准噶尔盆地阜康凹陷东部斜坡带中侏罗统头屯河组高分辨层序与沉积微相精细分析

于景维，郑荣才，祁利祺，张宗斌，文华国，李云

1) 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 成都, 610059； 2) 中国石油 新疆油田分公司实验检测研究院, 新疆克拉玛依, 834000；3) 中国石油 新疆油田分公司 勘探开发研究院，新疆克拉玛依, 834000

内容提要: 在岩芯观察、测井及地震资料分析基础上，应用高分辨层序地层理论对准噶尔盆地阜康凹陷东部斜坡带中侏罗统头屯河组进行划分，共识别出1个长期旋回，3个中期旋回以及10个短期旋回。概括起来有2种基准面旋回基本结构类型，多种亚类型，且旋回总体划分与地层划分基本一致。通过对试油资料的分析与总结，发现研究区油层大部分位于中期旋回MSC2中SSC4和SSC7两个短期旋回中，因此重点对两个短期旋回沉积微相特征进行详细分析，认为两个旋回都位于辫状河三角洲前缘亚相，包括水下主河道、分流河道等四个主要沉积微相。通过连井对比、等时地层格架的建立、上升相域沉积微相图编制和砂体纵向及横向分布特征的描述，总体认为SSC7旋回中所发育的有利储集体发育厚度及砂体连通性要好于SSC4旋回中砂体，并对有利储集层分布进行预测。

本文是柳妮等(2014)的延续，柳妮等(2014)在长期层序格架内认定MSC2非均质性强基础上，通过A/S值变化认为SSC4和SSC7为有利储集区；本文以试油资料为基础，在中期基准面格架内详细分析了SSC4和SSC7沉积微相，说明它们为何是有利储集区，并进行了对比。

图1 准噶尔盆地阜康凹陷东部斜坡带位置Fig. 1 Location of the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin

1 高分辨层序地层学特征

1.1 层序界面

高分辨层序分析最基本的问题是层序界面和湖泛面的识别。通过岩芯、测井和地震剖面的精细分析，在中侏罗统头屯河组中可识别出如下几种不同级别和成因类型的层序界面(郑荣才等，2001)。

1.1.1 大型冲刷面(Ⅲ级层序界面)

在研究区主要为西山窑组和头屯河组一段以及头屯河组三段和齐古组的界面，同次级构造活动强度幕式变化有关，往往是大型河道砂对下伏河道间泥岩进行的冲刷(图2)。岩性的变化在测井剖面上表现为GR以及SP曲线发生突变，同时地震剖面上界面主要表现为地震反射强度的变化以及削截、下超等反射特征。

1.1.2 结构转变界面(IV级层序界面)

1.1.3 弱冲刷面与相关整合面(V级层序界面)

主要发育于基准面升降变化频率较快、幅度较大和砂质沉积活动相对活跃地区，此类界面大多数为小型河道砂对下伏分流间湾低幅度冲刷面或弱冲刷面，界面上下岩性会发生较明显差异；在沉积活动相对静止地区，此类界面主要为分流间湾或水下天然堤等低能微相之间的相关整合面(图2)，界面上下岩性变化较小甚至无变化。在测井剖面上表现为GR以及SP曲线发生轻微突变，不能在地震剖面上进行识别。在岩芯剖面上该界面表现十分明显，主要反映颜色的变化、冲刷面以及岩性突变面的出现。

1.2 湖泛面

研究区湖泛面按照成因可划分为长期、中期和短期湖泛面(郑荣才等，2010；高志勇等，2007)。长期湖泛面、即相当区域性湖进—湖退旋回最大湖泛期(或三级沉积层序最大湖泛面)，在测井剖面上表现为“高伽马、低电位”特征，在地震剖面上为一条可连续追踪强反射同相轴，具有一定的等时意义；相当次级湖进—湖退旋回湖泛期的中期湖泛面，在测井剖面上伽马和自然电位变化幅度弱于长期湖泛面，地震剖面上表现为不连续弱反射同相轴；相当韵律性湖进—湖退旋回湖泛期短期湖泛面，在测井剖面上伽马和自然电位表现为轻微—中型齿状突变，在地震剖面中很识别难识别，更难追踪对比，但在岩芯中有对应的湖进—湖退韵律旋回的岩性组合和变化规律。

图2 阜东斜坡带中侏罗统头屯河组沉积相—高分辨率层序地层综合柱状图(阜东5井)Fig. 2 Synthesis column map of Sedimentary face and high -resolution sequence stratigraphy in the Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin(well FD5)

图3 阜东斜坡带中侏罗统头屯河组层序界面在地震剖面及岩芯上识别标志Fig. 3 Identification marks in cores and seismic connecting-well section of sequence boundaries in Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin

2 基准面旋回划分和层序特征

基准面旋回结构类型较多，变化较为复杂，根据郑荣才(2001)提出的理论模型可划分为3种基本类型和7种亚类型。在准东阜东斜坡带头屯河组中，以发育向上“变深”非对称型和对称型为最常见的2种基本类型。

2.1 长期基准面旋回

研究区头屯河组长期旋回的底界面(SB1)和顶界面(SB4)各为燕山一幕和二幕构造运动形成的不整合面(图3)，其垂向序列由对称型的中期旋回叠加而成，最大湖泛面(MFS)位于层序中部，与MSC2层序的湖泛面重合。以最大湖泛面为转换面，可确定头屯河组长期旋回层序具有上升和下降半旋回厚度近于相等的近完全对称型结构(图2)，反映其形成于稳定构造沉降过程中。

2.2 中期基准面旋回

中期基准面旋回是最具有等时对比意义的层序(郑荣才等，2001)，具有较完整的水进—水退旋回性，垂向上由一系列短期旋回按一定的结构样式叠加组合而成(郑荣才等，2000a)， 其界面可依据岩芯资料中的较大规模底冲刷面，测井资料解释的进积与退积组合之间的转换面和沉积相演化序列加以识别，并可在地震剖面中通过井—震对比加以标定和追踪对比(图3)。本次研究将中期基准面旋回自下而上划分为MSC1～MSC3。按照基准面升、降过程中的沉积演化序列和地层旋回性，可确定研究区头屯河组仅发育向上变“深”复变浅的对称型中期旋回层序，按上升和下降半旋回相域厚度差异，又可细分以上升半旋回为主的不完全对称型，近完全对称型以及以下降半旋回为主的不完全对称型3种亚类型(图2)。

2.3 短期基准面

3 重点短期旋回沉积微相特征与砂体分布

3.1 沉积微相特征

在高分辨格架内研究沉积相特征，进而对沉积相的平面展布进行分析，为寻找有利勘探区域是高分辨层序地层研究的目的之一。通过研究区多口井试油资料发现，多数油层分布在MSC2中的SSC4与SSC7短期旋回层序(图4)。据研究区的区域地质资料和33口井的岩芯观察描述、测井资料及薄片鉴定资料综合分析，可确定2个短期旋回都位于辫状河三角洲的前缘亚相带，主要发育有水下主河道、水下分流河道、分流间湾、河口坝和远砂坝等沉积微相(图5)，各微相特征描述如下。

3.1.3 水下主河道微相

在所有微相类型中它是岩性最粗的，主要为含砾中—粗砂岩，具有成分成熟度低和结构成熟度中等的基本特点，对下伏砂岩或泥岩有较大幅度冲刷(表1)。重点层段砂岩粒度概率曲线为两段式，由跳跃和悬浮2个次总体组成，以跳跃次总体含量较高，反映河道牵引流沉积特征，按曲线中跳跃与悬浮次总体交切位置的不同，表明水流强度不同，一般较粗粒的次总体交切位置可反映水动力较强的主河道砂体，而较细粒粒的次总体交切位置则反映分流河道砂体。

3.1.4 水下分流河道微相

水下分流河道是三角洲前缘亚相中重要的微相类型，沉积厚度占该亚相的50%以上，是支撑三角洲前缘的“骨架”。岩性以灰色、浅灰色、灰绿色、粗—中砂岩、细砂岩为主，夹粉砂岩或粉砂质泥岩。沉积构造主要为块状层理、平行层理、交错层理为主。粒度概率曲线为两段式，向上往往与粉砂岩和泥岩呈突变关系。自然电位曲线多为钟形，电阻率曲线多为高值的箱形。物性普遍很好，为最有利储集层发育的沉积微相类型(表1)。

表1PetroV石油地质数据框架原型
Table1Theframeworkprototypeofpetroleumgeologicaldata

3.1.5 分流间湾微相

岩性以泥岩为主，局部地区现薄层粉砂岩或者粉砂岩透镜体，炭屑含量较高，水平层理发育。由于水下分流河道的不断迁移、叠置，使得一些分流间湾以透镜状夹于水下分流河道中，自然电位为低值，伽马曲线多为高值。此微相一般不具备储集性，但常可形成储集体内部的致密隔层(表1)。

3.1.6 河口坝—远砂坝微相

河口坝—远砂坝为位于水下分流河道河口至远处的连续扇形砂体，以近河口处的河口坝粒度相对粗，沉积速率最高，岩性主要以粉砂岩—细砂岩和富含杂基的杂砂岩为主，间夹薄层泥岩，平面上具有典型的下细上粗逆粒序结构，进积的河口坝顶部往往被不断迁移的水下分流河道所冲刷，自然电位呈中—高幅的漏斗形。远河口处的远砂坝粒度细，岩性主要以粉砂岩与泥岩薄互层组合，常发育有小型浪成交错层理和波状层理(表1)。

3.2 连井剖面对比与等时地层格架

SSC4与SSC7层序的主要物源为东北部的克拉美丽山，次为南部的博格达山及东部的北三台凸起(靳军等，2014)。随着SSC4向SSC7层序的沉积演化，东北部克拉美丽山的物源供给持续稳定，而南部和东部物源随博格达山和北三台凸起的隆升，向研究区提供的物源逐渐增加，至SSC7层序沉积期物源急剧增多(商琳等，2001),辫状河三角洲体系的分布范围远大于SSC4层序沉积期，砂体纵向及横向分布规模更大，短期旋回的可对比性也更好。在SSC4与SSC7层序的连井剖面对比的基础上建立等时地层格架(图5)，在等时地层格架中描述砂体分布规律取得很好的效果。

图4 阜东斜坡带中侏罗统头屯河组短期旋回试油结果统计图Fig. 8 Statistical graph of oil production test data in short-term cycles of the Toutunhe Formation, Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin(a)短期层序含油层段统计 ; (b)短期层序产液量(油+水)统计; (c)短期层序有效储层统计(a)statistics of oil-bearing bed in short-term sequences ；(b)statistics of liquid(oil and water) producing capacity in short-term sequences；(c)statistics of effective reservoirs in short-term sequences

SSC4时期研究区北部向南部短期旋回结构依次为向上变深复变浅的对称型逐渐过渡为向上变深的非对称型。早期形成的砂体主要为水下分流河道砂体，泥质含量少，且整体厚度大，存在较好的连通性，受地形以及物源的影响，靠近剥蚀线附近砂体要薄，距离剥蚀线稍远砂体厚度较大，十分有利于储集层发育。层序发育中后期，明显受到地形以及物源影响，研究区中部砂体泥质含量增加，且砂体厚度明显减少，整体不利于有利储集层发育。

SSC7时期研究区北部向南部短期旋回结构依次为向上变深的非对称型逐渐过渡到向上变深复变浅的对称型。早期形成砂体受地形及物源控制较明显，燕山II幕运动的开始使得研究区东部及南部渐渐隆升，此时的三台凸起可能成为研究区新的物源，此时总体形成的水下分流河道砂体厚度不大。中期至晚期由于湖退以及持续不断的物源供给，砂体整体呈现弱进积—加积叠置样式，此时微相以河口坝—远砂坝为主，加上先前形成的水下分流河道砂体使得总体储集层砂体厚度大于SSC4上升期砂体(图5)。

3.3 沉积微相分布特征

3.3.1 SSC4层序上升相域沉积微相分布

该相域以发育滨浅湖与辫状河三角洲沉积为主，砂体分布方向与SSC4上升旋回的砂体展布方向一致，受基准面初始上升影响，物源供给较充沛，水下分流河道侧向迁移频繁，砂体规模受物源影响慢慢扩大，分流河道微相较为发育，水上—水下分流河道间有分流间湾和分流间洼地相分隔；在滋泉1井发育椭圆状的浅湖砂坝沉积，在阜东13井—阜东14井—阜东15井—北97井发育前三角洲亚相沉积，向西毗邻发育浅湖沉积。整体砂体厚度多为10～20m范围内，河道中心位置砂体厚度可达30m以上，如北38井、台20井、台27井、台11井附近和台46井—台12井—台30井附近的砂体累积厚度为30m以上，最厚可达37m，为有利储集微相发育区(图6)。

3.3.2 SSC7层序上升相域沉积微相分布

图6 阜东斜坡带中侏罗统头屯河组SSC4(a)与SSC7(b)上升旋回沉积相分布图Fig. 6 Distribution of sedimentary facies of rising cyclothems in SSC4(a) and SSC7 (b) of the Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin

图7 阜东斜坡带中侏罗统头屯河组SSC4(a)与SSC7(b)上升旋回砂体厚度平面图Fig. 7 Planar graph of sand thickness in rising cyclothems of SSC4(a) and SSC7 (b) of Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin

3.4 砂体平面展布特征

通过上述评价，可知SSC4和SSC7层序的上升相域为最有利于储集层发育层段，其砂体平面展布特征如下：

3.4.1 SSC4层序上升相域砂体展布特征

该相域主要接受来自北部沙奇—北三台凸起的物源控制，其次受南部博格达山物源影响，砂体厚度多在10～20m范围内，局部河道砂体如阜东2井、阜东9井、阜东27井、砂体厚度可达20m以上，最大累积厚度为36m。靠近北部北三台凸起，物源供给充分，砂体较发育，并向南延展，受水下分流河道侧向迁移频繁影响，砂体并未连片发育，垂直物源方向砂体内部的非均质性强，分布范围较广泛，砂体厚度在10～20m范围内，局部北38井、台20井、台27井、台11井附近砂体累积厚度为30m以上，最厚可达37m，南部的呈扇状辫状河三角洲砂体也较厚，如台46井—台12井—台30井区砂体最厚可达36m(图7)。

3.4.2 SSC7层序上升相域砂体展布特征

由于物源供给充足，砂体分布范围广且厚度大，大部分砂体厚度为10～20m，主要分布在北三台古剥蚀线附近，如主要接受北三台凸起物源的北27井—阜东22井—阜东5井区，砂体厚度可达30m以上，最厚有42m，可能与多个砂体重复叠置有关。而南部提供物源的三角洲沉积砂体，如北95井—北34井—北25井—北59井—北54井—台20井—台44井区，砂体厚度为10～20m，北70井和台49井—台11井附近砂体厚度最大，累积厚度可达34m。在台18井—台29井和台9井—台28井附近发育小型水下分流河道砂体(图7)。

3.5 有利储层预测

对研究区取芯井重点短期旋回内各种储集层砂体类型的物性资料进行分析，细砂岩、中砂岩以及含砾中—粗砂岩具有相对较好的储集性能，因此三角洲前缘以及平原亚相储集层是重点勘探对象。在其基础之上，结合对格架内部沉积微相特征的研究，认为储集层的分布规律存在以下几个特征：①SSC4和SSC7层序上升相域的湖平面频繁变化和幅度较大，致使三角洲平原亚相的分布范围相对狭窄而前缘亚相带较宽，同时又受到物源供给普遍较充沛的影响，形成了“大前缘、小平原”的辫状河三角洲沉积体系；②由于受到湖水反复冲刷，三角洲前缘砂体的碎屑组分在分选性和磨圆度等方面远好于三角洲平原砂体，而杂基含量较低(≤3%)，同时在储集层厚度及连通性方面较好，因此，三角洲前缘砂体普遍具有较好的储集性而利于储层的发育；③SSC4上升相域早期水下分流河道砂体较发育，多河道相互叠置，垂向砂体连通性好，研究区南部西泉地区，储集砂体厚度大且连通性好，为有利储集层发育区。中北部阜东斜坡带储集砂体受沉积相展布影响，厚度中等，连通性相对较差，主河道附近应是有利储层发育区；④SSC7上升旋回时期早期储集砂体以水下分流河道砂体为主，中期以河口坝砂体为主，总体厚度很大，受地形以及物源影响，研究区南部西泉地区局部地区如台49井附近储集砂体厚度较大，而中北部阜东斜坡带储集砂体分布受控于水下分流河道以及河口坝砂体呈条带展布，从总体上看都有利于储层发育。

4 结论

(1)通过钻井岩芯、测井及地震等多种资料共同分析，将准东阜东斜坡带中侏罗统头屯河组划分为一个长期旋回，3个中期旋回以及10个短期旋回。中长期旋回层序结构主要为向上变“深”复变浅的对称型，短期旋回层序结构还发育向上变“深”为主的非对称型结构。

(2)结合试油资料认为研究区重点短期旋回为SSC4和SSC7层序，可识别出主河道、水下分流河道、河口坝—远砂坝及分流间湾等沉积微相类型，水下分流河道砂体的储层结构远好于其它微相类型。

(3)受地形及物源变化控制，SSC4与SSC7上升旋回中有利储层砂体分布的沉积微相具有差异性，特点为：SSC4上升相域以南部西泉地区水下分流河道砂体分布区及中北部阜东斜坡区主河道分布区为有利储层发育区；SSC7相域以南部西泉地区局部地区及中北部阜东斜坡区水下分流河道和河口坝砂体叠合处的带状分布区为有利储层发育区。

(4)在SSC4和SSC7层序的连井对比、建立等时地层格架、编制上升相域沉积微相图和描述砂体纵向及横向分布特征的基础上，证明SSC7层序受物源供给更充沛的影响，水下分流河道砂体厚度普遍大于SSC4层序中砂体，更适合储层的连片发育，应列为主要目标层。