Albert湖盆北区退积型浅水三角洲沉积及储层特征

杨小丽 胡光义 庞玉茂 徐 伟 房 磊

(中海油研究总院 北京 100028)

杨小丽，胡光义，庞玉茂，等.Albert湖盆北区退积型浅水三角洲沉积及储层特征［J］.中国海上油气，2015，27(5)：55-61，75.

三角洲沉积体系的研究始于Gilbert对Bonnevill湖更新世三角洲的描述，并指出了三角洲的三褶构造特征［1］。此后，国内外学者针对现代湖(海)相三角洲进行了大量研究，尤其是在密西西比河大型复合三角洲研究的基础上，建立了经典三角洲沉积模式［2-4］，包含以下特征：①具有顶积层、前积层、底积层三层结构，强调进积结构特征；②分流作用和改造作用强烈的河口区为沉积主体区，河控三角洲以向上变粗的反粒序为主，河口坝作为三角洲的成因相必不可少，且构成三角洲主体。然而，当湖盆水体较浅、盆缘广阔平缓时，三角洲沉积特征与上述经典三角洲模式存在较大差异［5-7］。

浅水三角洲研究最早是由Fisk于1961年提出，但直到21世纪初才引起关注，研究也逐步深入，取得的主要认识为：浅水三角洲不发育Gilbert三层结构，三角洲骨架砂体并非多级河口坝，而以平原分流河道砂体为主，且河口坝相对不发育等［8］；进积及退积均可形成浅水三角洲沉积。目前，除Postma建立分类体系时提供的基本模式外［9］，尚没有专门针对不同沉积背景条件下建立的浅水型三角洲模式。总体来看，浅水三角洲沉积模式及特征有待进一步研究，尤其是各微相储层特征仍缺乏系统总结。

我国陆相湖盆沉积极为发育，许多研究者对松辽盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地等发育的浅水沉积体系进行了研究，认为浅水型三角洲广泛发育于我国中、新生界，勘探前景广阔［7，10-12］。近年来，东非裂谷西支北端Albert湖盆勘探前景良好，在湖盆东南区以及相对平缓的北区(即Albertine地堑长轴北端，图1)等均发现了上新统优质油气储集层，其中北区已发现相当规模的油田群，包括整个湖区储量最大的油田。2010年，为了拓宽海外市场，中国海油与法国Total公司、英国Tullow公司联合投资乌干达Albert湖盆北区区块。因此，本文以东非裂谷西支北端Albert盆地北区为研究目标，根据新近系沉积环境、相标志、砂体成因及储层特征等方面的类比分析，建立研究区浅水三角洲沉积模式，分析沉积体系与砂体展布特征，以期为该地区油藏储层精细描述及开发方案编制提供地质依据。

图1 东非裂谷西支Albert湖盆区域概况及研究区位置图Fig.1 Regional overview of Albert lacustrine basin，west branch of East African Rift，and location of research area

1 区域构造-沉积演化特征

东非裂谷位于坦桑尼亚以北，分为东西2支，东支遍布火山喷发岩，西支发育一系列雁列状湖盆。Albert湖盆位于东非裂谷西支北端，长570 km，宽45 km，面积2.5万km2，现今最大水深约50 m。该盆地东西两侧发育NE—SW向边界大断层，西侧强烈下掉，东侧相对平缓，为典型地堑结构(Albertine地堑)，基底发育寒武系变质岩，之上为风化壳及上覆沉积较厚的新近系。

前人研究认为，Albert湖盆区域构造-沉积演化可分为3个阶段：①晚中新世—早上新世，Albertine地堑边界主断层开始发育，古Obweruka湖形成，Albert湖东南边界发育扇三角洲和少量冲积扇；②晚上新世至早更新世，Ruwenzori山隆起，古Obweruka湖分割为Albert湖和Edward湖，期间Albert湖水体相对变深，东南部三角洲范围缩小，东北和西北部有较大型三角洲发育，沉积了Albert湖盆北区主要储集层，并在其顶部发育滨浅湖相泥岩区域盖层；③晚更新世特别是更新世末期，在Katwe、Bunyaruguru地区火山开始活动，盆内以轴向区域沉积为主［13-14］。

2 退积型浅水三角洲沉积特征

2.1 古生物特征

不同地质时期的地理环境中会存在表征地理、气候、古环境等信息的植物群及其产生的特定孢粉，基于孢粉研究可以进行地层划分、对比以及古地理、古气候恢复。基于前人对Albert湖盆的区域研究与认识［15-17］，综合利用 Albert湖盆北区最大油田J油田的J-2A、J-1、R-1井孢粉分析资料，划分出了该地区垂向沉积环境序列，纵向分带性明显。以R-1井为例，Albert湖盆北区基底以上地层古生物特征从下向上可划分为3期(图2)。

1)晚上新世早期。井段470～650 m，孢粉属收获率高，470 m处为一条重要的孢粉属界限，下部出现蕨类高峰，主要为水生、半水生蕨类孢子，可见部分盘星藻属，指示为河口、三角洲平原、滨湖沉积环境。

2)晚上新世晚期—早更新世。井段300～470 m，高山松山孢属在局部异常高，可能为其他物源加入。除此之外，主要发现淡水藻类中的葡萄藻属，并发现极少盘星藻属，指示水体变深，为明显的滨浅湖或三角洲前缘过渡环境。

3)晚更新世。井段100～300 m，淡水藻类占据绝对优势，以葡萄藻属与盘星藻属为主，且交替占优，蕨类孢子既有水生—半水生的光面单缝孢属，也有水生的粗肋孢属，指示滨湖—河口环境的多次更替，而且水体相对变浅。

图2 A lbert湖盆北区古生物孢粉特征(R-1井)综合分析图Fig.2 Com prehensive analysis diagram about Palynology characteristics of W ell R-1 in north area of Albert lacustrine basin

由此可见，Albert湖盆北区沉积环境是暴露的水上环境和相对稳定的水下环境反复交替的水进水退过程；主要目的层上上新统沉积时期是一个水进过程，是从陆上的河口、三角洲平原向滨浅湖、三角洲前缘的过渡型环境，即典型浅水湖泊环境，而不是单一的河流沉积环境。结合区域构造研究，认为Albert湖盆北区地势极为平缓，是发育浅水三角洲的良好环境，并不具备发育扇三角洲的水动力条件。

2.2 岩心相特征

北区J油田多口井累计岩心长度超过300 m，主要取心层段为上上新统，其泥岩相可划分为三大类，即湖泥、前缘泥和平原泥(图3)。湖泥主要分布于上上新统顶部，为灰褐色块状泥岩，分布稳定，可作为本区区域地层对比的标志层；前缘泥为灰绿色泥岩夹薄层砂，含植物碎片或碳屑，并有生物扰动，分布局限；平原泥以淡白绿色泥岩为主，位于三角洲平原分流河道间的低洼区，植物繁茂，排水不良，为停滞的还原环境，多含碳屑、植物碎片或为薄煤系地层，层理不清，厚度不大，伴有自生黄铁矿等还原环境类矿物，夹纹层状粉砂岩。

根据北区J油田及周边油田部分井资料分析，上上新统砂岩相主要为粗—中粒级的分流河道砂及部分细、粉砂级的堤岸砂，常见冲刷面及交错层理，正粒序多级叠加，分选较好，磨圆度为次棱状—次圆状，粒度概率累积曲线为典型两段式，总体以跳跃为主，悬浮次之，分流河道砂体多期叠置，是研究区的主力储集层。三角洲前缘发育的砂体规模较小，以中—细粒或细—粉砂级砂为主，主要为水下分流河道砂、远砂坝、席状砂微相，河口坝沉积极少，整体显示正粒序及反粒序交互特征，分选中等，磨圆度为次棱状—次圆状，生物扰动及潜穴(垂向)较发育，多见植物根及碎片等，粒度概率累积曲线为两段式，但部分具有明显的过渡型S截点，显示河口坝或远砂坝特征(图3)。

总之，研究区上上新统从下向上发育三角洲平原、三角洲前缘及前三角洲亚相，砂体微相主要为三角洲平原分流河道砂，其次为堤岸砂，极少前缘河口坝、远砂坝，显示出浅水三角洲独特的沉积特征。

图3 研究区上上新统目的层岩心相分类综合图Fig.3 Comprehensive classification of core phases in upper Pliocene target formation of study area

2.3 测井曲线特征及沉积旋回

研究区上上新统中下部GR测井曲线具多期间断性正旋回特征，各期次正旋回发育规模相当，并垂向叠加，构成上上新统储集层主体；GR测井曲线形态以典型箱型、钟型及组合型为主体，具有河道沉积的典型曲线形态特征，是以三角洲平原分流河道为主的沉积体系。此外，上上新统上部三角洲前缘相GR测井曲线可见少量漏斗型曲线形态，呈现反旋回特征，砂层较薄，砂岩百分含量较低，发育比较局限。整体上，研究区上上新统为正旋回的水进退积型浅水三角洲相的沉积特点(图4)，表现为单井相变频繁、垂向连续性较差、存在多期间断特征，但井间对比性较好，究其原因在于浅水湖泊地势平坦，水面易于受气候、构造等事件影响而频繁波动。

图4 Albert湖盆北区J油田J-2A井测井曲线特征及沉积相划分Fig.4 Logging curves feature and sedimentary facies classification of Well J-2A in J oilfield in north area of Albert lacustrine basin

2.4 地震反射特征

研究区北东—南西向三维地震剖面(图5)具不明显的前积反射结构，难于辨识出正常三角洲所具有的三层结构(顶积层、前积层、底积层)，更不具有扇三角洲杂乱楔形的反射特征；内部可见上超充填的河道砂体反射现象，反射同相轴表现为顶平底凸，内部反射杂乱较弱，说明平面上河道存在迁移摆动现象。

图5 Albert湖盆北区过R-1井NE—SW向地震剖面Fig.5 NE—SW seism ic section acrossWell R-1 in north of Albert lacustrine basin

2.5 沉积模式

Albert湖盆北区退积型浅水三角洲沉积模式具有以下主要特征(图6)：①湖盆水体相对较浅，湖水位线周期性扩展，浅水三角洲平原近湖方向受湖水影响显著，浅水沼泽相较发育；②浅水三角洲具有广阔的平原相带，加之坡度较缓，利于砂体沉积，空间展布上占据绝对优势，而前缘部分所占比重较低甚至不发育；③平原区分流河道弯曲度较大，必然导致河道迁移摆动频繁，造成砂体叠置连片；④自下向上依次发育三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲沉积类型。这种退积型沉积模式与区域性构造-沉积演化密切相关，即晚上新世至早更新世Ruwenzori山隆起之后，Albert湖形成，水体不断变深扩大，在此背景之上在湖盆东北和西北部有较大型退积型三角洲发育，沉积了Albert湖北区主要储集层，并在其顶部发育滨浅湖泥岩相区域盖层(图6)。

图6 A lbert湖盆北区浅水三角洲沉积相平面分布及模式图Fig.6 Plane distribution and deposition model of shallow water delta in north area of A lbert lacustrine basin

3 退积型浅水三角洲储层特征

3.1 以平原分流河道砂为主体储层

Albert湖盆北区可见典型的叠加河道砂体、孤立河道砂体、薄透镜状前缘砂体等，可以与其成因相似野外露头类比。结合地震剖面中识别出的顶平底凸、内部反射杂乱的河道砂，该区退积型浅水三角洲储层特征表现为上上新统储层主体为三角洲平原垂向叠置河道砂，单砂层厚度一般为10 m左右，最厚可达20 m，且存在相互切割改造作用，横向对比较好；其次为孤立单期河道砂体，而目的层顶部三角洲前缘河口坝或席状砂等前缘砂体垂向层薄，平面连续性差(图7)。

3.2 储层岩石学特征

根据研究区岩石学特征分析，碎屑物以石英为主，其次为长石，岩屑极少量，成分成熟度较高；储集层岩石类型主要为石英砂岩、亚长石砂岩、长石砂岩。填隙物主要为泥质(杂基和自生粘土)，含量为2% ～30%，平均13.5%，泥质填隙物在目的层砂岩中普遍存在，成分主要为高岭石及蒙脱石，少量绿泥石、伊利石、云母；其次为碳酸盐，主要为泥晶菱铁矿和结晶方解石，含量比泥质高，但是仅存在于个别层段砂岩中。其他成岩自生矿物有少量黄铁矿、重晶石、石膏及不发育的石英加大。储层埋深浅，具弱压实及弱固结特征，以原生粒间孔为主，含少量颗粒溶蚀孔、胶结物内孔，储层下部孔隙更发育。

图7 Albert湖盆北区三角洲平原及前缘相连井剖面图Fig.7 Connected wells'profile of delta plain and front in north area of Albert lacustrine basin

3.3 储层相带物性差异分析

根据研究区4口井岩心物性分析，上上新统储层发育的平原分流河道砂物性好，属于特高孔渗类储层，孔隙度普遍在30% ～40%，最高可达45%，渗透率普遍在2 000 mD以上，最高达40 000 mD；而前缘河口坝、远砂坝或席状砂及水下分流河道砂孔隙度为20% ～35%，渗透率最高为1 200 mD，最低仅为0.1 mD。在非均质程度上，平原相相对较均质，变异系数在0.5左右，突进系数2.5以下，级差普遍在10以下；而前缘砂体存在较大非均质性，变异系数在1.5以上，突进系数可达4.2，级差可达17 000。

综合分析认为，填隙物成分、含量变化是不同相带储层物性差异的主要原因。以J-2A井为例，填隙物含量与渗透率之间相关系数可达0.86。研究区4口井岩心样品填隙物平均值为16.91%，最高达48.2%，平原相砂体填隙物含量最低，一般在8%以下，所以平原相分流河道储层物性最好；堤岸砂填隙物杂基相对升高，物性变差；三角洲前缘的河口坝、远砂坝或席状砂及水下分流河道泥质含量及泥晶碳酸盐普遍增高，储层物性整体变差。但是整体来看，研究区目的层填隙物主要为泥质杂基颗粒，而非泥质胶结物充填，所以物性整体较好。

此外，砂岩粒度及分选也是影响储层物性的因素。研究区目的层段砂岩粒度具有下粗上细特征，即平原分流河道以粗—中砂岩为主，前缘河口坝、远砂坝或席状砂及水下分流河道以中—细砂、细—粉砂为主，这也是造成平原相储层物性优于前缘相的原因之一。

4 结论

1)Albert湖盆北区地势平缓，物源相对较远，古生物孢粉及岩心特征分析表明该区为浅水三角洲沉积环境，并具有典型退积型特征，其测井旋回以多期正旋回为主，单井相变频繁、垂向连续性较差、存在多期间断特征，地震反射特征难以辨识出正常三角洲的三层结构及扇三角洲的杂乱楔形反射特征。

2)Albert湖盆北区退积型浅水三角洲储层以分流河道砂体为主体，垂向多期叠置，河口坝不发育。其中，分流河道砂体物性极好，而河口坝砂体物性相对较差，其差异性主控因素为填隙物成分及含量。

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