酒泉盆地营尔凹陷下白垩统下沟组沉积特征及勘探方向

吴青鹏，吕锡敏，陈 娟，周在华，袁 成

（1.中国石油勘探开发研究院西北分院，兰州 730020；2.中国石油玉门油田分公司勘探开发研究院，甘肃酒泉 735019）

0 引言

近年来，国内的东营凹陷、南海盆地、辽东湾盆地、珠江口盆地，国外的巴西深水区Albacora 油田、日本中部Niigata 弧后盆地等地区或盆地先后发现了浊积体等含油砂体新类型［1-5］。长期以来，酒泉盆地营尔凹陷的油气勘探主要集中在凹陷的正向构造高部位或正向构造相对较高部位的断块上，学者们［6-10］研究的重心主要集中在识别（扇）三角洲各类砂体，发现的油气藏以构造油气藏为主。张伟等［11］2013 年采用轻重矿物组合特征、重矿物ZTR指数、岩石类型、砂岩百分比和地震剖面分析等方法对营尔凹陷下沟组物源和砂体展布规律进行了研究，认为下沟组物源分带性明显，共发育7 个物源，以北面天泉寺凸起和西面文殊山凸起提供的物源为主，物源与砂体展布对应关系良好。段润梅等［12］2015年运用现代沉积学、层序地层学理论，将营尔凹陷下沟组划分为4 个三级层序，指出营尔凹陷下沟组发育近岸水下扇和远岸水下扇等重力流成因砂体，对重力流砂体成因机制和分布规律方面未见到相应的描述和探讨。目前对营尔凹陷下沟组物源方向和沉积相类型包含三角洲或者辫状河三角洲的认识相对统一，但对是否发育重力流成因砂体，且重力流砂体分布规律如何等未有明确认识。

随着营尔凹陷勘探程度的提高，构造圈闭的勘探潜力愈来愈小，近期针对三角洲前缘远砂坝等砂岩透镜体的勘探尝试成效不大，营尔凹陷拓展油气勘探新领域势在必行。个别早期探井（长4 井）和近年钻探的部分开发井（长2-2、长2-4 等井）在下沟组获得日产超过140 m3的高产工业油流，长2 井在下沟组试油日产129.6 m3高产水，说明营尔凹陷低部位或凹陷腹部仍发育物性比较好的规模砂体，同时前期对营尔凹陷下沟组沉积相和砂体平面分布的研究仍有欠缺，因而深入开展下沟组沉积特征和砂体空间展布研究，进一步明确含油砂体的类型、成因和分布规律，对明确营尔凹陷下沟组油气勘探拓展方向具有重要意义。笔者在对油水产量高的钻井的岩心观察、粒度分析和老井复查的基础上，提出营尔凹陷下沟组发育重力流成因砂体，运用高分辨率层序地层学和地震属性分析、储层预测等手段分析重力流成因砂体的形成机制和分布规律，以期拓展营尔凹陷油气勘探领域，深入推进营尔凹陷下沟组的油气勘探。

1 区域地质背景

营尔凹陷位于祁连造山带北缘，是一个断坳叠置的中—新生代沉积凹陷，发育有二叠系—侏罗系、下白垩统和新生界等沉积地层，缺失上侏罗统、上白垩统和古新统。早白垩世是凹陷的主要断陷期，地层发育齐全且保存较为完整。营尔凹陷是酒泉盆地内主要的含油气凹陷之一，白垩系自下而上可以划分为3 个地层单元：赤金堡组（K1c）、下沟组（K1g）和中沟组（K1z），其中下沟组是主要的勘探目的层。

赤金堡组岩性变化较大，主要为一套深灰色泥岩、白云质泥岩，属于半深湖—深湖亚相沉积，地层厚度东厚西薄，凹陷东部地层厚度可达1 800 m。下沟组可划分为上、中、下共3 段，下沟组下段（K1g1）又可分为K1g12和K1g11共2 个亚段，其中K1g11亚段为灰色泥岩与灰白色粗砂岩、含砾砂岩不等厚互层，总体呈下细上粗的沉积旋回，K1g12亚段主要为灰色、灰绿色泥岩与浅灰色细砂岩、粗砂岩不等厚互层；下沟组中段（K1g2）为深灰色、灰色泥岩夹薄层灰色粉砂岩、细砂岩；下沟组上段（K1g3）以深灰色泥岩为主，夹灰色细砂岩、不等粒砂岩。中沟组可以分为上、下共2 段，下段（K1z1）为一套紫红色泥岩、紫红色砂砾岩，属滨浅湖亚相沉积，其中紫红色泥岩在整个凹陷分布相对稳定，厚度一般为60～200 m，为区域性对比标志层；上段（K1z2）主要为灰黑色泥质白云岩和泥、页岩间互层，富含有机质，顶部为古风化壳，裂缝中常有石膏，与新生界以角度不整合接触。

早白垩世营尔凹陷具有西高东低的古构造格局，在近东西向区域拉张应力的作用下，营尔凹陷形成东断西超的构造面貌，属于典型的箕状断陷盆地。盆地东侧发育陡坡近源沉积体系，以冲积扇、扇三角洲沉积体系为主；盆地西侧以辫状河三角洲、三角洲等缓坡型沉积体系为主。营尔凹陷中西部，特别是营尔凹陷的主体构造（长沙岭鼻状构造）上同沉积断层发育，张应力作用下的生长断层对沉积体系的控制作用是目前构造与沉积作用关系研究的热点［1，13］，值得重视。区域沉积背景分析表明，凹陷西侧的嘉峪关隆起在早白垩世具有较强的供源能力，断裂活动与沉积作用伴生，具备发育浊积体的构造与沉积背景（图1）。

图1 酒泉盆地构造单元划分（a）与营尔凹陷地层综合柱状图（b）Fig.1 Tectonic units of Jiuquan Basin（a）and stratigraphic column of Ying'er Sag（b）

2 沉积相特征

2.1 岩心相分析

目前，营尔凹陷的钻井主要集中在长沙岭构造，各主要探井下白垩统下沟组上段的岩心观察发现，岩心中未见槽模和沟模等重力流典型沉积构造，砂体粒度较细，以粉砂岩和泥质粉砂岩发育为主。储层物性均较差，平均孔隙度为6.17%～11.13%，平均渗透率为1.49～17.69 mD。据此前人认为长沙岭构造下沟组受（扇）三角洲沉积体系控制，处于（扇）三角洲沉积体系前缘相带［14-16］，但这与营尔凹陷个别探井出现高产（长2-2、长2-4 等井日产油140 m3，物性也明显变好，平均孔隙度达到19.6%，平均渗透率达到103 mD）以及多口井下白垩统试油出现高产水（长2 井）等反映储层物性较好的勘探实践不符。正常三角洲越靠近前三角洲岩性应该更细，对应的物性应该变差，而长2-2、长2-4 等井与长沙岭正常三角洲相比物性明显变好，说明了营尔凹陷下沟组应该有重力流沉积的存在。深入观察长2-2、长4、长2 和长2-4 等钻井岩心后，发现出油段储层砂体是物性中—好的含砾不等粒砂岩，岩心观察见有正递变层理、滑塌构造和泥岩撕裂屑（图2）等多种典型的重力流沉积构造，粒度分析C-M图（图3）显示，长2-2、长2-4 等井正粒序层段的含砾不等粒砂岩样点的分布平行于C=M线，总体上反映了悬浮或者递变悬浮沉积为主的特征，这是重力流沉积的典型标志之一［17-18］，表明长2-2、长2-4 等井出油砂体储层类型应为重力流成因的浊积砂体沉积。

图2 长2-2 井下沟组上段岩心观察中见到的典型沉积构造（a）泥岩撕裂屑，4 024.17～4 024.29 m；（b）正递变层理，4 021.57～4 021.69 m；（c）滑塌构造，4 024.74～4 024.87 mFig.2 Typical sedimentary structure from core observation of the upper Xiagou Formation in well Chang 2-2

图3 长2-4 井4 150.31～4 150.48 m 井段含砾不等粒砂岩粒度分析C-M 图Fig.3 C-M chart of granular analysis of pebbly sandstone at 4 150.31-4 150.48 m in well Chang 2-4

2.2 测井相特征

复查和解释营尔凹陷主要钻井的测井曲线发现，长4、长2-2、长2、长2-4 等钻井在下沟组上段中上部见到了代表正粒序的与下伏地层突变接触的底平顶渐变的反映重力流的齿状钟形测井曲线响应段，如长4 井下沟组上段下部自然伽马曲线呈现出3 组反映重力流特征［19］的底平（上下岩层突变接触）顶渐变（砂组之上的自然伽马曲线基本为平直型）的齿状钟形曲线特征（图4），说明营尔凹陷下沟组上段存在重力流砂体新类型。

2.3 浊积体平面展布特征

通过地震属性分析、地震反演等储层预测手段预测了营尔凹陷下沟组上段上部和下部浊积体的平面分布范围。结果表明，下沟组上段上部浊积体为北东向展布，依附于北东向展布的断层发育，主要分布于长2 区块，下沟组上段下部浊积体平面发育位置有变化，主要分布在长2、长3 块轴部和长3块南翼（图5）。纵向上，浊积砂体呈透镜状，单个浊积砂体规模较小（图6）。储层预测结果查明了营尔凹陷下沟组上段浊积体的平面分布范围，对下一步在营尔凹陷开展针对浊积体的岩性油气藏勘探具有重要意义。

2.4 浊积体成因分析与分布规律

营尔凹陷在早白垩世属于典型的东断西超箕状断陷，近南北向生长断层发育，西侧发育长沙岭大型三角洲［20-24］。因此，营尔凹陷下沟组上段发育的浊积体属于三角洲前缘滑塌沉积，同沉积断层的断裂活动是其形成的控制因素。凹陷西侧的黑梁断层为控制浊积体形成的重要断裂，浊积体沿NW—SE 向成排成带的生长断裂依次向东滑塌，在营尔凹陷中东部的下沟组形成多个小型浊积体。

图4 长4 井综合柱状图Fig.4 Synthetic column of well Chang 4

从层序演化过程来看，营尔凹陷下沟组自西向东向凹陷内部推进的浊积体同样属于滑塌成因。据高分辨率层序地层学分析认为，在每个短期旋回内，继基准面下降期的进积作用之后，往往发育有规模较小的基准面上升的湖泛期。该时期，由于向盆地边缘方向可容纳空间增大，三角洲进积时期发生加积或过路沉积的位置被退积的三角洲前缘或三角洲平原分支河道所代替。向湖盆方向，湖水及洪水作用等可对基准面下降期的三角洲前缘及三角洲平原沉积物进行侵蚀冲刷，致使大量沉积物沿湖盆边缘斜坡发生坡移（营尔凹陷下白垩统同沉积断层发育，形成了大量的断层坡折区），当与地形坡折背景配置时，早期浅湖区的辫状河三角洲、扇三角洲等沉积物在深水区滑塌发生再沉积作用形成滑塌型浊积扇。垂向上，滑塌浊积扇多位于短期基准面下降到上升的转换面上，在成因上类似于三级层序低位域的“低位扇”。平面上，浊积扇可以沿三角洲前方的深湖区成群分布。在营尔凹陷，断层规模和古地貌控制着浊积体的分布和规模，从浊积体发育的位置来看，营尔凹陷下沟组浊积体属于远岸水下扇沉积。受成排成带展布断层的影响，营尔凹陷下沟组浊积体具有依附于同生正断层、规模较小但成群分布的发育特征（图7）。

图6 营尔凹陷下沟组上段Trace792 反演剖面（剖面位置见图5）Fig.6 Inversion section of Trace 792 of the upper Xiagou Formation in Ying'er Sag

图7 营尔凹陷下沟组沉积相模式示意图Fig.7 Sedimentary facies model of Xiagou Formation in Ying'er Sag

3 沉积相及其演化特征

在区域沉积背景、物源、单井相、连井相以及地震属性分析的基础上，系统开展了营尔凹陷下沟组沉积演化特征研究，明确了其沉积相平面展布及纵向演化特征。

3.1 沉积相平面展布特征

下沟组下段是箕状断陷的主要形成期，湖平面相对较低，周缘物源供应充足，凹陷周缘4 个方向均有物源发育，沉积相类型西部主要为辫状河三角洲，其他地区主要为扇三角洲。营北构造带发育扇三角洲沉积体系，黑1、营北1 等井区为扇三角洲平原沉积，扇三角洲向南延伸至营参1 井区；西部受两大物源体系控制，长沙岭构造带和祁连构造带发育2 个辫状河三角洲沉积体系，其中长沙岭构造带发育的辫状河三角洲平原亚相不发育，而前缘亚相则延伸范围广，向南推进到长5 井区，向西与北部扇三角洲相接；南部发育1 个小型扇三角洲沉积体系；东部发育多个依附于下河清断裂的扇三角洲，多个扇三角洲侧向相连，呈裙边状分布，这些扇三角洲群向凹陷延伸距离短，依附于凹陷边界下河清断裂分布［图8（a）］。

下沟组上段沉积期基准面上升到最高位置，为湖泊最大发育时期，无论水体深度还是范围都达到了早白垩世的最大，半深湖—深湖的范围占到凹陷的一大半，湖盆中心靠近凹陷东侧为具控凹性质的下河清断裂。营尔凹陷下白垩统断陷湖盆在此层序形成期最终形成。相对来讲，下沟组上段沉积相类型更加丰富，凹陷中部发育了同同沉积断层活动相关的远岸水下扇沉积；凹陷东部陡坡带则发育沉积物快速入湖形成的近岸水下扇，其与扇三角洲不发育扇三角洲平原有明显区别；北部和西部物源体系与下沟组下段具有良好的继承性，主要以扇三角洲沉积体系发育为特征；西部辫状河三角洲沉积体系继承性发育。受湖泊水体加深变化的影响，南部物源扇三角洲沉积体系变为近岸水下扇沉积体系［图8（b）］。

3.2 沉积相演化特征

受构造背景的影响，营尔凹陷下沟组主要发育3 种沉积样式，对应发育3 种沉积组合，即西部发育辫状河三角洲—远岸水下扇—湖泊体系［图9（a）］，北部主要发育冲积扇—（靠扇型）扇三角洲—湖泊体系［图9（b）］，东南及南部低位期主要发育（靠山型）扇三角洲（冲积扇）—湖泊体系［图9（c）］，高位期则发育近岸水下扇—湖泊体系。

沉积相的演化取决于沉积期构造背景的演化，同时又受控于物源供给和湖盆水深的变化。从营尔凹陷下沟组沉积相纵、横向演化来看，下白垩统下沟组沉积期湖平面先升后降，整体表现为一个完整的沉积旋回，下沟组沉积早期，营尔凹陷湖泊水体相对较浅，物源供应丰富，西部辫状河三角洲和北部扇三角洲物源体系供源能力强，沉积体系延伸距离远、范围较大，东部物源体系为冲积扇直接入湖形成的扇三角洲体系；下沟组沉积中期，湖泊水体范围持续扩大，西部和北部物源体系出现萎缩，辫状河三角洲体系和扇三角洲体系控制的范围明显减小，东部下河清断裂活动频繁，断层断距达到最大，物源供应能力加强，物源体系由扇三角洲体系变为以重力流为主的近岸水下扇体系。西部长沙岭辫状河三角洲体系受洪水作用影响，在凹陷中部发育了远岸水下扇沉积体系。到下沟组沉积晚期，湖平面逐渐下降，沉积体系继承性发育，西部物源体系仍为辫状河三角洲—远岸水下扇体系，北部物源体系为扇三角洲体系，东部物源体系为近岸水下扇体系。

图9 营尔凹陷早白垩世沉积样式图Fig.9 Sedimentary patterns of Early Cretaceous in Ying'er Sag

4 勘探方向

下白垩统赤金堡组—下沟组沉积期是营尔凹陷的断陷形成和发育期，下沟组上段是浊积体发育的主要层段。远岸水下扇等重力流成因砂体在营尔凹陷半深湖—深湖区广泛分布，且远岸砂体物性明显好于辫状河三角洲前缘砂体，营尔凹陷深湖区是已经勘探证实了的生烃中心，成藏条件优越，鉴于此，精细落实和刻画凹陷内同沉积断层，进一步深入研究重力流成因砂体的空间分布，甩开构造背景，在凹陷半深湖—深湖区识别远岸水下扇等浊积体，探索浊积体的含油气性是营尔凹陷下一步的主要勘探方向（图10）。

压扭型、伸展型等断陷盆地生长断层普遍发育，生长断层又与浊积体的发育密切相关。营尔凹陷下沟组浊积体的成因以及分布规律值得在研究同类型盆地沉积特征时借鉴。就酒泉盆地而言，青西凹陷下白垩统的赤金堡组，营尔凹陷、石大凹陷、花海凹陷以及赤金凹陷的下白垩统赤金堡组和下沟组均可作为酒泉盆地针对远岸水下扇等浊积体实施岩性油气藏勘探的现实领域。

图10 营尔凹陷下沟组上段有利区预测图Fig.10 Prediction map of favorable areas in the upper section of Xiagou Formation in Ying'er sag

5 结论

（1）营尔凹陷下沟组上段发育浊积体，其为含油砂体的新类型。

（2）营尔凹陷下沟组上段浊积体属于远岸水下扇相浊积体，同沉积断层的断裂活动是其触发和分布的控制因素。

（3）浊积体具有依附于同生断层、规模较小但成群分布的控制因素及平面分布特征。浊积体的发现及有利分布区的落实，进一步拓展了营尔凹陷岩性油气藏勘探的新领域，为营尔凹陷及类似断陷型盆地构造低部位和洼陷腹部油气勘探提供了理论基础。