天然气地质学

塔里木盆地库车坳陷北部巴什基奇克组三段骨架砂体沉积微相与构型

  • 汪如军 , 1 ,
  • 王胜军 1 ,
  • 鲜波 1 ,
  • 朱松柏 1 ,
  • 范秋海 1 ,
  • 单长安 2 ,
  • 邵剑波 1 ,
  • 王慧 1 ,
  • 张睿娇 2 ,
  • 叶璁琛 2
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  • 1. 中国石油塔里木油田分公司,新疆 库尔勒 841000
  • 2. 西安石油大学地球科学与工程学院,陕西 西安 710065
单长安(1985-),男,山东菏泽人,博士,副教授,主要从事石油与天然气地质研究. E-mail: shanca@xsyu. edu.cn.

汪如军(1968-),男,湖北荆州人,博士,教授级高级工程师,主要从事超深复杂油气藏综合地质研究及开发管理工作.E-mail: .

收稿日期: 2023-03-08

  修回日期: 2023-07-06

  网络出版日期: 2023-10-08

Sedimentary microfacies and configuration of skeleton sand bodies in the third member of Bashijiqike Formation in northern Kuqa Depression, Tarim Basin

  • Rujun WANG , 1 ,
  • Shengjun WANG 1 ,
  • Bo XIAN 1 ,
  • Songbai ZHU 1 ,
  • Qiuhai FAN 1 ,
  • Chang’an SHAN 2 ,
  • Jianbo SHAO 1 ,
  • Hui WANG 1 ,
  • Ruijiao ZHANG 2 ,
  • Congchen YE 2
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  • 1. Tarim Oilfield Company,PetroChina,Korla 841000,China
  • 2. School of Earth Science,Xi’an Shiyou University,Xi’an 710065,China

Received date: 2023-03-08

  Revised date: 2023-07-06

  Online published: 2023-10-08

Supported by

The National Major Science and Technology Project(2016ZX05051)

the Major Science and Technology Project of China National Petroleum Company(2018E-1803)

摘要

塔里木盆地库车坳陷北部克拉—克深和博孜—大北两大万亿方气区已进入大规模开发阶段,为高效指导天然气勘探开发,需要从沉积与砂体展布等基础地质角度进一步细化和深入。基于露头区剖面观察测量及宏观岩相和典型沉积构造特征分析,并结合井下资料,对库车坳陷北部巴什基奇克组三段(简称“巴三段”)骨架砂体沉积微相特征和构型进行了系统研究。结果表明,库车坳陷北部露头区巴三段发育3大类21种岩相类型,整体处于扇三角洲前缘亚相,砂体沉积微相为水下分流河道、河口坝与远砂坝。骨架砂体微相主要为退积式近岸和远岸水下分流河道,其中近岸水下分流河道整体岩性粒度偏粗(砾岩和含砾砂岩占40%,中—细砂岩占50%),远岸水下分流河道整体岩性粒度偏细(粉—细—中细砂岩共占85%,含砾中砂岩占15%)。露头区水下分流河道砂体单层厚度大,侧向连续性好,通常由单期河道垂向复合叠置连片形成,单期复合河道砂体最大厚度可达15~20 m,平均厚度为7~10 m,横向延伸范围多大于2 km,可形成规模型储层。露头区自东向西砂体规模逐渐变小,垂向连续性也变差,扇三角洲最大推进期砂体最发育,侧向连续性最好。露头区巴三段砂体构型与大北气田井下具有较好的可比性,二者骨架砂体成因微相类型与砂体规模均较为一致。库车坳陷北部巴三段骨架砂体沉积微相及构型特征的研究,为深层和超深层天然气的勘探开发提供了基础地质依据。

本文引用格式

汪如军 , 王胜军 , 鲜波 , 朱松柏 , 范秋海 , 单长安 , 邵剑波 , 王慧 , 张睿娇 , 叶璁琛 . 塔里木盆地库车坳陷北部巴什基奇克组三段骨架砂体沉积微相与构型[J]. 天然气地球科学, 2023 , 34(10) : 1681 -1695 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2023.07.001

Abstract

The two trillion square gas areas of Kela-Keshen and Boz-Dabei in the northern Kuqa Depression of Tarim Basin have entered the stage of large-scale development. In order to guide gas exploration and development efficiently, it is necessary to further refine and deepen the basic geological aspects such as sedimentation and sand body distribution. In this paper, based on the observation and measurement of outcrop section, the analysis of macroscopic lithic facies and typical sedimentary structure characteristics, and combined with underground data, the sedimentary microfacies characteristics and configuration of the skeleton sand body of the third member of Bashijiqike Formation (Ba 3 Member) in the northern Kuqa Depression are systematically studied. The results show that there are 21 types of rock facies in the Ba 3 Member of the northern outcrop area of the Kuqa Depression, which are in the front subfacies of the fan delta as a whole, and the sedimentary microfacies of the sand body are underwater distributary channel, estuary bar and far bar. The microfacies of the skeleton sand body are mainly recession-type near-shore and far-shore underwater distributary channels, of which the overall lithology granularity of the near-shore underwater distributary channel is coarse-grained (40% conglomerate and pebbly sandstone, 50% medium-fine sandstone), and the overall lithology granularity of the far bank underwater distributary channel is finer (85% silt-fine-medium-fine sandstone, 15% sandstone in gravel). The single layer sand body of the underwater distributary channel in the outlying area has large thickness and good lateral continuity, which is usually formed by the vertical overlapping continuous pieces of single-stage channel. The maximum thickness of single-stage composite channel sand body can reach 15-20 m, the average thickness is 7-10 m, and the lateral extension range is more than 2 km, which can form the regular model reservoir. From east to west, the sand body in the outcrop area becomes smaller and the vertical continuity becomes worse. The sand body is the most developed and the lateral continuity is the best in the maximum advance period of fan delta. The sand body configuration of the Ba 3 Member in the outcrop area is comparable to that of the well of Dabei Gas Field, and the microfacies type and size of the skeleton sand body are consistent. The study on the sedimentary microfacies and configuration characteristics of the skeleton sand body of the Ba 3 Member in the northern Kuqa Depression provides the basic geological basis for the exploration and development of deep and ultra-deep natural gas.

0 引言

塔里木盆地库车坳陷北部克拉苏构造带近年来在天然气勘探领域不断取得重大突破,目前已在该区探明克拉—克深和博孜—大北2个万亿方级大气区1,同时也是我国“西气东输”工程的主力气源区2。库车坳陷北部油气资源蕴藏十分丰富,在塔里木盆地油气勘探开发过程中占有重要地位3-4。白垩系巴什基奇克组作为两大气区的主力产气层,近年来围绕该套地层展开了规模性部署开发,多数井取得了天然气高产,然而部分早期高产井随着开发的推进遇到了水侵等问题难以解决,致使天然气产量急剧下降5-6
库车坳陷北部地质条件较为复杂,克拉—克深气区和博孜—大北气区内巴什基奇克组埋藏深度自北向南由3 500 m过渡至8 500 m以深,属于深层—超深层油气勘探领域。针对巴什基奇克组深层—超深层这一复杂的地质特征,首先把握好其沉积特征十分重要,前人7指出巴什基奇克组沉积早期为扇三角洲沉积体系,表现为进积、加积演化序列,巴什基奇克组由低位体系域、湖侵体系域和高位体系域组成,储集砂体类型主要为扇三角洲前缘水下分流河道砂体,具有分布广、厚度大、连续性好、隔夹层少的特点8。由于气田巴什基奇克组埋藏深度大,井孔相对较少,井下岩心资料更是有限,这种现状严重制约了对该区基础地质特征的系统认识。随着深层—超深层气藏开发的快速推进,近几年有关地质构造裂缝的研究较多,前人9指出研究区裂缝形成背景为挤压断背斜构造,认为相对优质储集层的储集空间由裂缝、残余粒间孔和溶蚀孔隙组成,发育于弱构造挤压带与水下分流河道叠合区10-12,裂缝张开度为产能的必要非充分条件13-14。基于这一现状,笔者及团队成员考虑从最基础地质问题的系统研究出发,在库车坳陷北部露头区开展了大量详细的野外剖面观察、测量和采样实验工作。前期已经对典型露头剖面巴什基奇克组三段(以下简称“巴三段”)高分辨率层序地层特征进行了深入研究15。本文在此基础上,通过对典型露头区巴三段的岩相类型及组合特征、野外各种沉积构造、地表自然伽马实测资料、剖面地层砂岩百分含量等系统研究,明确巴三段骨架砂体沉积微相特征,结合粒度分析资料、微观薄片特征精细分析骨架砂体特征,进而建立微相尺度下骨架砂体构型,并与大北气田井下骨架砂体进行对比分析。

1 地质背景

库车坳陷整体为塔里木盆地北部的二级负向构造单元,走向与南天山基本一致,南侧为塔里木盆地内部的塔北隆起,北侧为南天山隆起,呈NEE向展布[图1(a)]。库车坳陷是中—新生代发育起来的前陆盆地,盆地形成及发展与天山造山带的生成与活动密切相关,天山造山楔不断由造山带向盆地推进的构造负荷是其形成演化的根本动力16,其东西长约为450 km,南北宽为20~60 km,总面积约为2.85×104 km2,是一个自晚海西期开始发育,经历多次构造运动叠加改造而成的前陆坳陷17-19。库车坳陷经历了晚二叠世—中三叠世的周缘前陆盆地、晚三叠世—中侏罗世的伸展断陷盆地及新近纪以来的再生前陆盆地3个演化阶段,北部地区出露完整的中生界白垩系,自上而下分为巴什基奇克组、巴西改组、舒善河组和亚格列木组4个层组20-22
图1 索罕村砂体建模区与主干剖面位置(据文献[15],修改)

(a)库车坳陷克拉苏构造带油气藏分布图;(b)索罕露头剖面卫星图;(c)索罕露头剖面位置图

Fig.1 Location map of sand body modeling area and trunk section in Suohan Village (modified from Ref.[15])

针对巴三段研究的典型野外露头剖面位于拜城县城西北方向约40 km的索罕村,地表沟壑纵横,是天山山脉与塔里木盆地相连的低山地貌区[图1(b)]。索罕村出露的序列与库车坳陷腹部一致,由北向南依次为上侏罗统的喀拉扎组(J3 k)、下白垩统的卡普沙良群(K1 k)、下白垩统的巴什基奇克组(K1 bs)、库姆格列木群(E1-2 km),其中卡普沙良群(K1 k)由下至上为亚格列木组(K1 y)、舒善河组(K1 sh)、巴西改组(K1 b),地表地层出露条件好,地层序列完整齐全12。根据实地资料分析,索罕村西部地层出露最为完整、齐全,命名为索罕西剖面,作为划分和明确地层的引层剖面。索罕村东部出露地层主要为白垩系巴西改组和巴三段,为后续系统研究,索罕村东部出露剖面进一步划分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个区块,分别命名为Ⅰ-1剖面、Ⅰ-2剖面、Ⅱ-1剖面、Ⅱ-2剖面、Ⅱ-3剖面、Ⅲ-2剖面[图1(c)]。巴什基奇克组共分为3段,每段之间地层界线清晰,岩性特征差异明显,易于地层分层与对比。巴什基奇克组一段在索罕西剖面有出露,地层厚度约为70 m,岩性以大套巨厚层的红褐色中砾岩夹细砾岩、含砾中粗砂岩为主,发育大型的洪积层理、筛滤沉积,为典型的陆上冲积扇沉积。巴什基奇克组二段在索罕西剖面和索罕村东Ⅰ-1剖面出露完整,地层厚度为50~70 m,岩性主要为大套厚层灰色细砾岩、含砾粗砂岩,灰色中—细砂岩夹棕褐色泥岩,发育大型槽状交错层理和板状交错层理,为典型的陆上辫状河三角洲平原沉积序列,与上覆红褐色细砾岩、中砾岩地层区别明显。巴三段在Ⅰ-2剖面、Ⅱ-1剖面、Ⅱ-2剖面、Ⅱ-3剖面均完整出露,Ⅲ-2剖面仅仅掩盖上部少部分地层,地层厚度范围为50~69 m,砂岩百分含量介于38%~49%之间,为典型的扇三角洲前缘亚相。

2 岩相与典型沉积构造

2.1 岩相

基于典型露头剖面详尽的地质实测资料,对巴三段岩相及典型沉积构造特征进行了系统描述分析。岩相作为一定水动力机制条件下形成的具有相同或相近组分结构的岩石单元,是水流机制、物源、古地形等多种地质情况的综合体23-26。因此根据岩性、岩石粒度及沉积层理构造等因素,将巴三段划分出3大类21种岩相类型(表1)。选取典型野外露头照片建立了岩相模板(图2),既为确定露头岩性的岩相类型统一标准,同时也为进一步分析沉积相类型奠定基础。巴三段主要岩相类型为砾岩相(G)、砂岩相(S)和泥岩相(M)。根据王胜军等15在库车坳陷索罕东区实测剖面中观测显示砂岩平均厚度为27.8 m,砂/地比平均为45.8%,中砂岩及其以上级别占总层的1.2%~8.2%,细砂岩占5.5%~14.2%,粉砂岩、泥质粉砂岩占29.2%~34.3%,细粒的粉砂岩和细砂岩所占比重大,反映扇三角洲前缘亚相为优势的沉积环境。砾岩和砂岩中广泛发育大型槽状交错层理和板状交错层理[图2(c)—图2(g)]。槽状交错层理层系宽度为3~5 m,常与板状交错层理、平行层理共生,指示一种较强水动力条件下,水浅流急的河流环境。平行层理、波状层理和波纹层理也发育在砾岩和砂岩中[图2(b),图2(h)],指示了水体较浅且流水约处于临界流状态或水动力相对较弱的环境27
表1 露头区巴什基奇克组三段岩相类型

Table 1 Rock facies types of the third member of Bashijiqike Formation in outcrop area

类别 符号 岩相名称 岩性特征 沉积构造 成因解释
砾岩相(G) Gms 块状砾岩相 细砾岩、砂砾岩 块状,杂基—颗粒支撑 泥石流、辫状河道
Gm 递变层理砾岩相 细砾岩,可见砂质 正递变 间歇辫状性辫状水道
Gt 槽状交错层理砾岩相 细砾岩,可见砂质 大型、小型槽状交错层理 辫状水道
Gb 板状交错层理砾岩相 细砾岩、砂质砾岩 单组或多组板状交错层理 砾质坝沉积
Gp 平行层理砾岩相 细砾岩、砂质砾岩 平行层理、 递变层理 砂坝及面状水流沉积
砂岩相(S) Sg 含砾砂岩相 含石英砾为主,可见泥砾,中—粗砂岩 底为冲刷面 水道滞留沉积
Smg 含泥砾砂岩相 中粗砂岩、泥砾 泥砾顺层排列,可见平行层理 水道底部充填或滞留沉积
St 槽状交错层理砂岩相 细—粗砂岩,以中—粗砂岩常见,含砾石 槽状交错层理 河道充填,强单项水流
Sm 块状层理砂岩相 中—粗砂岩,可含砾 块状,层理不清晰 强水流,快速堆积
Sb 板状交错层理砂岩相 细—粗砂岩,以中砂岩为主,可含砾 板状交错层理 砂质坝,水道充填
Sp 平行层理砂岩相 细—中砂岩,含砾 平行层理 高流态平坦床沙
Sh 水平层理砂岩相 粉—细砂岩 水平层理 低流态平坦床沙
Sbi 生物扰动砂岩相 粉—中砂岩 生物扰动 生物钻孔
Ssh 水平层理粉砂岩相 粉砂岩 水平层理 分流河道间湾
Ssr 波纹层理粉砂岩相 粉砂岩、泥质粉砂岩 继续波纹 低流态水流波纹
Ssb 生物扰动粉砂岩相 粉砂岩、泥质粉砂岩 生物扰动 生物钻孔
Ssm 泥质粉砂岩相 泥质粉砂岩 波纹、沙纹、潜穴 分流河道间湾沉积
Fc 页岩质粉砂岩相 页岩质粉砂岩 波纹 远砂坝分流间湾
泥岩相(M) Mm 块状泥岩相 泥岩 干裂 水下分流河道间
Ms 粉砂质泥岩相 泥岩、泥质粉砂岩 水平层理、波纹状层理 滨浅湖
Mf 粉砂岩与泥岩互层相 泥岩、粉砂岩 薄互层状、小型沙波纹层理 滨浅湖、水下分流河道间
图2 露头区部分岩相模板图[(a)—(d):砾岩相;(e)—(h):砂岩相;(i)—(l):泥岩相]

(a)递变层理砾岩相(Gm),索罕西剖面;(b)平行层理砾岩相(Gp),Ⅰ- 2剖面;(c)板状交错层理砾岩(Gt),索罕西剖面;(d)槽状交错层理砾岩相(Gt),索罕西剖面;(e)板状含砾粗砂岩相(Smg),索罕西剖面;(f)槽状交错层理粗砂岩(St),索罕西剖面;(g)板状层理中砂岩(Sb),Ⅱ-1剖面;(h)波纹层理粉砂岩(Ssr),Ⅱ-1剖面;(i)块状泥岩相(Mm),Ⅱ-3剖面;(j)粉砂质泥岩相(Ms),Ⅱ-3剖面;(k)、(l):粉砂岩与泥岩互层相(Mf),Ⅱ-2、Ⅲ-2剖面

Fig.2 Template of partial sandstone facies in outcrop area [(a)-(d):conglomerate facies;(e)-(h): lithic facies;(i)-(l): mudstone facies]

2.2 典型沉积构造

沉积构造特征是直接反映沉积时占优势的沉积介质和能量条件,是各种沉积环境的重要标志之一28-29。本文野外露头见到了多种沉积成因构造:大型滑动变形构造,包卷、变形层理,砂质河道中的球形泥砾,正递变粒序与逆递变粒序,碎屑流沉积以及典型的砂质下切水道沉积(图3),均反映了扇三角洲前缘亚相沉积特征。
图3 露头区扇三角洲前缘典型沉积构造特征

(a)前(侧)积砂体中的大型包卷层理,索罕西剖面;(b)河道与床砂砂体的大型滑动变形构造,Ⅰ-2剖面;(c)砂质河道中球形泥砾,Ⅱ-1剖面;(d)正递变粒序与逆递变粒序,Ⅱ-2剖面;(e)滑动变形与撕裂,Ⅱ-2剖面;(f)滑动变形,Ⅱ-3剖面;(g)碎屑流沉积前缘相(SG)(偶见),Ⅲ-2剖面;(h)下切水道、砂质水道,Ⅲ-2剖面

Fig.3 Typical sedimentary structure characteristics of fan delta front in outcrop area

3 砂体沉积微相

3.1 砂体微相类型及特征

根据岩相、典型沉积构造和前人研究成果,认为巴什基奇克组是在干旱环境下形成的辫状河(扇)三角洲沉积体系,其中巴三段沉积时期,构造活动较为强烈,碎屑粒度较粗,形成了扇三角洲沉积体系30。通过岩相类型及特征分析和野外各种典型指相性沉积构造的识别,明确了巴三段沉积相类型为扇三角洲前缘亚相,其中砂体沉积微相进一步细分为近岸水下分流河道、远岸水下分流河道、河口坝与远砂坝4种类型。

3.1.1 近岸水下分流河道

水下分流河道是扇面河道在水下的延伸,常发育于三角洲前缘席状砂或分流间湾泥坪之上731-32。近岸水下分流河道位于扇三角洲前缘近端,靠近湖岸线,为扇三角洲平原的水上分流河道初始入湖的位置,以较粗粒级的沉积物为主。根据其岩相特征进一步细分为A型和B型。
A型:单期河道砂体沉积厚度为50~150 cm,发育大型槽状交错层理、板状交错层理和块状层理,岩相发育有槽状交错层理砾岩相(Gt)、板状交错层理砾岩相(Gb)、板状交错层理砂岩相(Sb)[图4(a)]。剖面呈顶平底凸的透镜状,底部为大型冲刷面,为典型的冲刷—充填构造,砂体横向展布不稳定,沿侧向逐渐快速尖灭[图4(b)]。岩性比例统计数据得出细砾岩占26%,含砾粗砂岩占39%,中砂岩占15%。砾石成分石英砾大于60%,泥砾小于40%[图4(c)]。镜下薄片鉴定特征显示分选差,磨圆差,以棱角状—次棱角状为主,反映近源的近距离搬运特征[图4(d)]。粒度分析得出粒度概率曲线一般为三段式和四段式:三段式滚动组分占22%、跳跃组分占68%、悬浮组分占10%,砾石占14%、中粗砂占29%、细砂占40%、粉砂占16%、黏土占1%[图4(e)];四段式滚动组分占17%、跳跃组分占72%(分2个次总体)、悬浮组分占11%,砾石占17%、中粗砂占18%、细砂占24%、粉砂占17%、黏土占2%[图4(f)]。
图4 近岸水下分流河道A型微相特征

(a)岩相;(b)沉积构造特征;(c)不同岩性占比;(d)镜下特征,×10;(e)三段式粒度特征;(f)四段式粒度特征

Fig.4 A-type microfacies characteristics of offshore underwater distributary channel

B型:单期河道砂体沉积厚度为150~600 cm,发育槽状交错层理,板状交错层理和大型交错层理。岩相组合特征一般为槽状交错层理中粗砂岩相(St)和板状交错层理中砂岩相(Sb)[图5(a)]。剖面呈顶平底凸的形态,底部为冲刷面,层理构造清晰,常发育大型交错层理,砂体侧向加积特征明显,砂体横向展布相对较A型稳定[图5(b)]。岩性比例统计得出含砾中砂占24%、中砂占40%、细砂岩占36%,砾石成分中泥砾大于80%,石英砾小于20%[图5(c)]。镜下薄片鉴定特征显示分选差,磨圆差,以次棱角状为主,反映近源的近距离搬运特征[图5(d)]。粒度分析得出粒度概率曲线一般为四段式和三段式:四段式滚动组分占11%、跳跃组分占74%(2个次总体)、悬浮组分占15%,中粗砂占37%、细砂占38%、粉砂占23%、黏土占2%[图5(e)];三段式缺滚动组分,跳跃组分占72%(2个次总体)、悬浮组分占11%,中粗砂占2%、细砂占69%、粉砂占27%、黏土占3%[图5(f)]。
图5 近岸水下分流河道B型微相特征

(a)岩相;(b)沉积构造特征;(c)不同岩性占比;(d)镜下特征,×10;(e)四段式粒度特征;(f)三段式粒度特征

Fig.5 B-type microfacies characteristics of offshore underwater distributary channel

3.1.2 远岸水下分流河道

远岸水下分流河道位于扇三角洲朵叶体前缘远端,离湖岸线有一定距离,以相对细粒的沉积为主。砂体沉积厚度为100~250 cm,发育低角度板状交错层理和平行层理,岩相发育有含泥砾细砂岩相(Smg)、板状交错层理细砂岩相(Sb)、水平层理砂岩相(Sh)和泥质粉砂岩相(Ssm)[图6(a)]。从岩性统计比例来看,含泥砾的细砂岩、细砂岩和粉砂岩共计占83%,泥质粉砂岩占17%。含砾细砂岩的砾石成分泥砾占95%以上,石英砾小于5%[图6(b)]。镜下薄片鉴定特征显示分选中等,磨圆较差,以次棱角状—次圆状为主,反映近源的相对较远距离搬运特征[图6(c)]。粒度分析得出粒度概率曲线一般为三段式和二段式:三段式滚动组分占8%、跳跃组分占78%、悬浮组分占16%,代表远岸水道中下部沉积,中砂以上8%,细砂占60%、粉砂占29%、黏土占3%[图6(d)];二段式缺滚动组分,跳跃组分占86%、悬浮组分占14%,代表远岸水道中上部沉积,细砂岩占76%、粉砂占21%、黏土占3%[图6(e)]。
图6 远岸水下分流河道微相特征

(a)岩相;(b)不同岩性占比;(c)镜下特征,×10;(d)三段式粒度特征;(e)二段式粒度特征

Fig.6 Microfacies characteristics of far bank underwater distributary channel

3.1.3 河口坝与远砂坝

河口坝微相一般位于水下分流河道的前缘及侧缘,具有上粗下细的反粒序特征,其形成一般需要相对稳定的河道和较弱的湖水能量33。砂体沉积厚度为40~60 cm,发育水平层理和沙波纹层理,岩相类型为水平层理粉—细砂岩相(Sh)和波纹层理粉砂岩相(Ssr)。从统计的岩性比例来看,细砂岩占26%,粉—细砂岩占46%,粉砂岩占30%。岩石分选中等,磨圆较差,以次棱角状—次圆状为主,反映牵引流和湖浪共同作用下近物源的较远距离搬运的特征34
远砂坝微相发育在三角洲的外前缘或者前三角洲地带,在垂向上通常相带不宽且与前三角洲的泥接触出现,而在平面上通常稳定分布且延伸较远35。野外露头宏观特征是单层厚度薄,砂体沉积厚度为3~10 cm,发育波纹层理,岩相为粉砂岩与泥岩互层相(Mf),砂岩主要为波纹层理粉砂岩相(Ssr)。岩性以粉砂岩、粉细砂岩为主,粉砂岩、粉细砂岩和泥岩的比例各占一半。岩石分选中等,磨圆差,以次棱角状为主,反映湖浪作用改造作用下近物源的较远距离搬运的特征。

3.2 骨架砂体微相垂向序列特征

骨架砂体是最为普遍的一种油气输导系统,其连通孔隙是油气二次运移重要的基本通道36-37。研究区巴三段骨架砂体沉积微相垂向上主要分为近岸水下分流河道和远岸水下分流河道2种类型,与邻区中秋—东秋地区巴三段砂体沉积微相类似30

3.2.1 近岸水下分流河道

以Ⅰ-2剖面为例,骨架砂体的沉积微相主要为退积式近岸水下分流河道,其岩性特征为整体岩性粒度偏粗,砾岩和含砾砂岩占40%,中—细砂岩占50%,粉砂岩占10%(图7)。剖面上粒度级差变化不大,砂体垂向叠置方式以退积型为主,为退积—加积样式,整体呈不完全退积型叠合特征。反映了在持续湖平面快速上升和沉积物供给较充分的控制影响下,洪流间歇期、河道分流作用形成的砂体中隔夹层相对较发育。水流入湖后受到湖水顶托作用影响能量迅速降低,在靠近河口处粗碎屑卸载,颗粒间流体比重增加,流体类型由泥石流向浊流转化的特点38
图7 近岸水下分流河道微相垂向叠置样式

Fig.7 Vertical superimposed microfacies pattern of offshore underwater distributary channel

3.2.2 远岸水下分流河道

以II-2剖面为例,骨架砂体的沉积微相主要为退积式远岸水下分流河道,其岩性特征为整体岩性粒度偏细,细砂岩、中细砂岩占52%,粉砂岩占有33%,含砾中砂岩占15%(图8)。剖面上粒度级差变化不大,砂体垂向叠置方式呈退积样式,整体呈不完全退积型特征,反映了巴三段沉积时期分流河道流经区域落差较大,水动力强,在持续湖平面快速上升和沉积物供给充分的控制影响下,呈现水下远岸辫状分流主水道迁移频繁,泥质隔夹层不发育的特点。同时,湖水进退频繁,在湖平面升降的不同时期所形成的水下分流河道相互切割,在湖平面上升的早期及下降的晚期,湖盆中可容纳空间逐渐减小,受河流控制作用强,水动力条件充足,河道迁移改道后,晚期河道切割早期河道砂体,侧向连片、垂向叠置39
图8 远岸水下分流河道微相垂向叠置样式

Fig.8 Vertical superimposed microfacies pattern of far bank underwater distributary channel

3.3 露头区与大北井下沉积微相对比

选取索罕西引层剖面、索罕东Ⅱ-1地层剖面和大北地区DB202井建立沿物源方向的南北向沉积微相对比剖面,进行巴什基奇克组沉积相剖面展布特征分析(图9)。巴三段沉积时期,井下为扇三角洲前缘亚相沉积,剖面岩性组合特征以砂岩夹泥岩为主,砂体累计厚度大,砂地比高;索罕西剖面以扇三角洲平原亚相为优势相,剖面岩性组合以细砾岩、含砾中粗砂岩夹泥岩为主,索罕东露头剖面沉积亚相类型为扇三角洲前缘,与井下沉积亚相类型一致,岩性粒度整体也相似,剖面岩性组合特征也为砂岩夹泥岩。与井下相比较,露头区泥岩隔夹层略发育,砂地比与井下相比相对较低,这说明井下处于主要的物源供给区带,而露头区处于三角洲的侧翼或者是连接部位。巴二段沉积时期井下以辫状三角洲前缘亚相沉积为主,岩性以砂岩夹泥岩为主,陆上水系间歇性变化造成湖平面升降,席状砂微相较发育40。露头区为辫状三角洲平原亚相,沉积粒度较粗,岩性以砾岩、砂岩夹泥岩为主,发育大型板状交错层理和大型槽状交错层理40。巴一段沉积时期在露头区主要为冲积扇或辫状河三角洲平原亚相沉积,在井下地层大多遭受后期剥蚀,缺失。
图9 巴什基奇克组典型露头剖面与井下沉积微相对比

Fig.9 Comparison between typical outcrop profile and downhole sedimentary microfacies of Bashkiqike Formation

4 微相尺度砂体构型

4.1 露头区微相尺度砂体构型特征

微相尺度的砂体构型是油气藏开发的基础41-42。王胜军等15前期将研究区露头剖面巴三段划分为1个长期旋回(三级层序,LSC)、3个中期旋回(四级层序,MSC)和6个短期旋回(五级层序,SSC),大北气田井下划分为5个中期旋回15。在前期高分辨率层序地层旋回理论指导下,根据露头区实测巴三段剖面相序特征,进而建立了露头区微相尺度的砂体构型剖面(图10)。横截面上,单砂体形态多呈透镜状、楔状和板状,沉积微相以水下分流河道为主,伴有河口坝和远砂坝。垂向上表现为多期河道的相互叠置,巴三段粗细、厚度不同的单层砂岩夹薄层泥岩的特征,砂泥岩垂向上的快速变化都反映了沉积微相的频繁交替,可见间歇性河口坝和分流间湾泥岩沉积,接触类型为单砂体和分流间湾泥岩间的突变接触及砂体间的冲刷接触,横向上单砂体减薄或尖灭42-43。水下分流河道微相砂体单层厚度大,侧向连续性好,规模大。通常由单期河道垂向复合叠置连片形成,单期复合河道砂体最大厚度可达15~20 m,平均厚度为7~10 m,横向延伸范围大于2 km,可形成规模型砂岩储层,也有短期阵发性沉积形成的薄砂体,呈透镜状分布于分流间湾的泥岩中,代表了河道中部的砂体形态。由于露头区靠近物源,河口坝微相砂体相对不发育,多呈透镜状赋存于水下分流河道砂体中上部,砂体规模较小,最大厚度可达2 m,平均厚度为1.5 m,横向延伸范围为300~500 m。远砂坝微相砂体主要富集于滨浅湖相泥岩和分流间湾泥岩段中,常与分流间湾泥岩呈互层沉积。砂体平面形态呈薄板状,最大厚度为0.4 m,平均厚度为0.2 m,横向延伸范围为200~500 m。
图10 库车坳陷北部露头区野外剖面巴三段微相尺度砂体构型剖面

Fig.10 Profile of microfacies sand body configuration of the third member of Bashijiqike Formation in outcrop area of northern Kuqa Depression

露头区微相尺度砂体构型剖面上,自东向西砂体规模逐渐变小,垂向连续性也变差。MSC1旋回为扇三角洲推进初始期,快速的湖进湖退和基准面旋回的转换使得砂体向上更发育,剖面岩性组合特征为2期砂岩—泥岩;MSC2旋回为扇三角洲最大推进期,砂体最发育,侧向连续性也最好,剖面岩性组合特征为砂岩夹泥岩;MSC3旋回为扇三角洲推进晚期,砂体规模变小,泥岩更发育,剖面岩性组合特征为砂岩和泥岩互层。

4.2 露头区与井下微相尺度砂体构型对比

4.2.1 井下砂体构型特征

大北地区井下巴三段沉积亚相类型为扇三角洲前缘亚相,砂体成因微相类型有水下分流河道、河口坝与远砂坝。前人3研究表明大北地区大多数砂体横向连通性较差且垂向上厚度差异较大,在东西方向地层厚度由中间向两侧逐渐变薄。DB101井、DB102井、DB2井、DB201井、DB202井连井沉积微相对比剖面表明:井下骨架砂体的成因微相类型为水下分流河道,同时在MSC2旋回内最大湖泛面和MSC3旋回内湖泛面附近,河口坝砂体也较为发育。砂体规模性方面,水下分流河道微相砂体最大厚度为20~25 m,平均厚度为8~15 m,横向连续性好,延伸长度最大大于5 km;河口坝微相砂体最大厚度可达8 m,平均厚度为2~4 m,横向延伸范围为2~4 km,规模性大于露头区;远砂坝微相砂体最大厚度可达2 m,平均厚度为1~1.5 m,延伸范围为1~3 km。剖面演化特征上,自西向东砂体规模总体变小,垂向上MSC1、MSC3旋回砂体相对欠发育,规模性相对小;MSC4、MSC5旋回砂体发育,砂体规模性相对较大;MSC2旋回砂体发育,规模性相对较小(图11)。
图11 大北地区DB101井—DB202井沉积相砂体特征对比剖面

Fig.11 Comparative profile of sedimentary facies sand body characteristics of Wells DB101-DB202 in Dabei area

4.2.2 露头区与井下砂体构型对比

露头区微相尺度构型与大北地区井下具有较强的可比性,主要体现在以下3个方面:①地层旋回对比:中期基准面旋回可对比,最大湖泛面一致,井下MSC2旋回对应建模区MSC1旋回,井下MSC3旋回对应建模区MSC2旋回,井下MSC4旋回对应建模区MSC3旋回,并且在可对比的中期基准面旋回层序内砂体的赋存富集规律也一致。②砂体沉积微相类型及特征:井下与露头区具有相同的砂体成因微相类型,均为水下分流河道、河口坝、远砂坝,同时骨架砂体成因微相类型也一致,都为水下分流河道微相。相同微相类型的砂体岩性粒度特征也接近。有所区别的是井下靠近湖盆,河口坝与远砂坝微相砂体相对发育一些。③微相砂体规模性:骨架砂体成因微相水下分流河道沉积形成的砂体规模性较为一致,可对比分析,砂体平均厚度范围一致,侧向连续性井下好于露头;河口坝与远砂坝砂体在井下更发育,其砂体规模井下大于露头区,井下河口坝砂体平均厚度和侧向连续性均好于露头区。

5 结论

(1)研究区野外露头巴三段共划分出三大类21种岩相类型。砾岩和砂岩中广泛发育大型槽状交错层理、板状交错层理。野外露头发育大型滑动变形构造、包卷层理、变形层理、球形泥砾、正逆递变粒序、碎屑流沉积及砂质下切水道沉积等典型沉积构造。
(2)巴三段为扇三角洲前缘亚相,砂体微相包括近岸水下分流河道、远岸水下分流河道、河口坝及远砂坝4种类型。骨架砂体微相为近岸和远岸水下分流河道,其中退积式近岸水下分流河道砂体岩性粒度偏粗,砂体垂向叠置方式呈退积样式,整体呈不完全退积型特征,水下远岸辫状分流主水道迁移频繁,泥质隔夹层不发育。远岸水下分流河道岩性特征粒度整体偏细,砂体垂向叠置方式以退积型为主,为退积—加积样式,整体呈不完全退积型叠合特征,洪流间歇期、河道分流作用形成的砂体其隔夹层相对较发育。
(3)水下分流河道微相骨架砂体单层厚度大,侧向连续性好,规模大。通常由单期河道垂向复合叠置连片形成,单期复合河道砂体最大厚度可达15~20 m,平均厚度为7~10 m,横向延伸范围大于2 km,可形成规模型砂岩储层。露头区微相尺度砂体构型剖面可见自东向西砂体规模逐渐变小,垂向连续性也变差。
(4)露头区与大北井下巴三段沉积微相和砂体构型对比显示,2个区域具有相同的砂体成因微相类型,形成的砂体岩性粒度特征也接近,砂体规模性较为一致,砂体平均厚度范围一致,侧向连续性井下好于露头。河口坝与远砂坝砂体井下更发育,其砂体规模井下大于露头区。
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