准噶尔盆地达巴松凸起沉积模式及油气成藏条件

张军生 ，胡晨林 ，田继军 ，王小彩 ，苗蒙 ，张喜淳

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆 乌鲁木齐 830046；2.中国石化中原油田分公司天然气产销厂，河南 濮阳 457001；3.中国石油吉林油田分公司地球物理勘探研究院，吉林 松原 138000）

准噶尔盆地为大型油气叠合盆地，是中国西部重要的油气接替区之一，油气资源丰富［1-6］。达巴松凸起位于准噶尔盆地玛湖凹陷和盆1井西凹陷之间，是油气运移的有利指向区。前人针对达巴松凸起三叠系百口泉组构造、沉积、储层、断裂及成藏特征进行了研究，认为百口泉组发育断裂、宽缓平台和鼻凸构造［7］，断裂不仅控制了主要凸起和鼻凸构造的形成与发育，而且具有高部位油气封堵作用［8］。百口泉组发育扇三角洲相和湖泊相沉积［9］，扇三角洲前缘亚相为有利相带［10］，扇三角洲内部及扇体间沉积相带的相互配置关系为油气成藏提供了条件［11］，但是对沉积模式及油气成藏条件尚未研究。本文利用钻测井、岩心、化验分析等资料，对百口泉组的沉积背景和沉积特征进行了研究，建立了百口泉组的沉积模式，分析了研究区油气成藏条件。研究成果可为达巴松凸起的后续勘探开发提供依据。

1 地质概况

准噶尔盆地位于西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块与塔里木盆地交界处，自晚石炭世以来，受多期构造运动的改造，成藏条件复杂［12］。研究区位于中央凹陷和陆梁隆起2个一级构造单元内，构造主体主要分布于达巴松凸起和夏盐凸起2个二级构造单元（见图1），构造较为简单，整体为北东向西南倾的单斜构造，发育断裂、宽缓平台及鼻凸构造。

图1 研究区构造位置

研究区自下而上发育石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系及第四系地层。二叠系与三叠系、三叠系与侏罗系、侏罗系与白垩系之间为区域性不整合接触［13］。晚二叠世—早三叠世时期，陆梁隆起相对抬升，使得二叠系地层向隆起方向超覆，上乌尔禾组削蚀尖灭，导致三叠系百口泉组（T1b）与下伏二叠系下乌尔禾组（P2w）地层不整合接触。

根据测井及岩性特征，基于层序地层学，达巴松凸起三叠系百口泉组地层自下而上分为百一段（T1b1）、百二段（T1b2）、百三段（T1b3）。 百一段下部主要为泥石流沉积，中上部主要为灰色、绿灰色砂砾岩、含砾中细砂岩；百二段中下部主要为灰色、绿灰色砂砾岩、灰色含砾中细砂岩、含砾中砂岩，上部为灰色、褐色泥岩、泥质粉砂岩；百三段下部主要为灰色含砾中细砂岩、砂砾岩，中上部主要为灰色、绿灰色粉砂质泥岩、粉砂岩及泥岩。

2 沉积特征

2.1 岩性及沉积构造特征

不同储集体形成于不同的沉积环境，砂体规模也不相同［14］。结合达巴松凸起三叠系百口泉组岩心样品及化验分析资料可以发现，研究区离物源较近，岩性主要为砂砾岩、含砾泥质细砂岩、含砾泥质砂岩、粉砂岩和泥岩。岩石中微观构造发育，多见槽状、块状层理，底部发育泥砾岩及冲刷面，少见炭化植物根茎碎片（见图2），表明该时期为水动力强、水体动荡的沉积环境。基于岩性及沉积构造特征，认为达巴松凸起百口泉组发育扇三角洲相和湖泊相沉积。

图2 达巴松凸起三叠系百口泉组岩心照片

2.2 粒度特征

百口泉组分选系数一般小于2，平均值为1.74，分选性较差，磨圆度为次棱—次圆状。粒度概率累积曲线表现为低斜两跳一悬三段式、低斜两段式、一跳一悬式（见图3）。跳跃次总体和悬浮次总体粒度φ值交切点一般在0～ 2。跳跃次总体体积分数较高，可达70%以上，悬浮次总体体积分数较低，一般小于20%，滚动次总体发育较少，反映了扇三角洲前缘水下分流河道微相以牵引流为主，滨浅湖泥微相水动力条件较弱。

图3 达巴松凸起三叠系百口泉组砂体粒度概率累积曲线

3 沉积微相及展布特征

3.1 沉积背景

研究区现今构造格局形成于白垩纪早期，整体为北东向西南倾斜的单斜构造，岩心中发现炭化植物根茎碎片（见图2b），反映了百口泉组扇三角洲水体较浅的沉积背景。地层坡度从构造高部位向低部位逐渐变缓，根据岩性组合分析，百二段砂体发育，砂地比高，横向连续性好，砂体厚度在30～ 60 m，说明百口泉组时期物源充足。因此，达巴松凸起三叠系百口泉组具有物源充足、缓坡、水浅的沉积背景。

3.2 沉积微相

研究区百口泉组主要发育有水下分流河道、水下分流间湾、河口坝、辫状河道和辫状河道间等沉积微相。河口坝微相局部发育，扇三角洲平原亚相向湖盆方向延伸距离短，只在构造高部位小范围分布。辫状河道、辫状河道间微相分布范围较小，故不作讨论。

3.2.1 水下分流河道

水下分流河道微相是研究区主要的沉积微相，受物源及构造影响，河道由构造高部位向低部位延伸，呈条带状分布。河流入湖以后，受湖水影响水动力减弱，河道分叉、改道，纵向上大多呈正旋回沉积序列。水下分流河道岩性主要为砂砾岩、含砾砂岩，岩性下粗上细，呈典型的正韵律，冲刷面发育，可见平行层理和槽状层理。自然伽马和电阻率曲线呈钟形以及箱形与钟形相结合的特征。

3.2.2 水下分流间湾

水下分流间湾微相位于水下分流河道两侧，岩性以灰色、棕灰色、褐色泥岩为主，含有少量粉砂岩和细砂岩，多形成于洪水季节河床漫溢时期，一般为黏土夹层或薄透镜状，发育水平层理和波状层理。自然伽马曲线为低平齿状。

3.2.3 河口坝

河口坝微相一般位于水下分流河道前缘［15］。岩心观察认为研究区百口泉组水动力较强，位于河道前缘的沉积物受湖水波浪作用改造较弱，不易形成典型的河口坝沉积。河流水动力间歇性减弱形成河口坝沉积，但依然会遭受后期河道侵蚀改造，而不能很好地保存下来，或者仅保留河口坝下部沉积序列，形成下部残留河口坝、上部河流的沉积组合样式。河口坝微相岩性以粉砂岩和细砂岩为主，自然伽马曲线为齿化漏斗形。

3.3 展布特征

研究区的物源主要来自达巴松扇和北部的夏盐扇，受物源供给及湖平面升降影响，百口泉组百二段扇三角洲前缘亚相最为发育。扇三角洲前缘亚相最远推进到DT1井区，构成达巴松凸起三叠系百二段扇三角洲主体（见图4）。

图4 达巴松凸起三叠系百二段扇三角洲沉积展布

百口泉组百三段时期的物源供给逐渐减弱，湖侵作用使扇三角洲前缘亚相规模缩小，滨浅湖亚相规模扩大。

3.4 扇三角洲沉积模式

通过对研究区百口泉组扇三角洲沉积背景、沉积微相特征及展布进行研究，建立了达巴松凸起三叠系百口泉组扇三角洲沉积模式。扇三角洲发育于较大湖盆、水浅、缓坡、物源供给充足的沉积背景，沉积环境稳定，在持续湖侵作用下，砂体叠置连片，形成多套储盖组合。百一段至百三段为湖平面不断上升的湖侵过程：湖平面上升早期，以扇三角洲平原亚相沉积为主，随着湖水界面上升，向着湖盆方向逐渐由扇三角洲平原亚相过渡到扇三角洲前缘亚相；湖平面上升晚期，由扇三角洲前缘亚相过渡到滨浅湖亚相，形成了一个完整的沉积序列（见图5）。

图5 达巴松凸起百口泉组扇三角洲沉积模式

4 勘探潜力

4.1 优质烃源岩

研究表明，百口泉组油气主要来源于玛湖凹陷二叠系风城组湖相泥质烃源岩［16-17］。根据有机质热解实验数据显示，玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主，总有机碳质量分数介于0.51%～ 14.64%，平均1.54%，生烃潜量介于0.50～ 25.64 mg/g，平均5.11 mg/g，镜质组反射率为0.8%～ 1.6%，现今正处于成熟—高成熟阶段，总体评价为中等—好烃源岩。烃源岩自然演化及热模拟实验表明：玛湖凹陷风城组烃源岩具有双峰式生油模式，当镜质组反射率为0.8%时，处于第1次生油高峰期；当镜质组反射率为1.3%时，仍处于生油高峰期，显示出多期烃类充注的特征。因此，玛湖凹陷风城组为成熟—高成熟烃源岩，有机质丰度高，生烃潜量大，为研究区三叠系百口泉组提供了优质烃源岩。

4.2 良好的储盖组合

基于岩心观察、单井测井相及平面相等资料分析，结合地震相预测认为，研究区百口泉组发育扇三角洲相和湖泊相沉积，东部和东北部物源在古构造的控制和引导下，形成了达巴松扇和夏盐扇2个不同前进方向和规模的扇群，且物源丰富。位于扇三角洲平原亚相和滨浅湖亚相之间的宽缓平台为沉积物提供了巨大的储集空间，扇三角洲前缘亚相为有利相带。百口泉组整体为一个持续水进的沉积序列，发育多个扇群，平面上叠置连片，纵向上稳定发育。

储层物性参数是储集性能优劣最直接的体现［18］。研究区储层主要为灰色砂砾岩、含砾中砂岩、含砾泥质细砂岩，分选性较差。研究区602件样品的孔隙度和渗透率资料显示：孔隙度5%～ 10%的样品占比56.04%，孔隙度10%～ 15%的样品占比39.62%，平均孔隙度9.32%；渗透率小于5.00×10-3μm2的样品占比94.13%，平均渗透率2.06×10-3μm2，为典型的特低孔低渗储层。这也反映了达巴松凸起百口泉组储层的孔隙类型多且复杂，孔隙类型以原生粒间孔及粒内溶孔为主。百口泉组分选系数大多集中在1～ 3，表明储层孔喉分布极不均匀；中值压力小于20.46 MPa，分布范围较广，表明岩石致密度分布不均匀；排驱压力小于5.17 MPa，表明孔喉半径偏细态；渗透率变异系数为0.06～ 0.31，表明储层为弱非均质性。研究区储层整体表现为微孔微细喉特征，渗流条件偏差。

研究区砂体发育，以水下分流河道砂体为主，厚度大，分布广泛，连通性好，巨大的储集空间为油气运聚及成藏提供了有利条件。百一段地层厚度在30～ 120 m，百二段地层厚度在35～ 80 m，百三段顶部发育一套厚度大、稳定发育的滨浅湖泥岩，可作为有效盖层，与下部砂体形成下砂上泥式储盖组合。

4.3 立体网格式运移

研究区油气运移过程复杂，烃源岩生成的油气通过断层、砂体、不整合面等进行次级运移［19］。达巴松凸起整体为北东向西南倾斜的单斜构造，北东向及近东西向断裂发育，形成于海西期，在印支期持续发育，以高角度压扭性断裂为主［20］。研究区断裂主要发育于前陆盆地，断开层位为石炭系—三叠系的克拉玛依组。前人认为，该区断裂平面上控制着鼻凸构造的展布，纵向上具有沟通二叠系3套烃源岩的作用［7］。研究表明，百口泉组油气主要来源于玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩，而非达巴松凸起二叠系3套烃源岩。因此，断裂不是油气运移的主要通道，而主要起控制油气成藏及封堵的作用。研究区扇三角洲前缘亚相的砂体发育，顺物源方向延伸较远，横向广泛连通，物性较好，可作为油气横向运移层。此外，二叠系与三叠系地层不整合接触，不整合面发育，有利于油气横向运移（见图6，剖面位置见图1）。玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩生成的油气经深大断裂向上运移，通过夏子街组（P2x）和下乌尔禾组地层运移至三叠系百口泉组，再通过不整合面和砂体横向运移，在有效圈闭中成藏。

图6 DT1井—MD3井连井地震剖面

4.4 良好的保存条件

研究区现今构造格局形成于白垩纪早期，局部发育鼻凸构造、宽缓平台及背斜构造。扇三角洲前缘亚相为有利相带，位于构造高部位下倾方向的宽缓平台，相对平缓的构造背景有利于油气保存，形成大面积连续型油气藏。百口泉组扇三角洲前缘亚相的砂体发育，扇三角洲平原亚相的致密砂砾岩和扇间泥岩形成致密的侧翼遮挡，百三段顶部滨浅湖泥岩可作为良好的区域性盖层，共同构成了复合式多面遮挡体系，为达巴松凸起扇三角洲前缘亚相大面积连续成藏提供了良好的保存条件。

5 结论

1）准噶尔盆地达巴松凸起三叠系百口泉组发育扇三角洲相和湖泊相沉积，具有物源充足、缓坡、水浅的沉积背景。研究区主要发育水下分流河道和水下分流间湾沉积微相，局部发育河口坝微相，百二段扇三角洲前缘亚相分布范围最广。

2）达巴松凸起扇三角洲平原亚相沿湖盆方向延伸距离短，仅在构造高部位小范围分布。扇三角洲前缘亚相为有利相带，在研究区广泛分布。研究区主要发育水下分流河道微相和水下分流间湾微相，河口坝微相局部发育。

3）百口泉组具备优质烃源岩、良好的储盖组合、立体网格式运移及良好的保存条件，共同构成了研究区有利油气成藏条件。