准噶尔盆地北三台地区二叠系梧桐沟组沉积环境研究

姚宗全，德勒恰提，许学龙，任 尧，叶儿波拉提，李 玲

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2.中国石油新疆油田公司准东采油厂，新疆阜康831511）

准噶尔盆地北三台地区二叠系梧桐沟组沉积环境研究

姚宗全*1，德勒恰提1，许学龙2，任 尧1，叶儿波拉提1，李 玲1

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2.中国石油新疆油田公司准东采油厂，新疆阜康831511）

通过对岩石学特征、沉积构造、测井相和地震相等的综合分析表明，准噶尔盆地北三台地区梧桐沟组发育扇三角洲—浊积扇相沉积体系。在沉积相类型识别的基础上，根据单因素分析多因素综合作图法，编制了砂岩厚度图、砾岩含量及其分布图等单因素图件。综合分析各单因素图，绘制了梧桐沟组一段和梧桐沟组二段沉积相平面展布图。此外，在前人研究的基础上首次提出了在研究区发育浊积扇沉积。自梧桐沟组一段至梧桐沟组二段沉积时期，研究区水体经历了由深变浅的过程。关键词：北三台地区准噶尔盆地；沉积相；扇三角洲；浊积扇；单因素分析多因素综合作图法

1 研究区地质概况

研究区位于准噶尔盆地东部，北至沙南油田沙丘2井，东抵青2井，西靠北97井，南临阜康断裂带至台63井，研究区面积约3200km2（图1），图中仅标出了具有代表性的井，其他省略，下文亦同。梧桐沟组属于上二叠统，除在北三台局部地区被剥蚀外，分布普遍，地层厚度一般在100～200m。梧桐沟组一段（简称梧一段）为厚—巨厚层灰色砂岩、砂砾岩夹泥岩，与上覆韭菜园子组呈不整合接触[1]；梧桐沟组二段（简称梧二段）为厚层灰色、褐色泥岩与中厚层灰色粉砂岩及不等厚砂岩互层。近年来，随着对梧桐沟组的勘探的逐渐深入，在该区勘探取得了重要进展，发现了一系列油藏，成为了继侏罗系以来重要的战略接替层系。对于梧桐沟组这一含油新层系，前人已做过油气控制因素[2]及成藏模式和勘探目标[3]等方面的研究。在区域沉积相方面前人也做过一些研究[4]，但对于其沉积相展布特征只是进行了定性研究，而缺乏定量研究，其次对于研究区发育浊积扇沉积,前人尚未进行详细研究与报道。本文以沉积相类型和特征分析为基础，根据“单因素分析多因素综合作图法”[5]，利用砂岩厚度、砾岩含量及其分布等一系列单因素分析，系统编制了梧一段和梧二段沉积相平面展布图，为梧桐沟组油藏的进一步勘探开发提供指导和依据。

图1 工区位置示意图（图内方框为研究区范围）

2 沉积相类型及特征

在对研究区34口井的岩心相分析出发，通过对沉积物的岩性、结构、构造、颜色、沉积组合、生物化石、测井相和地震相等综合分析，完成9口井的单井相分析，以沉积特征和指相标志的识别为主要依据，认为研究区梧桐沟组主要发育扇三角洲—浊积扇沉积。其中，扇三角洲细分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘，而前三角洲不甚发育。研究区受构造格局和物源供给的影响，形成多个浊积扇状砂体，根据其特征从近物源方向可划分为内扇、中扇、外扇3个亚相，主要发育中扇亚相。

2.1 扇三角洲

扇三角洲是由冲积扇作为物源，主要发育于水下楔形沉积体[6]。它是研究区梧桐沟组普遍发育的一种沉积相类型。

扇三角洲平原亚相 研究区梧桐沟组沉积时期扇三角洲平原发育分流河道和分流河道间2种微相。分流河道以灰色、褐色砾岩、含砾砂岩为主，偶见褐色含油细砂岩，上部略含粉砂岩和泥岩。纵向剖面具有下粗上细的正旋回特点，沉积构造发育平行层理，化石少见；分流河道间以泥岩为主，含粉砂岩，常夹泥砾，泥岩与粉砂岩互呈纹层，岩石颜色多见属于氧化环境的黄棕色、红色，发育水平层理，偶见植物根茎碎屑及虫孔。自然电位曲线形态表现为弱齿化的中—高幅度钟形或箱型组合。

扇三角洲前缘亚相 研究区发育的扇三角洲前缘又可细分为水下分流河道和水下分流河道间2种微相。水下分流河道以灰色、灰黑色砂砾岩及中含细砂岩为主要特征，砾岩分选磨圆较好，顶部略含粉砂岩，发育平行层理、楔状交错层理，植物碎屑零星可见；粒度概率累积曲线由下段跳跃和上段悬浮2个组分组成，下端跳跃组分含量占80%、斜度约70°，一般粒级1～3。上段悬浮组分含量占20%、斜度约30°，分选好，是扇三角洲水下分流河道的产物。C-M图由悬浮沉积（PQ）和递变悬浮沉积（QR）2段组成，为典型的跳跃和悬浮式牵引流沉积，很好的说明了研究区为扇三角洲前缘水下分流河道沉积。自然电位曲线形态为高幅箱形、齿化箱形、钟形和高幅指形,反映河道沉积的组合特征。水下分流河道间以灰黑色、灰绿色泥岩、粉砂岩为主，发育平行层理、压扁层理。自然电位曲线较平直，偶见低幅指状或不规则鼓包负异常。

2.2 浊积扇相

三角洲前缘滑塌浊积岩是陆相湖盆中水下沉积物重力流的一种类型，一般分布于深水暗色泥岩之中，具有良好的成藏条件，已成为深水沉积区有利的油气勘探目标[7]。前人也在准噶尔盆地北三台地区的南部阜康凹陷和东斜坡发现了浊积扇岩相，并对其进行了研究[8]。研究区梧桐沟组Bouma序列B段单层厚10～20cm，主要为中粗砂岩，少量为中细砂岩，出现在递变砂砾岩之上；Bouma序列的C段单层厚度为10～30cm，纹层厚度约2mm，纹层和层系的连续性及规律性远不及河道砂岩，以细砂岩为主，其次为中砂岩和粉砂岩；Bouma序列D段单层厚约10cm，发育不规则波状层理，纹层厚2～3mm，常见于泥质粉砂岩和粉砂质泥岩中；Bouma序列的D-E段单层厚10～20cm，显示水平纹理，常见于泥质粉砂岩和粉砂质泥岩中，与下伏波纹层理粉砂岩接触。

图2 沙丘5井滑塌浊积扇鲍玛序列及岩芯

下面以沙丘5井岩芯为例进行描述(图2)，沙丘5井浊积扇中扇亚相底部发育块状递变砾岩，中部中细砂岩平行层理段，向上过渡到粉砂岩交错层理段及泥岩水平层理段。辫状水道呈粗粒沉积，见包卷层理等滑塌成因的构造，2569.2m处发育杂色中细砾岩，分选中等，磨圆较差—中等，属于鲍马序列A段。2567.5m处沉积比A段细的中粗砂岩，对应鲍马序列B段。2557.85～2559.35m，粉细砂岩交错层理段过渡到碳质泥岩水平层理段，有包卷层理出现，对应鲍马序列C-D段。水道间以灰黑色泥岩、粉砂质泥岩为主，发育水平层理。2550.45m处发育具有块状层理的深水泥岩段。其粒度概率图也显示出浊积岩沉积的特点，以沙丘5井岩心为代表选取顶部、中部、底部样品粒度值做图，显示由2个粒度总体组成，分别代表高密度浊流的递变悬浮和均匀悬浮组成。选取沙丘3、沙丘5、沙101、沙106、沙108、沙102、沙丘6井岩芯粒度做C-M图，可见点群呈平行C=M的长条带分布，C值跨度为250～40000μm，M值跨度为70～30000μm，粒级分布在10%～90%之间，斜度约65°，悬浮组分含量40%，为典型的具递变悬浮特点的砂砾质高密度浊流的产物，伴生有颗粒和碎屑流沉积。

3 沉积相平面展布特征

沉积相平面展布图是沉积相研究的集中体现。在碳酸盐岩领域，冯增昭教授首次应用“单因素分析多因素综合作图法”[5]进行研究，取得了一系列成果。此后该方法被众多学者在扬子地区、柴达木盆地广泛应用[9]。(金振奎等，2006；付金华等，2012)也把这种方法应用于沉积相研究领域，并很好地指导了石油勘探[10]。此方法在碎屑岩古地理研究中也起着越来越重要的作用[11]。北三台地区梧桐沟组主要为一套扇三角洲—浊积扇碎屑沉积岩，根据“单因素分析多因素综合作图法”的研究思路，选取了砂岩厚度、砾岩含量及其分布等单因素进行研究，并编绘出了相应的图件，在综合分析各单因素的基础上，系统编制了梧一段和梧二段沉积相平面展布图。

3.1 单因素分析

3.1.1 砂岩厚度图

砂岩厚度主要反映砂体富集区、砂岩尖灭线、物源方向、物源优势通道和三角洲位置等。根据研究区钻穿梧桐沟组地层的100多条钻井的砂岩厚度资料，编制了梧一段和梧二段砂岩厚度图。梧桐沟组砂体总体呈现出由北三台凸起向西北和东北展布的趋势特征，砂岩厚度等值线呈环带状分布。梧一段砂体厚度变化范围较大，介于0～240m，平均砂体厚度在40m。梧一段沉积期，研究区北7井区附近砂体异常发育，砂体连片分布且厚度较大，厚度达到240m，推测出该区域为近源快速沉降沉积区。从北20-沙丘7-沙丘6一带为研究区主砂体发育区。研究区北部沙丘2井区和南部台28井区有小块砂体发育，砂岩厚度为20m。反映碎屑物质供应能力弱。西北部、东北部和西南部多个方向汇聚区砂体厚度为0，反映该区已远离三角洲沉积区，为前扇三角洲—半深湖沉积区。梧二段沉积期，砂体较梧一段分布范围和厚度有很大幅度减小。砂体主要发育在北8井-西泉018-北16-北211一带，厚度从35m到5m依次递减。在沙丘10井区、西泉12井和台28井区有零星砂体分布，厚度都在0～20m范围内变化。

3.1.2 砾岩含量及其分布图

砾岩含量反映砾岩相对多少。研究区砾岩是主要的含油岩石类型，对研究扇三角洲相及浊积扇分布尤为重要，且根据砾岩的磨圆及分选可以判断搬运距离。研究区主要由块状砾岩和砂砾岩组成。块状砾岩单层厚0.1～1m，砾石含量60%～70%。平均砾径3～6mm，最大砾径70mm。分选、磨圆中等，分布于扇三角洲水下分流河道和浊积扇辫状水道。砂砾岩以递变层理为特征，单韵律层厚0.1～0.8m。砾石含量约70%，平均砾径3～8mm，最大砾径15mm，分选磨圆中等。

本文通过统计梧一段、梧二段砾岩厚度及含砾砂岩厚度，结合岩心沉积相、单井沉积相和岩相特征分析结果，绘制了砾岩分布图（图3、4）。梧一段沉积时期，北三台凸起以北地区分布了大量含砾砂岩，该地区可划分出5个砾岩相集中区，以北16井至北17井一带、东泉4井至沙丘7井沙丘5到沙116一带面积最大，其次为沙丘5井至沙116井砾岩分布区，其他砾岩分布区面积较小，且为土豆状零星分布（图3）。梧二段沉积时期，全区范围内砾岩含量明显减少，呈零星土豆状分布在沙丘10、沙110、沙丘12、北28、北16、西泉012、东泉2、西泉12、北7、台28井等这些井的附近（图4）。

3.2 多因素综合作图

在上述单因素图件编制的基础上，根据“单因素分析多因素综合作图法”，结合梧桐沟组沉积期的其他相关资料，去粗取精，去伪存真，全面分析，综合判断，编制了梧一段和梧二段沉积相平面展布图（图5、6）。大量的单井沉积相分析和三维地震剖面表明，梧桐沟组沉积时期为一套扇三角洲—浊积岩相沉积。因此，首先依据较深水暗色泥岩厚度，将其厚度大于70m的区域定义为半深湖沉积区，其他区域为浅水沉积区。在浅水沉积区中，依据砂层厚度和砾岩含量及其分布图，将砂岩厚度大于60m，砾岩平均粒径在6mm、含量在70%～80%的区域定义为分流河道和水下分流河道；砂岩厚度小于40m、砾岩平均粒径在3mm、含量在60%的区域定义为分流间湾和前三角洲与半深湖过渡区。

3.3 沉积相平面展布特征

3.3.1 梧桐沟组一段沉积相平面展布特征

梧一段为研究区内主力生油层系,也是本文的目的层。根据区内100余口探井资料、岩性、沉积构造等特征,编制梧一段沉积相平面展布图(图5)。梧一段沉积时期，研究区发育一套砂砾岩沉积，平均地层厚度为150m，砂岩厚度约为60m，北三台凸起至东泉3井区厚度相对较小，沙丘5井区一带为此时最主要的沉降中心。研究区受北三台物源影响，主要发育东北方向扇三角洲沉积。在北三台凸起北斜坡高部位发育扇三角洲平原，并且围绕北三台凸起呈朵状分布；扇三角洲平原分布区以北为扇三角洲前缘亚相，从东泉3井开始，进入水下环境，大量砂砾岩以重力流方式向前搬运，向北至北56井一带为扇三角洲前缘沉积，再向北进入深水浊积环境。沙112井附近为浊积扇沉积环境，沙丘5井、沙110井一带沉积物在半深湖环境中浊积下来，在此处形成面积相对较大的浊积扇体，沙丘3井、沙102井继沙丘5井处的浊积扇沉积，继续浊积为面积相对较小的浊积扇体。扇三角洲前缘与半深湖在北三台凸起东北方向界限位于北91-沙丘7井一带。

3.3.2 梧桐沟组二段沉积相平面展布特征

梧二段沉积时期(图6)，研究区水体变浅，北三台凸起周围的扇三角洲面积比梧一段时期缩小很多，沉积物以泥岩为主，沉积相主要以扇三角洲前缘、浊积扇及滨浅湖为主。扇三角洲前缘从凸起主要向北延伸，至沙丘12井、北211井一带进入滨浅湖环境，在凸起西北坡和西坡，扇三角洲前缘呈裙边分布，以西泉024井为界。在北三台凸起西北方向，北28井附近发育小面积浊积扇体。研究区北部物源向南延伸的扇三角洲面积缩小，梧一段时期以扇三角洲沉积为主的沙120井在梧二段时期以滨浅湖沉积环境为主。研究区南部以大面积滨浅湖沉积为主，南部扇三角洲沉积范围向北退至台28井附近。

4 结论

（1）研究区梧桐沟组发育扇三角洲—浊积扇沉积，扇三角洲前缘水下分流河道砂体为最有利的储集砂体。

（2）研究区梧一段和梧二段的沉积展布具有一定的继承性。均发育扇三角洲前缘和浊积扇为特色。梧二段较梧一段水体。

（3）本文应用冯增昭教授倡导的“单因素分析多因素综合作图发法”从砂岩厚度和砾岩含量及其分布等单因素分析出发，定量的分析了影响研究区沉积相的因素，然后把单因素综合起来，编制了梧一段和梧二段的沉积相平面展布图。

（4）前人认为研究区发育扇三角洲—正常三角洲—湖泊相，而不发育浊积扇。本文通过对30余口井的岩心观察，绘制单井沉积相综合柱状图，结合三维地震剖面分析，得出结论：研究区的浊积扇发育在扇三角洲前侧的深湖—半深湖中，是扇三角洲前缘的砂及砂砾或砾石沉积物经滑塌作用，在重力作用下搬运至深湖—半深湖浊积而成。

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P531

A

1004-5716(2015)08-0157-05

2014-08-05

2014-08-19

姚宗全（1989-），男（汉族），新疆库尔勒人，新疆大学地质与矿业工程学院在读研究生，研究方向：沉积相与成藏。