根据哈拉阿拉特山西北部的野外露头观测结果, 八道湾组一段一砂组发育多套砾岩— 砂岩— 泥岩的正粒序, 底部为杂色砾岩, 砾石粒径最大50 cm, 平均粒径2~4 cm, 磨圆为次棱角— 次圆状, 分选差(图 3-a), 砾石成分以火山岩为主, 变质岩和沉积岩次之; 向上逐渐过渡为灰色、灰绿色泥岩、灰黑色碳质泥岩夹灰黄色薄层粉细砂岩, 具板状交错层理(图 3-b)、槽状交错层理(图 3-c), 砾石见定向排列(图 3-a), 砂砾岩中多处可见铁质结核呈串珠状呈条带状分布, 其顶部发育煤层(图 3-d), 反映其沉积时气候温暖湿润, 为弱还原— 还原环境。上述岩性特征反映其沉积环境为湿地扇。

2.2.1 岩石组分据岩心薄片鉴定结果, 研究区八道湾组一段一砂组储集层岩性以中— 细砂岩和砂砾岩为主。碎屑颗粒成分以岩屑、石英和长石为主, 砂岩中岩石碎屑具不等粒结构, 分选差, 主要粒级为粗砂级, 最大粒径0.6 mm。砾岩中砾石成分为火成岩、硅质岩, 砾径1~15 cm, 一般为1~5 cm, 大都平行层面排列, 少数呈定向排列(图 3-e)。砂砾岩中, 砾石分选差, 磨圆度为次棱角— 次圆状, 支撑方式主要为杂基支撑和颗粒支撑, 接触关系以点式为主。其中, 大小不一的砾石杂乱堆积(图 3-i), 呈颗粒支撑, 推测其为洪水携带大量砾石冲积出山口或沟口, 在运移的过程中, 细粒沉积物先渗漏地下, 仅留砾石形成舌状砾石堆积层(图 3-k, 3-l)。图3-h中, 砾石分选差、无定向排列、杂基支撑, 表现为泥石流快速堆积未经流水分选的特征。胶结类型以基底胶结和孔隙胶结为主。孔隙中约10%的泥质和5%的沥青质充填。上述成分构成反映了研究层段岩石矿物成熟度和结构成熟度偏低, 为近源堆积的产物。

7口井的重矿物样品分析显示, 研究区八道湾组一段一砂组重矿物主要为钛铁矿、黄铁矿、磁铁矿、白钛石等, 普遍含不稳定矿物绿帘石、阳起石等, 并且含有普通角闪石、金红石、榍石等矿物。上述重矿物特征表明, 八道湾组一段属近源快速堆积的产物, 并且自生黄铁矿含量高, 表明其沉积环境为还原环境, 沉积时期水量充沛, 气候潮湿。

2.2.2 颜色与古生物标志

碎屑岩的颜色是判断岩石类型及沉积环境的主要标志之一(冯增昭, 1993; 赵澄林, 2001; 于兴河, 2002)。八道湾组一段一砂组砂岩以褐色和灰色为主, 褐色的出现主要受含油性的影响, 含油性越好, 岩石表现为褐色, 反之, 表现为本色, 以灰色为主; 泥岩颜色主要为灰色、深灰色, 推测为水下沉积。砂砾岩内见大片植物化石富集形成的煤线和薄煤层(图 2; 图3-d, 3-f), 推测为泥石流沿山体、沟道滑坡时掩埋的植物, 被保存沉积下来。煤是沼泽沉积环境的典型沉积物(何志平等, 2004), 指示八道湾组一段一砂组沉积时期气候条件湿润, 沼泽发育, 植被茂盛, 是判断研究区沉积环境的主要根据之一。

沉积岩的构造特征直接反映沉积时占优势的沉积介质和能量条件, 能指明沉积岩的各个组成部分之间的空间分布和排列方式(冯增昭, 1993)。钻井岩心和野外地质露头观察表明, 研究区内八道湾组一段一砂组发育的沉积构造多样, 见板状交错层理、槽状交错层理、小型交错层理和平行层理(图 3-g)、块状构造和粒序层理(图 3-h)、冲刷构造(图 3-j)等, 指示其为牵引流沉积。

不同的测井曲线特征反映了不同的沉积微相, 通过测井曲线提取某些与岩性相关的电性特征参数, 这些参数与沉积相相对应, 通常把它们的组合称为测井相(刘翠荣等, 1996)。八道湾组一段一砂组测井曲线特征整体呈现出低自然电位、高电阻的特征, 形态上表现为箱形、钟形、漏斗形和直线形(图 4), 齿化— 微齿化, 与下伏地层呈突变接触。钟形底部为突变, 反映沉积序列逐渐变细, 代表由砾岩— 含砾砂岩— 细砂岩、粒度向上变细的河道充填和心滩沉积(图 4-a); 箱形代表了扇中辫状河道的沉积, 反映沉积物源供应充分, 沉积速度较快的特点(图 4-b); 漏斗形与钟形相反, 反映沉积物粒度向上逐渐变粗, 代表了靠近物缘方向的扇根沉积特征(图 4-c); 直线型则代表扇缘或河道间的泥岩沉积特征(图 4-d)。

图4

Fig.4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 准噶尔盆地西北缘侏罗系八道湾组一段一砂组测井相标志 a— 河道充填和心滩沉积; b— 扇中辫状河道沉积; c— 扇根沉积; d— 扇缘或河道间沉积Fig.4 Logging facies marks of the interval 1 of Member 1 of Jurassic Badaowan Formation in northwestern margin of Junggar Basin

表2

Table2

表2(Table2)

表2 准噶尔盆地西北缘侏罗系八道湾组一段一砂组沉积相划分 Table2 Division of sedimentary facies of the interval 1 of Member 1 of Jurassic Badaowan Formation in northwestern margin of Junggar Basin 相 亚相 微相 岩石类型 沉积特征 湿地扇 扇根 砾岩 槽状厚层、具交错层理格架砾岩, 砾石常呈叠瓦状、定向排列 扇中 辫状河道 辫状河道砂砾岩、辫状河道粗砂岩、辫状河道细砂岩 槽状和板状交错层理, 辫状河道发育, 砂坝多 扇缘 漫流沉积 细砂岩、泥岩、碳质泥岩及煤层 薄层槽状、板状交错层理砂岩, 河道发育

表2 准噶尔盆地西北缘侏罗系八道湾组一段一砂组沉积相划分 Table2 Division of sedimentary facies of the interval 1 of Member 1 of Jurassic Badaowan Formation in northwestern margin of Junggar Basin

3.1.1 扇根亚相

扇根又称为扇顶, 分布在湿地扇顶部的断崖处, 主要为泥石流沉积和河道沉积。研究区扇根亚相沉积物主要由分选极差的、无组构的混杂砾岩或砂砾岩组成, 厚度为5~15 m, 岩相组合相对简单, 反映了携带大量碎屑物质的河水在出山口后, 由于河道变宽, 地形坡度减小, 搬运能力骤降, 使粗大砾石呈碎屑流的形式整体沉积下来。扇根亚相发育大型交错层理, 砾石常呈叠瓦状定向排列(图 3-e)。

3.1.2 扇中亚相

扇中亚相位于湿地扇的中部, 为扇的主要组成部分, 以具有中到较低的沉积坡角和发育辫状河道为特征, 岩相组合比较复杂。研究区扇中亚相主要表现为沉积物颜色以灰色为主, 缺少泥石流沉积, 能见到由粗到细的正粒序结构, 出现一些由于水流造成的沉积构造, 如冲刷充填构造、叠瓦状构造、槽状和板状交错层理等。根据其岩石组构特征, 结合电测曲线, 可以划分出辫状河道砂砾岩相、辫状河道粗砾岩相、辫状河道细砂岩相3种岩石相类型。

辫状河道砂砾岩相。砂砾岩相是湿地扇辫状河道的主体, 是辫状河道微相中的主要岩石相之一, 剖面上位于辫状水道正旋回沉积的底部, 其所代表的水动力条件较强, 岩性表现为砂、砾混杂的特征, 分选磨圆差, 多呈次棱角— 次圆状; 在河道底部发育冲刷面, 上下岩性呈突变接触, 冲刷面之上为河床滞留砾石层, 砾石呈叠瓦状、定向排列, 可指示水流方向; 砾石层之上的砂层, 可形成大型槽状交错层理; 孔隙结构特征复杂, 具有覆膜态的特点; 物性普遍差, 孔隙度6%~11%, 平均9%, 渗透率变化较大, 介于2× 10^-3~12× 10^-3 μ m²之间, 平均3.8× 10^-3 μ m²; 电阻率曲线显示为高值, 反映了砾岩的特征, 自然电位曲线底部与下部泥岩突变接触。

辫状河道粗砂岩相。辫状河道粗砂岩相可形成于辫状河道的主河道, 也可形成于主河道的侧缘, 剖面上位于辫状河道的中部; 岩性以中— 粗砂岩为主, 粒度较辫状河道砂砾岩相细, 分选好, 底部含砾石, 砾石含量低于25%, 可见平行层理、交错层理; 物性较好, 孔隙度20.9%~31.3%, 平均26%, 渗透率达300× 10^-3 μ m², 含油级别最高可达富含油, 多为油浸; 电阻率曲线为中等幅值。

辫状河道细砂岩相。主要形成于辫状河道侧翼, 为洪水期河水携带沉积物漫过辫状河主河道在其侧翼沉积形成。剖面上位于辫状河道的顶部, 由细粒沉积物组成, 分选好, 平行、波纹层理发育; 物性较好, 孔隙度31.4%~35%, 平均32.9%, 渗透率达1000× 10^-3 μ m²以上; 含油级别以富含油为主; 电阻率为低— 中幅值。

3.1.3 扇缘亚相

扇缘亚相发育在湿地扇的末端, 地层具有较低的沉积坡角, 地形平缓, 以漫流沉积为主。沉积物通常由泥岩、碳质泥岩及煤层组成, 具水平、平行、波状层理, 局部发育含砾细砂岩、细砂岩、粉砂岩。根据其岩石组构特征, 结合电测曲线研究区八道湾组一段一砂组可以划分出泥岩相和碳质泥岩及煤层相两种岩石相类型, 细砂岩相不发育。

泥岩相。一般为深灰色砂质或粉砂质泥岩、泥岩, 具波状或水平层理, 常与辫状河道细砂岩互层, 为漫流沉积, 主要见于扇缘、扇间地带, 呈薄层状产出, 电阻率曲线为低— 中幅值。

碳质泥岩及煤层相。以黑色碳质泥岩、煤层为主, 局部夹粉砂岩、细砂岩, 为扇缘、扇间发育的泥炭沼泽沉积, 出现在扇体的顶部。

研究区纵向上微相组合表现为辫状河道充填— 漫流沉积(图 5), 岩相组合为下粗上细的正韵律沉积, 其下部为厚层砂砾岩, 见多个正粒序结构, 测井曲线为高幅箱型或箱型+钟形组合特征; 上部以泥岩为主, 夹薄煤层, 局部发育含砾细砂岩、粉砂岩。

图5

Fig.5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 准噶尔盆地西北缘侏罗系八道湾组一段一砂组湿地扇沉积序列图Fig.5 Humid fan sedimentary sequence diagram of the interval 1 of Member 1 of Jurassic Badaowan Formation in northwestern margin Junggar Basin

通过对研究区多口重点井沉积序列分析声明, 八道湾组一段一砂组相组合整体表现为一个水进的过程, 湿地扇呈退积型叠加样式, 可容空间与沉积物比值逐渐增大, 沉积物粒度由粗变细, 扇间或扇缘地带出现沼泽化或泥炭沼泽化, 随着扇体的不断退缩及环境趋于稳定, 泥炭沼泽逐渐扩展至整个扇体, 因此在扇体的顶部发育一套厚度10, m左右的泥岩、碳质泥岩和煤层。

在八道湾组一段一砂组沉积时期, 盆地气候湿热、雨量充沛, 受构造和气候的双重影响, 区内主要发育湿地扇, 来自西北方向物缘的多个湿地扇在区内相互叠置, 沉积了大片扇中辫状河道粗碎屑沉积物及扇间、扇缘沼泽沉积。为了客观、准确地反映八道湾组一段一砂组沉积相的平面分布特征, 笔者采用单因素分析多因素综合作图法(冯增昭, 1992, 2004), 根据研究区三维地震资料、15口井的岩心观察和精细描述、30多口井的录井、测井资料综合分析, 并结合砂砾岩资料统计以及连井剖面, 编制了春晖油田八道湾组一段一砂组地层厚度、砾岩及砂岩含量等值线图(图 6-a, 6-b, 6-c)。在此基础上, 以取心井段和单井沉积相分析为立足点, 以连井沉积相分析为桥梁, 以砂岩含量和砂砾岩含量为依据, 由点到线、由线到面, 定量编制出八道湾组一段一砂组的沉积相平面分布图(图 6-d)。

图6

Fig.6

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图6 春晖油田八道湾组一段一砂组地层属性等值线及沉积相展布 a— 地层厚度(m)等值线; b— 砾岩含量(%)等值线; c— 砂岩含量(%)等值线; d— 沉积相平面展布Fig.6 Isoline maps of stratigraphic attributes and sedimentary facies distribution of the interval 1 of Member 1 of Jurassic Badaowan Formation in Chunhui Oilfield

湿地扇各亚相在平面上的展布主要是根据砾岩百分比图、砂岩百分比图、单井相分析、岩石相特征和空间配置5个方面综合确定:扇根主要局限于hs2— hq10— hs3井一线以西, 其砾岩含量大于50%, 砂岩含量小于20%; 扇缘位于hq5— w31— w2井一线的东南, 砾岩含量为0~30%, 砂岩含量为0~20%; 扇根与扇缘之间为扇中亚相, 且主要为扇中辫状河道沉积。辫状河道的发育使区内河道砂体相互叠置连片, 砂体横向连续性好。在克拉玛依油田二中西区八道湾组也见到类似沉积特征(王运泉和孟凡顺, 1991; 唐海发等, 2008)。

根据八道湾组一段一砂组沉积特征, 由于湿地扇与辫状河快速向盆内推进, 河道砂体叠错连片, 砂体厚度在工区内分布稳定, 厚度变化小(图 6)。通过岩石荧光薄片鉴定来看, 砂岩储集层极疏松, 原生孔隙发育; 据样品储集层物性资料统计, 孔隙度介于20.9%~33.3%, 平均为28.9%, 孔隙类型以原生粒间孔为主, 孔隙连通成片, 渗透率达393.3× 10^-3 μ m², 属于高孔中渗储集层。

图7

Fig.7

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图7 春晖油田八道湾组一段一砂组含油性Fig.7 Oiliness of the interval 1 of Member 1 of Jurassic Badaowan Formation in Chunhui Oilfield

由于沉积水动力、沉积模式的差异, 砂体的储集性能存在较大的差异。即使同一沉积微相, 含油性差别也较大。根据油气显示情况统计, 粉、细砂岩含油气性最好, 以富含油、油浸为主, 其次为含砾细砂岩, 细砾岩和砂砾岩含油性相对较差(图 7)。统计结果表明, 辫状河道的粗砂岩相、细砂岩相及扇缘局部发育的含砾细砂岩、细砂岩的储集性能、含油性好, 是油气聚集的优势相带。试油结果亦能反映出不同微相沉积类型储集性能的好坏, 如试油日产大于10 t/d的井段, 均为辫状河道粗砂岩相和细砂岩相发育的地方, 如hq1和hq2井。

退积型湿地扇早期发育的辫状河道砂砾岩、砂岩与晚期发育的扇缘泥岩相沉积构成了研究区良好的储盖组合。在玛湖凹陷二叠系风城组生成的油气, 通过研究区南部油源断裂的垂向沟通, 运移至优势相带内储集, 晚期泥岩作为盖层起到封层保护的作用, 从而形成了研究区八道湾组典型的源外成藏油藏。

通过沉积相平面分布、构造特征与油藏含油性的叠合分析, 扇中辫状河道微相的平面展布与剥蚀不整合面共同控制了上倾方向和侧向边界。例如hs2井区, 由于位于扇根部位, 油气显示弱, 仅见到荧光显示, 对于八道湾组稠油油藏而言, 荧光显示基本没有勘探开发价值, 相对优势相带内的辫状河道沉积, 形成了扇根封堵油藏。在此规律的指导下, 在扇中辫状河道微相的砂岩相内部署钻探多口探井, 均获成功。例如控边探井hq4、hq5井试油均获工业油流。

八道湾组一段一砂组沉积时期, 由于湿地扇与辫状河快速向盆内推进, 致使砂体叠错连片, 砂体厚度在研究区内分布稳定, 厚度变化小(图 6-b)。通过荧光薄片鉴定可知, 储集层成岩作用弱, 孔隙连通性好, 孔隙度20.9%~35.5%, 平均28.9%, 渗透率215.13× 10^-3~393.3× 10^-3 μ m², 平均304.2× 10^-3 μ m², 属于高孔中渗储集层, 该套储集层在整个盆地均有分布, 向南与乌夏断裂带形成直接对接关系, 油气沿乌夏断裂带断层做垂向运移的同时, 油气沿砂层横向运移, 即八道湾组一段一砂组是连接油源和圈闭输导体系的非常重要的环节, 促成了玛湖凹陷油气大规模向准噶尔盆地北缘横向转移, 使得乌夏断裂带北侧的哈山地区具有良好的成藏条件; 同时在该套储集层上方的薄砂层中, 现已发现了众多的油气显示, 依据油气的运聚模式和已发现油藏的分布特征, 结合网毯输导理论(张善文等, 2003), 通过成藏条件分析和油气分布的特征推断, 砂层对于油气长距离运移起到了至关重要的作用, 是油气远距离运移仍能形成富集的关键, 该套储集层可作为良好的输导层向八道湾一段二砂组和白垩系输导油气, 具有明显的网毯式成藏效应。