準(zhǔn)噶爾盆地西北緣沙灣凹陷上烏爾禾組 大型扇三角洲控制因素

余海濤 劉新宇

摘 ?要：利用鉆井資料、測井資料、地震資料和分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣沙灣凹陷斜坡帶二疊系上烏爾禾組的沉積特征及控制因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明，該區(qū)上烏爾禾組發(fā)育中緩坡淺水礫石質(zhì)扇三角洲，由于地形坡度較緩，沉積物搬運(yùn)距離長，導(dǎo)致扇三角洲相帶寬，但以扇三角洲平原和前緣為主，前扇三角洲不發(fā)育。由于沉積水體較淺，湖平面相對(duì)升降對(duì)緩坡地形上扇三角洲的影響范圍大，表現(xiàn)為氧化色與還原色縱橫向頻繁交互出現(xiàn)。由于古氣候干燥，物源供給不足，扇三角洲向源區(qū)退積，縱向上呈多期正旋回疊加的沉積特征。在充分認(rèn)識(shí)沉積特征的基礎(chǔ)之上，建立了緩坡淺水扇三角洲的沉積模式。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾盆地;沙灣凹陷;緩坡;扇三角洲;沉積特征

前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣沙灣凹陷上烏爾禾組的沉積特征做過大量研究，明確指出上烏爾禾組的沉積具“扇體”特征，到底是“沖積扇”還是“扇三角洲”尚不明確。施小榮、趙長永等認(rèn)為上烏爾禾組為扇三角洲沉積，主要發(fā)育扇三角洲平原、前緣和前扇三角洲，扇三角洲平原和前緣的水下分流河道及河口砂壩砂體物性好，是較好的儲(chǔ)集層[10，11]。魯新川、史基安等認(rèn)為上烏爾禾組為多期沖積扇復(fù)合沉積，可進(jìn)一步分為扇根、扇中和扇緣[12]，儲(chǔ)層物性主要受壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕等成巖作用影響，整體為低孔低滲儲(chǔ)層。筆者認(rèn)為，上烏爾禾組整體具水下沉積特征，應(yīng)為扇三角洲沉積，而不同成因扇的三角洲，具不同沉積特征及儲(chǔ)集能力。本文在前人研究基礎(chǔ)上，充分利用中石油近年來在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的最新勘探資料，進(jìn)一步分析了晚二疊世上烏爾禾組沉積特征及控制因素，建立了緩坡淺水扇三角洲的沉積模式，以期指導(dǎo)油氣勘探生產(chǎn)。

1 ?區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的沙灣凹陷屬準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷的二級(jí)構(gòu)造單元，西鄰紅車斷裂帶，南為北天山山前沖斷帶的霍瑪吐背斜帶，北鄰中拐凸起 （圖1）。自上而下發(fā)育第四系、新近系、古近系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系、石炭系。其中，二疊系上烏爾禾組是近年來準(zhǔn)噶爾盆地西北緣油氣勘探的主力層系之一，自下而上可分為烏一段、烏二段、烏三段，整體為湖侵沉積，發(fā)育扇三角洲沉積體系，以灰綠色及紅褐色礫巖、砂礫巖、含礫砂巖為主，夾砂質(zhì)泥巖及泥巖。

2 ?沉積相類型

本區(qū)扇三角洲主要發(fā)育平原、前緣和扇間3種亞相類型，前三角洲幾不可見。扇三角洲平原主要以辮狀河道為主，偶見漫灘沼澤微相。扇三角洲前緣主要以水下分流河道和水下分流河道間微相為主，河口壩及前緣席狀砂少見（圖2）。

2.1 ?扇三角洲平原亞相

扇三角洲平原沉積物顆粒較粗，分選及磨圓較差，填隙物多呈氧化色，呈近物源、短距離搬運(yùn)的水下沉積特征，由辮狀河道和漫灘沼澤微相組成。

辮狀河道 ?是扇三角洲平原中最重要的微相，多由厚層塊狀礫巖、砂礫巖組成，少數(shù)為含礫砂巖，礫石粒徑整體較大，約3～5 cm，分選較差，呈次棱角狀（圖3-a），沉積厚度占平原亞相的80 %以上。發(fā)育大型交錯(cuò)層理、平行層理，底部多具沖刷面，垂向?qū)有蝻@示向上變細(xì)的正粒序，電測曲線表現(xiàn)為齒化箱型（圖4-a）。

漫灘沼澤 ?以薄層褐色、灰褐色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，夾粉細(xì)砂巖（圖3-b），局部含煤線為特征，電測曲線表現(xiàn)為高伽馬、低電阻的特征（圖4-b）。

2.2 ?扇三角洲前緣亞相

扇三角洲前緣沉積物顆粒較細(xì)，分選及磨圓較好，填隙物多呈還原色，整體呈遠(yuǎn)物源、長距離搬運(yùn)的水下沉積特征，主要由水下分流河道和分流河道間組成。

水下分流河道 ?以薄互層砂礫巖、含礫砂巖、砂質(zhì)礫巖為特征，砂質(zhì)顆粒分選較好，呈次圓狀（圖3-c），電測曲線呈鋸齒型（圖4-c）。

分流河道間 ?特征與漫灘沼澤相似，以暗色泥巖為主，夾粉細(xì)砂巖。主要區(qū)別在于比漫灘沼澤的泥質(zhì)含量低。

2.3 ?扇間亞相

扇間亞相主要分布在兩扇之間的高地，是分割不同扇體之間的重要相帶。以大套厚層褐色、灰褐色泥巖，夾薄層砂礫巖、含礫砂巖、泥質(zhì)砂巖為特征 （圖3-d），電測曲線呈大段齒化高伽馬、齒化低電阻 ?（圖4-d）。

3 ?沉積特征及成因

沙灣凹陷晚二疊世上烏爾禾組雖整體以粗碎屑灰綠色砂礫巖為主，但也含部分紅褐色泥巖夾層?？v向上以中下部巖性最粗，向上逐漸變細(xì)，整體呈湖侵背景下的扇三角洲-濱淺湖沉積體系。

3.1 ?受湖侵及物源供給欠充分的影響，整體呈退積 ? ? ? ? ?型扇三角洲的沉積特征

沙灣凹陷上烏爾禾組一段巖性為厚層塊狀砂礫巖及含礫砂巖，偶見薄層泥巖（圖5）。二段巖性為含礫砂巖、泥質(zhì)砂巖及泥巖互層。三段巖性為厚層泥巖夾含礫砂巖。整體呈下粗上細(xì)、砂礫巖厚度向上減薄的正旋回特征，體現(xiàn)了湖侵的沉積背景。如果物源供給充分，在湖侵背景下，可容空間增大，扇三角洲將呈垂向加積或向盆地進(jìn)積的沉積特征，表現(xiàn)為扇三角洲平原疊置在扇三角洲前緣之上。但該區(qū)上烏爾禾組互層狀的扇三角洲前緣疊置在厚層塊狀的扇三角洲平原之上，整體呈向物源區(qū)退積的沉積特征（圖5），應(yīng)是物源供給欠充分所致。

3.2 ?受氣候干燥及地形坡度較緩的影響，氧化色與 ? ? ? ? 還原色頻繁交替出現(xiàn)

沉積體的顏色在很大程度上受沉積環(huán)境的綜合影響，包括沉積期的古氣候、古地形及古水體等。沙灣凹陷上烏爾禾組整體以灰綠色砂礫巖為主，但也夾雜著紅褐色的泥巖及泥質(zhì)砂巖。這些顏色從下至上分布在上烏爾禾組的整個(gè)地層當(dāng)中，即便是處于水下沉積環(huán)境的扇三角洲前緣也有分布 ? （圖2）。結(jié)合前文所述，上烏爾禾組物源供給欠充分，表明沉積期古氣候干燥，水體搬運(yùn)能力弱，沉積體大面積處于氧化環(huán)境之中。

此外，從近物源區(qū)到沉積區(qū)，紅褐色與灰綠色大面積交替出現(xiàn)，體現(xiàn)了沉積環(huán)境由水上向水下頻繁演化的特征。通過對(duì)該區(qū)古地形研究發(fā)現(xiàn)，上烏爾禾組沉積時(shí)期，地表傾角4°～7°（圖6），湖盆水體略微升降即可大范圍影響沉積體的水體環(huán)境，從而造成氧化色與還原色大面積交替出現(xiàn)（圖7）。

3.3 ?受地形坡度較緩及湖盆水體較淺的影響，扇三 ? ? ? ? 角洲各相帶分布范圍較寬，物性整體較好

近年來，隨著國內(nèi)外淺水三角洲的研究逐步深入，指出淺水三角洲通常形成于水體較淺、構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的陸表海或地形平緩、整體緩慢沉降的大型坳陷盆地環(huán)境，準(zhǔn)噶爾盆地西北緣顯然具備這樣的淺水環(huán)境。地形坡度陡緩及湖盆水體深淺對(duì)扇三角洲展布特征的影響，主要體現(xiàn)在對(duì)沉積體搬運(yùn)距離遠(yuǎn)近的綜合影響之上。地形坡度緩、湖盆水體淺，湖水對(duì)沉積體的頂托作用就小，沉積物搬運(yùn)距離長，導(dǎo)致扇三角洲各相帶分布范圍較寬。沙灣凹陷上烏爾禾組一段從已鉆探井來看，主要是厚層、塊狀、箱型的扇三角洲平原，扇三角洲前緣基本無井鉆遇，應(yīng)當(dāng)發(fā)育在更遠(yuǎn)離物源區(qū)的盆地一側(cè)（圖8左）。烏爾禾組二段的扇三角洲平原相及扇三角洲前緣相均有鉆遇，在湖侵作用下，平原相向物源區(qū)退積，使前緣相的分布范圍更寬（圖8右）。烏爾禾組三段由于受大面積湖侵影響，扇三角洲平原及扇三角洲前緣的分布相對(duì)局限。另外，由于地形坡度較緩，沉積體搬運(yùn)距離遠(yuǎn)，堆積緩慢，沉積物分選好，使扇三角洲各相帶的物性整體較好。

4 ?沉積模式的建立及有利相帶分析

在古氣候干燥、物源供給欠充分、地形坡度較緩、沉積水體較淺的綜合影響下，本區(qū)上烏爾禾組發(fā)育退積型礫石質(zhì)扇三角洲，相帶寬，物性好，整體具備勘探價(jià)值。但通過對(duì)不同相帶的物性研究及對(duì)比，順物源方向搬運(yùn)距離越遠(yuǎn)，分選越好，泥質(zhì)含量越低，物性越好，因此前緣相帶的物性最好（圖9）。結(jié)合前文對(duì)不同層段相帶展布特征的研究，上烏爾禾組一段目前主要鉆遇的是扇三角洲平原，扇三角洲前緣基本無井鉆遇，應(yīng)發(fā)育在更遠(yuǎn)離物源區(qū)的盆地一側(cè)，但此時(shí)埋深推測已達(dá)5 500 m以上，受壓實(shí)作用影響孔隙不發(fā)育，物性較差。而上烏爾禾組二段扇三角洲平原相及扇三角洲前緣相均有鉆遇，前緣相的分布范圍更廣，且埋深僅4 500 m左右，對(duì)物性影響較小。因此，上烏爾禾二段扇三角洲前緣是本區(qū)最有利的相帶。

5 ?結(jié)論

（1） 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣上烏爾禾組沉積時(shí)，氣候干旱，從烏一段到烏二段物源供給變得欠充分、湖平面相對(duì)上升，使得扇三角洲向物源區(qū)退積，為典型的退積型扇三角洲。

（2） 上烏爾禾組沉積時(shí)地形平緩，沉積體長距離搬運(yùn)，分選較好，物性好，從而整體都具備較好的勘探價(jià)值。但由于扇體退積，使得烏爾禾組二段的前緣相面積大，且埋深適中，加之前緣相帶的物性整體好于平原相帶，故烏爾禾組二段的扇三角洲前緣為本區(qū)最有利的相帶。

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Large Fan Delta Control Factors of Upper Wuerhe Formation of Shawan Sag in Northwest Margin of Junggar Basin

Yu Haitao1，Liu Xinyu2，Wu Bowen3，Liu Xinming4

（1.Xinjiang oilfield company，PetroChina，Urumqi，Xinjiang，830013，China;2.Xinjiang oilfield company，PetroChina，Karamay，Xinjiang，834000，China;3.Southwest geophysical research institute，BGP INC.，China National Petroleum Corporation，Chengdu，Sichuan，610051，China;4.The east branch of BGP INC.，China National

Petroleum Corporation，Urumqi，Xinjiang，830013，China）

Abstract：Fan deltas were developed in slope zone of Shawan sag which was located in Northwest of Junggar Basin.Previous achievements were mainly focused on sedimentary characters but controlling factors，which leaded to little guiding for oil and gas exploration in fan delta.This paper used drilling，logging，seismic and analysis assay data to make a research on sedimentary characters and controlling factors of upper Wuerhe Formation of permian in slope zone of Shawan sag which was located in Northwest of Junggar Basin.The Result shows that shallow pebbly fan delta of upper Wuerhe Formation develops in gentle slope zone of study area，and fan delta face is broad for gentle terrain and long transport distance with none development of pro-delta subfacies.Lake-level fluctuation has a great affection on fan deltas in gentle terrain for shallow water，so that oxide color and reduced color have interactive appearance. Paleoclimate and provenance also have great affection on fan deltas that multi-stages positive cycles stacks vertically.Sedimentary model of shallow water fan delta with gentle slope is built on the basis of fully acknowledge on sedimentary characters.

Key words：Junggar Basin;Shawan sag;Gentle slope;Fan delta;Sedimentary characters