石油工業出版社，2008：195-201.

[10] 李茂榕，周洪瑞，王訓練，等. 準噶爾盆地南緣郝家溝剖面下侏羅統八道灣組辮狀河三角洲沉積[J].油氣地質與采收率，2007，14(3)：41-45.

[11] 陳鳳喜,盧濤，達世攀，等.蘇里格氣田辮狀河沉積相研究及其在地質建模中的應用[J].石油地質與工程，2008，22(2)：21-25.