河控淺水三角洲前緣沉積特征及對巖性油藏的控制
——以庫車坳陷南斜坡巴西改組為例

羅浩渝，陳 軍，章學岐，孟祥霞，趙鳳全，吳少軍，郭 璇

（1.中國石油塔里木油田分公司勘探開發研究院，新疆庫爾勒 841000；2.中國石油勘探開發研究院西北分院，蘭州 730020）

0 引言

Fish［1-2］通過對北美密西西比河流域鳥足狀三角洲的研究，將河控三角洲分為淺水三角洲和深水三角洲，首次提出了淺水三角洲的概念。Donaldon［3］和Postma［4］進一步論證了深水三角洲和淺水三角洲的差異，并識別出8 種淺水三角洲單元。眾多國內學者對鄱陽湖[5]、松遼盆地[6-8]、渤海灣盆地的濟陽坳陷[9]和冀中坳陷[10]、鄂爾多斯盆地［11］、渤海灣盆地［12］的淺水三角洲開展了研究工作，認為淺水三角洲通常形成于水體淺、河流作用為主、構造相對穩定的陸表或地形平緩、整體緩慢沉降的大型坳陷盆地，其突出特點是以分流河道砂體為骨架，河口壩沉積不發育，依據砂體特征可分為席狀、坨狀和枝狀3 種類型。東部盆地陸續發現了較多的淺水型三角洲沉積并進行了研究，西部盆地發現和研究淺水型三角洲沉積，主要在準噶爾盆地侏羅系的三工河組［13］、頭屯河組［14］和八道灣組［15］，三疊系克拉瑪依組［16］和白堊系的清水河組［17］，而在塔里木盆地對河控淺水型三角洲沉積的發現和研究相對較少［18-19］。

庫車坳陷南斜坡白堊系被劃分為卡普沙良群和巴什基奇克組。巴什基奇克組頂（古近系底）的不整合面是庫車坳陷油氣橫向運移至南斜坡的主要路徑，在不整合面的上下地層內發現了多個油氣藏，是油氣勘探的重點領域［20-22］。卡普沙良群在2010 年前雖發現了大量的油氣顯示，但未獲得工業油流，也一直作為整個層組開展研究［23-25］。隨著研究的深入，卡普沙良群進一步劃分為亞格列木組、舒善河組和巴西改組。王英民等［26-27］對前2 個層組的沉積、儲層開展了大量的研究，而巴西改組的研究相對較少，且集中在庫車山前帶。高志勇［28］通過露頭和地化資料開展了沉積古環境、沉積模式等方面的研究，初步明確庫車山前帶的白堊系巴西改組為干旱氣候下面積較大的寬淺性的湖泊，推測其庫車山前南部的庫車坳陷南斜坡可能發育季節性的河流三角洲。近幾年來，楊海軍等［29］研究了巴西改組優質儲層形成的主控因素。

庫車坳陷南斜坡白堊系巴西改組沉積特征、沉積相和模式研究較少，嚴重制約了該地區巖性勘探的進程。通過對20 口井的巖相、50 口井的測井相和連井相研究，結合二維、三維地震相解析和古地貌恢復的方法，依據區域地質背景，進一步認識庫車坳陷南斜坡白堊系巴西改組河控淺水三角洲沉積類型及特征、展布規律及沉積模式，以期為該區巖性油氣藏勘探奠定基礎。

1 區域地質背景

庫車坳陷南斜坡［圖1（a）］位于塔北古隆起上，南鄰滿加爾凹陷，北接庫車坳陷秋里塔格前緣隆起帶，西與溫宿凸起緊鄰。庫車坳陷南斜坡屬于庫車再生前陸盆地的一個次級構造單元，總面積約為15 000 km2。從三疊紀到白堊紀，庫車坳陷南斜坡構造活動弱，從三疊系到侏羅系由于北部的溫宿—新和古隆起和南部塔中地區的物源不斷供給，逐漸由晚海西期形成的低隆坳陷格局向凹陷湖盆轉換；到了白堊系沉積時北部的新和隆起逐漸被填平補齊，物源主要來自庫車坳陷南斜坡南部的塔中地區，沿英買力南部和哈拉哈塘南部運移至庫車坳陷南斜坡；庫車坳陷南斜坡轉換成陸內坳陷盆地，隨著喜山晚期南天山的造山運動，庫車坳陷南斜坡隨著北部沉降，演化為現今的南高北低的單斜坡［30］。

圖1 塔里木盆地庫車坳陷南斜坡中生界構造單元劃分（a）和白堊系巴西改組綜合柱狀圖（b）Fig.1 Division of Mesozoic structural units in the south slope of Kuqa depression，Tarim Basin（a）and comprehensive histogram of Cretaceous Baxigai Formation（b）

白堊系是庫車坳陷南斜坡陸相油氣主要勘探目的層之一，油氣來自北部庫車坳陷侏羅系和三疊系的陸相烴源巖［31］，已發現油氣藏均為遠源型［32］，僅發現的ym46 和yd7 等2 個構造-巖性油氣藏又位于巴西改組，而巴西改組縱向可細分為3 段［圖1（b）］。根據朱如凱等［33-34］的研究成果，已經明確了巴西改組的物源來自英買力南部和哈拉哈塘南部地區，現今構造高部位也位于英買力南部和哈拉哈塘南部地區的前提下，明確巴西改組沉積特征關系著該領域下一步的巖性勘探潛力。

2 沉積特征

2.1 巖相和測井相特征

根據20 口巖心、巖屑的觀察和測井曲線的研究（圖2），庫車坳陷南斜坡主要發育淺水三角洲前緣相帶。淺水三角洲與經典三角洲前緣相帶的沉積模式不同，淺水三角洲的顯著特征為分流河道在水下延伸較遠，受不同程度席狀砂化改造，頻繁暴露于水面，前緣相帶可劃分為內前緣和外前緣。

圖2 庫車坳陷南斜坡巴西改組順物源及垂直物源連井砂體對比剖面Fig.2 Cross sections of well-tie sand bodies with parallel and perpendicular provenances of Cretaceous Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

2.1.1 淺水三角洲內前緣相

（1）水下分流河道。該相帶內河流作用較強，湖泊水動力難以較好地改造前期沉積物，因此是砂體主要卸載區。巖石類型是長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖，總體來說顆粒分選好，磨圓為次棱—次圓；成分的成熟度偏高，填隙物含量較低，結構成熟度中等。沉積序列特征表現為底部巖性以細砂巖為主，砂體底部發育槽狀交錯層理、平行層理和小型沖刷面，具備單向水流特征；中、上部巖性為細砂和粉砂巖，發育波紋層理；砂體上部由粉砂或泥質條帶組成，發育波狀復合層理。總體來說，單層砂體厚度5 m，多期疊加河道砂體較厚可達25～30 m，且顏色為灰色和棕紅色。測井曲線以箱形或者鐘形為主，整體表現為正旋回特征。

（2）分流間灣。水動力環境較弱，沉積物以泥質成分為主，泥巖顏色以灰色、棕色和棕紅色交互為主，反映了水體淺，易暴露于地表，且易見季節性水平紋理特征。

2.1.2 淺水三角洲外前緣相

（1）水下分流河道。水下分流河道向遠端不斷推進中河道沉積的砂體變細，巖性沿河道方向由細砂巖逐步過渡為粉砂巖、泥質粉砂巖和粉砂質泥巖，單層砂體厚度2～5 m，發育平行層理和波狀復合層理等。垂向由下往上為由粗到細的序列，反映湖平面季節性和周期性的升降過程中，湖泊水動力對延伸較長的水下分流河道砂體改造的能力逐步減弱，河道在平面上也逐步呈現網狀，局部砂體沿河道方向呈透鏡體。測井曲線多以鐘形和指形特征為主。

（2）席狀砂。巖性以粉砂巖和泥質粉砂巖為，局部由細砂巖組成，單層厚度1～3 m。垂向由主下往上呈細—粗—細的沉積序列，發育交錯層理、波狀層理和平行層理。測井曲線為指形。

（3）分流間灣。水體較內前緣更深，雖由灰色、棕色泥巖組成，但顏色以灰色為主，局部夾雜著棕色泥巖，反映水體時而暴露于地表。

2.2 連井相特征

通過沿河道方向的2 條連井相和垂直于河道方向的1 條連井相剖面分析，巴西改組中、下段的地層分布局限，上段全區分布為退積型沉積模式。巴西改組3 個層段的淺水三角洲內前緣沉積分布在英買力—哈拉哈塘南部地區，水下分流河道砂巖巖性為細砂巖，單個砂體的厚度大，呈塊狀，連續性好，垂向多套疊置、橫向變化慢且連片［圖2（a）］。到英買力北部—玉東—羊塔克—東河塘地區，巴西改組中、下段的砂體尖滅，以上段淺水三角洲外前緣沉積為主，巖性為細砂—粉砂巖，在英買力北部—玉東—羊塔克地區，外前緣水下分流河道和席狀砂沉積［圖2（b）］。由南向北沿內前緣向外前緣順河道延伸過程中為水進退積沉積，底部的水下分流河道砂體仍然連續，但厚度明顯減薄，頂部和前端出現薄狀的席狀砂體，河口壩不發育，玉東以西及卻勒地區是淺湖亞相泥巖沉積［圖2（c）］。

2.3 地震相特征

巴西改組沉積前古地貌是西北高、東南低。沉積前英買力地區為水下低隆，且物源來自東南方向，巴西改組中、下段沉積期為淺水三角洲內前緣亞相，砂體主要搬運至英買力水下低隆處。其水下分流河道的砂體厚度較大，地震反射能量相對較強，且向英買力水下隆起超覆過程中，單層砂體厚度減薄，砂地比降低，地震能量減弱。巴西改組上段為退積沉積模式，由1 個或多個向上變細的正粒序組成，地震反射同相軸為多套強波峰波谷，內前緣反射能量較強，連續性好，延伸較遠，外前緣過渡為砂泥互層或泥巖段，地震反射能量較弱（圖3）。

圖3 庫車坳陷南斜坡巴西改組河控淺水三角洲地震剖面Fig.3 Seismic section of fluvial dominated shallow water deltas of Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

在井震精細標定的基礎上，通過對庫車坳陷南斜坡1.5萬km2的二維和三維連片地震資料的巴西改組3 個層段的頂、底開展追蹤（圖4），優選均方根屬性研究巴西改組上段地震相。從地震相上可識別出上段英買力以西和哈拉哈塘以東的兩大水系，且水動力較強，發育多條水下分流河道。參見圖2（c）的連井對比剖面可見，從淺水三角洲內前緣到外前緣，沿水下分流河道方向，單個砂體厚度逐步減薄，地震能量明顯減弱，單個分支河道向西北方向延伸55～75 km，寬度為4～18 km；南部內前緣水下分流河道特征清晰，與河道間灣交錯發育特征明顯。圖5 的ym2—ym202—ym1 連井對比剖面清晰可見，在2 個水下分流河道上的dh7 和ym1 井上的砂體發育，具有多套河道正旋回特征，qg1 位于河道間灣內，主要巖性為泥巖。沿河道繼續向北多條水下分流河道交匯，呈朵葉體疊置撒開狀。

圖4 庫車坳陷南斜坡巴西改組上段地震相Fig.4 Seismic facies of member U of Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

圖5 庫車坳陷南斜坡巴西改組上段連井沉積相剖面Fig.5 Well-tie section of sedimentary facies of member U of Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

3 沉積相展布

3.1 古地貌特征

河控淺水三角洲是指由河流注入淺水卸載而成的沉積體。淺水是指在浪基面以上、波浪受水底地形強烈影響的水深范圍。大面積淺水區的形成與盆地緩慢沉降、平緩的地形和較小的坡度有關［35-36］。類比現代沉積［37］，認為現代淺水三角洲沉積時水深一般在10 m 以內，且水下分流河道在推進過程中所對應的湖水除了自身深度以外，還可能與所處的古地貌坡度有關［38-40］。

巴西改組沉積前庫車坳陷南斜坡古地貌呈西高東低特征［圖6（a）］，整體地形相對平緩，坡度較小（小于0.8°）。在英買力和羊塔克地區呈局部隆起，英買力東部和哈拉哈塘地區具有明顯的2 個臺階。一臺階沿英買力西部到東河塘—哈拉哈塘北部，二臺階在哈拉哈塘南部，2 個臺階控制了巴西改組中、下段的東南方向物源的展布，2 段的前緣亞相僅僅延伸至東河塘—哈拉哈塘北部地區，逐步填平補齊2 個臺階。到巴西改組上段沉積時［圖6（b）］，庫車坳陷南斜坡呈南高北低，英買力東部和哈拉哈塘南部相對較高，坡度較緩且仍然小于0.5°，古地貌呈溝隆相間特征，在英買1 地區具有局部隆起，分割了巴西改組上段兩大水系，結合連井和地震相研究，上段古地貌的溝壑處控制前緣水下分流河道的展布。

圖6 庫車坳陷南斜坡巴西改組（a）及巴西改組上段（b）沉積前古地貌Fig.6 Paleogeomorphologic map of the south slope of Kuqa Depression before deposition of Baxigai Formation（a）and member U（b）

3.2 沉積相展布與演化

利用鉆井取心作為劃分相類型的基礎，以各井各層組砂地比統計分析為依據，結合地震相對砂體展布開展預測，并恢復沉積期古地貌為輔助，研究庫車坳陷南斜坡巴西改組3 個層段的沉積相展布特征。

巴西改組中、下段沉積時期［圖7（a）—（b）］，湖盆處于擴張期，水體逐漸加深，但整個湖盆仍為淺水湖盆。此時庫車坳陷南斜坡呈西北高，東南低的構造特征，英買力地區古地貌雖相對較高，仍屬水下隆起，湖盆中心在庫車坳陷南斜坡的北部，整個英買力隆起處于淺湖沉積環境，主要沉積了棕色和紅棕色的泥巖；哈拉哈塘的南部地區發育河控淺水三角洲內前緣沉積，巖性為沉積的水下分流河道砂體，砂地比高達80%左右，扇體呈朵葉體展布，內前緣逐步由一臺階延伸到二臺階。

與巴西改組中、下段相比，巴西改組上段沉積時河控淺水三角洲前緣的展布面積更廣［圖7（c）］，隨著后期沉積物逐漸向西北方向的湖盆中心推進，東南部來的淺水三角洲前緣相覆蓋整個英買力隆起。英買力南部和哈拉哈塘地區發育河控淺水三角洲內前緣沉積，河流的水動力較強，湖水改造作用較弱，砂地比在55%～80%，水下分流河道與分流間灣交互分布的沉積特征清晰，英買力南部與哈拉哈塘地區具有明顯的2 套水系的間灣。玉東—英買力北部—東河塘地區以河控淺水三角洲外前緣相沉積為主，在玉東—英買力北部有多條外前緣的水下分流河道在該地區交匯，形成規模更大的外前緣的朵葉體，儲層為水下分流河道砂體和席狀砂，砂地比在30%～50%，粒序以正粒序為主，無河口壩的反粒序特征；東河塘地區為淺水三角洲外前緣末端—淺湖相沉積體系，以棕色和灰色泥巖沉積為主，儲層為席狀砂；到玉東以西至卻勒地區是淺湖沉積相體系，砂地比小于10%，沉積泥巖的顏色也逐步由棕色過渡為灰色。

圖7 庫車坳陷南斜坡巴西改組上段（a）、中段（b）和下段（c）沉積相Fig.7 Sedimentary facies of member U（a），M（b）andL（c）of Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

巴西改組從下段到上段沉積時演化過程可見，湖平面持續上升，湖水侵入范圍持續擴大；沉積模式從中、下段的加積型沉積演化為上段的退積型沉積，同時河控淺水三角洲前緣展布范圍跟隨湖平面的擴大由東南方向的哈拉哈塘地區向西北羊塔克地區延伸，水動力逐步加強、物源供給充足。巴西改組中、下段淺水三角洲主要發育1 條水系，且前緣亞相以內前緣為主，內外前緣的分界線不明顯，與含砂量較高、前緣內多條水下分流河道疊置、總砂體厚度較大、泥巖相對不發育、河道的平面特征不清晰有關，前緣展布呈一個大的朵體。到上段沉積時，整個南斜坡南部已經被填平補齊，且發育2個大的水系，物源供給充足且由南向北水動力減弱，內外前緣的界限清晰，平面展布演化為大的朵葉體展布特征（圖8）。

圖8 庫車坳陷南斜坡白堊系巴西改組沉積體系演化Fig.8 Sedimentary system evolution of Cretaceous Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

4 河控淺水三角洲對巖性油藏分布的控制

庫車坳陷南斜坡巴西改組的現今構造為南高北低，河控三角洲的物源又來自東南部的地質背景下，主要尋找2 類巖性油氣藏：①砂體厚度相對較薄、連通性差的孤立砂體形成的透鏡狀巖性油氣藏；②具有大面積側向封堵形成的巖性油氣藏。研究區的河控淺水三角洲呈朵葉體撒開，且沉積相帶有內前緣的水下分流河道和分流間灣，外前緣的水下分流河道、分流間灣和席狀砂，外前緣的水下分流河道的砂地比相對較低，外前緣側翼或末端具有良好的側向封堵性，易形成巖性圈閉；河控三角洲外前緣的席狀砂體多為孤立透鏡狀的薄砂體，該相帶也是尋找巖性油氣藏的有利相帶。因此，庫車坳陷南斜坡地區的河控淺水三角洲內前緣頂部的席狀砂，外前緣末端及側翼的水下分流河道和席狀砂是巖性油氣藏勘探的有利相帶。

庫車坳陷南斜坡巴西改組中、下段的儲層主要由河控三角洲內前緣相水下分流河道和席狀砂的砂體構成。內前緣河水動力強，發育單層較厚的砂體，儲層物性好，巖性為細砂巖為主，平均孔隙度為20%～25%，滲透率為100～1 000 mD，內前緣的砂體縱相厚度較大，橫向連通性較好，單層泥巖平均厚度基本在5 m 以內，很難具備側向的封堵能力，不易形成巖性油氣藏。巴西改組中、下段的相帶尋找上述2 類巖性油氣藏的難度較大。

巴西改組上段在英買力南部到哈拉哈塘中南部地區沉積特征為河控淺水三角洲內前緣亞相，同時上段又為退積型沉積模式，垂向上為正旋回，底部發育水下分流河道的塊狀厚砂體，砂體橫向連通性較好，不利于形成巖性油氣藏。在退積沉積過程中英買力南部地區在垂向上頂部為泥巖沉積，夾雜的席狀砂沉積，英買力南部地區河控淺水三角洲內前緣頂部的席狀砂具有很好的頂底板條件（參見圖4內前緣ym462 井頂部的孤立薄砂層具有含油性），易形成透鏡狀巖性圈閉，是巖性勘探的有利區域。玉東—英買力北部—東河塘地區上段的沉積相帶演化為河控淺水三角洲外前緣，巖性為泥巖—粉砂巖—細砂巖，粉砂巖孔隙度16%～20%，滲透率0.1～100.0 mD，物性有所變差，儲層是粉砂巖和細砂巖。由內前緣向外前緣演變的過程中，水動力逐步減弱，厚砂逐步過渡為砂泥互層，最后入湖的過程中，三角洲外前緣末端發育的席狀砂是巖性勘探的有利相帶（參見圖4 外前緣yt502 井的席狀砂體具有含油性），東河塘地區dh26 井環帶位于三角洲外前緣末端，以席狀砂沉積為主，是尋找透鏡狀巖性圈閉的有利地區。另外，外前緣向湖盆內演變過程中水下分流河道的砂體厚度逐步減薄，且位于外前緣側翼的水下分流河道的砂體撒開，側翼高部位具有泥巖作為良好的遮擋，也易形成巖性圈閉，yd7—ym46 環帶位于三角洲外前緣的側翼和末端是巖性油氣藏勘探的有利區（參見圖6）。

總體來看，庫車坳陷南斜坡巴西改組現今構造格局要形成巖性油氣藏的儲蓋組合與沉積相帶密切相關。巴西改組上段發育的退積型河控淺水三角洲內前緣的頂部的席狀砂，外前緣側翼的水下分流河道和外前緣傾末端的席狀砂是巖性油氣藏勘探的有利相帶。

5 結論

（1）庫車坳陷南斜坡白堊系巴西改組發育淺水三角洲，證據包括：①巴西改組沉積時，古地貌背景相對平坦，坡度相對較小，從巖心觀察發現淺水環境的沉積構造特征清晰；②沉積期頻繁暴露或接近于水面，發育大面積的棕色和紅棕色泥巖；③巖性細，結構成熟度中等，砂巖中發育豐富的強水動力沉積構造，垂向上多個間斷正韻律疊置；④沉積主體是三角洲前緣亞相的水下分流河道、分流間灣和席狀砂，前緣末端不發育河口壩，因河流能量遠大于湖水能量，河流由東南向西北攜帶碎屑物質長距離推進，延伸較遠。

（2）庫車坳陷南斜坡巴西改組沉積相帶為河控淺水三角洲前緣亞相和淺湖亞相。巴西改組中、下段以三角洲內前緣相沉積為主，發育1 個水系，呈朵葉體展布，分布在哈拉哈塘以南地區，沉積微相為內前緣水下分流河道和分流間灣；巴西改組上段地層整個斜坡分布，且沉積相為前緣亞相，可細分內前緣和外前緣亞相。在哈拉哈塘地區中、下段水系繼承發育，且規模更大，玉東—英買力—羊塔克地區新發育1個水系，也呈朵葉體特征，沉積微相為內前緣水下分流河道和分流間灣，外前緣水下分流河道、分流間灣和席狀砂。

（3）白堊系巴西改組上段是庫車坳陷南斜坡地區巖性油氣藏勘探的首選層段，其退積型河控淺水三角洲內前緣的頂部的席狀砂，外前緣側翼的水下分流河道和外前緣傾末端的席狀砂是巖性油氣藏勘探的有利相帶，英買力南部和yd7—ym46—東dh26 井的環帶是庫車坳陷南斜坡白堊系巴西改組上段巖性油氣藏勘探有利地區。