准噶尔盆地春光地区新近系沙湾组辫—曲演化与成藏特点

岳欣欣

(中国石化 河南油田分公司 勘探开发研究院，郑州 450018)

准噶尔盆地西北缘新生界剥蚀严重，勘探初期主要集中在侏罗系等深层系，近些年随着春光地区勘探思路的转变、新的高精度三维地震资料采集，勘探层系上移，并利用“亮点”技术寻找到一系列的岩性圈闭[1]，陆续发现了C27、C33等高产工业油流井，揭开了新近系油气勘探开发的序幕。然而地质规律缺乏全面系统的认识，勘探开发工作一度进入瓶颈期。早期研究认为春光地区新近系沙湾组发育辫状河—辫状河三角洲[2-3]，以三角洲前缘沉积为主，主要针对水下分流河道砂体寻找圈闭，但随着勘探的逐步深入，钻探频频失利，早期的沉积认识已不足以指导沙湾组的精细勘探。本文在前人研究的基础上，结合岩心、测井及垂向地层沿层切片等资料，认为研究区以河流相沉积为主，具有辫状河向曲流河逐渐过渡的特点,并对河型转化特征及控制因素进行研究，再现研究区河流相沉积演化过程，明确了不同成因砂体的展布特征，分析了不同河型岩性油气藏成藏特点，建立了新的成藏模式，明确了有利勘探方向，为后期沙湾组的岩性油藏进一步挖潜提供理论依据。

1 区域地质概况

准噶尔盆地西北缘位于西伯利亚板块、东欧板块和塔里木板块的交汇部位[4-5]，为大型逆冲构造带，具有丰富的油气资源。车排子凸起位于准噶尔盆地西北缘斜坡带上，为晚海西期形成的楔形三角形古隆起。春光地区位于车排子凸起中部(图1)，西部和西北部临近扎伊尔山，东部和南部紧邻昌吉和四棵树生烃凹陷，面积为1 023 km2，地势北高南低，为大型缓坡单斜构造。基底为石炭系凝灰岩，缺失二叠系和三叠系，侏罗系仅在沟谷内充填，白垩系、古近系、新近系逐层超覆在石炭系之上。

研究区长期处于隆升状态，位于油气有利指向区，昌吉凹陷和四棵树凹陷生成的油气从“东”、“南”两个方向，向该区运移和聚集成藏[6-8]，为典型的源外成藏。新近系沙湾组(N1s)，为研究区主要的含油气层系，自下而上可分为沙一段(N1s1)、沙二段(N1s2)与沙三段(N1s3)，地层南厚北薄，厚度在225～500 m，此次研究目的层系为N1s1与N1s2。

2 沉积相类型

在前人研究基础上[3,9-11]，结合岩心、测井及分析化验资料，认为研究区东部及西南部沙一段与沙二段发育辫状河、曲流河沉积。

2.1 辫状河

N1s1Ⅰ砂组及Ⅱ-Ⅳ砂组的东部沉积物岩性较粗，岩性整体以厚层砂砾岩、含砾细砂岩为主， N1s1Ⅰ砂组表现为多期正韵律叠置沉积，底部见砾石滞留沉积，为典型的冲刷界面(图2a-c)；自然电位测井曲线为多台阶高幅的齿化箱形(图3)，砂砾岩含量高，泥质含量低，具“砂包泥”沉积特征；隔夹层不发育，且不连续。砂体厚度大，平均在30 m左右，局部可达65 m，砂体叠合连片发育，形成“泛连通体”，为辫状河沉积。辫状河垂向上多期增生体加积形成巨厚砂层，为心滩沉积。

2.2 曲流河

N1s1Ⅱ-Ⅳ砂组的西部及N1s2Ⅴ砂组沉积时期，岩性较细，以含砾细砂岩、中砂岩、细砂岩为主(图2d，e)，灰绿色、棕红色泥岩交替发育(图2f)，砂体厚度小，在2～12 m之间，隔夹层发育，具有较好的连续性，厚度大，垂向上具“泥包砂”沉积特征，砂体多呈侧向叠置；自然电位测井曲线以钟形、齿化箱形为主(图3)，垂向上发育多期沉积旋回，为曲流河沉积。

图1 准噶尔盆地春光地区构造位置(a)和地层系统(b)

图2 准噶尔盆地春光地区研究区典型岩心照片

图3 准噶尔盆地春光地区研究区不同河型沉积特征

3 辫—曲转换控制因素及沉积演化

河型是多因素综合控制的结果，不同的河型砂体展布特征差异较大，形成不同类型的油气藏[12-14]。通过对河型控制因素及沉积演化特征的研究，进一步明确不同成因砂体的展布特征及有利圈闭发育条带，为下一步勘探开发指明方向。

3.1 控制因素

3.1.1 构造沉降及地形

构造沉降及地形差异是辫状河向曲流河转换的一个关键因素[13-16]。新近系沙湾组沉积时期，在喜马拉雅构造作用下，车排子凸起强烈掀斜，南部整体沉降，构造反转，导致地层南厚北薄，地层由南向北超覆在石炭系及古近系之上。沙湾组沉积早期，由于下伏地层长期遭到剥蚀，古地貌高差大，地形相对较陡，发育辫状河沉积；随着沉积物的进一步沉积，至N1s2沉积时期，地形进一步夷平，地形坡度更加平缓，辫状河向曲流河转变。

3.1.2 基准面旋回

不同时期的可容纳空间、沉积物供给量受控于基准面旋回，进而影响河型的转变[11,17]。沙湾组沉积时期，处于长期基准面持续上升期。早期N1s1沉积基准面最低，河道下切能力强、切割叠置发育，以垂向加积为主，沉积砂体厚度大，发育辫状河沉积；随着基准面持续上升，物源供给减少，河道下切能力逐步变弱，河道规模变小，而弯曲度增大，整体以侧向加积为主，发育曲流河沉积(图3)。

3.1.3 物源供给

西北部扎伊尔山为研究区主要物源区。N1s1沉积早期，岩石风化作用强烈，物源充沛且持续供给，多期河道交切叠置，砂岩粒度粗且分选较差，含砂率在70%以上，局部超过90%，发育大规模厚层辫状河沉积；随着物源供给的减弱，沉积物粒度变细，河道规模变小，泛滥平原发育广泛，含砂率降低，在70%以下，大部分区域分布在30%～50%之间，河道向曲流河转变。

3.1.4 气候

气候对河型的演变具有重要的作用[18-19]。湿润气候条件，降雨量大，携带丰富的沉积物，易形成大型的辫状河，反之，在干旱的气候条件下，降雨量小，携带沉积物有限，易向小规模的曲流河转变；研究区N1s1早中期的沉积，沉积物粒度粗，颜色以灰色、灰白色为主，表征为温暖潮湿环境，而N1s1沉积后期至N1s2沉积后期见紫红色泥岩、棕红色膏质泥岩，表征气候条件由温暖潮湿向干旱炎热过渡[4]。

3.2 沉积演化分析及模式

在现代沉积研究的基础上[11]，结合沙湾组地震剖面和平面属性，分析沉积相的演变过程。春光地区沙湾组埋藏浅，地层深度在800～1 800 m之间，成岩、胶结作用较差，砂岩较疏松，储层孔隙度普遍较高，速度和密度普遍低于泥岩。砂岩储层具有较低速度和密度的特点，在地震剖面上表现为较强波谷反射[1,20]。

春光油田三维地震已全区覆盖。在室内资料处理过程中采用了井约束提高分辨率处理技术，地震资料信噪比得到提高，获得了一套地震剖面上反射结构清晰，同相轴波组关系对比明显，容易追踪的高品质的地震资料。地震波组间的交互关系也比较明显，能够清楚表明地层的超覆、削蚀和尖灭等特征，也能够清楚显示断层对地层的错断现象，断点也清晰易辨识。经过频谱分析表明，三维地震资料的有效频宽8～150 Hz，沙湾组主频80 Hz。地震资料具有较高的主频和较大的频宽，具有更高的分辨能力，可以精确地刻画储层边界和较小的储层单元。

图4为过C1井的地震剖面， C1井砂泥岩平均速度3 000 m/s左右，地震资料可以识别8 m左右厚度的砂岩。沙湾组的砂岩储层厚度普遍在5 m以下，对应在较强的波谷(红色)反射内，因此在地震剖面上，可以通过强波谷反射，来识别砂岩储层的分布特征。同时，根据垂向上不同小层中砂岩的分布变化，可以在一定程度上描述沉积相的演变。

从地震剖面上看，新近系沙湾组早期发育的辫状河沉积，形成的心滩等砂体，整体表现为中—强波谷反射特征，横向连续性差、振幅变化不明显的反射特征。河道侧缘尖灭等砂体为沙湾组中期发育的曲流河沉积所形成的，剖面上为强波谷反射为主，横向上的延伸受河道规模控制，但河道砂岩与河道间泥岩的地震振幅强弱变化明显。从下往上的3个层位Ⅰ2、Ⅱ3和V2，从地震剖面上看，Ⅰ2以辫状河心滩的反射为主；Ⅱ3南部以心滩反射为主，北部以辫状河道反射为主；V2及上部地层整体以曲流河沉积为主。垂向上，这些地震反射，能够表现出辫状河向曲流河演变的特征。

图4 准噶尔盆地春光地区过C1井地震剖面反映垂向上沉积相变化

进一步对地震剖面中反映砂岩分布的波谷同相轴进行精细地震解释，并提取沿层小时窗地震振幅切片，来刻画砂泥岩的分布。时窗长度一般取4 ms或6 ms。

图5a-c分别为春光地区西南部层位Ⅰ2、Ⅱ3和V2的沿层最大波谷振幅切片属性图，图中高亮的红—黄色区域对应地震剖面中较强的波谷反射，反映对应层位中砂岩的分布；绿色—空白处对应地震剖面中较弱的波谷反射，多为泥岩的反映。

图5a为N1s1Ⅰ2小层的最大波谷振幅属性图，该小层主要为横向上不连续的中—强振幅变化，也可见网络状特征。结合沉积相分析(图5a′)和地震属性，认为是辫状河的心滩砂体。N1s1沉积初期基准面低，物源供给充沛，发育辫状河沉积，多期河道砂体相互切割叠置形成大套厚层砂(砾)岩体，心滩发育。

图5b为N1s1Ⅱ3小层的最大波谷振幅属性图，图中可见明显的高弯度的强振幅特征，沿北东—南西方向基本连续，结合沉积相分析，认为主要反映曲流河沉积；东南部则表现为中—强振幅，横向上变化较快，也有一定的网络状分布特征，分析为辫状河主体部位的心滩等沉积(图5b′)。在中部，河道分叉，弯曲度变高，以侧向加积为主，形成点坝，出现曲流河沉积，此时，辫状河与曲流河在同一时期共存。

图5c为N1s2Ⅴ2小层的最大波谷振幅属性图，图中可见明显的多条高弯度的曲流河特征，沿北东—南西方向连续发育。河道规模变小，下切作用减弱，以侧向加积为主，泛滥平原发育广泛，辫状河完全转换为曲流河沉积，河道侧向迁移频繁，点坝及废弃河道发育，河道弯曲度高，决口扇不发育(图5c′)。

综合上述分析，对春光地区沙湾组辫—曲沉积演化规律进行总结，建立沉积模式(图6)。在N1s1沉积早期，由于物源供给充沛，主要发育辫状河沉积，在N1s1沉积中晚期随着基准面的升高、地形坡度的减小、气候逐渐干旱以及物源供给减弱，辫状河沉积范围减小，在研究区西部开始发育曲流河沉积，表现为辫—曲同时发育特征，在自然界中这种同一地区同一时期辫—曲同时发育的现象也比较常见[3]。在N1s2沉积时期，则主要发育曲流河沉积。

图5 准噶尔盆地春光地区西南部层位最大波谷振幅属性与沉积相

图6 准噶尔盆地春光地区研究区辫状河—曲流河沉积演化模式

4 岩性油气藏成藏特点与有利勘探方向

4.1 不同河型岩性油气藏成藏特点

辫状河为多期次河道砂体垂向叠加、切叠沉积，砂体厚度大，物性好，分布稳定。地震剖面上为弱反射，较难识别刻画，只有河道侧缘砂体厚度减薄区域和局部的顶部砂体可识别。早期研究认为该套厚砂(即“板砂”)为研究区重要的油气疏导体系，由于缺少有效的遮挡条件，较难聚集成藏[21-22]。随着钻井密度的增加，部分井钻遇油层，通过对砂体精细的分析认为在“板砂”顶部砂体分异的位置，垂向上及横向上受到泛滥平原泥岩的遮挡形成岩性圈闭，来自四棵树凹陷侏罗系的原油充注成藏，具有“砂尖成藏”的特点[23](图7a)。地震剖面上表征为低频、强振幅(两正夹一负)的波组特征，均方根振幅属性上表现为孤立亮点、面积较小、振幅值较高(通常数值在30 000以上)(图7b，c)。

随着基准面上升，物源供给减弱，辫状河逐渐向曲流河过渡。砂体以侧向叠加式、侧向切叠式为主(图3)，剖面上砂体多呈透镜状，泥岩隔夹层发育，可形成有利圈闭。早期认为河道砂体是同体同期且相互连通的(图8a)，通过“亮点”技术，发现一系列单井点油藏，规模较小。对地质特征及成藏认识的不足，制约了勘探开发的进程。通过对河道展布形态的精细刻画认为，西南部发育一系列曲流河侧积形成的点坝，砂体是同体不同期河道迁移摆动形成的(图8b)，由于泛滥平原的遮挡，形成多条砂体侧向尖灭带，砂体紧挨油气主要运移通道N1s1底部“板砂”易于输导成藏，形成上倾尖灭岩性油气藏[19,21]，油藏沿着砂体尖灭带呈“条带状”分布，为研究区主要含油条带。大多数高产井(C63、C123E、C134等井)均位于砂体尖灭带附近。曲流河砂体厚度薄，泥岩发育，地震上波组关系清晰，易于识别刻画，地震剖面上同相轴不连续、呈蠕虫状分布，平面上为多个孤立亮点，呈不规则弓形展布。

图7 准噶尔盆地春光地区辫状河油气藏特点

图8 准噶尔盆地春光地区曲流河砂体叠置特征与油气藏特点

在N1s2Ⅴ砂组曲流河沉积时期，研究区岩性圈闭极为发育，但由于距离输导通道较远，需要断层垂向上沟通油气输导通道，因此在喜马拉雅运动期，研究区东北部沙湾组断层发育区，砂—泥对接的反向(北掉)断层有利于形成侧向封堵，形成断层—岩性油藏。

4.2 成藏模式

整体研究认为准西缘车排子凸起不整合面、厚砂体/层、断层为油气主要的运移通道。车排子凸起春光地区不整合地层发育，不整合面可作为油气长距离运移通道。春光地区受喜马拉雅运动影响，新近系沙湾组断层较为发育，为油气的纵向运移提供了良好的通道，沙湾组厚砂体则作为主要的横向运移通道[21]。具体而言，在辫状河“板砂”砂体发育区，“板砂”可作为油气横向输导的优势通道，在部分辫状河砂体分异的有利圈闭中成藏；在曲流河砂体发育区，由于缺乏有效沟通，较难聚集成藏，需要寻找既能沟通曲流河砂体又能与辫状河“板砂”沟通的断层发育区域进行目标优选，油气通过板砂横向运移、再经断层纵向调整运移至曲流河所形成的圈闭中成藏(图9)。

通过本次研究建立了沙湾组辫状河、曲流河发育区新的油气成藏模式，认为砂尖、砂顶的砂体分异区及具有断层沟通“板砂”的曲流河砂体发育区均可成藏，打破了早期研究认为油气仅在最外侧砂体尖灭带成藏的认识，有效拓宽了勘探领域，从而形成了立体成藏的格局。

4.3 有利勘探方向

沙湾组N1s1Ⅱ砂组为研究区主要含油层位，早期研究被认为是三角洲沉积，砂体上倾尖灭形成的岩性油气藏同期砂体只有一个尖灭带。近期研究认为其是河流相沉积，通过对河型的精细刻画认为外带为典型的曲流河沉积，砂体与泥岩相伴发育，不同时期单砂体横向形成条带性尖灭带、纵向交叉错落形成叠置尖灭带，在尖灭带附近形成一系列岩性圈闭群(图10)，在曲流河油气成藏特点的指导下，平面上内拓外扩，由单一含油条带转变为多个含油条带，地质认识不同，扩大了勘探潜力，随后部署的C106、C134、C137等多口井均取得突破发现，如C134井沙湾组试油期间3 mm油嘴自喷日产油41.4 m3。下一步应继续加强地震地质综合研究，寻找单期河道尖灭位置，精细刻画单层砂体尖灭位置，扩展增储的有利区带。

5 结论

(1)研究区新近系沙湾组一段及二段整体发育辫状河、曲流河2种类型的河流沉积， 同一时期出现“东辫西曲”的沉积特征。辫状河多期河道纵向频繁切割、叠置，砂体呈“砂包泥”的特征，形成泛连通体，物性较好；向上河流类型也由辫状河逐步演变为曲流河，单砂体整体厚度逐渐减薄，呈孤立透镜状发育。

图9 准噶尔盆地春光地区沙湾组油气成藏模式

图10 准噶尔盆地春光地区曲流河砂体尖灭带刻画及有利区带

(2)构造沉降及地形、基准面变化、物源供给、气候等因素是河型演变的主要控制因素。随着地形的进一步夷平、基准面逐渐的升高、物源供给整体减弱、气候环境的改变，辫状河逐渐向曲流河转换。

(3)研究区沙湾组以岩性油气藏为主，辫状河砂体厚度大，连通性好，为重要油气运移通道，仅在厚砂顶部分异区聚集成藏，具有“砂尖成藏”的特点；曲流河河漫泥岩发育，为较好的遮挡条件，形成岩性油气藏，为研究区主要油藏类型。砂尖、砂顶的砂体分异区及具有断层沟通“板砂”的曲流河砂体发育区均可成藏，打破了早期研究认为油气仅在最外侧砂体尖灭带成藏的认识，有效拓宽了勘探领域，从而形成了立体成藏的格局。