河控浅水三角洲前缘沉积特征及对岩性油藏的控制——以库车坳陷南斜坡巴西改组为例

罗浩渝，陈 军，章学岐，孟祥霞，赵凤全，吴少军，郭 璇

（1.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒 841000；2.中国石油勘探开发研究院西北分院，兰州 730020）

0 引言

Fish［1-2］通过对北美密西西比河流域鸟足状三角洲的研究，将河控三角洲分为浅水三角洲和深水三角洲，首次提出了浅水三角洲的概念。Donaldon［3］和Postma［4］进一步论证了深水三角洲和浅水三角洲的差异，并识别出8 种浅水三角洲单元。众多国内学者对鄱阳湖[5]、松辽盆地[6-8]、渤海湾盆地的济阳坳陷[9]和冀中坳陷[10]、鄂尔多斯盆地［11］、渤海湾盆地［12］的浅水三角洲开展了研究工作，认为浅水三角洲通常形成于水体浅、河流作用为主、构造相对稳定的陆表或地形平缓、整体缓慢沉降的大型坳陷盆地，其突出特点是以分流河道砂体为骨架，河口坝沉积不发育，依据砂体特征可分为席状、坨状和枝状3 种类型。东部盆地陆续发现了较多的浅水型三角洲沉积并进行了研究，西部盆地发现和研究浅水型三角洲沉积，主要在准噶尔盆地侏罗系的三工河组［13］、头屯河组［14］和八道湾组［15］，三叠系克拉玛依组［16］和白垩系的清水河组［17］，而在塔里木盆地对河控浅水型三角洲沉积的发现和研究相对较少［18-19］。

库车坳陷南斜坡白垩系被划分为卡普沙良群和巴什基奇克组。巴什基奇克组顶（古近系底）的不整合面是库车坳陷油气横向运移至南斜坡的主要路径，在不整合面的上下地层内发现了多个油气藏，是油气勘探的重点领域［20-22］。卡普沙良群在2010 年前虽发现了大量的油气显示，但未获得工业油流，也一直作为整个层组开展研究［23-25］。随着研究的深入，卡普沙良群进一步划分为亚格列木组、舒善河组和巴西改组。王英民等［26-27］对前2 个层组的沉积、储层开展了大量的研究，而巴西改组的研究相对较少，且集中在库车山前带。高志勇［28］通过露头和地化资料开展了沉积古环境、沉积模式等方面的研究，初步明确库车山前带的白垩系巴西改组为干旱气候下面积较大的宽浅性的湖泊，推测其库车山前南部的库车坳陷南斜坡可能发育季节性的河流三角洲。近几年来，杨海军等［29］研究了巴西改组优质储层形成的主控因素。

库车坳陷南斜坡白垩系巴西改组沉积特征、沉积相和模式研究较少，严重制约了该地区岩性勘探的进程。通过对20 口井的岩相、50 口井的测井相和连井相研究，结合二维、三维地震相解析和古地貌恢复的方法，依据区域地质背景，进一步认识库车坳陷南斜坡白垩系巴西改组河控浅水三角洲沉积类型及特征、展布规律及沉积模式，以期为该区岩性油气藏勘探奠定基础。

1 区域地质背景

库车坳陷南斜坡［图1（a）］位于塔北古隆起上，南邻满加尔凹陷，北接库车坳陷秋里塔格前缘隆起带，西与温宿凸起紧邻。库车坳陷南斜坡属于库车再生前陆盆地的一个次级构造单元，总面积约为15 000 km2。从三叠纪到白垩纪，库车坳陷南斜坡构造活动弱，从三叠系到侏罗系由于北部的温宿—新和古隆起和南部塔中地区的物源不断供给，逐渐由晚海西期形成的低隆坳陷格局向凹陷湖盆转换；到了白垩系沉积时北部的新和隆起逐渐被填平补齐，物源主要来自库车坳陷南斜坡南部的塔中地区，沿英买力南部和哈拉哈塘南部运移至库车坳陷南斜坡；库车坳陷南斜坡转换成陆内坳陷盆地，随着喜山晚期南天山的造山运动，库车坳陷南斜坡随着北部沉降，演化为现今的南高北低的单斜坡［30］。

图1 塔里木盆地库车坳陷南斜坡中生界构造单元划分（a）和白垩系巴西改组综合柱状图（b）Fig.1 Division of Mesozoic structural units in the south slope of Kuqa depression，Tarim Basin（a）and comprehensive histogram of Cretaceous Baxigai Formation（b）

白垩系是库车坳陷南斜坡陆相油气主要勘探目的层之一，油气来自北部库车坳陷侏罗系和三叠系的陆相烃源岩［31］，已发现油气藏均为远源型［32］，仅发现的ym46 和yd7 等2 个构造-岩性油气藏又位于巴西改组，而巴西改组纵向可细分为3 段［图1（b）］。根据朱如凯等［33-34］的研究成果，已经明确了巴西改组的物源来自英买力南部和哈拉哈塘南部地区，现今构造高部位也位于英买力南部和哈拉哈塘南部地区的前提下，明确巴西改组沉积特征关系着该领域下一步的岩性勘探潜力。

2 沉积特征

2.1 岩相和测井相特征

根据20 口岩心、岩屑的观察和测井曲线的研究（图2），库车坳陷南斜坡主要发育浅水三角洲前缘相带。浅水三角洲与经典三角洲前缘相带的沉积模式不同，浅水三角洲的显著特征为分流河道在水下延伸较远，受不同程度席状砂化改造，频繁暴露于水面，前缘相带可划分为内前缘和外前缘。

图2 库车坳陷南斜坡巴西改组顺物源及垂直物源连井砂体对比剖面Fig.2 Cross sections of well-tie sand bodies with parallel and perpendicular provenances of Cretaceous Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

2.1.1 浅水三角洲内前缘相

（1）水下分流河道。该相带内河流作用较强，湖泊水动力难以较好地改造前期沉积物，因此是砂体主要卸载区。岩石类型是长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，总体来说颗粒分选好，磨圆为次棱—次圆；成分的成熟度偏高，填隙物含量较低，结构成熟度中等。沉积序列特征表现为底部岩性以细砂岩为主，砂体底部发育槽状交错层理、平行层理和小型冲刷面，具备单向水流特征；中、上部岩性为细砂和粉砂岩，发育波纹层理；砂体上部由粉砂或泥质条带组成，发育波状复合层理。总体来说，单层砂体厚度5 m，多期叠加河道砂体较厚可达25～30 m，且颜色为灰色和棕红色。测井曲线以箱形或者钟形为主，整体表现为正旋回特征。

（2）分流间湾。水动力环境较弱，沉积物以泥质成分为主，泥岩颜色以灰色、棕色和棕红色交互为主，反映了水体浅，易暴露于地表，且易见季节性水平纹理特征。

2.1.2 浅水三角洲外前缘相

（1）水下分流河道。水下分流河道向远端不断推进中河道沉积的砂体变细，岩性沿河道方向由细砂岩逐步过渡为粉砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，单层砂体厚度2～5 m，发育平行层理和波状复合层理等。垂向由下往上为由粗到细的序列，反映湖平面季节性和周期性的升降过程中，湖泊水动力对延伸较长的水下分流河道砂体改造的能力逐步减弱，河道在平面上也逐步呈现网状，局部砂体沿河道方向呈透镜体。测井曲线多以钟形和指形特征为主。

（2）席状砂。岩性以粉砂岩和泥质粉砂岩为，局部由细砂岩组成，单层厚度1～3 m。垂向由主下往上呈细—粗—细的沉积序列，发育交错层理、波状层理和平行层理。测井曲线为指形。

（3）分流间湾。水体较内前缘更深，虽由灰色、棕色泥岩组成，但颜色以灰色为主，局部夹杂着棕色泥岩，反映水体时而暴露于地表。

2.2 连井相特征

通过沿河道方向的2 条连井相和垂直于河道方向的1 条连井相剖面分析，巴西改组中、下段的地层分布局限，上段全区分布为退积型沉积模式。巴西改组3 个层段的浅水三角洲内前缘沉积分布在英买力—哈拉哈塘南部地区，水下分流河道砂岩岩性为细砂岩，单个砂体的厚度大，呈块状，连续性好，垂向多套叠置、横向变化慢且连片［图2（a）］。到英买力北部—玉东—羊塔克—东河塘地区，巴西改组中、下段的砂体尖灭，以上段浅水三角洲外前缘沉积为主，岩性为细砂—粉砂岩，在英买力北部—玉东—羊塔克地区，外前缘水下分流河道和席状砂沉积［图2（b）］。由南向北沿内前缘向外前缘顺河道延伸过程中为水进退积沉积，底部的水下分流河道砂体仍然连续，但厚度明显减薄，顶部和前端出现薄状的席状砂体，河口坝不发育，玉东以西及却勒地区是浅湖亚相泥岩沉积［图2（c）］。

2.3 地震相特征

巴西改组沉积前古地貌是西北高、东南低。沉积前英买力地区为水下低隆，且物源来自东南方向，巴西改组中、下段沉积期为浅水三角洲内前缘亚相，砂体主要搬运至英买力水下低隆处。其水下分流河道的砂体厚度较大，地震反射能量相对较强，且向英买力水下隆起超覆过程中，单层砂体厚度减薄，砂地比降低，地震能量减弱。巴西改组上段为退积沉积模式，由1 个或多个向上变细的正粒序组成，地震反射同相轴为多套强波峰波谷，内前缘反射能量较强，连续性好，延伸较远，外前缘过渡为砂泥互层或泥岩段，地震反射能量较弱（图3）。

图3 库车坳陷南斜坡巴西改组河控浅水三角洲地震剖面Fig.3 Seismic section of fluvial dominated shallow water deltas of Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

在井震精细标定的基础上，通过对库车坳陷南斜坡1.5万km2的二维和三维连片地震资料的巴西改组3 个层段的顶、底开展追踪（图4），优选均方根属性研究巴西改组上段地震相。从地震相上可识别出上段英买力以西和哈拉哈塘以东的两大水系，且水动力较强，发育多条水下分流河道。参见图2（c）的连井对比剖面可见，从浅水三角洲内前缘到外前缘，沿水下分流河道方向，单个砂体厚度逐步减薄，地震能量明显减弱，单个分支河道向西北方向延伸55～75 km，宽度为4～18 km；南部内前缘水下分流河道特征清晰，与河道间湾交错发育特征明显。图5 的ym2—ym202—ym1 连井对比剖面清晰可见，在2 个水下分流河道上的dh7 和ym1 井上的砂体发育，具有多套河道正旋回特征，qg1 位于河道间湾内，主要岩性为泥岩。沿河道继续向北多条水下分流河道交汇，呈朵叶体叠置撒开状。

图4 库车坳陷南斜坡巴西改组上段地震相Fig.4 Seismic facies of member U of Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

图5 库车坳陷南斜坡巴西改组上段连井沉积相剖面Fig.5 Well-tie section of sedimentary facies of member U of Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

3 沉积相展布

3.1 古地貌特征

河控浅水三角洲是指由河流注入浅水卸载而成的沉积体。浅水是指在浪基面以上、波浪受水底地形强烈影响的水深范围。大面积浅水区的形成与盆地缓慢沉降、平缓的地形和较小的坡度有关［35-36］。类比现代沉积［37］，认为现代浅水三角洲沉积时水深一般在10 m 以内，且水下分流河道在推进过程中所对应的湖水除了自身深度以外，还可能与所处的古地貌坡度有关［38-40］。

巴西改组沉积前库车坳陷南斜坡古地貌呈西高东低特征［图6（a）］，整体地形相对平缓，坡度较小（小于0.8°）。在英买力和羊塔克地区呈局部隆起，英买力东部和哈拉哈塘地区具有明显的2 个台阶。一台阶沿英买力西部到东河塘—哈拉哈塘北部，二台阶在哈拉哈塘南部，2 个台阶控制了巴西改组中、下段的东南方向物源的展布，2 段的前缘亚相仅仅延伸至东河塘—哈拉哈塘北部地区，逐步填平补齐2 个台阶。到巴西改组上段沉积时［图6（b）］，库车坳陷南斜坡呈南高北低，英买力东部和哈拉哈塘南部相对较高，坡度较缓且仍然小于0.5°，古地貌呈沟隆相间特征，在英买1 地区具有局部隆起，分割了巴西改组上段两大水系，结合连井和地震相研究，上段古地貌的沟壑处控制前缘水下分流河道的展布。

图6 库车坳陷南斜坡巴西改组（a）及巴西改组上段（b）沉积前古地貌Fig.6 Paleogeomorphologic map of the south slope of Kuqa Depression before deposition of Baxigai Formation（a）and member U（b）

3.2 沉积相展布与演化

利用钻井取心作为划分相类型的基础，以各井各层组砂地比统计分析为依据，结合地震相对砂体展布开展预测，并恢复沉积期古地貌为辅助，研究库车坳陷南斜坡巴西改组3 个层段的沉积相展布特征。

巴西改组中、下段沉积时期［图7（a）—（b）］，湖盆处于扩张期，水体逐渐加深，但整个湖盆仍为浅水湖盆。此时库车坳陷南斜坡呈西北高，东南低的构造特征，英买力地区古地貌虽相对较高，仍属水下隆起，湖盆中心在库车坳陷南斜坡的北部，整个英买力隆起处于浅湖沉积环境，主要沉积了棕色和红棕色的泥岩；哈拉哈塘的南部地区发育河控浅水三角洲内前缘沉积，岩性为沉积的水下分流河道砂体，砂地比高达80%左右，扇体呈朵叶体展布，内前缘逐步由一台阶延伸到二台阶。

与巴西改组中、下段相比，巴西改组上段沉积时河控浅水三角洲前缘的展布面积更广［图7（c）］，随着后期沉积物逐渐向西北方向的湖盆中心推进，东南部来的浅水三角洲前缘相覆盖整个英买力隆起。英买力南部和哈拉哈塘地区发育河控浅水三角洲内前缘沉积，河流的水动力较强，湖水改造作用较弱，砂地比在55%～80%，水下分流河道与分流间湾交互分布的沉积特征清晰，英买力南部与哈拉哈塘地区具有明显的2 套水系的间湾。玉东—英买力北部—东河塘地区以河控浅水三角洲外前缘相沉积为主，在玉东—英买力北部有多条外前缘的水下分流河道在该地区交汇，形成规模更大的外前缘的朵叶体，储层为水下分流河道砂体和席状砂，砂地比在30%～50%，粒序以正粒序为主，无河口坝的反粒序特征；东河塘地区为浅水三角洲外前缘末端—浅湖相沉积体系，以棕色和灰色泥岩沉积为主，储层为席状砂；到玉东以西至却勒地区是浅湖沉积相体系，砂地比小于10%，沉积泥岩的颜色也逐步由棕色过渡为灰色。

图7 库车坳陷南斜坡巴西改组上段（a）、中段（b）和下段（c）沉积相Fig.7 Sedimentary facies of member U（a），M（b）andL（c）of Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

巴西改组从下段到上段沉积时演化过程可见，湖平面持续上升，湖水侵入范围持续扩大；沉积模式从中、下段的加积型沉积演化为上段的退积型沉积，同时河控浅水三角洲前缘展布范围跟随湖平面的扩大由东南方向的哈拉哈塘地区向西北羊塔克地区延伸，水动力逐步加强、物源供给充足。巴西改组中、下段浅水三角洲主要发育1 条水系，且前缘亚相以内前缘为主，内外前缘的分界线不明显，与含砂量较高、前缘内多条水下分流河道叠置、总砂体厚度较大、泥岩相对不发育、河道的平面特征不清晰有关，前缘展布呈一个大的朵体。到上段沉积时，整个南斜坡南部已经被填平补齐，且发育2个大的水系，物源供给充足且由南向北水动力减弱，内外前缘的界限清晰，平面展布演化为大的朵叶体展布特征（图8）。

图8 库车坳陷南斜坡白垩系巴西改组沉积体系演化Fig.8 Sedimentary system evolution of Cretaceous Baxigai Formation in south slope of Kuqa Depression

4 河控浅水三角洲对岩性油藏分布的控制

库车坳陷南斜坡巴西改组的现今构造为南高北低，河控三角洲的物源又来自东南部的地质背景下，主要寻找2 类岩性油气藏：①砂体厚度相对较薄、连通性差的孤立砂体形成的透镜状岩性油气藏；②具有大面积侧向封堵形成的岩性油气藏。研究区的河控浅水三角洲呈朵叶体撒开，且沉积相带有内前缘的水下分流河道和分流间湾，外前缘的水下分流河道、分流间湾和席状砂，外前缘的水下分流河道的砂地比相对较低，外前缘侧翼或末端具有良好的侧向封堵性，易形成岩性圈闭；河控三角洲外前缘的席状砂体多为孤立透镜状的薄砂体，该相带也是寻找岩性油气藏的有利相带。因此，库车坳陷南斜坡地区的河控浅水三角洲内前缘顶部的席状砂，外前缘末端及侧翼的水下分流河道和席状砂是岩性油气藏勘探的有利相带。

库车坳陷南斜坡巴西改组中、下段的储层主要由河控三角洲内前缘相水下分流河道和席状砂的砂体构成。内前缘河水动力强，发育单层较厚的砂体，储层物性好，岩性为细砂岩为主，平均孔隙度为20%～25%，渗透率为100～1 000 mD，内前缘的砂体纵相厚度较大，横向连通性较好，单层泥岩平均厚度基本在5 m 以内，很难具备侧向的封堵能力，不易形成岩性油气藏。巴西改组中、下段的相带寻找上述2 类岩性油气藏的难度较大。

巴西改组上段在英买力南部到哈拉哈塘中南部地区沉积特征为河控浅水三角洲内前缘亚相，同时上段又为退积型沉积模式，垂向上为正旋回，底部发育水下分流河道的块状厚砂体，砂体横向连通性较好，不利于形成岩性油气藏。在退积沉积过程中英买力南部地区在垂向上顶部为泥岩沉积，夹杂的席状砂沉积，英买力南部地区河控浅水三角洲内前缘顶部的席状砂具有很好的顶底板条件（参见图4内前缘ym462 井顶部的孤立薄砂层具有含油性），易形成透镜状岩性圈闭，是岩性勘探的有利区域。玉东—英买力北部—东河塘地区上段的沉积相带演化为河控浅水三角洲外前缘，岩性为泥岩—粉砂岩—细砂岩，粉砂岩孔隙度16%～20%，渗透率0.1～100.0 mD，物性有所变差，储层是粉砂岩和细砂岩。由内前缘向外前缘演变的过程中，水动力逐步减弱，厚砂逐步过渡为砂泥互层，最后入湖的过程中，三角洲外前缘末端发育的席状砂是岩性勘探的有利相带（参见图4 外前缘yt502 井的席状砂体具有含油性），东河塘地区dh26 井环带位于三角洲外前缘末端，以席状砂沉积为主，是寻找透镜状岩性圈闭的有利地区。另外，外前缘向湖盆内演变过程中水下分流河道的砂体厚度逐步减薄，且位于外前缘侧翼的水下分流河道的砂体撒开，侧翼高部位具有泥岩作为良好的遮挡，也易形成岩性圈闭，yd7—ym46 环带位于三角洲外前缘的侧翼和末端是岩性油气藏勘探的有利区（参见图6）。

总体来看，库车坳陷南斜坡巴西改组现今构造格局要形成岩性油气藏的储盖组合与沉积相带密切相关。巴西改组上段发育的退积型河控浅水三角洲内前缘的顶部的席状砂，外前缘侧翼的水下分流河道和外前缘倾末端的席状砂是岩性油气藏勘探的有利相带。

5 结论

（1）库车坳陷南斜坡白垩系巴西改组发育浅水三角洲，证据包括：①巴西改组沉积时，古地貌背景相对平坦，坡度相对较小，从岩心观察发现浅水环境的沉积构造特征清晰；②沉积期频繁暴露或接近于水面，发育大面积的棕色和红棕色泥岩；③岩性细，结构成熟度中等，砂岩中发育丰富的强水动力沉积构造，垂向上多个间断正韵律叠置；④沉积主体是三角洲前缘亚相的水下分流河道、分流间湾和席状砂，前缘末端不发育河口坝，因河流能量远大于湖水能量，河流由东南向西北携带碎屑物质长距离推进，延伸较远。

（2）库车坳陷南斜坡巴西改组沉积相带为河控浅水三角洲前缘亚相和浅湖亚相。巴西改组中、下段以三角洲内前缘相沉积为主，发育1 个水系，呈朵叶体展布，分布在哈拉哈塘以南地区，沉积微相为内前缘水下分流河道和分流间湾；巴西改组上段地层整个斜坡分布，且沉积相为前缘亚相，可细分内前缘和外前缘亚相。在哈拉哈塘地区中、下段水系继承发育，且规模更大，玉东—英买力—羊塔克地区新发育1个水系，也呈朵叶体特征，沉积微相为内前缘水下分流河道和分流间湾，外前缘水下分流河道、分流间湾和席状砂。

（3）白垩系巴西改组上段是库车坳陷南斜坡地区岩性油气藏勘探的首选层段，其退积型河控浅水三角洲内前缘的顶部的席状砂，外前缘侧翼的水下分流河道和外前缘倾末端的席状砂是岩性油气藏勘探的有利相带，英买力南部和yd7—ym46—东dh26 井的环带是库车坳陷南斜坡白垩系巴西改组上段岩性油气藏勘探有利地区。