裂谷盆地高凝油藏扇三角洲沉积演化模式

杨小丽，房 磊，徐 伟，杨希濮，姜 彬

(中海油研究总院，北京 100028)



裂谷盆地高凝油藏扇三角洲沉积演化模式

杨小丽，房 磊，徐 伟，杨希濮，姜 彬*

(中海油研究总院，北京 100028)

乌干达Albert裂谷盆地目前研究程度较低，为了明确盆地南部陡坡带高凝油藏K油田沉积类型与演化模式，综合利用岩心、测井、古生物等资料，结合盆地构造演化特征，采用古生物学、沉积学、岩石学并结合构造地质学等技术方法，系统分析了该油田储层的沉积环境、物源特征、沉积微相及沉积演化模式。研究表明，该油田发育近物源为主的陆相沼泽—滨浅湖环境下中—粗砂岩扇三角洲沉积，牵引流为主控因素，前缘水下分流河道砂体为主要含油储层，沉积模式具有高水位期和低水位期沉积演化特点。裂谷盆地陡坡带发育牵引流主控的扇三角洲沉积，突破了传统认识，为深化Albert盆地沉积认识、细化储层研究提供了新思路，为高凝油田开发方案的编制及油田投产开发奠定了基础。

储层地质；扇三角洲；沉积学；牵引流；高凝油藏；Albert裂谷盆地

0 引 言

乌干达Albert湖盆南区新近系地层中含有丰富的石油资源，但关于这套砂岩的沉积成因机制一直存在异议，主要有河流、三角洲和扇三角洲等成因认识[1-2]。国内外学者还在不断进行研究和加深湖盆各区块不同时期的沉积演化认识。多年来，人们对扇三角洲沉积特征的认识不断加深，不再局限于常规认为的在重力作用下高地推进到稳定水体形成扇体的观点，其实，扇三角洲成因类型多样，重力流的碎屑流、颗粒流及牵引流沉积均有发育[3]。沉积成因机制影响着对石油储层的预测和下一步的石油勘探目标的优选。

在前人研究基础上，在地震资料品质较差的状况下，运用区域已钻井及新钻井资料，主要以Albert湖盆南区高凝油K油田砂岩储层为研究目标，对其储层进行精细的沉积环境和沉积相类型分析，认为研究区K油田为牵引流成因特殊类型的扇三角洲沉积。此研究深化了K油田储层认识，对湖区精细油藏描述及开发方案编制及具有指导意义[4]。

1 地质概况与构造-沉积演化特征

Albert湖盆跨越乌干达和刚果境内，位于东非裂谷西支北端，由一系列北东—南西向深断裂所控制，构造运动以断裂活动为主，湖盆长为570 km，宽为45 km，呈典型的狭长裂谷形态，沿北东—南西向展布，西侧强烈下掉，东侧相对平缓，为典型地堑结构(Albertine地堑)。发育变质岩基底，之上为风化壳，上覆充填较厚的新生界碎屑岩地层[5]。近年来，Albert湖盆勘探前景良好，钻探多口评价井，相继于湖盆南区、北区均发现了新近系中新统—上新统优质油气层。K油田发现于2006年(被列为2006年全球油气十大发现之一)，位于Albert湖南区，主力储层为下上新统下段砂岩储层，构造特征为边界主断层下降盘上的半背斜，并受控于盆地边界主断层，东侧为变质岩封堵，构造向西倾覆。

晚中新世—早上新世，Albertine地堑边界主断层开始发育，初始裂谷形成古湖，范围局限于南部湖区，东南边界发育扇三角洲和少量冲积扇；晚上新世，地堑两侧裂谷抬升，构造活动加剧，导致湖面扩至北部，水体变深，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；到更新世，南部鲁文佐里山抬升，主构造的产状、古水流和沉积体走向发生改变，盆地内以轴向沉积体为主[6]。

构造背景决定沉积模式的多样化和特殊性[7]。扇三角洲多位于湖盆短轴陡坡一侧，且往往与湖盆边界断层相伴生，物源区距湖盆水体近，这种处于裂谷盆缘短轴边界大断层斜坡上的特定地形和构造条件，是形成重力流常规扇三角洲沉积的有利因素。而且大坡降的古地貌是扇三角洲形成的先决条件[8]。

2 湖平面反复变化的浅水沉积环境

古生物是确定沉积环境的最直接标志，并能反应沉积时的水深变化，遗迹化石在解释沉积环境方面也得到了广泛应用[9]。K油田古生物孢粉属种主要为蕨类和藻类，既有水生生物，又有陆生生物，并且指示水深变化的葡萄藻和盘星藻类较发育。泥岩主要为灰色、灰绿色及红棕色，代表弱氧化弱还原的水陆过渡沉积环境。进一步分析古生物孢粉组合、生物虫孔遗迹、泥岩及煤层发育特征，从下向上整体反映了由湖滨—滨浅湖—湖滨湿地沼泽—滨浅湖的湖平面变化的沉积环境。①上中新统地层，淡水藻类较少，以盘星藻为主，含有大量光面单缝孢属，泥岩以红棕色为主，向上灰色、灰绿色增多，反映湖滨沉积环境；②下上新统下段地层(主力储层段)含大量淡水藻类，同时含有葡萄藻属和盘星藻属；蕨类孢子既有陆生的桫椤孢属，也有水生—半水生的光面单缝孢属，同时含有大量的真菌孢子菌丝，泥岩主要为灰色和灰绿色夹红棕色，目的层段多处见垂直虫孔遗迹及生物扰动，反映沉积环境为水动力相对较强的近岸滨浅湖环境；③下上新统中上段地层，淡水藻类含量降低，含棕榈、沙草科、香蒲属、光面单缝孢属及真菌孢子菌丝，泥岩以灰色为主，其次为灰绿色，见少量红棕色，含煤线及炭屑，为湖滨湿地沼泽沉积环境；④上上新统地层，含大量葡萄藻及粗肋孢属，泥岩以灰色、棕色为主，含灰绿色，指示湖平面再次上升而水体变深，为滨浅湖环境(图1)。

综上所述，研究区湖平面升降变化频繁，整体水体浅，从沉积环境上看，可能形成扇三角洲或浅水三角洲过渡相沉积[10]，结合构造演化及古地貌特征，发育湖滨湿地沼泽与滨浅湖环境下湖平面反复变化的扇三角洲沉积。主力储层沉积于早上新世早期滨浅湖环境(图1)。

图1 K-1井古生物孢粉组合与沉积环境演化特征

3 沉积物源与沉积成因分析

3.1 古水系分析

Albert地堑周边物源丰富，体系复杂，从上述构造演化上看，更新世时期，由于南部Ruwenzori山抬升，形成了塞姆利基水系，开始发育并形成广泛分布的塞姆利基平原。也就是说早上新世目的层沉积于鲁文佐里山隆起之前，推测当时并没有南北轴向河流水系，而是在晚中新世—早上新世期间，断层刚开始活动，湖盆范围受限，可能是一个浅湖，或几个小型湖泊湖[11]，湖区南部K油田周缘古水系主要应为临近的东南向垂直断层入湖的小规模季节性水系为主，也可能有东南区较远源古卡夫河(现今恩库西河)注入。但是此阶段并没有大规模轴向远源河流水系汇入，而是断崖被小规模水流冲蚀形成小型冲沟，沟谷能起到汇聚碎屑流的作用，牵引流携带碎屑入湖形成相对近源的以砂质为主的扇三角洲沉积(图2)。加之气候温暖湿润，植被较茂盛，也不易形成大规模的泥石流及粗碎屑沉积。

3.2 重矿物组合特征

K油田5口井重矿物分布差异不大，主要重矿物有石榴石、磁铁矿、赤褐铁矿、白钛矿、锆石和绿帘石等，以及少量电气石、十字石、红帘石、绿泥石、榍石和金红石等，自生矿物见菱铁矿和黄铁矿等，超稳定矿物锆石、电气石及金红石含量低。ZTR指数分布在1.8%～13.6%，K-1井为13.6%、K-2井为4.0%、K-3井为4.5%、K-3A井为1.8%、K-4井为2.2%，平均为5.3%，指示近物源特征[12]。

图2 K油田古水系物源分析

3.3 岩石成分与结构特征

主力储层主要岩石类型为中—粗粒长石砂岩、岩屑长石砂岩与长石岩屑砂岩，少部分含砾砂岩。填隙物中泥质普遍存在，含量相对较高，主要为10%～17%。颗粒分选中等—差，磨圆度为次圆—次棱状。较粗粒级、较高泥质充填及较低的结构成熟度，反映具有相对近源的扇三角洲沉积特征，而不是远源常规三角洲或相对远源的辫状河三角洲沉积[13]。

3.4 牵引流机制粒度特征

K油田主力储层砂层组粒度呈正偏态特征，主要集中于中—粗粒，粒度概率累积曲线由悬浮、跳跃及牵引总体组成，以悬浮和跳跃两段式为主，部分为三段式，代表牵引流的(水下)分流河道沉积特征。C-M图具有Q—R—S段特征，具有递变和均匀悬浮，同样代表牵引流的沉积特征(图3)。

综合古水系、重矿物组合特征及岩石特征，结合古地貌及沉积环境分析认为，K油田目的层及上下地层的沉积物源方向为垂直边界断层的南东向，在季节性水流冲蚀断崖作用下，在陡坡带相对平缓期(裂谷初期)浅水环境形成牵引流中—粗砂岩扇三角洲沉积。扇三角洲中的牵引流同样起着重要作用。

图3 乌干达湖盆南区K油田C-M图

4 扇三角洲沉积微相特征及沉积模式

从扇三角洲发育的特有沉积背景来看，其具有多种识别标志[14]。通过各种相标志分析，研究区目的层下上新统下段地层滨浅湖沉积环境下发育扇三角洲前缘沉积(图1)，由水下分流河道、漫溢沉积、河口坝及分流间湾组成。其中水下分流河道为主力储层，规模较大，砂体较厚，而河口坝不发育，不同于正常三角洲沉积特征。

主力储层以大套中—粗砂岩为主，部分含砾砂岩，分选较差，沉积构造发育槽状、板状交错层理、平行层理、斜层理及递变层理，层理方向多变，生物扰动明显，含少量植物根茎及泥砾，砂岩底部发育冲刷面，反映扇三角洲水下分流河道沉积构造特点，仅局部见河口砂坝和堤岸沉积。测井曲线GR为高幅钟型、齿状箱型及指型，粒序表现为明显的正韵律[14]，顶底均为突变接触，缺少三角洲沉积具有过渡相的特点。由下向上粒度变细，层理规模减小，也反映扇三角洲前缘水下分流河道沉积特点。岩心分析孔隙度为20.0%～30.0%，平均为24.6%，渗透率为100.0×10-3～2 000.0×10-3μm2，平均为1 553.4×10-3μm2，属于中高孔渗型储层。

综合沉积地貌、沉积环境演化及湖平面变化特点以及牵引流作用下扇三角洲沉积相及微相特征分析，K油田所发育的扇三角洲沉积不是一种沉积模式，而是有高水位期和低水位期2种沉积模式特点[15](图1)，这也是研究区特殊扇三角洲沉积类型的体现。低水位期研究区物源供应较充足，以扇三角洲平原为主，在湖滨湿地沼泽环境下分流河道延伸较远，砂体分布范围较广，在主力储层上下层段发育。高水位期物源供应能力相对减弱，在滨浅湖沉积环境下以扇三角洲前缘为主，扇三角洲平原不发育，以水下分流河道为主要储层(图1、4)。

图4 K油田牵引流扇三角洲沉积模式

5 结 论

(1) 研究结论证实扇三角洲沉积成因机制复杂，类型多样，裂谷初期断层陡坡带下降盘坡度较缓、水体浅，是形成牵引流扇三角洲沉积模式的构造地形和环境条件。

(2) 油田发育近物源为主的陆相沼泽—滨浅湖环境下牵引流沉积的中—粗砂岩扇三角洲，沉积模式有高水位期和低水位期沉积演化特点，前缘水下分流河道砂体较厚，规模较大，为主要含油储层。

(3) Albert湖盆南区K油田牵引流沉积扇三角特征的突破性认识，对深化盆地沉积认识、储层精细描述、高凝油田开发方案的优化及开发具有指导意义。

[1] 郭曦泽，侯贵廷. 东非裂谷系西支(湖区)油气资源潜力评价与分析[J].地球科学前沿， 2004，4(2)：94-103.

[2] 于水，韩文明，赵伟，等.裂谷盆地陡断带三角洲沉积特征与成因模式——以东非裂谷Albertine地堑为例[J].中国海上油气，2013，25(6)：31-35.

[3] 古永红，王振宇，谭秀成.国内外扇三角洲研究综述[J].新疆石油地质，2003，24(6)：590-593.

[4] 王素卿，赵璇，张传宝，等.冀中坳陷深县凹陷深南背斜构造带精细油藏再评价与实践[J].中国石油勘探，2013，18(6)：40-45.

[5] 温志新，童晓光，张光亚，等.东非裂谷系盆地群石油地质特征及勘探潜力[J].中国石油勘探，2012，17(4)：60-66.

[6] 刘桂和，彭文绪，刘喜玲. Albertine地堑构造沉积响应及其油气勘探意义[J]. 长江大学学报(自然科学版)， 2013，10 (14)：27-29.

[7] 邹妞妞，史基安，张大权， 等.准噶尔盆地西北缘玛北地区百口泉组扇三角洲沉积模式[J].沉积学报， 2015，33(3)： 607-615.

[8] 钟俊义，郑浚茂，王振付，等.泌阳凹陷北部斜坡带三角洲沉积特征与油气成藏研究[J].特种油气藏，2006，13(1)：26-31.

[9] 龚胜利，毕立刚.孢粉沉积作用与PL19-3地区晚第三纪沉积环境的关系[J].中国海上油气(地质)，2001，15(6)：388-392.

[10] 邹才能，赵文智，张兴阳，等.大型敞流坳陷湖盆浅水三角洲与湖盆中心砂体的形成与分布[J].地质学报， 2008， 82(6)： 417-528.

[11] DOU Lirong， WANG Jianjun， et al. Geological conditions and petroleum exploration potential of the Albertine Graben of Uganda[J]. Acta Geologica Sinica-English Edition， 2004，78(4)： 1002-1010.

[12] 刘璇，丁晓琪，万友利，等.鄂尔多斯盆地长9段沉积物源分析[J]. 东北石油大学学报，2014，38(1)：10-16.

[13] 石占中，纪友亮.湖平面频繁变化环境下的扇三角洲沉积——以黄骅坳陷枣园油田孔一段沉积为例[J].西安石油学院学报(自然科学版)，2002，17(1)：24-27.

[14] 樊晓东，李忠权，刘剑营. 海拉尔盆地贝中油田南一段沉积微相特征[J]. 大庆石油地质与开发，2015，34 (2)：34-40.

[15] 纪友亮，李清山，王勇，等. 高邮凹陷古今系戴南组扇三角洲沉积体及其沉积相模式[J].地球科学与环境学报，2012，34(1)：9-18.

编辑 张 雁

20151019；改回日期：20151228

国家科技重大专项“西非、亚太及南美典型油气田开发关键技术研究” (2011ZX05030-005)

杨小丽(1963-) ，女，高级工程师，1987年毕业于西北大学岩石矿物学专业，现从事海外油田开发地质工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.02.005

TE121.1

A

1006-6535(2016)02-0018-04

* 参加该研究的还有刘钧1，张新叶1。