干旱湖盆边缘浅水三角洲沉积特征与沉积模式——以青海尕斯库勒油田下油砂山组Ⅵ油组为例.pdf

第41卷第3期2023年6月Vol.41 No.3Jun.2023沉 积 学 报ACTA SEDIMENTOLOGICA SINICA干旱湖盆边缘浅水三角洲沉积特征与沉积模式以青海尕斯库勒油田下油砂山组 VI 油组为例张佩1，钱其豪2，姜明忠1，陈续琴1，王爱明1，柴新1，宋祖勇1，冯文杰31.中国石油青海油田分公司勘探开发研究院，甘肃敦煌 7362022.中国石油勘探开发研究院，北京 1000833.长江大学地球科学学院，武汉 430100摘 要 综合利用岩心、测井及现代沉积资料，采用比较沉积学方法在青海尕斯库勒油田下油砂山组识别出典型的干旱湖盆浅水三角洲成因储层，在此基础上，通过现代沉积与地下储层密井网解剖初步建立了干旱湖盆浅水三角洲沉积模式。研究表明：干热气候引起的沉积物性质与水文特征差异，导致干旱浅水三角洲存在明显的事件性特征且沉积特征明显有别于湿润气候下的浅水三角洲，其前缘暴露时间长、暴露区域广，泥质沉积物以红褐色为主，缺乏植物化石。干旱浅水三角洲的基本沉积单元为一条供给河道控制的复合沉积体。以一条主干分流河道为骨架，决口水道朵体与分流水道河口坝组合分别高频发育于河道主干河道侧缘和末端，但其规模较小。干旱浅水三角洲存在明显的顺源相带差异，按照沉积特征可将这类三角洲分为平原、前缘及前三角洲；在平原亚相，主干河道切入平原沉积并在边缘发育多个决口朵体，朵体内部可见发散状决口水道；进入前缘亚相后，主干河道分支成多条分流河道，每一条分支河道控制形成一个河坝组合，最终形成多个辐射状延伸、侧向彼此独立的河坝组合；河坝组合一般呈“河在坝上走”的样式，其内部发育多条末端分流水道，整体呈底平顶凸的半透镜状，河道位于河坝组合中部；前三角洲主要沉积泥岩，缺乏河流供给，缺少砂质沉积。主干河道和河坝组合为该类三角洲的优质储集体。关键词 干旱气候；浅水三角洲；事件性沉积；沉积模式；比较沉积学第一作者简介 张佩，女，1990年出生，硕士，工程师，储层沉积学，E-mail:通信作者 冯文杰，男，副教授，E-mail:中图分类号 P618.13 文献标志码 A0 引言 浅水三角洲一般发育于水体较浅、物源供给充足、构造稳定的坳陷湖盆边缘或陆表海环境1-7。现代浅水三角洲十分发育，典型的有Wax湖三角洲、Atchafalaya 三角洲、洞庭湖三角洲、鄱阳湖三角洲等8。古代地层记录中也广泛发育浅水三角洲，并可在合适的条件下形成优质的油气储层。近年来，地质研究人员在我国东西部含油气盆地中发现了大量浅水三角洲成因的油气储层，包括松辽盆地9-11、鄂尔多斯盆地12-14、渤海湾盆地15-16及四川盆地17-18等。因此，自20世纪90年代以来，浅水三角洲一直以来都是沉积学和储层地质学研究的热点之一。根据公开发表的文献，目前研究的浅水三角洲实例主要形成于湿润气候下，具有稳定、长期的水流和沉积物供给且三角洲沉积区植被发育良好、水体基本稳定6,12,19-23，因而这类浅水三角洲的沉积过程较为稳定，发育过程连续，沉积物黏度高，河道化程度高24。与水深较大环境下形成的三角洲相比，浅水三角洲具有“顶积层前积层底积层”发育不典型、河道化沉积占主导、河口坝发育程度低等特征20,25-26。针对湿润环境下形成的浅水三角洲实例，国内外学者进行了长期深入的研究，并建立了沉积模式8,21-25。然而截至目前，针对干旱炎热气候下坳陷湖盆边缘发育的浅水三角洲体系的研究还极为有限。部分研究表明，无论干旱还是湿润气候都能发育浅水三角收稿日期：20210618；修回日期：20211005；录用日期：20211118；网络出版日期：20211118基金项目：国家自然科学基金项目（41802123）；中国石油“十三五”油气田开发科技项目（KT2018-11-01-01）Foundation：National Natural Science Foundation of China,No.41802123;Oil and Gas Field Development Science and Technology Project of PetroChina in 13th Five Year Plan,No.KT2018-11-01-01DOI:10.14027/j.issn.10000550.2021.135文章编号：10000550（2023）03083916第41卷沉 积 学 报洲，松辽盆地三肇凹陷扶余油层、库车凹陷克拉苏冲断带巴什基奇克组、渤海湾盆地发育干旱浅水三角洲27-28。针对这类三角洲的研究表明，在干旱的背景下，湖盆水体分布更为局限，湖平面升降更为明显，分流河道延伸较远（可达20 km），沉积特征及其沉积构型特征明显有别于湿润气候条件下的三角洲。为了明确干旱气候条件下浅水三角洲的沉积特征与沉积模式，本文以青海尕斯库勒油田下油砂山组为例，开展干旱湖盆浅水三角洲沉积特征与沉积模式研究，在现代沉积、岩心及测井资料的基础上，采用比较沉积学方法分析沉积特征并探讨沉积模式。1 研究区概况 青海尕斯库勒油田位于柴达木盆地西端，其北部为阿尔金山物源区、西南部为昆仑山物源区（图1）。根据青海油田针对柴西南地区的岩相古地理研究，在下油砂山组沉积时期，研究区处于铁木里克凸起的前端，由一西东方向的大型物源供给，形成大面积连片的三角洲体系。尕斯库勒油田位于该三角洲复合体的南部分支（图1），这一区域物源大致为南东方向，因此，下油砂山组沉积时期，该油田位于一个大型三角洲复合体系的中前端，具备发育复杂叠覆三角洲体系的潜力（图1a）。尕斯库勒油田研究区内资料条件较为丰富，钻遇VI油组的井共有495口，其中取心井3口（包括密闭取心井1口，Y8652）。VI油组属于新近系下油砂山组下部沉积，平均厚度为80 m，可分为2个砂组和18个小层，各小层呈等厚加积方式，其岩性以中粗砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩为主，偶见含砾粗砂岩，总体上属于中细粒沉积体系，水动力总体偏弱。VI 油组砂地比约为35%，砂体连片程度较低29-31，泥岩广泛发育并多呈红色，岩心分析化验资料显示下油砂山组沉积时期古盐度为1640，泥岩硼元素含量高于普通淡水泥岩（硼元素含量高达（89.6170.4）10-6 mg/L，平均为13110-6 mg/L，根据硼元素含量计算可得古盐度为15%67.2），Sr/Ba比值为0.371.05（平均为0.58），属于典型的半咸水环境沉积产物32。综合来看，VI油组沉积时期长期处于暴露环境。取心井（Y8652、Y7640及YX6551井）分析化验结果表明，储层碎屑成分主要由长石（58.6%）、石英（32.7%）和岩屑（主要为岩浆岩岩屑，8.7%）组成。长石风化程度中等，表图 1尕斯库勒油田新近系下油砂山组沉积时期古地理背景（a）柴西地区下油砂山组沉积中晚期沉积体系分布图（修改自青海油田内部资料）；（b）柴西南区N1N21古地理简图（修改自青海油田内部资料）Fig.1Paleogeographic background of the Gaskule oilfield during the sedimentation of the Lower Youshashan Formation in the Neogene(a)distribution of sedimentary systems in the middlelate sedimentation stage of the Lower Youshashan Formation in the western Qaidam Basin(modified from unpublished data of the Qinghai oilfield);(b)paleogeographic map of the southwestern Qaidam Basin from N1 to N12(modified from unpublished data of the Qinghai oilfield)840第3期张佩等：干旱湖盆边缘浅水三角洲沉积特征与沉积模式面干净，可见少量云母碎片且具定向性。因此，VI油组沉积时期具有明显的近源偏细粒沉积特点。测井曲线与岩心资料显示，VI油组主力砂体存在频繁的正、反韵律垂向、侧向组合30-31，这与油砂山对应层位露头上识别的分流河道河口坝组合匹配32。综上，VI油组属于干旱炎热条件下的浅水三角洲沉积。由于地下测井和岩心资料往往较为有限，难以把握三角洲沉积体空间展布特征，在研究中选取硝尔塔拉湖干旱浅水三角洲进行比较沉积学研究。硝尔塔拉湖位于新疆柯坪县境内、南天山南部一背驮盆地内，其周缘为巴依瓦克塔格山、其克塔格山、塔塌尔别勒套山所辖，属于典型的内流湖（图2a）。周缘山体海拔高度为2 0002 500 m，湖区海拔高度为1 366 m，山顶至湖区距离约10 km。硝尔塔拉湖水源主要来自于上述三座逆冲断裂形成的山体，由于南北两座山（巴依瓦克塔格山、其克塔格山）近平行分布，所辖山谷长约30 km，硝尔塔拉湖沉积体系的主体受到东西向峡谷汇集的水流和沉积物供给，形成了硝尔塔拉湖三角洲（图2）。柯坪县属大陆性暖温带干旱气候，年均降水量为 73.8 mm，年蒸发量2 864.8 mm，蒸发量为降雨量的40倍以上，气候非常干旱。年平均气温11.4，极端气温最高43.1，最低-29.3，平均日温差14.6，在沉积活跃的夏秋两季，日间平均气温为30 以上，月均降雨量仅为50 mm，因而硝尔塔拉湖三角洲体系整体呈褐红色的氧化特征（图2）。利用全球海拔高程模型（DEM）资料实测发现，硝尔塔拉湖东岸浅水三角洲发育区（图2b）地形坡度平均为0.04，属于典型的缓坡。与尕斯库勒油田下油砂山组VI油组沉积相比，两者沉积气候环境相当，沉积物颜色相近，具有较好的对比条件。2 VI油组沉积特征与微相类型 根据岩心、测井及分析化验资料，综合分析VI油组沉积微相特征并划分了微相类型。在VI油组内共识别出5种微相类型，包括主干分流河道、末端分流河道、河口坝、席状砂、坝间泥岩（图3）。主干分流河道。在垂向上一般孤立分布或与河口坝叠切发育，其岩性一般为含砾粗砂岩细砂岩（图4a，b），自下而上逐渐变细，呈现明显的正韵律特征，底部一般发育含砾粗砂岩，具有大型槽状交错层理，向上逐渐过渡为低角度交错层理32。根据岩心分析化验资料，其粒度、孔隙度及空气渗透率均存在明显的正韵律特征（图3），主干分流河道厚度一般为15 m（表1）。末端分流河道。一般为薄层中细砂岩（图4f），垂向上孤立分布。这类河道分布于主干分流河道的末端，为多分支状河道，其厚度往往小于1 m（表1），规模较小但数量较多（图3）。自然伽马（GR）和电阻率曲线幅值明显低于主干分流河道但同样存在明显的正韵律特征（图3），露头研究表明，这类水道往往存在较小规模的槽状交错层理和低角度交错层理32。河口坝。在垂向上一般呈多期叠置或孤立分布式，单一河口坝厚1.55 m，叠切厚度可达8 m（图3）。河口坝呈现明显的反韵律特征，岩心分析化验数据显示河口坝组合体垂向上存在明显的粒度分异，自下而上中值粒径从0.2 mm增大到0.55 mm，孔隙度、图 2硝尔塔拉湖东部干旱浅水三角洲地理位置与平面分布特征（a）新疆柯坪硝尔塔拉湖地理位置；（b）硝尔塔拉湖东岸干旱浅水三角洲体系平面分布特征Fig.2Geographic location and plane distribution of the arid and shallowwater delta on the east bank of Xiaoertala Lake(a)geographic location of Xiaoertala Lake;(b)plane distribution of the arid and shallowwater delta on the east bank of Xiaoertala Lake841第41卷沉 积 学 报渗透率同样存在明显的反韵律特征（图3、表1）。岩心照片显