吐哈盆地巴喀气田下侏罗统八道湾组沉积相研究

张 鑫，彭立才，徐丽萍

(1.山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室·山东科技大学地球科学与工程学院，山东青岛 266590；2.清华大学地震波勘探开发研究所；3.北京语言大学汉语水平考试中心)

巴喀气田位于吐哈盆地北部凹陷柯柯亚构造带[1](图1)。巴喀气田自上而下发育中侏罗统西山窑气藏(J2x)、下侏罗统三工河气藏(J1s)和八道湾气藏(J1b)，其中下侏罗统三工河气藏和八道湾气藏为主力气藏，平均孔隙度5.9%，平均渗透率0.40×10-3μm2，属特低孔、特低渗储层。根据前人研究[2-3]，该区域下侏罗统八道湾组储层沉积特征非常复杂，其沉积属干旱条件下近源的沉积，岩相变化迅速，储集性能变化大，储层非均质性强，有利储层分布范围广及控制因素难以确定，影响油田的进一步开发。因此，需要对该区沉积微相和沉积模式做出进一步细致研究。本文根据岩心、钻井、录井、测井和分析化验等资料，运用沉积学基本原理和方法，在前人研究成果上，对巴喀气田下侏罗统八道湾组沉积环境特征和微相类型进行了重新划分，以期为该区油气藏的下一步开发提供指导。

图1 研究区位置及构造区划

1 地质背景

巴喀气田位于新疆维吾尔自治区吐鲁番地区鄯善县境内，油田北面紧邻博格达山，东南与丘陵油田相连。地表以低矮丘陵和戈壁滩为特征，地面海拔900～1 000 m左右，地势北高南低，相对平坦。在区域构造上，巴喀气田位于吐哈盆地北部凹陷柯柯亚构造带。吐哈盆地北部凹陷的北部山前带西起卡拉图，东至大步，区带长250 km,宽20～30 km,面积6 490 km2。柯柯亚构造带位于近凹低断阶区，构造变形相对较弱，圈闭形态完整，中上侏罗统地层保存完整，水西沟群油气保存条件好。根据钻井揭示，巴喀气田自上而下钻遇地层为：新生界第四系西域组(Q)，第三系(R)，侏罗系上统齐古组(J3q)，中统七克台组(J2q)、三间房组(J2s)、西山窑组(J2x),下统三工河组(J1s)、八道湾组(J1b)，地层厚度4 000～5 000 m[4]。其中，下侏罗统八道湾组气藏储层为主要研究对象。以大套稳定分布的泥岩为辅助标志层，将八道湾组(J1b)钻遇地层自上而下划分为三个段，分别为J1b1、J1b2、J1b3，最主要的目的层为J1b1、J1b2，可分为7个亚段：J1b11、J1b12、J1b13、J1b21、J1b22、J1b23、J1b24。

2 相识别标志及依据

2.1 岩石岩性及类型

据柯19、柯21、柯191、柯20、柯22等五口井八道湾组的岩心观察，主要发育灰色中粗粒和细粒砂岩，含不等粒及含砾砂岩，沉积物粒度较粗。如柯19井第4次取心(井段:3 394.94～3 398.57 m)，岩性为灰色含砾粗砂岩和褐灰色细砂岩互层，可见砾石定向排列，斜层理，粒序层理等沉积构造，含砾粗砂岩常见煤屑，自下向上粒度逐渐变细。

研究区下侏罗统八道湾组岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主，岩屑含量较高，石英含量较低，沉积物颗粒分选中～好，以次棱角状为主，砂岩成分成熟度和结构成熟度低。总体上反映干旱、近物源沉积特征。

2.2 沉积构造特征

沉积构造特征是沉积时水动力条件的直接反应，加之较少受沉积后各种作用的影响，具备良好指向性[4-6]。巴喀气田下侏罗统八道湾组沉积构造主要包括冲刷构造(柯21C井3 614.40～3 614.57)、砾石定向排列(柯19井3 397.92～3 398.12)、粒序层理(柯191井3 538.02～3 538.21)及块状层理构造。沉积构造的不同组合是判断沉积微相的重要依据，对环境的重塑有重要的作用[7]。

2.3 测井相标志

测井曲线形态可以有效反馈成因标志在纵、横方向上的变化，为识别沉积相提供有价值的资料，并成为有效识别沉积相的途径[8]。运用测井曲线，依据自然伽马曲线和电阻率曲线的形态、幅度、接触关系、光滑程度和齿中线等要素，将研究区内的测井曲线形态类型归纳为钟形、箱形、漏斗形、指状、单尖峰和齿化曲线等类型，不同的曲线组合反映不同的沉积环境。巴喀地区八道湾组沉积相类型及沉积微相电性特征见表1。

表1 巴喀地区八道湾组沉积相类型及沉积微相电性特征

2.3.1 箱形曲线

研究区内箱形曲线发育，其自然伽马中低值，幅值较高，电测曲线中高阻高幅值。与上、下层均呈突变关系，内部齿化程度较低。箱形曲线表明粒度在垂向基本均一，反映沉积物为短期快速沉积产物。区内主要为八道湾组水下分流河道沉积。此外，工区内J1b11段煤层亦呈现为箱形曲线特征，但其自然伽马低值，幅值高，电测曲线具有高阻高幅值特征。

2.3.2 漏斗形曲线

研究区内漏斗形曲线，一般底部自然伽马值低幅值低，向上逐渐增大幅值中高，呈漏斗形。 与下伏层呈渐变接触，与上覆层呈突变关系。测井曲线往往发生不同程度的齿化。漏斗形曲线表明粒度在垂向上逐渐变粗，反映了沉积碎屑物质的供应速度和强度由下向上逐渐增强，它是前积作用的产物，主要为八道湾组辫状河三角洲河口坝沉积。

2.3.3 钟形曲线

研究区内钟形曲线的自然伽马幅值中高，一般底部幅值大，向上逐渐减小,呈钟形。与下伏层呈突变接触，与上覆层呈渐变关系。钟形曲线表明粒度在垂向上向上逐渐变细，反映了沉积碎屑物质的供应速度和强度由下向上逐渐减弱,它是退积作用或水道迁移沉积的产物。

3 沉积相类型和特征

沉积环境和沉积相决定地层岩石类型、岩石组构及纵横向组合，决定储层的发育和分布。根据工区下侏罗统气藏地层的岩心观察描述、镜下显微特征、测井曲线特征及区域沉积背景，下侏罗统八道湾组主要为辫状河三角洲前缘亚相沉积[9]，可进一步划分为水下分流河道、河口坝、河道间沉积微相，此外该区域还发育有前辫状河三角洲泥坪及沼泽两种微相。

3.1 水下分流河道微相

水下分流河道是平原辫状河道的水下延伸部分，沉积物粒度相对于其平原部分较细，纵向上表现为下粗上细的正旋回，底部呈冲刷接触，单砂体向上厚度减薄。根据岩心观察，研究区内沉积物粒度较粗，主要发育灰色中粗粒和细粒砂岩，含不等粒及含砾砂岩，向上可见渐变为分流间湾沉积的含煤线细粒砂岩。常发育块状层理和由粗到细的粒序层理、大型斜层理、交错层理、砾石定向排列和冲刷面等沉积构造。伽马曲线上主要表现为箱形和钟形曲线，伽马曲线向上细齿化增加，表明向上泥质含量的增加。区内水下分流河道常与河口砂坝在纵向上叠置分布。

3.2 河口坝微相

河口坝沉积一般发育于分流河道的末端。河口砂坝的岩石类型一般为砂岩，有时也可见含砾砂岩和粉砂岩，研究区河口砂坝主要为灰白色、灰色和褐灰色中～细粒砂岩，发育块状层理。河口砂坝在垂向上一般表现为下细上粗的反旋回，底部渐变接触而顶部一般为突变接触。在自然电位和自然伽马曲线上表现为钟形外形，反应其逆粒序的垂向沉积结构。

3.3 河道间微相

一般为暗色泥岩和含泥质粉砂岩，颜色呈灰色～深灰色。粉砂岩中可见水平层理，沉积物结构成熟度和成分成熟度都很低，岩心中见波纹状的细纹层理和水平层理及植物碎屑等化石沉积。自然电位和自然伽马曲线表现为平直曲线基础上的指状曲线或齿化的线型曲线。

4 沉积相展布特征

4.1 沉积相剖面特征

研究表明，工区内沉积物粒度较粗，主要发育灰色中粗粒和细粒砂岩，含不等粒及含砾砂岩，说明沉积物沉积时水动力条件较强；砂岩成分成熟度和结构成熟度低，反映干旱条件下近源沉积特点，且岩心中见块状和冲刷沉积构造以及砾石定向排列，发育沉积物粒度由粗→细的正粒序结构和粒度由细→粗的反粒序结构。根据区域沉积相研究表明，巴喀气田下侏罗统沉积受北部物源区的控制，从八道湾组到三工河组沉积中后期，吐哈盆地主要表现为湖侵沉积，水体深度逐渐增加。八道湾组主要发育辫状河三角洲前缘亚相的水下分流河道、河口坝微相沉积，其中，八道湾组J1b3、J1b24、J1b23、J1b22、J1b13、J1b12以水下分流河道和河口砂坝沉积微相为主，受沉积微相的控制，砂体发育程度高，厚度大，分布范围广，横向分布稳定；J1b21砂体仍以水下分流河道和河口坝微相沉积为主，但其上部水下分流河道间湾微相沉积的泥岩厚度所占比例较大，横向分布稳定，从而沉积形成了八一和八二气藏之间的良好的封隔层。随着河道的迁移和湖水的加深，J1b11以水下分流河道间湾和湖湾微相的煤及含炭质泥岩沉积为主，根据目前的钻井揭示，水下分流河道仅在柯19-6和柯19-4井局部发育，砂体厚度较小，横向连续性较差。

通过岩性、沉积构造和测井相分析，建立了研究区柯21-3井-柯21-1井-柯21井-柯21-2井-柯21-5井(图2)、柯19-9井-柯19井-柯19-2井、柯19-8井-柯20井-柯22井沉积相对比剖面三条沉积相剖面图，对研究区域的沉积相进行分析。

4.2 沉积相平面展布

在单井沉积微相和剖面相研究的基础上，得出了部分小层沉积微相平面分布图。J1b23沉积时期，平面上以柯191、柯19-2砂地比最高，可达80%以上，砂体单层厚度较大，其它井砂地比介于30%～60%之间，砂岩粒度较粗，属辫状河三角洲前缘亚相水下分流河道沉积。J1b22沉积时期，仍继承了J1b23沉积时期的沉积面貌，但此时柯21、柯22、柯19-6、柯19-1砂地比明显增高，表明水下分流河道沉积时间较长。J1b21沉积早期，工区内各井仍以水下分流河道沉积为特征，随着沉积水体的逐渐加深，在J1b21沉积中晚期，沉积面貌发生了较大的变化，以辫状河三角洲前缘亚相的水下分流河道间湾沉积为主(图3)。进入J1b13沉积时期，局部的水退使工区内粗粒沉积物增加，平面上砂地比在柯191、柯19-2井区高达90%以上，其余各井的砂地比也较高，整个工区以辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积为主，在柯19-2、柯19-1等井可能发育有河口坝沉积。到J1b12沉积时期，沉积面貌可能有一定的变化，柯20井井区砂体最为发育，砂地比高达90%以上，柯19～柯19-4和柯21井区砂地比高达70%以上，以水下分流河道沉积为主，但柯22～柯19-7和柯19-2井区砂地比较低。进入J1b11沉积时期，随着河道的迁移，全区以湖湾和分流间湾沉积为主，仅在柯19～柯19-4和柯21井区可能发育水下分流河道沉积。由于井数较少，分布较密，而且沿条带状分布，编制的沉积相图实际上可能只反映局部范围的沉积相特征。整体上，研究区内八道湾组以辫状河三角洲前缘亚相水下分流河道和河口坝沉积微相为主体。

图2 柯21-3井-柯21-1井-柯21井-柯21-2井-柯21-5井沉积相对比剖面

图3 巴喀地区八道湾组J1b21沉积相平面分布

5 研究区沉积相模式

根据研究区八道湾组单井相、联井相剖面及小层沉积相平面分布特征，可将下侏罗统八道湾组归纳为辫状河三角洲沉积模式[10-11](图4)，辫状河三角洲前缘位于平原外侧的向湖方向，处于湖岸线以下，为河流与湖水的共同作用带，沉积作用活跃，是研究区八道湾组的主要沉积相类型，主要发育水下分流河道、河道间、河口坝、前辫状河三角洲泥坪和沼泽5种沉积微相。水下分流河道微相是辫状河三角洲中所占比例最大的微相类型，是辫状河三角洲的主体沉积，可占到辫状河三角洲前缘沉积地层厚度的一半甚至更厚。河口坝微相类型为辫状河三角洲前缘沉积中除水下分流河道外的主体沉积，其沉积厚度可占到地层沉积总厚度的30%以上。在自然电位和自然伽马曲线上表现为钟形特征，反映其逆粒序的垂向沉积结构。

图4 巴喀气田辫状河三角洲沉积相模式(据周洪瑞等修改，2006)

6 结论

沉积相研究表明，巴喀气田八道湾组剖面自下而上，岩性逐渐由粗变细，以长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主，岩屑含量较高，石英含量较低，沉积物颗粒分选中～好，总体上反映干旱、近物源沉积特征。研究区内，为辫状河三角洲沉积模式，以辫状河三角洲前缘亚相为主，并伴有前辫状河三角洲亚相及沼泽相。微相类型包括水下分流河道、河口坝、河道间、沼泽、前三角洲泥坪。其中水下分流河道微相沉积物粒度相对较粗，物性条件相对较好，平均孔隙度相对较高，在构造作用更易发育裂缝，裂缝对流体的渗流有重要作用，所以该相带有利于油气的富集。

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