準噶爾盆地車排子凸起新近系沙灣組物源分析

蘇朝光,仲維蘋

(1.中國石油大學資源與信息學院,北京 102249; 2.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院,山東東營 257022; 3.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心,山東東營 257022)

準噶爾盆地車排子凸起新近系沙灣組物源分析

蘇朝光1,2,仲維蘋3

(1.中國石油大學資源與信息學院,北京 102249; 2.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院,山東東營 257022; 3.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心,山東東營 257022)

綜合利用地震、鉆井、測井及分析化驗等資料,通過古地貌分析、砂礫巖含量分析、地層傾角分析以及巖屑組分分析等方法,對沙灣組物源及古水流方向進行系統(tǒng)研究,認為沙灣組存在西北部和東北部兩大物源體系,早期發(fā)育西北部物源體系,控制了砂體呈近南北向展布,晚期物源方向往東遷移,以東北方向為主,控制了砂體呈東北-西南向展布。

物源;古水流;沙灣組;車排子凸起;準噶爾盆地

1 地質(zhì)背景

車排子凸起是準噶爾盆地的次一級構造單元,是海西晚期形成的長期繼承性古凸起,其西面和北面鄰近扎伊爾山,南部緊鄰四棵樹凹陷,東面與紅車斷裂帶、昌吉凹陷以及中拐凸起相接。車排子凸起具有不均衡隆升的特點,在西北部扎伊爾山前隆起最高,向東南部隆起幅度逐漸降低,其東南角至奎屯-安集海一帶隱伏消失(圖 1)。

車排子地區(qū)的沉積基底為石炭系,充填的重要層段為下白堊統(tǒng)、古近系和新近系,厚度約 500～2 500 m[1,2]。石炭系是一套火成巖為主的地層,白堊系相對較薄,古近系在靠近凸起邊緣呈楔狀分布,新近系沙灣組、塔西河組地層在全區(qū)分布較廣。總體上,基底以上的地層厚度自東向西、自南向北變薄、尖滅。目的層段新近系沙灣組為一個三級層序單元,分為兩個亞段,從下到上分別為沙一段、沙二段,其中沙一段內(nèi)部又分為 8個砂層組,沙灣組沉積早期 (沙一段 1—4砂組),整體為一個水進旋回,巖性主要為厚層塊狀砂礫巖、礫狀砂巖,主要沉積相類型為緩坡型扇三角洲;沙灣組沉積晚期 (5—8砂組及沙二段),整體為一個水退旋回,巖性主要為砂巖、棕紅色泥巖,主要沉積相類型為淺水辮狀河三角洲、沖積扇、沖積平原等①操應長.準噶爾盆地車排子地區(qū)新近系沙灣組沉積相研究.中國石油大學(華東),2009。

圖1 車排子地區(qū)構造位置Fig.1 Structure outline map and composite stratigraphic column of the Shawan Formation in Chepaizi area

2 物源分析方法

古物源和古水流的研究方法很多,針對研究區(qū)的構造演化特點和資料特點,綜合利用地震、鉆井、測井及分析化驗等資料,通過古地貌分析、砂礫巖百分含量分析、地層紋層傾角分析以及巖屑組分分析等方法,對該區(qū)沙灣組物源方向進行了系統(tǒng)研究。

2.1 古地貌分析

在反射特征較好的地震剖面上,通過對古溝谷、古坡折帶的識別[3]來恢復車排子地區(qū)新近系沙灣組的古地貌特征,進而對沉積物物源方向進行分析。從研究區(qū)地震資料可以看出,整個沙灣組坡度較平緩,但總體上呈現(xiàn)出“隆-坡-凹”的格局[4],地形具有明顯的坡折特征,研究區(qū)北部、西北部為隆起區(qū),向東和向南逐漸變緩,過渡為“坡”的地貌特征,“凹”主要集中在研究區(qū)的南部及東南部。

另外,在地震剖面上可識別出明顯的溝谷、河道充填等特征。研究區(qū)的西北部測線附近可見明顯的下切溝谷,該下切谷由西北向東南延伸,地震剖面上呈深切透鏡狀(圖 2);研究區(qū)東北部排 602井附近見明顯的河道砂體,該河道平面上呈近南北向展布。這些溝谷或河道都是從隆起區(qū)經(jīng)過緩坡區(qū)向凹陷區(qū)匯聚,是沙灣組碎屑沉積物搬運的通道。車排子地區(qū)的這種地貌特征為北部隆起區(qū)提供碎屑物源,經(jīng)過這些物源通道向緩坡區(qū)及凹陷區(qū)搬運沉積提供了可能,從而導致沙灣組在車排子凸起緩坡區(qū)沉積厚層的礫狀砂巖、含礫砂巖等。

圖 2 車排子地區(qū)沙灣組底界面下切谷Fig.2 Incised valley on the bottom boundary of the Shawan Formation in Chepaizi area

2.2 地層傾角測井

本次研究結合工區(qū)的實際情況,選擇了研究區(qū)約 14口井的地層傾角測井資料,利用藍綠模式法[5～7]詳細分析了其物源方向,其中又分為單口井的矢量頻率圖法和兩口井組合的矢量頻率圖法。

單口井矢量頻率法能詳細地列出每口井的傾向、傾角數(shù)據(jù),但難免計算的為視傾角、視傾向,有時不能真實地反映當時紋層的真傾向、真傾角;兩口井組合矢量頻率法消除了視傾角、視傾向對處理結果的影響,但是對找準同一層的同一套砂巖層可能存在一定的誤差。兩種方法相互補充、相互完善,可取得較好的效果。

運用單口井矢量頻率法對研究區(qū) 14口井的沉積傾角處理成果圖進行分析處理,選取排202井 1 060～1 070 m井段的穩(wěn)定泥巖產(chǎn)狀(190°∠3°)對研究區(qū)進行泥巖拉平校正,用赤平投影原理對數(shù)據(jù)進行恢復,將恢復后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理,做成矢量方位頻率圖。從圖 3、圖 4中可以看出,沙灣組沉積早期物源總的方向為西北方向,到沙灣組沉積晚期物源方向向東偏移,主要為東北方向。

運用兩口井組合矢量頻率法對研究區(qū)部分井組成 5組進行處理,在地震上運用兩條正交的地震反射軸經(jīng)過數(shù)學計算求取工區(qū)的背景值, 177.39°∠0.75°,經(jīng)過數(shù)據(jù)量取、統(tǒng)計,做成矢量方位頻率圖。從圖 5中可以看出,沙灣組沉積早期物源主要為西北方向 (圖 5a),沉積晚期物源方向與方法 1統(tǒng)計的有一定誤差,但總起來物源方向為北部(圖 5b)。

2.3 砂礫巖含量分析

陸源碎屑顆粒在搬運過程中,受沉積分異作用控制,粗碎屑沉積物一般分布于盆地的外圍地區(qū),盆地中心一般為細粒沉積物,且砂礫巖含量順物源方向逐漸降低。因此,沉積地層中砂礫巖含量平面變化的特點和規(guī)律可以作為判斷古水流、確定沉積物源的有效方法[8～10]。

圖 3 車排子地區(qū)沙灣組沉積早期單口井矢量方位頻率Fig.3 Vector az imuth frequency of a single well at the early deposition stage of the Shawan Formation in Chepaizi area

1)沙一段 1,2砂組

砂礫巖含量的高值區(qū)主要位于工區(qū)中部偏南,中南部絕大多數(shù)井的砂礫巖百分含量超過50%,平面分布具有由北向南減少的特點。分析認為,沙一段 1,2砂組沉積物主要來自北部物源區(qū)(圖 6a)。

2)沙一段 3,4砂組

砂礫巖百分含量的高值區(qū)位于研究區(qū)的中部排 8井附近,最高值可達 90%以上,向南砂礫巖百分含量逐漸降低,但大多數(shù)井的砂礫巖百分含量大于 50%;在排 208井附近也為砂礫巖百分含量高值區(qū)、且砂礫巖百分含量由東北向西南方向遞減 (圖 6b)。此外,3砂組在研究區(qū)的西北部排 103井附近發(fā)育沖積扇相砂礫巖。因此,綜合分析認為沙一段 3,4砂組沉積時期沉積物主要來自北部隆起,但該時期東北部隆起區(qū)也開始提供物源。

3)沙一段 5—8砂組

砂礫巖百分含量的高值區(qū)位于研究區(qū)的中部偏南,呈東北-西南方向條帶狀展布,百分含量一般都大于 30%。分析認為,物源方向為東北方向(圖 6c)。

4)沙二段

砂礫巖百分含量的高值區(qū)在工區(qū)的中西部,最大值可達 70%,主要為灰黑色和雜色的砂礫巖沉積,而工區(qū)的南部砂礫巖百分含量值急劇降低,一般都小于 10%,碎屑物質(zhì)供應量的減少,物源主要來自北部隆起區(qū)。

圖 4 車排子地區(qū)沙灣組沉積晚期單口井矢量方位頻率Fig.4 Vector azimuth frequency of a single well at the late deposition stage of the Shawan Formation in Chepaizi area

圖 5 車排子地區(qū)沙灣期兩口井組合矢量方位頻率Fig.5 Combined vector azimuth frequency of two wells at the Shawan period in Chepaizi area

圖 6 車排子地區(qū)沙灣組砂礫巖百分含量等值線Fig.6 Chorisogram of net-to-gross ratio for the Shawan For mation of Chepaizi area

2.4 巖屑組分分析

從研究區(qū) 20多口井中選取 40塊碎屑巖屑及巖心制成陰極發(fā)光薄片,在陰極發(fā)光顯微鏡下進行觀察,根據(jù)其中的陸源礦物和自生礦物的發(fā)光特征,分析其母巖性質(zhì)。

通過薄片的陰極發(fā)光分析發(fā)現(xiàn),車排子地區(qū)新近系沙灣組石英顆粒的發(fā)光顏色主要為深藍色、藍紫色,說明研究區(qū)的石英形成于火成巖中,是在高溫條件下快速冷卻形成的[11]。從研究區(qū)長石顆粒的發(fā)光特征來看,長石主要發(fā)藍-亮藍色、綠色及少量褐色光,發(fā)藍-亮藍色光的是鉀長石,發(fā)綠色光的為斜長石,灰?guī)r巖屑發(fā)棕黃色光。另外,噴出巖、泥巖、硅質(zhì)巖發(fā)光暗而雜或者不發(fā)光,不易區(qū)分,膠結物主要為方解石等鈣質(zhì)膠結,以發(fā)橘黃色光為特征(圖 7)。

總體上新近系沙灣組巖屑類型混雜,沙灣組沉積早期與晚期的巖石組分在發(fā)光顏色上沒有區(qū)別,但沉積早期碎屑物中灰?guī)r巖屑的含量明顯比晚期碎屑物中灰?guī)r巖屑的含量高,例如沉積早期的排 26井1 335 m,排9井1 348 m,排206井1 003.88 m以及排 10井 1 650 m沉積物中灰?guī)r巖屑含量較多;沉積晚期的排 26井 1 244 m,排 206井 988.96 m和排 206-12井 1 016.06 m的灰?guī)r巖屑含量較少(圖 7)。由此推測,物源區(qū)可能多層位遭受剝蝕,沙灣組沉積早期與晚期物源來自不同的剝蝕層位。

3 物源綜合分析及其意義

3.1 物源綜合分析

綜上所述,車排子地區(qū)新近系沙灣組沉積早期物源方向主要為西北部;沙灣組沉積晚期,物源方向向東遷移,主要為東北方向。

3.1.1 西北部物源體系

沙灣組沉積早期,車排子凸起為一個穩(wěn)定沉降區(qū),其凸起的高部位在研究區(qū)的西北部,這為碎屑沉積物的搬運及在斜坡區(qū)沉積提供了可能。早期在西北部物源體系控制下,車排子地區(qū)以緩坡扇三角洲沉積為主,砂體厚度大、連續(xù)性好、呈近南北向展布;沉積物粒度粗,巖性多為礫狀砂巖、砂礫巖、含礫粗砂巖,巖石成分中灰質(zhì)成分含量多。

3.1.2 東北部物源體系

沙灣組沉積晚期物源方向往東遷移,以東北方向為主。中石化勝利油田地質(zhì)科學研究院研究成果①趙宏亮.準噶爾盆地石油地質(zhì)特征及勝利區(qū)塊勘探對策研究.中石化勝利油田地質(zhì)科學院,2006也表明,由于新近系幕式擠壓作用,準噶爾盆地西北部白堊系的東溝組、古近系的紫泥泉子組、安集海河組及新近系的沙灣組、塔西河組沉降中心逐漸向西北方向遷移,北部高部位逐漸往東遷移,物源方向逐漸向東遷移。晚期在東北物源控制下,車排子地區(qū)沙灣組 5—8砂組以淺水辮狀河三角洲沉積為主,砂體厚度大、連續(xù)性好、呈東北-西南向展布,沉積物變細,巖性多為含礫砂巖,中粗砂巖夾薄層泥巖;沙灣組沙二段以沖積扇和沖擊平原沉積為主,砂體不發(fā)育。

3.2 研究意義

圖 7 車排子地區(qū)沙灣組沉積物陰極發(fā)光特征Fig.7 Cathodoluminescence characteristics of the sed iments in the Shawan For mation of Chepaizi area

車排子地區(qū)西南部四棵樹凹陷和東部昌吉凹陷均發(fā)育二疊系、侏羅系和古近系等多套有效烴源巖,可以為車排子地區(qū)提供油氣[12,13]。油源對比分析也表明,車排子地區(qū)稀油主要來源于昌吉凹陷侏羅紀煤系及湖相烴源巖;稠油主要來源于二疊系烴源巖[12]。車排子地區(qū)新近系沙灣組砂體主要發(fā)育于沙一段,砂體厚度大、連續(xù)性好,構造上為一簡單東南傾單斜,斷層和背斜構造不發(fā)育,砂體主體部位難以成藏。但是,沙灣組一段厚砂層是連接油源和圈閉的輸導體系中非常重要的一環(huán),促成油氣大規(guī)模向西北方向橫向轉移,使得紅車斷裂西側的車排子凸起新近系具有良好的成藏條件,并且沙灣組一段和二段的成藏可以歸納為“厚砂輸導、砂尖聚集、斷層溝通、巖性成藏”的模式[14]。2005年完鉆的排 2井,在新近系沙灣組一段 1 013.4～1 017.3 m井段獲得高產(chǎn)油流,隨后完鉆的排 6井在沙灣組一段也獲得高產(chǎn)工業(yè)油流。研究表明,排2井鉆遇油藏為透鏡體狀濱淺湖灘壩砂體上傾尖滅油藏,排 6井鉆遇油藏為地層超覆-尖滅油藏[12,15]。因此,在下一步的勘探部署中,建議結合物源體系控制下的砂體展布規(guī)律研究成果,尋找砂體上傾尖滅巖性油氣藏作為主要勘探目標。

4 結論

1)車排子地區(qū)新近系沙灣組存在兩大物源體系,分別為西北部和東北部物源體系,沙灣組沉積早期發(fā)育西北部物源體系,沉積體系以緩坡扇三角洲沉積為主,沉積物粒度粗;沙灣組沉積晚期物源方向往東遷移,以東北方向為主,沉積體系以淺水辮狀河三角洲沉積和沖積扇、沖擊平原沉積為主,沉積物粒度相對較細。

2)受物源體系發(fā)育特征控制,車排子地區(qū)砂體主要發(fā)育于沙一段,厚度大、連續(xù)性好,且構造為一簡單單斜,主體部位難以成藏,但可作為良好的油氣運移通道,使得上傾尖滅砂體具有良好的油氣成藏條件,因此,上傾尖滅巖性油氣藏是下一步主要勘探目標。

致謝:文章在寫作過程中得到了中國石油大學(華東)地球資源與信息學院操應長教授的幫助,在此致以最誠摯的感謝!

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An analysis on the provenance of the Neogene Shawan Formation in the Chepa izi Uplift of the Junggar Basin

Su Chaoguang1,2and ZhongWeiping3

(1.College of Geosciences,China University of Petroleum,Beijing102249,China;2.Geophysical Research Institute of SINOPEC Shengli Oilfield Company,Dongying,Shandong257022,China;3.Research Center forNew B locks in West China,SINOPEC ShengliOilfield Company,Dongying,Shandong257022,China)

Seis mic,drilling,logging and test data are integrated to systematically study the provenances and paleocurrent direction through analysisof paleogeomorphology,net-to-gross ratio,stratigraphic dip and lithic components for the Shawan Formation of the Chepaizi uplift in Junggar Basin.The result indicates that there are two major provenances,one in the northwest and the other in the northeast.The early provenance was developed early and controlled the near S-N distribution of the sandbodies.Later itmigrated eastwards,mainly northeas twards, and controlled the NE-S Wdistribution of sandbodies.

provenance,paleocurrent,Shawan Formation,ChepaiziUplift,JunggarBasin

TE122.2

A

0253-9985(2010)05-0648-08

2010-07-01。

蘇朝光(1969—),男,高級工程師,地質(zhì)綜合研究。

教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目(NECT-06-0604)。

(編輯 董 立)