準噶爾盆地北三臺地區二疊系梧桐溝組沉積環境研究

姚宗全，德勒恰提，許學龍，任 堯，葉兒波拉提，李 玲

（1.新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830047；2.中國石油新疆油田公司準東采油廠，新疆阜康831511）

準噶爾盆地北三臺地區二疊系梧桐溝組沉積環境研究

姚宗全*1，德勒恰提1，許學龍2，任 堯1，葉兒波拉提1，李 玲1

（1.新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830047；2.中國石油新疆油田公司準東采油廠，新疆阜康831511）

通過對巖石學特征、沉積構造、測井相和地震相等的綜合分析表明，準噶爾盆地北三臺地區梧桐溝組發育扇三角洲—濁積扇相沉積體系。在沉積相類型識別的基礎上，根據單因素分析多因素綜合作圖法，編制了砂巖厚度圖、礫巖含量及其分布圖等單因素圖件。綜合分析各單因素圖，繪制了梧桐溝組一段和梧桐溝組二段沉積相平面展布圖。此外，在前人研究的基礎上首次提出了在研究區發育濁積扇沉積。自梧桐溝組一段至梧桐溝組二段沉積時期，研究區水體經歷了由深變淺的過程。關鍵詞：北三臺地區準噶爾盆地；沉積相；扇三角洲；濁積扇；單因素分析多因素綜合作圖法

1 研究區地質概況

研究區位于準噶爾盆地東部，北至沙南油田沙丘2井，東抵青2井，西靠北97井，南臨阜康斷裂帶至臺63井，研究區面積約3200km2（圖1），圖中僅標出了具有代表性的井，其他省略，下文亦同。梧桐溝組屬于上二疊統，除在北三臺局部地區被剝蝕外，分布普遍，地層厚度一般在100～200m。梧桐溝組一段（簡稱梧一段）為厚—巨厚層灰色砂巖、砂礫巖夾泥巖，與上覆韭菜園子組呈不整合接觸[1]；梧桐溝組二段（簡稱梧二段）為厚層灰色、褐色泥巖與中厚層灰色粉砂巖及不等厚砂巖互層。近年來，隨著對梧桐溝組的勘探的逐漸深入，在該區勘探取得了重要進展，發現了一系列油藏，成為了繼侏羅系以來重要的戰略接替層系。對于梧桐溝組這一含油新層系，前人已做過油氣控制因素[2]及成藏模式和勘探目標[3]等方面的研究。在區域沉積相方面前人也做過一些研究[4]，但對于其沉積相展布特征只是進行了定性研究，而缺乏定量研究，其次對于研究區發育濁積扇沉積,前人尚未進行詳細研究與報道。本文以沉積相類型和特征分析為基礎，根據“單因素分析多因素綜合作圖法”[5]，利用砂巖厚度、礫巖含量及其分布等一系列單因素分析，系統編制了梧一段和梧二段沉積相平面展布圖，為梧桐溝組油藏的進一步勘探開發提供指導和依據。

圖1 工區位置示意圖（圖內方框為研究區范圍）

2 沉積相類型及特征

在對研究區34口井的巖心相分析出發，通過對沉積物的巖性、結構、構造、顏色、沉積組合、生物化石、測井相和地震相等綜合分析，完成9口井的單井相分析，以沉積特征和指相標志的識別為主要依據，認為研究區梧桐溝組主要發育扇三角洲—濁積扇沉積。其中，扇三角洲細分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣，而前三角洲不甚發育。研究區受構造格局和物源供給的影響，形成多個濁積扇狀砂體，根據其特征從近物源方向可劃分為內扇、中扇、外扇3個亞相，主要發育中扇亞相。

2.1 扇三角洲

扇三角洲是由沖積扇作為物源，主要發育于水下楔形沉積體[6]。它是研究區梧桐溝組普遍發育的一種沉積相類型。

扇三角洲平原亞相 研究區梧桐溝組沉積時期扇三角洲平原發育分流河道和分流河道間2種微相。分流河道以灰色、褐色礫巖、含礫砂巖為主，偶見褐色含油細砂巖，上部略含粉砂巖和泥巖。縱向剖面具有下粗上細的正旋回特點，沉積構造發育平行層理，化石少見；分流河道間以泥巖為主，含粉砂巖，常夾泥礫，泥巖與粉砂巖互呈紋層，巖石顏色多見屬于氧化環境的黃棕色、紅色，發育水平層理，偶見植物根莖碎屑及蟲孔。自然電位曲線形態表現為弱齒化的中—高幅度鐘形或箱型組合。

扇三角洲前緣亞相 研究區發育的扇三角洲前緣又可細分為水下分流河道和水下分流河道間2種微相。水下分流河道以灰色、灰黑色砂礫巖及中含細砂巖為主要特征，礫巖分選磨圓較好，頂部略含粉砂巖，發育平行層理、楔狀交錯層理，植物碎屑零星可見；粒度概率累積曲線由下段跳躍和上段懸浮2個組分組成，下端跳躍組分含量占80%、斜度約70°，一般粒級1～3。上段懸浮組分含量占20%、斜度約30°，分選好，是扇三角洲水下分流河道的產物。C-M圖由懸浮沉積（PQ）和遞變懸浮沉積（QR）2段組成，為典型的跳躍和懸浮式牽引流沉積，很好的說明了研究區為扇三角洲前緣水下分流河道沉積。自然電位曲線形態為高幅箱形、齒化箱形、鐘形和高幅指形,反映河道沉積的組合特征。水下分流河道間以灰黑色、灰綠色泥巖、粉砂巖為主，發育平行層理、壓扁層理。自然電位曲線較平直，偶見低幅指狀或不規則鼓包負異常。

2.2 濁積扇相

三角洲前緣滑塌濁積巖是陸相湖盆中水下沉積物重力流的一種類型，一般分布于深水暗色泥巖之中，具有良好的成藏條件，已成為深水沉積區有利的油氣勘探目標[7]。前人也在準噶爾盆地北三臺地區的南部阜康凹陷和東斜坡發現了濁積扇巖相，并對其進行了研究[8]。研究區梧桐溝組Bouma序列B段單層厚10～20cm，主要為中粗砂巖，少量為中細砂巖，出現在遞變砂礫巖之上；Bouma序列的C段單層厚度為10～30cm，紋層厚度約2mm，紋層和層系的連續性及規律性遠不及河道砂巖，以細砂巖為主，其次為中砂巖和粉砂巖；Bouma序列D段單層厚約10cm，發育不規則波狀層理，紋層厚2～3mm，常見于泥質粉砂巖和粉砂質泥巖中；Bouma序列的D-E段單層厚10～20cm，顯示水平紋理，常見于泥質粉砂巖和粉砂質泥巖中，與下伏波紋層理粉砂巖接觸。

圖2 沙丘5井滑塌濁積扇鮑瑪序列及巖芯

下面以沙丘5井巖芯為例進行描述(圖2)，沙丘5井濁積扇中扇亞相底部發育塊狀遞變礫巖，中部中細砂巖平行層理段，向上過渡到粉砂巖交錯層理段及泥巖水平層理段。辮狀水道呈粗粒沉積，見包卷層理等滑塌成因的構造，2569.2m處發育雜色中細礫巖，分選中等，磨圓較差—中等，屬于鮑馬序列A段。2567.5m處沉積比A段細的中粗砂巖，對應鮑馬序列B段。2557.85～2559.35m，粉細砂巖交錯層理段過渡到碳質泥巖水平層理段，有包卷層理出現，對應鮑馬序列C-D段。水道間以灰黑色泥巖、粉砂質泥巖為主，發育水平層理。2550.45m處發育具有塊狀層理的深水泥巖段。其粒度概率圖也顯示出濁積巖沉積的特點，以沙丘5井巖心為代表選取頂部、中部、底部樣品粒度值做圖，顯示由2個粒度總體組成，分別代表高密度濁流的遞變懸浮和均勻懸浮組成。選取沙丘3、沙丘5、沙101、沙106、沙108、沙102、沙丘6井巖芯粒度做C-M圖，可見點群呈平行C=M的長條帶分布，C值跨度為250～40000μm，M值跨度為70～30000μm，粒級分布在10%～90%之間，斜度約65°，懸浮組分含量40%，為典型的具遞變懸浮特點的砂礫質高密度濁流的產物，伴生有顆粒和碎屑流沉積。

3 沉積相平面展布特征

沉積相平面展布圖是沉積相研究的集中體現。在碳酸鹽巖領域，馮增昭教授首次應用“單因素分析多因素綜合作圖法”[5]進行研究，取得了一系列成果。此后該方法被眾多學者在揚子地區、柴達木盆地廣泛應用[9]。(金振奎等，2006；付金華等，2012)也把這種方法應用于沉積相研究領域，并很好地指導了石油勘探[10]。此方法在碎屑巖古地理研究中也起著越來越重要的作用[11]。北三臺地區梧桐溝組主要為一套扇三角洲—濁積扇碎屑沉積巖，根據“單因素分析多因素綜合作圖法”的研究思路，選取了砂巖厚度、礫巖含量及其分布等單因素進行研究，并編繪出了相應的圖件，在綜合分析各單因素的基礎上，系統編制了梧一段和梧二段沉積相平面展布圖。

3.1 單因素分析

3.1.1 砂巖厚度圖

砂巖厚度主要反映砂體富集區、砂巖尖滅線、物源方向、物源優勢通道和三角洲位置等。根據研究區鉆穿梧桐溝組地層的100多條鉆井的砂巖厚度資料，編制了梧一段和梧二段砂巖厚度圖。梧桐溝組砂體總體呈現出由北三臺凸起向西北和東北展布的趨勢特征，砂巖厚度等值線呈環帶狀分布。梧一段砂體厚度變化范圍較大，介于0～240m，平均砂體厚度在40m。梧一段沉積期，研究區北7井區附近砂體異常發育，砂體連片分布且厚度較大，厚度達到240m，推測出該區域為近源快速沉降沉積區。從北20-沙丘7-沙丘6一帶為研究區主砂體發育區。研究區北部沙丘2井區和南部臺28井區有小塊砂體發育，砂巖厚度為20m。反映碎屑物質供應能力弱。西北部、東北部和西南部多個方向匯聚區砂體厚度為0，反映該區已遠離三角洲沉積區，為前扇三角洲—半深湖沉積區。梧二段沉積期，砂體較梧一段分布范圍和厚度有很大幅度減小。砂體主要發育在北8井-西泉018-北16-北211一帶，厚度從35m到5m依次遞減。在沙丘10井區、西泉12井和臺28井區有零星砂體分布，厚度都在0～20m范圍內變化。

3.1.2 礫巖含量及其分布圖

礫巖含量反映礫巖相對多少。研究區礫巖是主要的含油巖石類型，對研究扇三角洲相及濁積扇分布尤為重要，且根據礫巖的磨圓及分選可以判斷搬運距離。研究區主要由塊狀礫巖和砂礫巖組成。塊狀礫巖單層厚0.1～1m，礫石含量60%～70%。平均礫徑3～6mm，最大礫徑70mm。分選、磨圓中等，分布于扇三角洲水下分流河道和濁積扇辮狀水道。砂礫巖以遞變層理為特征，單韻律層厚0.1～0.8m。礫石含量約70%，平均礫徑3～8mm，最大礫徑15mm，分選磨圓中等。

本文通過統計梧一段、梧二段礫巖厚度及含礫砂巖厚度，結合巖心沉積相、單井沉積相和巖相特征分析結果，繪制了礫巖分布圖（圖3、4）。梧一段沉積時期，北三臺凸起以北地區分布了大量含礫砂巖，該地區可劃分出5個礫巖相集中區，以北16井至北17井一帶、東泉4井至沙丘7井沙丘5到沙116一帶面積最大，其次為沙丘5井至沙116井礫巖分布區，其他礫巖分布區面積較小，且為土豆狀零星分布（圖3）。梧二段沉積時期，全區范圍內礫巖含量明顯減少，呈零星土豆狀分布在沙丘10、沙110、沙丘12、北28、北16、西泉012、東泉2、西泉12、北7、臺28井等這些井的附近（圖4）。

3.2 多因素綜合作圖

在上述單因素圖件編制的基礎上，根據“單因素分析多因素綜合作圖法”，結合梧桐溝組沉積期的其他相關資料，去粗取精，去偽存真，全面分析，綜合判斷，編制了梧一段和梧二段沉積相平面展布圖（圖5、6）。大量的單井沉積相分析和三維地震剖面表明，梧桐溝組沉積時期為一套扇三角洲—濁積巖相沉積。因此，首先依據較深水暗色泥巖厚度，將其厚度大于70m的區域定義為半深湖沉積區，其他區域為淺水沉積區。在淺水沉積區中，依據砂層厚度和礫巖含量及其分布圖，將砂巖厚度大于60m，礫巖平均粒徑在6mm、含量在70%～80%的區域定義為分流河道和水下分流河道；砂巖厚度小于40m、礫巖平均粒徑在3mm、含量在60%的區域定義為分流間灣和前三角洲與半深湖過渡區。

3.3 沉積相平面展布特征

3.3.1 梧桐溝組一段沉積相平面展布特征

梧一段為研究區內主力生油層系,也是本文的目的層。根據區內100余口探井資料、巖性、沉積構造等特征,編制梧一段沉積相平面展布圖(圖5)。梧一段沉積時期，研究區發育一套砂礫巖沉積，平均地層厚度為150m，砂巖厚度約為60m，北三臺凸起至東泉3井區厚度相對較小，沙丘5井區一帶為此時最主要的沉降中心。研究區受北三臺物源影響，主要發育東北方向扇三角洲沉積。在北三臺凸起北斜坡高部位發育扇三角洲平原，并且圍繞北三臺凸起呈朵狀分布；扇三角洲平原分布區以北為扇三角洲前緣亞相，從東泉3井開始，進入水下環境，大量砂礫巖以重力流方式向前搬運，向北至北56井一帶為扇三角洲前緣沉積，再向北進入深水濁積環境。沙112井附近為濁積扇沉積環境，沙丘5井、沙110井一帶沉積物在半深湖環境中濁積下來，在此處形成面積相對較大的濁積扇體，沙丘3井、沙102井繼沙丘5井處的濁積扇沉積，繼續濁積為面積相對較小的濁積扇體。扇三角洲前緣與半深湖在北三臺凸起東北方向界限位于北91-沙丘7井一帶。

3.3.2 梧桐溝組二段沉積相平面展布特征

梧二段沉積時期(圖6)，研究區水體變淺，北三臺凸起周圍的扇三角洲面積比梧一段時期縮小很多，沉積物以泥巖為主，沉積相主要以扇三角洲前緣、濁積扇及濱淺湖為主。扇三角洲前緣從凸起主要向北延伸，至沙丘12井、北211井一帶進入濱淺湖環境，在凸起西北坡和西坡，扇三角洲前緣呈裙邊分布，以西泉024井為界。在北三臺凸起西北方向，北28井附近發育小面積濁積扇體。研究區北部物源向南延伸的扇三角洲面積縮小，梧一段時期以扇三角洲沉積為主的沙120井在梧二段時期以濱淺湖沉積環境為主。研究區南部以大面積濱淺湖沉積為主，南部扇三角洲沉積范圍向北退至臺28井附近。

4 結論

（1）研究區梧桐溝組發育扇三角洲—濁積扇沉積，扇三角洲前緣水下分流河道砂體為最有利的儲集砂體。

（2）研究區梧一段和梧二段的沉積展布具有一定的繼承性。均發育扇三角洲前緣和濁積扇為特色。梧二段較梧一段水體。

（3）本文應用馮增昭教授倡導的“單因素分析多因素綜合作圖發法”從砂巖厚度和礫巖含量及其分布等單因素分析出發，定量的分析了影響研究區沉積相的因素，然后把單因素綜合起來，編制了梧一段和梧二段的沉積相平面展布圖。

（4）前人認為研究區發育扇三角洲—正常三角洲—湖泊相，而不發育濁積扇。本文通過對30余口井的巖心觀察，繪制單井沉積相綜合柱狀圖，結合三維地震剖面分析，得出結論：研究區的濁積扇發育在扇三角洲前側的深湖—半深湖中，是扇三角洲前緣的砂及砂礫或礫石沉積物經滑塌作用，在重力作用下搬運至深湖—半深湖濁積而成。

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P531

A

1004-5716(2015)08-0157-05

2014-08-05

2014-08-19

姚宗全（1989-），男（漢族），新疆庫爾勒人，新疆大學地質與礦業工程學院在讀研究生，研究方向：沉積相與成藏。