于景维,刘 旭,柳 妮,薛 成,文华国,徐文礼
(1.克拉玛依职业技术学院,新疆 克拉玛依 834000;2.新疆油田公司勘探开发研究院,新疆 克拉玛依 834000;3.中海石油(中国) 有限公司 深圳分公司,广东 广州 510240;4.成都理工大学 沉积地质研究院,四川 成都 610059)
阜东斜坡区侏罗系齐古组高分辨层序岩相古地理研究
于景维1,刘旭2,柳妮1,薛成3,文华国4,徐文礼4
(1.克拉玛依职业技术学院,新疆 克拉玛依834000;2.新疆油田公司勘探开发研究院,新疆 克拉玛依834000;3.中海石油(中国) 有限公司 深圳分公司,广东 广州510240;4.成都理工大学 沉积地质研究院,四川 成都610059)
准噶尔盆地东部阜康凹陷东部斜坡区上侏罗统齐古组是重要勘探层系,被认为是该区岩性地层油气藏勘探的有利接替对象。以高分辨率层序地层学理论为指导,利用露头、钻井岩心、测井及地震资料对准东阜东斜坡区齐古组进行了高分辨率层序地层研究,划分出1个长期、3个中期及8个短期旋回层序。其中的中期旋回包含有3种基本旋回结构,有利储集体发育的砂体往往出现在旋回初期。短期旋回包含有5种基本旋回结构。在高分辨率等时地层格架内,对相当中期旋回层序的3个岩性段进行层序岩相古地理特征描述,认为岩相古地理演化主要受构造运动影响,具有三角洲前缘亚相分布范围逐渐变小、而三角洲平原亚相分布范围逐渐扩大的进积特点,以三角洲平原亚相向前缘亚相延伸的分流河道为有利储层发育的沉积微相。
阜东斜坡区;齐古组;高分辨层序地层;基准面旋回;岩相古地理;储层预测
阜康凹陷是准噶尔盆地中央拗陷东部呈东西向展布的二级构造单元,其东部鼻状斜坡带石油地质条件十分优越,特别是侏罗纪地层,作为该地区主力含油气层系之一,已在下统三工河组、中统头屯河组发现多口出油气井,油藏类型为受辫状河三角洲沉积体系分流河道砂体控制的岩性油藏和地层-岩性复合油藏[1-3],展示出良好的勘探局面,因此前人研究重点多集中于侏罗纪地层三工河组[4-11],而对上统齐古组勘探研究关注较少。随着勘探进一步深入,2012年阜东16井侏罗系头齐古组获高产油流,阜东斜坡首次在齐古组岩性勘探获得突破,随后开展老井复查,阜东022井齐古组获工业油流,这些生产成果使得齐古组成为阜康东环带岩性地层油气藏勘探的有利接替对象。由于油气地质条件复杂,齐古组河道砂体厚度变化大,横向展布相变快,对沉积体系特征及其分布缺乏整体认识,这限制油气藏高效勘探开发,因此,有必要在高分辨层序地层的工作平台上建立研究区等时地层格架,在此基础上对齐古组沉积体系和岩相古地理特征进行深入探讨,对小层砂体划分、对比和平面展布规律进行详细研究,以期为精细油气藏描述和提高勘探成功率提供地质依据。
研究区构造形态为整体向北东抬升的单斜,平面上大致呈“桑叶形”展布。工区面积600 km2(图1),区域分布宽度为20~40 km。侏罗纪的准噶尔盆地处于振荡型陆内坳陷盆地演化阶段[12],盆地经历印支运动和燕山运动,由于受到不均匀的挤压作用,研究区周围火山活动频繁[13]。齐古组埋深较浅,一般分布在1 800~2 500 m。齐古组自下而上分为齐古组一段(J3q1)、齐古组二段(J3q2)和齐古组三段(J3q3),齐古组一段保存最为完整,其厚度范围为28~184 m,平均值为109 m;受燕山运动影响,齐古组二段小部分被剥蚀,厚度范围为0~218 m,平均值为122 m;全区39口井中19口井齐古组三段全部被剥蚀,剩余井中齐古组三段厚度范围为0~126 m,平均厚度为60 m,反映出齐古组一段至齐古组三段剥蚀区范围扩大,总体为湖退环境。研究区物源主要以东北部奇台凸起(克拉美丽山)为主,东部北三台凸起以及南部博格达山为次要物源。本次野外剖面位置定于乌鲁木齐西部郝家沟和东北部水磨沟(图1)。在古地理图上位于阜康断裂带西缘,这两条剖面的研究,即有利于识别层序界面又有助于恢复研究区岩相古地理的演化。
以CROSS等基准面旋回层序地层学原理[14-16]为理论基础,依靠研究区600 km2三维地震资料、39口井钻测井资料以及13口井112 m长的岩心描述资料,可将齐古组划分为1个长期、3个中期和8个短期旋回层序(图2和图3)。前人关于层序地层格架建立的描述,多数以长期基准面旋回为主[17-18],因其在盆地范围之内易进行对比。由于基准面旋回尺度越小,其对比范围越有限,考虑到研究区面积相对较小,层位单一,因此重点对MSC1、MSC2、MSC3中期旋回层序特征及重点结构类型的短期旋回层序进行描述。
2.1中期基准面旋回层序特征
2.1.1MSC1中期旋回层序特征
该旋回发育于齐古组一段,其边界同地震标定的层位相一致,为一较完整的水进-水退旋回,由3个短期旋回叠加构成。底界面之上通常由厚度不大的辫状河三角洲前缘或平原河道砂体充填,岩心资料中显示较明显底冲刷面,测井曲线表现为较明显的钟形突变。地震剖面上表现为弱振幅且可全区追踪的连续反射界面,通过井-震对比加以标定和追踪,发现底界面之上为中-强反射同相轴上超特征,界面之下表现为削截现象。最大湖泛面附近发育分流间湾或河漫泥岩沉积,地层总体由东北向西南方向超覆。根据上升和下降半旋回相域厚度差异,研究区MSC1主要发育有以上升半旋回为主的不完全对称型(C1型)和近完全对称型(C2型)2种旋回结构类型[19]。
图1 研究区地理位置图及野外剖面位置Fig.1 Location of study area and field sections
图2 研究区齐古组层序界面在野外剖面、岩心特征Fig.2 Characters of sequence boundary displayed in field section and coresA.齐古组顶界;B.齐古组底界(A、B均属于郝家沟剖面);C.阜东16井,2 037.95 m,大型冲刷面,J3q1;D.阜东17井,2 882.53 m,大型冲刷面,J3q1
2.1.2MSC2中期旋回层序特征
该旋回发育于齐古组二段,其边界大部分同地震标定的层位相一致,其主体为较完整的水退-水进旋回,由三个短期旋回叠加构成。底界面之上通常由厚度较大辫状河三角洲平原河道砂体充填,岩心资料中表现为大规模底冲刷面,测井曲线表现为明显箱形突变,最大湖泛面附近发育稳定的河漫泥岩沉积。在地震剖面上,表现为弱振幅,但在全区范围内可追踪的连续反射界面,界面之上表现为上超,之下表现为削截特征。根据上升和下降半旋回相域厚度差异,研究区MSC2也发育有分别以上升半旋回为主的不完全对称型(C1型)和近完全对称型(C2型)2种亚类型。
2.1.3MSC3中期旋回层序特征
该旋回发育于齐古组三段,由于受构造隆升和剥蚀区明显向西扩大影响,其边界仅部分与地震标定的层位相一致,水进-水退旋回也不完整,仅由两个短期旋回叠加构成。顶界面之上由白垩系吐谷鲁组河道冲刷,岩心资料中显示为明显的大型底冲刷面和河道充填沉积,测井曲线表现为较明显的箱形突变,最大湖泛面附近为河漫泥岩沉积。通过井-震对比加以标定和追踪,地震剖面上表现为弱振幅且可全区追踪的连续反射界面,以顶界面上具有中-强反射同相轴上超为显著特征,而界面之下表现为削截现象。根据上升和下降半旋回相域厚度差异,研究区MSC3仅发育以下降半旋回为主的不完全对称型(C3型)。
2.2重点短期基准面旋回层序特征
研究区齐古组共识别出8个短期基准面旋回层序,分别命名为SSC1—SSC8层序,归属为4种结构类型:仅保留上升半旋回的非对称型(A型)、以上升半旋回为主的不完全对称型(C1型)、近完全对称型(C2型)以及下降半旋回为主的不完全对称型(C3型)(图4)。结合试油资料发现,有利储集层发育砂体多存在于A型和C1型两种结构类型中,因此要对这两种结构类型特征进行描述。
2.2.1仅保留上升半旋回的非对称型(A型)
此类型多发育于离物源较近一侧,受后期构造运动影响,仅保留上升半旋回,主要由分流河道砂岩—溢岸粉砂岩—河道间泥岩构成向上变细的高可容纳空间的沉积序列(A2型),而仅由分流河道砂岩构成的向上变细的低可容纳空间的沉积序列(A1型)则很少出现。A2型旋回结构的测井曲线表现为小套齿状钟形或下宽上窄形,砂体厚度范围为6~30 m,平均为18 m,多为发育于MSC2顶部的SSC6及MSC3顶部的SSC8层序中,为最有利储集层发育的层序结构。
2.2.2以上升半旋回为主的不完全对称型(C1型)
此类型发育范围较广,大多由厚层分流河道(或水下分流河道)砂体→溢岸粉砂岩(或水下天然堤)→河道间泥岩(或分流间湾)→决堤粉-细砂岩(或水下决口扇)→薄层河道砂体构成,测井曲线表现为小段“>”,突变点位于旋回上部,以上升半旋回厚度较大和砂体较发育为主要特征。多发育于SSC1、SSC4和SSC7(图3)等层序中,为较有利储集层发育的层序结构。
2.3等时地层格架建立
图4 研究区基准面旋回的基本结构类型(据郑荣才,2010,有修改)Fig.4 Basic compositional types of base-level circles in study area(ZHENG Rongcai, 2010,modified)
依据高分辨层序地层分析结果,以中期旋回层序的底界面、顶界面和最大湖泛面为等时对比标志,选择短期旋回层序为等时地层单元进行等时地层对比,建立齐古组高分辨率等时地层格架(图5),地层格架中的中期旋回分别与岩石地层单元划分方案中的岩性段和地震层序有良好对应关系。以此为依据,在高分辨率等时地层格架中,对阜东斜坡地区齐古组分别相当中期旋回层序的3个岩性段和分别相当短期旋回层序的8个小层砂体进行劈分,并选取顺物源方向对小层砂体进行等时对比和描述砂体的分布规律,取得很好效果并得到如下几点新认识:(1)阜东7井由于后期构造活动影响,缺失MSC3 砂层;(2)阜东13井、阜东15井、阜东022井和阜东2井3个段的砂层总体比较完整(图5);(3)从整体上看,各小层砂层在短期旋回上升期连续性较好,有利储层发育,如SSC4上升旋回整体小层砂体横向上在阜东15井-阜东022井-阜东2井-连续性比较好,砂体较厚,可推测在此段时期三角洲扩张范围较大,有利于单砂体储层发育。又如 SSC1上升和SSC2上升旋回整体小层砂体横向上在阜东13井-阜东15井-阜东022井连续性很好,虽然砂体整体厚度不及SSC4上升旋回,但砂体延伸面积很大,有利于区域性储层发育;(4)下降期多为孤立砂体,不利储层发育。
岩相古地理编图是以岩石地层为编图单元,其跨度时间较长,等时性较差,很难真实地反映古地理面貌和沉积相带展布规律[20-22]。本次高分辨率层序-岩相古地理编图,以四级层序为编图单元编制岩相古地理图,可有效地提高岩相古地理图的时间分辨率和等时对比精度。岩相古地理图的编制:采取单因素分析方法,利用砂体厚度等值线(图6)、砂体百分含量、地震振幅(图2)以及相位属性等因素进行综合绘制。
3.1MSC1岩相古地理研究
此沉积时期,盆地处在构造裂陷后的热沉降初始、坳陷构造演化阶段,未受燕山运动造成的区域性抬升剥蚀影响,广大地区处于稳定沉降状态并接受沉积,地层厚度呈北薄南厚状,一般为20~60 m,以发育辫状河三角洲沉积为主(图6A),继承了中统头屯河组沉积岩相古地理轮廓[23],湖岸线延伸到区域东北部剥蚀线附近。受湖平面升、降引起的中期基准面波动影响,水下分流河道侧向迁移频繁,在研究区北部以及南部剥蚀线附近砂体厚度为20~30 m,最厚的砂体多数分布于距剥蚀线较近位置,砂体规模受物源影响慢慢扩大,厚度为30~40 m,在北东向的主物源附近厚度可达40 m以上,为多个三角洲河道砂体的连续叠置,向湖盆方向逐渐减薄。叠置的水上→水下分流河道分别被分流间洼地和分流间湾微相的泥岩分隔,同时沿水下分流河道前方呈半环带状分布的河口坝也很发育。总体相域地层变化趋势与砂体厚度变化一致。
北部的沙奇-北三台凸起提供较充足物源,在研究区中北部地区,北部物源经阜东071井、北82井、阜东9井和北81井向西南方向提供,形成的三角洲前缘延伸到阜东14井、阜东13井、阜东11井以及北97井附近,为多个大型叠置的东北-西南展布的辫状河三角洲;东部地区,北部物源经阜东162井以及北38井向南偏西部提供,受地形以及湖平面上升的影响,此时三角洲前缘只延伸到北34井和北94井附近,形成相对很小的呈树枝状分布的辫状河三角洲,同南部延伸到双1井附近的辫状河三角洲相连,总体形成粗树干状三角洲;南部受博格达山刚刚隆起以及距博格达山近距离的影响,共有两个较明显的辫状河三角洲及一个潜在辫状河三角洲,西南部三角洲扩张到滋泉1井附近,整体呈朵叶状展开,同其东部辫状河三角洲部分相连。在北25井东部存在潜在叶状辫状河三角洲。但湖平面的变化限制三角洲的分布范围,研究区南部为前三角洲环境,在研究区的西部和南部地区出现大面积的三角洲前缘沉积。
通过高分辨层序地层学分析,认为研究区有利储集层主要分布在MSC1旋回中。结合MSC1岩相古地理研究,水下分流河道和分流河道被认为是有利储集微相。通过分析物性资料,水下分流河道砂体平均孔隙度为11.2%,平均渗透率为45.8×10-3μm2;分流河道砂体平均孔隙度为22.5%,平均渗透率为165.2×10-3μm2,认为分流河道为最有利储集微相。
3.2MSC2岩相古地理研究
图6 研究区MSC1-MSC3及SSC1岩相古地理图Fig.6 Lithofacies palegeographic maps of MSC1-MSC3 and SSC1 in study areaA.MSC1岩相古地理图;B.MSC2岩相古地理图;C.MSC3岩相古地理图;D.SSC1岩相古地图
此沉积时期,研究区开始受燕山运动Ⅰ幕影响,东北部地层逐渐开始抬升剥蚀,地层厚度依旧为南厚北薄状,一般为30~60 m,主要为褐色-灰褐色细-粗砂岩、泥岩及粉砂岩互层,以发育辫状河三角洲沉积为主,但区域分布有了明显变化,湖岸线向西迁移到阜东13井附近,形态近似为椭圆。受湖平面下降引起的中期基准面下降影响,分流河道及水下分流河道侧向迁移频繁,砂体规模变大,相互连通,特别是分流河道砂体沉积作用异常活跃,河道分流明显增多,并被分流间洼地分隔。在研究区北部以及南部剥蚀线附近砂体厚度为20~40 m,受北东向主物源影响,中部靠近剥蚀线砂体厚度可达50 m以上,为多个三角洲河道砂体的连续叠置;受南部博格达山物源影响,研究区南部砂体厚度也达50 m以上,向湖盆方向逐渐减薄。
相对MSC1时期,三角洲平原沉积规模明显扩大,整体呈宽带状和不规则扇状,主要自北东向南西延伸进入湖盆,分流河道和其前端泛滥平原沉积呈鸟足状或朵状大面积展布;另外受来自南部方向博格达山物源影响,在研究区南部,滋泉1井附近和双1井附近均发育规模较大的三角洲朵状体,以发育长条状分流河道和泛滥平原沉积为主要特征,在东南部的双1井-北25井附近也分别发育有水上分流河道砂体。受物源供给充分的影响,研究区大部分地区发育三角洲平原沉积,只在研究区的西部地区出现小面积的三角洲前缘亚相沉积。
3.3MSC3岩相古地理研究
MSC3沉积时期,盆地处在坳陷构造演化后期阶段,同时受燕山运动造成的三台凸起及南部地区强烈抬升影响[24],使侏罗系中上统地层顶部遭到严重剥蚀,盆地沉积范围明显减少,剥蚀区面积明显扩大。地层厚度还是南厚北薄状,地层厚度一般20~40 m,整体发育辫状河三角洲沉积,湖岸线已退到研究区西部之外。受湖平面继续下降引起的中期基准面下降影响,东部分流河道发育,呈条带状、串珠状,大致呈东西向分布,叠置宽度一般大于30 m,分布面积广,占研究区面积的70%以上。MSC3相域砂体累计厚度在研究区各地方较平均,与MSC2相比,砂体厚度明显降低。
该时期湖平面快速下降,北部的奇台凸起提供充足物源,经阜东071井、阜东12井、阜东2井、阜东022井、阜东051井和阜东053井向西南方向提供,形成三角洲范围为最大。北部物源经阜东082井以及北34井向西南方向提供,形成的大型三角洲同南部由博格达山提供物源形成的三角洲叠置一起,受物源以及湖平面下降原因,河道范围是有所减小。西南部根据物探资料也有大型三角洲的分布,由于没有探井分布,只能推测存在。受物源供给充分的影响,湖平面的下降使得三角洲的分布范围迅速扩大,研究区发育三角洲平原亚相沉积,三角洲前缘亚相不发育。
3.4SSC1上升半旋回岩相古地理研究
由上述研究可知,有利储集体发育的砂体往往出现在旋回初期,结合研究区试油资料,认为齐古组一段为勘探最有利层系,有必要对于MSC1初期的SSC1上升半旋回层序进行岩相古地理研究。
该层序沉积时期,以发育滨浅湖与辫状河三角洲沉积为主,砂体分布方向与SSC1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,分流河道和河口坝微相较为发育,水上-水下分流河道间由分流间湾和分流间洼地相分隔;在滋泉1井发育类似扇形三角洲前缘沉积,在双1井-阜东16井发育连片三角洲前缘和平原沉积(图6)。整体砂体厚度多在5~20 m范围内,河道中心位置砂体厚度可达30 m以上,如北34井和阜东10井附近的砂体累积厚度为30 m以上,最厚可达34.5 m是有利的储集层发育区。
(1)在高分辨层序地层学理论的指导下,利用多种资料对阜东斜坡区齐古组地层进行高分辨层序地层研究,共划分出1个长期、3个中期及8个短期旋回层序,识别出5种基准面旋回结构类型,MSC1和MSC2发育C1和C2类型,MSC3则发育C3类型,短期旋回中5种旋回结构类型均有出现。通过小层对比可发现,储集砂体分布受中期基准面控制,有利区域型储集砂体分布于MSC1上升初期SSC1和SSC2中,MSC2上升初期SSC4易发育孤立型储集砂体。
(2)在研究区高分辨层序地层格架内进行岩相古地理研究,认为研究区主要发育辫状河三角洲沉积体系,进一步划分为三角洲平原和三角洲前缘沉积。沉积体系的演化受到构造活动、物源、古地形、湖平面变化的影响,主要受到燕山运动Ⅰ幕的控制,在MSC1沉积期发育“小平原、大前缘”的三角洲沉积体系,三角洲平原范围较小并不是剥蚀的残余,水下分流河道砂体比较发育;而在MSC2沉积期发育“大平原、小前缘”的三角洲沉积体系,其相域地层厚度较大,水上分流河道砂体很发育;在MSC3沉积期,研究区发生大幅度湖退,普遍发育晚期有强烈暴露和侵蚀作用的三角洲平原沉积,未见三角洲前缘沉积。分流河道砂体和水下分流河道砂体为MSC1有利储集砂体,其中分流河道为最有利储集微相。结合试油资料,对MSC1初期发育的SSC1上升半旋回进行岩相古地理的研究,认为河道中心厚度大于30 m以上砂体有利的储集层的发育。
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High-resolution Sequence Stratigraphy and Lithofacies Palegeographic Analysis of Qigu Formation in Fudong Slope Area
YU Jingwei1,LIU Xu2,LIU Ni1,XUE Cheng3,WEN Huaguo4,XU Wenli4
(1.Karamay Technical College, Karamay,Xinjiang834000,China; 2.Research Institute of Exploration and Development, Xinjiang OilfieldCompany,Karamay,Xinjiang834000,China;3.ShenzhenBranch,CNOOCLtd.,Guangzhou,Guangdong510240,China;4.InstituteofSedimentaryGeology,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China)
The Upper Jurassic Qigu Formation is the main exploration layer in the Fudong slope area in the east of Junggar Basin, which is thought to be the favorable replace objects of lithologic and stratigraphic reservoirs.Guided by high-resolution sequence stratigraphic theory, one long-term base level circle,three mid-term base level circles and eight short-term base level circles are divided from Qigu Formation of Fudong slope area in east of Junggar basin through outcrops, drilling cores, seismic and logging data.Mid-term base level circles have three basic types of sequence structure, and sandbodies positioned in initial stage of mid-term base level circles are favorable for reservoir development, while short-term base level circles have five basic types of sequence structure. Lithofacies palegeography is depicted in the framework, and the result shows that evolution of lithofacies palegeography is mainly affected by tectonic movement, and distribution range of delta front subfacies becomes larger, while delta plain becomes smaller, and the favorable sedimentary micro-facies for reservoir development is distributary channel.
Fudong slope area; Qigu Formation; high-resolution sequence stratigraphy; base level circle; lithofacies palegeography; reservoir prediction
2015-10-11;改回日期:2015-12-27;责任编辑:孙义梅。
国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”(2011ZX05001-005-01)。
于景维,男,博士,讲师,1985年出生,沉积学专业,主要从事沉积储层方面的研究工作。Email:yyjjww-1985@163.com
TE121.3
A
1000-8527(2016)04-0842-10