瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組扇三角洲沉積及有利儲(chǔ)層分布

張有平，盛世鋒，高祥錄

（中國石油新疆油田分公司低效油田開發(fā)公司，新疆克拉瑪依834000）

瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組扇三角洲沉積及有利儲(chǔ)層分布

張有平，盛世鋒，高祥錄

（中國石油新疆油田分公司低效油田開發(fā)公司，新疆克拉瑪依834000）

通過巖心和薄片觀察及樣品物性分析，對(duì)瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組的沉積相進(jìn)行了再認(rèn)識(shí)，并對(duì)其有利儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律及分布特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：研究區(qū)下烏爾禾組為一套沖積扇入湖形成的扇三角洲沉積，并非之前所認(rèn)為的水下扇沉積；其沉積物總體顯示牽引流和重力流交替沉積作用過程；可進(jìn)一步識(shí)別出扇三角洲平原、扇三角洲前緣及前三角洲3個(gè)亞相，以及泥石流、漫流、扇面河道、水下分流河道、碎屑流、支流間灣、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、前三角洲泥及滑塌等10個(gè)微相，其中水下分流河道及碎屑流沉積非常發(fā)育；沉積微相類型對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集物性和含油性等具有明顯的控制作用，其中水下分流河道、扇面河道微相內(nèi)發(fā)育的牽引流砂礫巖儲(chǔ)層泥質(zhì)雜基含量低，儲(chǔ)集性能好，為研究區(qū)的有利儲(chǔ)層。各沉積時(shí)期內(nèi)發(fā)育的水下分流河道、扇面河道砂礫巖體是研究區(qū)開展后續(xù)油氣評(píng)價(jià)及開發(fā)的首選目標(biāo)。

扇三角洲；水下分流河道；有利儲(chǔ)層；瑪2井區(qū)；下烏爾禾組；瑪湖凹陷

0　引言

自1965年Holmes［1］提出扇三角洲的概念以來，扇三角洲的研究逐漸成為沉積學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。近年來，隨著國內(nèi)諸多含油氣盆地發(fā)現(xiàn)砂礫巖油藏，砂礫巖儲(chǔ)層成為頗受地質(zhì)學(xué)家們關(guān)注的含油氣領(lǐng)域。水下扇與扇三角洲是發(fā)育砂礫巖的2個(gè)不同的、重要的沉積環(huán)境，但由于砂礫巖儲(chǔ)層普遍具有“堆積速度快、巖性復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)”等特點(diǎn)，導(dǎo)致對(duì)其沉積環(huán)境的分析比較困難，從而制約了對(duì)其有利儲(chǔ)層的預(yù)測。

筆者通過巖心和薄片觀察及樣品物性分析，對(duì)瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組砂礫巖地層的沉積特征進(jìn)行描述，對(duì)研究層段的沉積環(huán)境重新進(jìn)行厘定，并在此基礎(chǔ)上對(duì)該套砂礫巖地層中有利儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律及分布特征進(jìn)行研究，以期為該區(qū)下一步油氣勘探提供依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

瑪湖凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地西北部，為盆地一級(jí)構(gòu)造單元中央坳陷內(nèi)的次級(jí)構(gòu)造單元，北鄰烏-夏斷裂帶，西接克-百斷裂帶，南靠中拐凸起及達(dá)巴松凸起，東鄰陸梁隆起?，?井位于瑪湖凹陷北部（圖1），該井于1992年1月獲得高產(chǎn)油氣流，目前該井區(qū)仍是瑪湖凹陷油氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)。

圖1　瑪湖凹陷瑪2井區(qū)地理位置及構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.1　The geographic location and tectonic division of Ma 2 well block in Mahu Depression

二疊系中統(tǒng)下烏爾禾組（P2w）不整合于下伏夏子街組（P2x）之上，與上覆下三疊統(tǒng)百口泉組（T1b）也呈不整合接觸。下烏爾禾組厚度大，多大于100 m（研究區(qū)的井均未鉆穿下烏爾禾組地層），分為烏一、烏二和烏三共3個(gè)段（圖2），油層主要分布在烏二段。下烏爾禾組巖性總體上以砂礫巖為主，夾粉砂巖、泥巖及砂巖。

圖2　瑪湖凹陷瑪001井下烏爾禾組沉積相柱狀圖Fig.2　Columnar section of sedimentary facies of lower Urho Formation in Ma 001 well in Mahu Depression

前人對(duì)該區(qū)下烏爾禾組做過少量沉積學(xué)方面的研究，認(rèn)為瑪2井區(qū)下烏爾禾組屬于水下扇沉積［2］。筆者通過對(duì)研究區(qū)14口取心井的巖心進(jìn)行詳細(xì)的觀察，并結(jié)合錄井、測井及分析化驗(yàn)等資料，認(rèn)為下烏爾禾組為扇三角洲沉積，具有清楚的水下、水上沉積特征（圖版Ⅰ），明顯不同于水下扇，或其他類型的三角洲（辮狀河三角洲和曲流河三角洲）。由于不同類型三角洲形成時(shí)的沉積環(huán)境、古構(gòu)造背景及含油氣意義差異明顯［1-5］，因此，該認(rèn)識(shí)將為瑪2井區(qū)沉積演化研究及油氣勘探提供新的依據(jù)。

2　沉積相類型的鑒定依據(jù)

許多學(xué)者從不同角度對(duì)該區(qū)沉積相進(jìn)行了研究［3-10］，同時(shí)亦提出了其與水下扇區(qū)別的依據(jù)［3-6］。扇三角洲與水下扇最顯著的區(qū)別在于：①扇三角洲除了發(fā)育水下部分之外，還發(fā)育水上部分，而水下扇形成于半深湖、深湖等深水還原環(huán)境，不可能出現(xiàn)紅色的水上沉積部分［11］；②扇三角洲顯示牽引流和重力流交替沉積作用過程，牽引流沉積很發(fā)育，而近岸水下扇屬于深湖重力流成因［11］，水下重力流沉積占絕對(duì)優(yōu)勢，其砂礫巖絕大多數(shù)為雜基支撐，泥質(zhì)雜基含量高。

研究區(qū)東北部瑪7、瑪5和瑪002等井的下烏爾禾組烏一段和烏二段地層中可見（棕）紅色的砂礫巖及紅色泥巖（圖版Ⅰ-1～Ⅰ-4），清楚地反映了水上沉積的氧化環(huán)境，屬于扇三角洲平原沉積環(huán)境。此外，下烏爾禾組各層段均含有豐富的、牽引流成因的、具有顆粒支撐結(jié)構(gòu)的砂礫巖及砂巖，其泥質(zhì)雜基含量極低，體積分?jǐn)?shù)一般小于3.5%；牽引流成因的砂礫巖在測井曲線上易與重力流成因的砂礫巖區(qū)分開來，其電阻率相對(duì)較高，自然伽馬和密度均相對(duì)較低（參見圖2）；據(jù)統(tǒng)計(jì)，烏二段地層中牽引流成因的砂礫巖厚度平均占砂礫巖總厚度的53.75%。上述特征表明瑪2井區(qū)下烏爾禾組為扇三角洲沉積而非水下扇沉積。

3　扇三角洲相內(nèi)部微相劃分以及沉積特征

瑪2井區(qū)下烏爾禾組扇三角洲沉積可分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣和前三角洲3個(gè)亞相及泥石流、水下分流河道等10個(gè)微相，總體顯示出明顯的湖平面上升的退積過程（參見圖2）。

3.1扇三角洲平原亞相

研究區(qū)扇三角洲平原沉積發(fā)育比較局限，主要出現(xiàn)在東北部（如瑪7井、瑪5井、瑪002井），沉積物總體為氧化條件下形成的各種紅色調(diào)的巖石，見泥石流、漫流及扇面河道3個(gè)微相，其中漫流微相的紅色泥巖較發(fā)育，特征明顯。

（1）泥石流微相

該微相在瑪7井的烏一段和烏二段及瑪002井的烏一段均可見。泥石流沉積為災(zāi)變期形成的、位于水上的重力流沉積，呈棕紅色，巖性為重力流成因的砂礫巖，本文命名為重力流砂礫巖（參見圖2）。其粒度以中礫級(jí)為主，少見細(xì)礫；雜基支撐，部分礫石呈漂浮狀（圖版Ⅰ-1～Ⅰ-2）；礫石以次棱角—次圓狀為主，成分以凝灰?guī)r和流紋巖為主；礫石大小不等，分選較差，粒徑一般為1～4 cm，最大可達(dá)10 cm；填隙物主要為不等粒砂級(jí)顆粒及泥質(zhì)；沉積構(gòu)造類型單一，僅發(fā)育塊狀層理。泥石流沉積的底部與下伏扇面河道或漫流沉積物呈明顯的沖刷-侵蝕接觸，巖層中可見植物莖干化石。

（2）漫流微相

該微相在瑪7井的烏一段和烏二段、瑪5井的烏一段以及瑪002井的烏一段均可見。漫流沉積由褐灰色、棕紅色、紅色中—薄層泥質(zhì)粉砂巖和泥巖組成（圖版Ⅰ-3）；單層厚度多小于0.4 m，層理構(gòu)造不發(fā)育，局部偶見水平層理及小型沙紋層理。

（3）扇面河道微相

扇面河道沉積為間災(zāi)變期形成的、位于水上的牽引流沉積，呈紅色、褐色等，巖性由牽引流成因的砂礫巖和砂巖等組成，主體部分為砂礫巖，本文將該砂礫巖命名為牽引流砂礫巖（參見圖2）。牽引流砂礫巖在巖性特征上與重力流砂礫巖明顯不同，其粒度偏細(xì)，以細(xì)礫級(jí)占絕對(duì)優(yōu)勢，少見中礫級(jí)；顆粒支撐，礫石顆粒彼此接觸，分選性和磨圓度均較好，以次圓狀為主；填隙物主要為不等粒砂級(jí)顆粒，泥質(zhì)含量低；沉積構(gòu)造見正粒序（圖版Ⅰ-4）及交錯(cuò)層理等。牽引流砂礫巖與其頂部的砂巖組成完整的一期正粒序河道沉積，但由于上部砂巖常常被泥石流沖刷、侵蝕，因此僅下部的牽引流砂礫巖被保存下來。扇面河道沉積體多呈“透鏡狀”分布，單一河道砂體厚度小于0.5 m，常見多個(gè)河道砂礫巖體互相疊置，底部見沖刷面構(gòu)造。

3.2扇三角洲前緣亞相

該亞相在下烏爾禾組中最為發(fā)育，廣泛分布于烏二段，在烏一段及烏三段中局部可見（參見圖2）。巖心中可識(shí)別出水下分流河道、碎屑流、支流間灣、河口壩及遠(yuǎn)砂壩等沉積微相。

（1）水下分流河道微相

水下分流河道為扇面河道在水下的延伸部分，其特征與扇面河道相似，但顏色差別明顯，多呈灰色、灰綠色等，巖性同樣為牽引流砂礫巖及少量砂巖。其牽引流砂礫巖與扇面河道內(nèi)的牽引流砂礫巖在沉積結(jié)構(gòu)和沉積構(gòu)造上基本相同，只是分選性及磨圓度更好，泥質(zhì)雜基含量更低，亦可見正粒序、側(cè)積交錯(cuò)層理［12］（圖版Ⅰ-5）等沉積構(gòu)造。該牽引流砂礫巖與頂部的砂巖組成了一期完整的正粒序河道沉積，其砂巖的保存程度較扇面河道沉積體中的砂巖要高。水下分流河道沉積體穩(wěn)定性較差，多呈“透鏡狀”相互疊置，單一河道沉積體的最大厚度多小于1 m，底部見沖刷面構(gòu)造。

（2）碎屑流微相

碎屑流為泥石流在水下的延伸部分，其沉積特征和泥石流沉積相似，但巖石顏色不同，多呈灰綠色、灰黑色等。巖性與泥石流完全相同，仍為重力流砂礫巖。其礫石分選性差（圖版Ⅰ-6），呈次棱角狀，雜基支撐（圖版Ⅰ-7）；雜基為泥質(zhì)及砂級(jí)顆粒，泥質(zhì)雜基含量較高；發(fā)育塊狀層理，底部發(fā)育沖刷面構(gòu)造。

（3）支流間灣微相

支流間灣微相巖性為灰綠色、灰色泥巖、粉砂巖及砂質(zhì)泥巖，見植物葉片化石及水平層理。

（4）河口壩微相

河口壩微相在研究區(qū)僅局部可見，巖性為砂巖及含礫砂巖，常構(gòu)成下細(xì)上粗的反粒序，見浪成沙紋層理。

（5）遠(yuǎn)砂壩微相

遠(yuǎn)砂壩微相巖性為灰色粉、細(xì)砂巖，單層厚度小于0.5 m，見沙紋層理及植物葉片化石。

3.3前三角洲亞相

由前三角洲泥及滑塌沉積組成。前三角洲泥為灰色、灰黑色泥巖，見水平層理（圖版Ⅰ-8）；滑塌沉積為前緣沉積物滑塌于前三角洲中而形成，主要為深灰色含礫砂巖、礫巖，雜基支撐，厚度一般為0.5～3.0 m。

4　沉積相平面展布與沉積演化

根據(jù)單井及連井剖面沉積相分析，以段為單位進(jìn)行小層沉積相平面展布研究，進(jìn)而明確沉積演化規(guī)律。由于烏一段基本未鉆穿，以下僅分析烏二段和烏三段的沉積相平面展布特征。

在烏二段沉積時(shí)期，研究區(qū)全部發(fā)育扇三角洲的水下沉積部分，即扇三角洲前緣及前三角洲亞相，未見水上的扇三角洲平原亞相，說明該沉積時(shí)期較烏一段沉積時(shí)期湖平面已有所上升。來自西北和東北2個(gè)物源方向的粗粒沉積物，在研究區(qū)入湖，形成了兩大扇三角洲朵體；碎屑流微相延伸距離較近，向西北和東北方向分別抵達(dá)瑪4井和瑪007井附近，此外，在水下分流河道微相中也小范圍地呈“透鏡狀”分布有碎屑流微相沉積物；水下分流河道微相延伸距離較遠(yuǎn)，西北和東北2支前緣朵體的河道前端分別抵達(dá)瑪001井和瑪2820井附近，其河道均包含一個(gè)主河道和2個(gè)分支河道；在每個(gè)分支河道的前端均發(fā)育河口壩及遠(yuǎn)砂壩微相，分別呈“指甲狀”和“裙帶狀”分布，分支河道間發(fā)育支流間灣微相；在扇三角洲前緣的廣大地區(qū)發(fā)育前三角洲亞相的前三角洲泥微相，在前三角洲泥微相內(nèi)可見滑塌成因的滑塌碎屑流微相沉積物，呈“透鏡狀”分布（圖3）。

圖3　瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組二段沉積相平面圖Fig.3　Sedimentary facies of the second member of lower Urho Formation in Ma 2 well block in Mahu Depression

在烏三段沉積時(shí)期，湖平面繼續(xù)上升，扇三角洲前緣沉積繼續(xù)向兩大物源方向退卻，扇三角洲前緣沉積體占研究區(qū)面積大幅減小，至25%左右；扇三角洲前緣內(nèi)僅發(fā)育水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩及支流間灣微相，未見碎屑流微相；水下分流河道延伸距離亦大幅縮短，西北一支退縮至瑪1812井處，東北一支退縮至瑪007井處（圖4）。

圖4　瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組三段沉積相平面圖Fig.4　Sedimentary facies of the third member of lower Urho Formation in Ma 2 well block in Mahu Depression

5　有利儲(chǔ)層分布

通過對(duì)研究區(qū)下烏爾禾組191.22 m粉砂級(jí)以上巖心含油性的觀察、大量巖心取樣的物性分析及鑄體薄片鏡下分析，結(jié)合巖心沉積微相研究，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)集層的物性明顯受到沉積微相的控制，據(jù)此，開展研究區(qū)儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)（表1）。

扇面河道和水下分流河道微相屬于牽引流成因，其內(nèi)發(fā)育的牽引流砂礫巖和砂巖（厚度上以牽引流砂礫巖占絕對(duì)優(yōu)勢）泥質(zhì)雜基含量均較低，體積分?jǐn)?shù)一般均小于3%，孔隙類型以剩余粒間孔為主（圖版Ⅱ-1～Ⅱ-2），孔喉結(jié)構(gòu)較好，物性和含油性均較好，含油級(jí)別以“富含油—油斑”為主，屬于研究區(qū)Ⅰ類儲(chǔ)層；泥石流和碎屑流微相屬于重力流成因，其內(nèi)發(fā)育的重力流砂礫巖泥質(zhì)雜基含量較高，體積分?jǐn)?shù)一般大于6.0%，孔隙類型以次生孔隙為主，常見粒內(nèi)溶孔及界面縫等（圖版Ⅱ-3），孔喉結(jié)構(gòu)較差，物性和含油性均較差，含油級(jí)別以“熒光—不含油”為主，屬于研究區(qū)Ⅱ類儲(chǔ)層；遠(yuǎn)砂壩微相內(nèi)發(fā)育的粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖粒度細(xì)，泥質(zhì)成分含量高，物性差，亦歸為研究區(qū)Ⅱ類儲(chǔ)層；漫流及支流間灣微相內(nèi)發(fā)育的泥巖屬于非儲(chǔ)層。綜上所述，發(fā)育在扇面河道及水下分流河道微相內(nèi)的牽引流砂礫巖、砂巖儲(chǔ)層為研究區(qū)的有利儲(chǔ)層，各沉積時(shí)期內(nèi)發(fā)育的水下分流河道、扇面河道砂礫巖體是研究區(qū)開展后續(xù)油氣評(píng)價(jià)及開發(fā)的首選目標(biāo)。

表1　瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組砂礫巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)Table 1　The comprehensive evaluation of glutenite reservoirs of lower Urho Formation in Ma 2 well block in Mahu Depression

6　結(jié)論

（1）瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組屬于扇三角洲沉積，為牽引流和重力流交替沉積而形成，發(fā)育水上、水下沉積體，其特征明顯有別于水下扇沉積。

（2）沉積演化分析表明，研究區(qū)下烏爾禾組沉積時(shí)期，總體處于湖平面上升階段，在烏二段和烏三段沉積時(shí)期，演化為扇三角洲水下沉積。

（3）研究區(qū)下烏爾禾組的儲(chǔ)集性能及含油性明顯受到沉積微相的控制，水下分流河道和扇面河道微相為有利的儲(chǔ)集相帶，其分布區(qū)也是未來油氣評(píng)價(jià)及開發(fā)的首選目標(biāo)。

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圖版Ⅰ

圖版Ⅰ說明：瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組巖心照片。1．棕紅色重力流砂礫巖，分選差，塊狀層理，泥石流沉積，瑪002井，3 535.41 m；2．棕紅色重力流砂礫巖，分選差，塊狀層理，泥石流沉積，瑪006井，3 409.36 m；3．棕紅色泥巖，水平層理，漫流沉積，瑪7井，3 629.94 m；4．從底到頂，顯示由棕紅色牽引流砂礫巖—粗砂巖—中砂巖的正粒序，扇面河道沉積，瑪5井，3 606.19 m；5．灰綠色牽引流砂礫巖，礫石為細(xì)礫級(jí)，發(fā)育側(cè)積交錯(cuò)層理，分選性好，水下分流河道沉積，瑪2238井，3 552.04 m；6．灰綠色重力流砂礫巖，塊狀層理，分選性差，雜基支撐，底部見沖刷面構(gòu)造，碎屑流沉積，瑪4井，3 608.55 m；7．灰色重力流砂礫巖，塊狀構(gòu)造，雜基支撐，顆粒呈漂浮狀，碎屑流沉積，瑪4井，3 722.40 m；8．灰黑色泥巖，水平層理，前三角洲泥沉積，瑪002井，3 598.30 m

圖版Ⅱ

圖版Ⅱ說明：瑪湖凹陷瑪2井區(qū)下烏爾禾組鑄體薄片。1．牽引流砂礫巖，水下分流河道微相，泥質(zhì)雜基體積分?jǐn)?shù)為2.5%，以剩余粒間孔為主，孔隙度為12.87%，瑪001井，3 594.96 m；2．牽引流砂礫巖，水下分流河道微相，鈉長石膠結(jié)，泥質(zhì)雜基體積分?jǐn)?shù)為1.0%，以剩余粒間孔為主，孔隙度為11.36%，瑪003井，3 635.25 m；3．重力流砂礫巖，碎屑流微相，泥質(zhì)雜基體積分?jǐn)?shù)為10.5%，粒內(nèi)溶孔、界面縫，孔隙度較低，為2.92%，瑪4井，3 551.66 m

（本文編輯：于惠宇）

Fan delta sedimentation and favorable reservoir distribution of the lower Urho Formation in Ma 2 well block of Mahu Depression

Zhang Youping，Sheng Shifeng，Gao Xianglu
（Inefficient Oilfield Development Company，PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，Xinjiang，China）

Based on observation of cores and thin section and property analysis of typical samples，the sedimentary facies of the lower Urho Formation in Ma 2 well block was recognized again，and the development rule and distribution characteristics of favorable reservoirs were studied.The results show that the sedimentary facies of the lower Urho Formation is fan delta which formed as a set of alluvial fan prograded into a lake，not underwater fan deposition，and the sediments generally show an alternate deposition process of tractive current and gravity flow.The sedimentary facies can be divided into 3 subfacies of fan delta plain，fan delta front and predelta，and 10 microfacies of debris flow，sheetflood，stream channel，underwater distributary channel，clastic flow，interdistributay bay，mouth bar，distal bar，prodelta mud and slump，among which debris flow and underwater distributary channel deposition developed very well.The sedimentary microfacies have obvious controlling effect on the reservoir properties and oiliness.The glutenite reservoir developed in the stream channel and underwater distributary channel microfacies is favorable reservoir because of the low content of argillaceous matrix and good reservoir properties.So the glutenite of distributary channel and underwater distributary channel microfacies in each sedimentary period are the first target of oil and gasevaluation and development in the study area in the future.

fan delta；underwater distributarychannel；favorable reservoirs；Ma 2 well block；lower UrhoFormation；Mahu Depression

TE121.3

A

1673-8926（2015）05-0204-07

2015-04-04；

2015-07-07

湖北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“庫車坳陷白堊系碎屑巖儲(chǔ)層水-巖相互作用的動(dòng)力學(xué)機(jī)制剖析”（編號(hào)：B2013285）資助

張有平（1963-），男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事油藏地質(zhì)方面的研究工作。地址：（834000）新疆克拉瑪依市克拉瑪依區(qū)紅山路30號(hào)。E-mail：772912552@qq.com。