西藏倫坡拉盆地東部牛堡組沉積層序結(jié)構(gòu)及砂體發(fā)育模式*

郝景宇 潘磊 李吉選 李鳳 馬承憲 張文睿 李旭文

西藏倫坡拉盆地東部牛堡組沉積層序結(jié)構(gòu)及砂體發(fā)育模式*

郝景宇 潘磊 李吉選 李鳳 馬承憲 張文睿 李旭文

（中國石化勘探分公司）

以西藏倫坡拉盆地東部始新統(tǒng)牛堡組為例，借助最新地震和鉆井資料，根據(jù)盆地不同演化階段首次將牛堡組劃分為8個三級層序，建立了等時地層格架，明確了層序要素特征及構(gòu)成樣式。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)巖相、測井相及地震相特征，將沉積體系劃分出水下扇、扇三角洲、湖泊和沖積扇4種類型，明確了各層序發(fā)育期沉積相展布特征及其對砂體發(fā)育的控制作用，總結(jié)出斷控陡坡帶前端砂礫巖體、緩坡扇三角洲砂體、洪水密度流砂礫巖體和湖相透鏡狀砂體4類儲集砂體。綜合認為：斷控陡坡帶前端砂礫巖體是最有利砂體；緩坡扇三角洲砂體是最具勘探潛力的砂體。圖10參5

儲集砂體沉積體系層序構(gòu)成樣式牛堡組倫坡拉盆地

0 引言

隱蔽油氣藏一直是石油地質(zhì)家們關(guān)注的焦點，該類油氣藏具有勘探難度大、風險高的特點[1]。層序地層學(xué)的興起為隱蔽油氣藏勘探提供了理論依據(jù)，在等時地層格架下開展儲集砂體預(yù)測更加符合客觀規(guī)律[2]。倫坡拉盆地是西藏地區(qū)唯一發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流的新生代陸相盆地，前期多輪勘探未獲實質(zhì)性突破；2013年，中國石化勘探分公司重點勘探該盆地隱蔽油氣藏，首次在盆地南部鉆遇豐富的油氣顯示，證實盆地隱蔽油氣藏具有勘探潛力。

前人[3－4]對倫坡拉盆地始新統(tǒng)牛堡組沉積層序特征進行了初步研究，認為牛堡組可細分三段：牛一段、牛二段和牛三段各自構(gòu)成一個三級層序，各層序主要由海侵和高位體系域構(gòu)成，低位體系域主要發(fā)育水下扇儲層；但是前期二維地震資料品質(zhì)差，探井淺，無法獲得完整的地層資料，層序地層的劃分精度無法滿足隱蔽油氣藏的勘探需求。為了支撐倫坡拉盆地新一輪油氣勘探工作，筆者在前人的認識基礎(chǔ)上，以層序地層學(xué)為理論依據(jù)，利用最新鉆井和地震資料，開展了以倫坡拉盆地東部牛堡組為目標層斷的沉積層序及砂體發(fā)育模式研究，明確了有利砂體類型。

1 地質(zhì)背景

倫坡拉盆地面積約為3 620 km2，是一個沿班公湖—怒江斷裂帶呈東西向展布的新生代陸相盆地；現(xiàn)今盆地構(gòu)造格局可分為3個構(gòu)造單元，即北部逆掩推覆帶、中央凹陷帶和南部沖斷隆起帶[5－6]；工區(qū)位于倫坡拉盆地東部，區(qū)內(nèi)包括北部擠壓斷裂帶、南部沖斷隆起斜坡帶和中部江加錯、爬錯凹陷（圖1）。研究區(qū)發(fā)育的始新統(tǒng)牛堡組是主要的含油層段，厚度可達200～2 000 m，其底部與基底變質(zhì)巖不整合接觸，頂部與丁青湖組呈部分微角度不整合或整合接觸[7－8]，該組下部發(fā)育碎屑巖，上部發(fā)育碳酸鹽巖；碎屑巖儲層是唯一試獲工業(yè)油流的儲層類型，主要發(fā)育在牛二段和牛三段（圖2）。

圖1 西藏倫坡拉盆地構(gòu)造背景圖

2 層序地層格架

精細層序地層研究表明，各段可細分出2～3個亞段，各亞段獨立構(gòu)成一個三級層序，層序內(nèi)部可識別湖侵和高位體系域，局部還可識別低位體系域。

圖2 倫坡拉盆地牛堡組沉積層序特征

2.1 層序地層劃分及特征

牛堡組沉積期，盆地東部構(gòu)造演化經(jīng)歷了斷陷、斷陷至坳陷和坳陷至萎縮三個階段，海（湖）平面總體變化由早期上升過渡為晚期下降，層序的發(fā)育主要受到斷層、斜坡帶和湖平面升降等因素控制，各時期盆地層序劃分及發(fā)育特征存在明顯差異。

（1）斷陷時期（牛一段沉積期）

此時期湖平面從快速下降轉(zhuǎn)變?yōu)榫徛仙貙娱L期暴露在湖平面之上，呈氧化紅色；此時期南北物源充足，盆地處于過補償狀態(tài)，砂礫巖厚度大、分布廣；牛一段地震反射結(jié)構(gòu)雜亂，地震識別三級層序存在一定困難，但從井上可識別兩套穩(wěn)定展布的湖侵泥巖，據(jù)此將牛一段劃分為SQ1和SQ2兩個三級層序單元，SQ1和SQ2均由完整的體系域構(gòu)成。

（2）斷陷至坳陷時期（牛二段沉積期）

此時期，海（湖）平面變化經(jīng)歷了緩慢上升、快速上升和緩慢下降三個階段，地層初期暴露地表，呈氧化紅色，中晚期位于湖平面之下，呈還原灰色—灰黑色；盆地物源供給充足，處于平衡狀態(tài)；牛二段地震反射結(jié)構(gòu)清楚，從地震剖面中可識別兩個不整合面；依據(jù)前述特征可將牛二段劃分為SQ3、SQ4和SQ5三個三級層序單元，層序SQ4缺失低位體系域（圖2、圖3）。

（3）坳陷至萎縮咸化期（牛三段沉積期）

此時期盆地缺乏物源供給，處于欠補償狀態(tài)，湖平面快速下降，水體迅速咸化，地層由灰色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色；本段砂礫巖沖刷面和白云巖刀砍紋是三級層序界面存在的標志（圖版I-a、I-b），結(jié)合地震剖面，可將牛三段劃分出SQ6、SQ7和SQ8三個三級層序，層序SQ7和SQ8缺失低位體系域（圖2、圖3）。

2.2 重點層序構(gòu)成樣式

一個完整的三級層序由層序界面分隔、由體系域構(gòu)成[9－10]，因此要深入研究三級層序的構(gòu)成樣式就必須明確層序界面及體系域特征；研究區(qū)牛堡組儲層主要發(fā)育在層序SQ4、SQ5和SQ6中，本文以層序SQ4為例，解剖層序構(gòu)成樣式。

該層序由界面SB4和SB5分隔，界面SB4為一不整合面，其下部為紫紅色或淺灰色沖積扇相地層，上部為灰色扇三角洲—濱淺湖相地層（圖2）。地震剖面發(fā)現(xiàn)該界面下部具有削蝕特征，上部為較連續(xù)的平行反射結(jié)構(gòu)；界面SB5為一沉積間斷，地震上該界面上部可識別下超現(xiàn)象，下部可識別削蝕現(xiàn)象；界面SB4上部為鐘形電測曲線，反映水體加深的退積旋回；界面SB5下部為箱形—漏斗形電測曲線，反映水體變淺的進積或加積旋回。層序SQ4中部可識別出最大海（湖）泛面，該面向盆地周緣延伸至最大上超點，具有高連續(xù)中高振幅的地震反射特征，并將層序SQ4劃分出海侵和高位體系域；海侵體系域由多個向上變細旋回構(gòu)成，具有退積型地震反射結(jié)構(gòu)，反映物源供給強度減弱，可容納空間變大；高位體系域由多個向上變粗旋回構(gòu)成，具有前積或加積型地震反射結(jié)構(gòu)，反映物源供給強度大，可容納空間減小（圖3）。

圖3 倫坡拉盆地東部牛堡組二段—三段地震層序剖面

3 沉積體系與相帶特征

沉積體系由各種沉積相在空間上疊合構(gòu)成，是沉積相的集合體[11]，明確沉積相類型及特征是研究沉積體系的關(guān)鍵。筆者開展沉積體系特征研究，識別出水下扇、扇三角洲、湖泊、沖積扇等沉積體系。

3.1 水下扇體系

水下扇是工區(qū)牛堡組最重要的儲層相帶，主要發(fā)育在層序SQ4、SQ5、SQ6和SQ7內(nèi)，可細分為近岸水下扇（圖4a）和遠岸水下扇（圖4b）。

圖4 兩類水下扇的地震響應(yīng)特征

近岸水下扇主要發(fā)育在盆地北部，主要特點是分布范圍較廣、縱橫向巖性變化快、疊加厚度大、巖石磨圓差、垮塌物多；遠岸水下扇主要發(fā)育在盆地南部，主要特點是分布范圍小、巖石分選較近岸水下扇好、疊加厚度??；兩類水下扇巖性以砂礫巖為主，向頂部逐漸過渡為含礫砂巖或中粗砂巖，具下粗上細的正旋回，扇體底部普遍發(fā)育沖刷面（圖5a、圖5c）；巖心觀察表明，水下扇顆粒組分主要以懸浮狀態(tài)搬運（圖5d）；水下扇測井曲線為鐘-箱形，反映水動力初期較強，后期快速減弱（圖6a、圖6b）；兩類水下扇具有不同的地震響應(yīng)特征，近岸水下扇以高頻-中低連續(xù)-中強振幅楔狀或席狀反射結(jié)構(gòu)為主（圖4a），遠岸水下扇具有中低頻、中低連續(xù)、中弱振幅的透鏡狀反射結(jié)構(gòu)（圖4b）。

3.2 扇三角洲體系

扇三角洲體系主要分布在盆地南部斜坡帶，產(chǎn)自層序SQ4、SQ5和SQ6內(nèi)，是盆地南部的重要儲層相帶，研究區(qū)可識別出扇三角洲平原和扇三角洲前緣亞相。

（1）扇三角洲平原

扇三角洲平原由水上分流河道和泛濫平原組成，總體為向上變細旋回。水上分流河道由砂礫巖構(gòu)成，單層厚度大，發(fā)育塊狀層理，測井曲線以高幅箱形為主；泛濫平原主要由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖以及粉砂巖構(gòu)成，發(fā)育水平及洪水波紋層理，測井曲線為低幅齒化線形或低幅齒化指形（圖6c）；扇三角洲平原在順物源方向普遍具有中高頻、中連續(xù)、中強振幅的平行反射結(jié)構(gòu)，若水上分流河道和泛濫平原頻繁交替，地震反射頻率增高，連續(xù)性變差（圖7）。

（2）扇三角洲前緣

研究區(qū)南部斜坡帶物源供給強度小，扇三角洲前緣發(fā)育規(guī)模小，以“泥包砂”為主要特征；水下分流河道單層厚度薄，巖性以塊狀含礫細砂巖為主（圖5e），測井曲線以中高幅微齒化箱形為主（圖6d）；席狀砂巖性以粉砂巖為主，多與泥巖呈薄互層狀產(chǎn)出（圖5f），測井曲線呈中低幅指形（圖6d）；發(fā)育在湖侵和高位體系域內(nèi)的扇三角洲前緣具有不同的地質(zhì)特征：湖侵時，扇三角洲前緣主體向岸線方向退積或垂向加積，總體具有中低頻、中高連續(xù)、中強振幅的平行反射結(jié)構(gòu)；高位體系域時期，扇三角洲前緣主體向湖心方向前積或垂向加積，總體具有中高頻、中低連續(xù)、中強振幅的“類S型”前積反射結(jié)構(gòu)（圖7）。

圖5 倫坡拉盆地牛堡組巖相特征

圖6 倫坡拉盆地牛堡組典型微相巖性組合及測井相特征

圖7 扇三角洲的地震響應(yīng)特征

3.3 湖泊體系

湖泊體系是本區(qū)分布最廣泛的沉積體系，以發(fā)育厚層塊狀泥頁巖和少量薄層砂壩為主要特征，主要發(fā)育在層序SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8內(nèi)；濱淺湖砂壩是湖泊沉積體系的主要儲層微相，呈透鏡狀產(chǎn)出，巖性以灰色細-粉砂巖為主，發(fā)育浪成砂紋層理（圖5-g）；濱淺湖砂壩測井曲線呈高幅微齒化指形（圖6-e）；湖泊體系地震反射以中低頻—高連續(xù)—中強振幅平行或亞平行反射結(jié)構(gòu)為主要特征，當發(fā)育厚度較大、延伸較廣的濱淺湖砂壩時，地震反射軸連續(xù)性變差或出現(xiàn)復(fù)波。

3.4 沖積扇體系

沖積扇體系發(fā)育在SQ1、SQ2和SQ3內(nèi)，以發(fā)育紅色沉積物為典型特征。本區(qū)沖積扇主要發(fā)育扇中水道和漫流沉積微相；扇中水道巖性以礫巖、砂礫巖和粗砂巖為主，具有單層厚度大、成熟度低的特點；測井曲線以高幅微齒化箱形為主（圖6-f）；漫流沉積物主要是夾有薄層礫石的紅色泥巖，礫石呈漂浮狀分布在泥巖中，以懸浮方式搬運（圖5-h）；漫流沉積物以低幅指形電測曲線為主要特征（圖6-f）；沖積扇地震反射以高頻—中低連續(xù)—中弱振幅亂崗型反射結(jié)構(gòu)為主（圖8）。

圖8 沖積扇地震響應(yīng)特征

4 層序格架下的沉積演化與有利砂體類型

4.1 沉積演化及相帶展布

在層序格架的約束下，開展了沉積體系展布及縱向演化規(guī)律的研究工作，揭示了牛堡組各層序發(fā)育階段沉積體系發(fā)育的內(nèi)在聯(lián)系。

層序SQ1-SQ3形成于盆地拉張斷陷階段早中期，此時期南北邊界發(fā)育的東西向正斷裂控制了工區(qū)的沉積格局；工區(qū)南北坡形成了順斷裂大面積展布的沖積扇，東部繼承性隆起帶發(fā)育小規(guī)模的沖積扇體系，中部主要發(fā)育沖積平原和小規(guī)模湖泊（圖9-a）。

層序SQ4形成于拉張斷陷階段中晚期，此時期工區(qū)具有“北斷南超”的構(gòu)造格局；盆地斜坡帶發(fā)育扇三角洲沉積體系；南部W1井區(qū)坡度較陡，砂體卸載快，扇三角洲前緣發(fā)育規(guī)模??；W2井區(qū)坡度緩，扇三角洲前緣砂體展布范圍大（圖9-b）。

層序SQ5形成于拉張斷陷晚期和擠壓坳陷早期，此時期近岸水下扇發(fā)育規(guī)模減小，盆地斜坡帶物源供給強度加大，扇三角洲沉積體系規(guī)模大；南部W1井區(qū)發(fā)育小規(guī)模南北向展布的遠岸水下扇；W2井區(qū)遠岸水下扇受斜坡控制，發(fā)育在扇三角洲遠端（圖9-c）。

層序SQ6形成于斷陷末期至坳陷早期，此時期W1井區(qū)附近同沉積斷裂停止生長；全盆地物源供給強度減弱，近岸水下扇和扇三角洲沉積規(guī)模減??；扇三角洲前緣砂體受到湖（海）浪的改造，形成順岸線展布的砂壩；W1和W2井區(qū)斜坡帶沉積了小規(guī)模的遠岸水下扇（圖9-d）。

層序SQ7-SQ8形成于盆地坳陷中晚期，此時期盆地凹陷及斜坡帶基本填平補齊，盆地迅速干旱咸化，物源供給強度和水體能量弱，盆地內(nèi)碳酸鹽巖沉積規(guī)模較大。

4.2 沉積層序控制下的砂體發(fā)育模式

根據(jù)構(gòu)造、地形及水體變化等控制因素，工區(qū)發(fā)育多種類型砂體（圖9），總體可概括為以下4類：

（1）斷控陡坡帶前端砂礫巖體

盆地江加錯和爬錯凹陷北部盆緣沿斷層走向形成多個水下扇砂礫巖體，其一端被斷層封堵，另一端直接尖滅于湖相泥頁巖中，形成巖性-構(gòu)造油氣藏；該類砂體發(fā)育于層序SQ4-SQ8內(nèi)，孔隙度一般6%～12%，縱向上形成多個有利的生儲蓋組合，是研究區(qū)最有利的儲集砂體（圖10）。

（2）緩坡扇三角洲砂體

圖9 倫坡拉盆地東部沉積體系演化

圖10 倫坡拉盆地牛堡組儲集砂體發(fā)育模式

該類砂體主要在斜坡帶控制下形成，具有分布范圍廣的特征；江加錯和爬爬錯凹陷南部發(fā)育東西向展布的濱淺湖—扇三角洲前緣砂體；該類砂體發(fā)育在層序SQ4-SQ6的湖侵或高位體系域內(nèi)；前緣水下分流河道砂是最重要的扇三角洲砂體類型，具有兩類產(chǎn)出形式，一類向岸方向上傾尖滅于斜坡上，向湖盆中心尖滅于泥頁巖中，形成地層-巖性油氣藏；另一類向岸方向受到斷層封堵，向湖盆中心下超于斜坡帶或尖滅于泥頁巖中，形成構(gòu)造-巖性或構(gòu)造-地層油氣藏；前緣水下分流河道砂體垂向上常形成“三明治”式的生儲蓋組合，是最具勘探潛力的砂體。

（3）洪水密度流砂礫巖體

洪水密度流是陣發(fā)性洪水作用下形成的砂礫巖體，具有厚度與展布范圍小的特征，主要發(fā)育于層序SQ5-SQ6低位體系域內(nèi)，平面上位于扇三角洲前緣遠端；本區(qū)遠岸水下扇是洪水密度流的主要類型，其頂部與湖泛泥頁巖接觸，底部與下覆高位扇三角洲砂礫巖過渡，孔隙度一般4%～10%，具有形成巖性油氣藏的條件。

（4）湖相透鏡狀砂體

該類砂體是在湖浪改造作用下形成的，以濱淺湖砂壩為主，發(fā)育于層序SQ4-SQ8的高位體系域內(nèi)，平面上位于水下扇和扇三角洲遠端，以“泥包砂”的透鏡狀產(chǎn)出，規(guī)模小；該類砂體常受到湖浪改造，巖石結(jié)構(gòu)成熟度高，孔隙度一般5%～8%，烴源巖形成的油氣可直接進入砂體形成小規(guī)模的巖性油氣藏。

5 結(jié)論

（1）倫坡拉盆地牛堡組可劃分為SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7和SQ88個三級層序，層序內(nèi)部普遍由湖侵和高位體系域構(gòu)成，個別層序內(nèi)部發(fā)育低位體系域。

（2）層序劃分方案與前人不同，主要體現(xiàn)在：依據(jù)最新地震和鉆井資料，將前人劃分的三級層序再細分為多個三級層序，認為牛一段由上、下亞段構(gòu)成，分別對應(yīng)層序SQ1和SQ2，牛二段由上、中、下亞段構(gòu)成，分別對應(yīng)層序SQ3、SQ4和SQ5，牛三段由上、中、下亞段構(gòu)成，分別對應(yīng)層序SQ6、SQ7和SQ8。

（3）倫坡拉盆地牛堡組發(fā)育沖積扇、水下扇、扇三角洲、濱淺湖等沉積相類型，局部地區(qū)發(fā)育洪水密度流沉積；層序SQ1、SQ2和SQ3內(nèi)部低位域和高位域主要由沖積扇體構(gòu)成；層序SQ4、SQ5和SQ6內(nèi)部低位域主要由近、遠岸水下扇構(gòu)成，湖侵和高位域主要由扇三角洲平原和前緣分流河道、席狀砂以及濱淺湖砂壩構(gòu)成；層序SQ7和SQ8內(nèi)部湖侵和高位體系域主要由近岸水下扇、濱淺湖砂壩、泥坪和云坪構(gòu)成。

（4）工區(qū)發(fā)育4類儲集砂體，即斷控陡坡帶前端砂礫巖體、斜坡帶砂體、洪水密度流砂礫巖體和湖相透鏡狀砂體；斷控陡坡帶前端砂礫巖體是最有利的儲集砂體；緩坡扇三角洲砂體是最具勘探潛力的砂體。

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（修改回稿日期2016-02-20編輯王曉清）

國土部油氣中心項目（1211302108021-1）“倫坡拉鉆井工程及油氣資源潛力評價”。

郝景宇，男，1986年出生，碩士，從事石油地質(zhì)工作。地址:（610041）四川省成都市高新區(qū)吉泰路688號中國石化西南科研辦公基地1001室。電話：18683691930。E-mail：83962253@qq.com