岩性油气藏  2021, Vol. 33 Issue (5): 81-94       PDF    
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塔里木盆地顺北地区柯坪塔格组沉积演化及沉积分异模式
王素英1, 张翔1,2, 田景春1,2, 彭明鸿1, 郑潇宇1, 夏永涛3    
1. 成都理工大学 沉积地质研究院, 成都 610059;
2. 成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 成都 610059;
3. 中国石化西北油田分公司 勘探开发研究院, 乌鲁木齐 830011
摘要: 为研究塔里木盆地顺北地区柯坪塔格组潮坪-陆棚沉积体系在不同阶段沉积格局存在的显著差异,利用普通薄片鉴定、岩心观察与详细描述、地震、测井、单井等资料,在井下地层岩性段的划分对比研究基础上进行综合分析。结果表明:①顺北地区柯坪塔格组受古隆起控制,发育"三段式"(底砂岩段、泥岩段与砂岩段均发育)和"一段式"(缺失底砂岩段、泥岩段或泥岩段中下部)2类地层结构。②顺北地区柯坪塔格组发育海侵背景下受古隆起控制的潮坪-陆棚沉积体系。在早、晚沉积期沉积格局存在显著差异,早期受古隆起控制,沉积相带具有东西向分异特征,且沿古隆起呈环带状展布;晚期古隆起被淹没,不再控制沉积相带的展布,受盆地边界影响,沉积格局由前期的东西分异演化为南北分异,沉积相带整体具有东西延伸、南北分带,并沿陆棚沉积区向南北两侧呈对称展布的特征。③柯坪塔格组经历了水体"浅-深-浅-深-浅"的海平面升降演化过程,垂向上发育多套储盖组合,潮下砂坪与潮间-潮下潮汐水道为有利的储集砂体。该研究成果将为海相碎屑岩油气勘探提供有利目标区和勘探方向。
关键词: 沉积演化    沉积分异模式    岩性圈闭    志留系    柯坪塔格组    塔里木盆地    
Sedimentary evolution and sedimentary differentiation model of Kepingtage Formation in Shunbei area, Tarim Basin
WANG Suying1, ZHANG Xiang1,2, TIAN Jingchun1,2, PENG Minghong1, ZHENG Xiaoyu1, XIA Yongtao3    
1. Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China;
2. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China;
3. Research Institute of Exploration and Development, Sinopec Northwest Oilfield Company, Urumqi 830011, China
Abstract: In order to study the significant differences of sedimentary patterns in different stages in tidal flat-shelf sedimentary system of Kepingtage Formation in Shunbei area of Tarim Basin, by using common section identification, core observation and description, the data of seismic, well logging and single well, a comprehensive analysis was carried out on the basis of the division and comparison of lithologic sections. The results show that: (1) The Kepingtage Formation in Shunbei area is controlled by palaeo-uplift, and there are two types of stratigraphic structures: "three-section" (lower sandstone interval, mudstone interval and sandstone interval are all developed) and "one-section" (lack of lower sandstone interval, mudstone interval or middle and lower part of mudstone interval).(2) Tidal flat-shelf depositional system controlled by palaeo-uplift in the background of transgression is developed in Kepingtage Formation in Shunbei area. The depositional pattern is significantly different in the early and late depositional periods. In the early stage, it was controlled by palaeo-uplift, and the sedimentary facies zones were differentiated in the east-west direction and distributed in a ring along the palaeo-uplift. In the late stage, the paleo-uplift was submerged and no longer controlled the distribution of sedimentary facies zones. Due to the influence of basin boundary, the sedimentary pattern evolved from east-west differentiation to north-south differentiation. The sedimentary facies zones extended from east-west to north-south as a whole, and distributed symmetrically along the continental shelf sedimentary area.(3) Kepingtage Formation has experienced the water by the "shallow-deep, shallow and deep-shallow" evolution of sea-level change, several sets of reservoir-cap assemblages are developed vertically, and subtidal sand flat and tidal-subtidal tidal channel are favorable reservoir sand bodies. The research results can provide favorable target area and exploration direction for oil and gas exploration of marine clastic rocks.
Key words: sedimentary evolution    sedimentary differentiation model    lithologic trap    Silurian    Kepingtage Formation    Tarim Basin    
0 引言

塔里木盆地志留系以广泛分布的沥青砂岩备受关注,近年来成为油气勘探的重点层位之一[1-3]。塔里木盆地柯坪塔格组垂向上发育多套储盖组合,油气成果主要集中在塔北隆起、卡塔克隆起、巴楚隆起和满加尔东部等区域,已发现顺9、英买34、S117和塔中47等多个油气田(藏),展示了柯坪塔格组具备大规模油气聚集的潜力[4-6]。目前,志留系研究过程中仍然存有制约勘探的一些难题,其中比较关键的是沉积体系确定及有利砂体展布特征与评价预测。多年来,前人从古地貌、古构造背景条件、物源供给与水动力强弱条件等方面,对志留系沉积相、储层特征及油气成藏条件等开展研究工作[7-20]。孙乃泉等[5]运用岩心、三维地震等,对顺9井柯坪塔格组下段沉积相进行了分析,认为发育半深海—浅海—三角洲沉积;曾庆鲁等[8]利用测井、地震等资料,研究了塔中地区柯坪塔格组上3亚段的沉积体系类型与展布特征,认为研究区为海侵背景下受古地貌影响的潮坪、河口湾与潮汐改造三角洲沉积;张少华等[13]利用钻井剖面、扫描电镜、岩心等资料,分析了塔北地区志留系柯坪塔格组下段储层特征,识别出潮坪—潮控三角洲砂岩储层,整体上为低孔、特低渗储层;马晓娟等[17]系统阐述了塔河南部柯坪塔格组沉积相分布规律,识别出障壁滨海—浅海沉积体系。众多学者针对不同区域柯坪塔格组沉积相提出了不同的观点,主要包括潮坪(有障壁海岸)沉积[7-9]、滨岸沉积[10-12]、三角洲沉积[13-15]、陆棚沉积[16-18]等较为主流的几种沉积相划分方案。同时,以往的沉积相研究多以柯坪塔格组单一段或亚段为研究对象[5, 8],沉积相带展布多呈现为东西向展布和南北向分带的特征[14, 19-20],而对柯坪塔格组各段、亚段的精细沉积相平面分布格局及柯坪塔格组不同阶段沉积格局存在的差异研究相对较少。

塔里木盆地柯坪塔格组油气藏多为岩性—地层圈闭油气藏,准确的沉积相带刻画,将提高柯坪塔格组砂体分布规律预测精度,为海相碎屑岩岩性圈闭油气勘探提供重要的勘探依据。针对上述关键问题,本文以塔里木盆地顺北地区柯坪塔格组各段、亚段为研究对象,在前人研究的基础上,结合研究区地质背景,开展柯坪塔格组不同沉积时期地层分异及沉积分异研究,并系统编制不同段和亚段沉积相平面分布图,建立柯坪塔格组由早到晚的沉积分异模式,展示不同时期砂体分布。

1 研究区概况

顺北地区位于顺托果勒低隆起北缓坡,东南部延伸到古城墟隆起的顺南斜坡,面积约2.80万km2,南连卡塔克隆起,北接沙雅隆起,西邻阿瓦提坳陷,东接满加尔坳陷[图 1(a)]。在构造特征上,整体呈现出北高南低、东高西低的特征[21-23]。随着顺北油田的发现,沿断裂带顺北11、顺北56X、顺北4等新井资料的钻揭与新三维资料部署,对于重新认识及精细刻画柯坪塔格组不同时期沉积格局提供数据资料。本文以沉积地质学等理论为指导,结合顺北地区顺9等12口取心井岩心观察、50余件显微薄片观察、顺北11井等70余口新老钻井资料、120余条二维地震测线和三维资料解释,为顺北地区海相碎屑岩领域油气勘探与岩性圈闭刻画等提供基础资料。

下载原图 图 1 顺北地区位置、资料点(a)及地层格架(b)[21, 23] Fig. 1 Location, data point(a)and stratigraphic column(b)of Shunbei area
2 柯坪塔格组地层发育特征 2.1 地层划分及地层发育特征

根据顺北地区70余口单井地层划分与对比分析,结合地层旋回及岩性特征研究,柯坪塔格组自下而上划分为底砂岩段(K1)、泥岩段(K2)和砂岩段(K3)3个岩性段,砂岩段由下至上可进一步划分成下砂岩亚段(K31)、中泥岩亚段(K32)和上砂岩亚段(K33)3个亚段。柯坪塔格组与上覆塔塔埃尔塔格组呈整合接触,与下伏上奥陶统桑塔木组呈角度不整合接触。根据井震标定,地层界面与地震界面有较好的对应关系,具体表现为:T63对应于砂岩段顶界,T64对应于泥岩段顶界,T65对应于底砂岩段顶界,T70对应于柯坪塔格组底界[图 1(b)]。

柯坪塔格组底砂岩段以灰色厚层细砂岩、粉砂岩为主,夹灰色、灰绿色薄层泥质粉砂岩、泥岩,厚度为0~103 m。泥岩段主要为灰色、褐色厚层泥岩夹灰色粉砂质泥岩,厚度为0~75 m。砂岩段岩性为灰色、深灰色、褐灰色厚层细砂岩及灰色薄层泥岩,或灰色细砂岩与灰色粉砂质泥岩、棕红色、灰色、灰白色薄层泥岩不等厚互层,厚度为29.9~403 m。垂向上,柯坪塔格组由底砂岩段、泥岩段、砂岩段构成,具有“粗—细—粗”的三段式剖面结构特征。

2.2 地层对比及地层结构

对顺北地区柯坪塔格组东西向、南北向两横两纵连井地层[图 1(a)]及地震测线追踪对比研究,揭示了柯坪塔格组受沉积前顺北鹰1井—顺北53X井—顺西3井一线古隆起控制,区域上发育“三段式”和“一段式”2类地层结构。

通过对顺北地区东西向、南北向地层格架[图 1(b)图 2]及地震测线(图 3)综合解释,以胜利1井—顺北11井—顺北7井—顺北鹰1井—顺北51X井—顺北2井—TP2井地层对比格架图为例(图 2),根据钻遇井的资料分析,柯坪塔格组地层厚度差异较大,地层厚度为290~400 m。其中,西部顺北11井和东部TP2井钻穿柯坪塔格组,顺北7井、顺北鹰1井、顺北51X井、顺北2井钻至泥岩段上部,缺失底砂岩段和泥岩段下部地层。地震测线上亦表现出T70 —T65,T65—T64地层于古隆起区尖灭(图 3)。

下载原图 图 2 顺北地区胜利1井—TP2井柯坪塔格组东西向地层对比 Fig. 2 East-west stratigraphic correlation of Kepingtage Formation of well Shengli 1 to well TP2 in Shunbei area
下载原图 图 3 顺北地区柯坪塔格组(T70—T63)地震剖面[位置参见图 1(a)] Fig. 3 Seismic section of Kepingtage Formation(T70-T63)in Shunbei area

基于上述研究,建立了顺北地区柯坪塔格组“三段式”和“一段式”2类地层结构(图 4)。在古隆起东西两侧发育“三段式”的地层结构,古隆起西部以阿东1井和中探1井为代表,古隆起东部以顺9井、顺北4井、顺北8X井为代表。古隆起发育区,缺失底砂岩段、泥岩段(或泥岩段中下部),主体为砂岩段“一段式”地层结构,以顺北7、顺北鹰1等钻井为代表。

下载原图 图 4 顺北地区柯坪塔格组地层格架模式 Fig. 4 Formation framework pattern of Kepingtage Formation in Shunbei area
2.3 地层平面分布特征

在单井地层划分、骨干钻井地层对比及地震测线综合解释基础上,以柯坪塔格组“三段式”和“一段式”地层结构为指导,系统编制了柯坪塔格组段(底砂岩段、泥岩段)与亚段(下砂岩亚段、中泥岩亚段和上砂岩亚段)5幅地层厚度平面图,展示了柯坪塔格组各时期地层平面分布[图 5(a)(e)]。顺北地区柯坪塔格组地层展布及演化受控于古隆起(分布于顺北鹰1井—顺北53X井—顺西3井一线)。

下载原图 图 5 顺北地区柯坪塔格组各段、亚段地层厚度 Fig. 5 Stratigraphic thickness of each member and sub-member of Kepingtage Formation in Shunbei area

底砂岩段地层分布于顺北鹰1井—顺北53X井—顺西3井一线古隆起东西两侧,呈现出东部和西部地层厚,中部古隆起地层薄的特征,具有隆起区缺失,东西向展布格局。随着海侵,泥岩段受古隆起控制逐渐减弱,但地层分布仍具有东西向格局,地层厚度大的地区仍位于东西两侧,隆起区发育薄层的泥岩。泥岩段沉积之后,全区几乎填平补齐,地层分布不受古隆起控制,砂岩段地层展布过渡为南北向,整体上呈现出南北向地层薄、中部地层厚度大的特征。

3 沉积相划分及特征 3.1 沉积相划分

在顺北地区钻井岩心观察描述基础上,以沉积地质学理论为指导,通过对岩性、沉积构造、地震相、测井相等沉积相识别标志研究,建立了柯坪塔格组沉积微相识别图版(图 6),进而将顺北地区柯坪塔格组划分为潮坪和陆棚2类沉积相。其中,潮坪可划分为潮上、潮间、潮下3个亚相,进一步识别出蒸发泥坪、泥坪(高潮坪)、砂坪(低潮坪)、潮汐水道、砂坝等多种微相类型;陆棚沉积相识别出内陆棚亚相,进一步划分出内陆棚泥和陆棚砂坝等微相。

下载原图 图 6 顺北地区柯坪塔格组沉积微相识别图版 Fig. 6 Microfacies identification of Kepingtage Formation in Shunbei area
3.2 各类沉积微相特征 3.2.1 潮坪相

潮坪(潮滩)无强烈的风浪作用且潮汐周期性显著,呈宽广缓斜或者近水平的海岸坪地[8, 24]。顺北地区柯坪塔格组潮坪沉积主要发育在砂岩段和底砂岩段中,按照平均低潮线、平均高潮线的位置和沉积物特征,将潮坪划分成潮上带、潮间带与潮下带,潮间带进一步细分为高潮坪(泥坪)、中潮坪(砂泥混合坪)、低潮坪(砂坪)。柯坪塔格组潮坪沉积典型的沉积构造主要有:①潮道冲刷面构造和正粒序特征发育[图 7(a)],如顺9井柯上段底部具叠瓦状特征的泥砾向上发育中砂岩,具有粒度向上变细的特征。②潮道中撕裂状泥砾发育[图 7(b)],先期潮间沉积的弱固结泥岩被潮汐流打碎后,就近在潮道内快速沉积,泥砾呈无规则撕裂状,分选差、无磨圆。③叠瓦状泥砾具双向水流特征[图 7(c)(d)],均呈现出顺层分布泥砾,泥砾呈扁平状,具定向性。如顺902H井底砂岩段,砾石具双向水流特征。④潮汐沉积构造,发育脉状层理[图 7(e)]、透镜状层理[图 7(f)]等。⑤具双向水流特征的双向交错层理发育[图 7(g)(h)]。顺北地区柯坪塔格组不同段、亚段中潮坪相的地震相发育特征主要为:亚平行—杂乱、中—弱振幅、中—低连续反射结构(图 6)。

下载原图 图 7 顺北地区柯坪塔格组潮坪沉积岩性特征及典型的沉积构造识别标志 (a)潮道冲刷面,顺9井,5 400.62 m,砂岩段;(b)灰色中砂岩中灰黑色撕裂状泥砾,顺901井,5 509.29 m,底砂岩段;(c)顺层分布泥砾,砾石呈扁平状,顺902H井,5 534.10 m,底砂岩段;(d)顺层分布泥砾,泥砾呈扁平状,砾石具双向水流特征,顺9井,5 590.15 m,底砂岩段;(e)脉状层理,顺10井,5 689.85 m,底砂岩段;(f)透镜状层理,透镜体(箭头所示),顺9井,5 592.86 m,底砂岩段;(g)双向交错层理,顺902H井,5 532.30 m,底砂岩段;(h)双向交错层理,顺西1井,5 747.38 m,底砂岩段;(i)正粒序及平行层理,顺902H井,5 514.57 m,底砂岩段;(j)顺层构造缝,顺902H井,5 541.87 m;(k)灰色中砂岩,顺9井,5 437.34 m,砂岩段;(l)灰色细砂岩,顺1井,5 338.05 m Fig. 7 Lithological characteristics and typical identification marks of sedimentary structures of tidal flat of Kepingtage Formation in Shunbei area

潮上带处于平均高潮线以上,岩性以粉砂质泥岩及红褐色泥岩为主,间夹灰色、浅灰色薄层粉砂岩,发育泥裂与水平层理等沉积构造。自然伽马(GR)曲线呈直线形或齿形,显示为较高值,平均达68 API,如顺2井泥岩段潮上砂泥坪、泥坪沉积[图 8(a)]及顺9井底砂岩段潮上泥坪沉积。

下载原图 图 8 顺北地区柯坪塔格组潮坪—陆棚沉积特征 Fig. 8 Characteristics of tidal flat shelf sedimentary of Kepingtage Formation in Shunbei area

潮间带是指地处平均低潮面与平均高潮面之间的海岸地区,主要受潮汐作用影响,其范围与海岸坡度呈负相关。按照水动力条件的强弱以及沉积物类型,可将柯坪塔格组潮间带划分成低潮坪砂坪、潮汐水道、中潮坪砂泥混合坪和高潮坪泥坪[图 68(b)]。潮汐水道岩性主要以浅灰色含砾中砂岩,浅灰色、灰色细砂岩为主,且上部多缺失灰绿色薄层泥岩,发育低角度冲刷层理,底部多看到含泥砾的水道滞流沉积和不规则水道冲刷面,发育灰绿色、灰色、褐色泥砾。粒度概率累积曲线以两段式为主,即悬浮组分与跳跃组分,其中又以跳跃组分为主,斜率大(图 6)。自然伽马(GR)曲线呈齿化钟形,自然电位(SP)曲线变化较小[图 68(b)]。砂泥混合坪水体能量中等—强,岩性主要以灰色、浅灰色细砂岩与褐色、灰色、灰绿色薄层泥岩不等厚互层为主,发育波状水平纹理、水平纹理、构造缝[图 7(j)]等。自然伽马(GR)曲线呈齿形、微齿钟形+ 漏斗形组合,自然电位(SP)曲线也变化较小(图 6)。砂坪岩性主要以灰色粉砂岩、细砂岩为主,间夹少量薄层泥岩,发育脉状、透镜状及波状层理[图 67(e)(f)]。泥坪岩性主要为灰色、棕褐色泥岩夹褐灰色薄层泥质粉砂岩、棕褐色粉砂质泥岩等,自然伽马(GR)曲线呈齿形,自然电位(SP)曲线呈齿形(图 6)。

潮下带是指处在平均低潮面及波浪作用面之间的海岸地带,主要受潮汐作用与波浪作用等影响,潮汐水动力条件较强,沉积环境主要为砂坝及潮道沉积。砂坝岩性主要为灰色中砂岩[图 7(k)]、细砂岩[图 7(l)]、灰色—褐色泥岩,间夹浅灰色粉砂岩、灰色薄层泥质粉砂岩,剖面上具逆粒序特征,自然伽马(GR)曲线呈钟形+ 箱形+ 漏斗形,自然电位(SP)曲线变化较小(图 6)。潮道沉积以灰色细砂岩、泥岩、中砂岩不等厚互层、灰色中砂岩与灰色薄层泥岩不等厚互层为主,间夹灰色薄层泥质粉砂岩,主要为砂质,局部可见泥砾,且含泥砾滞留沉积。在剖面和岩心上见砂体呈透镜体状,潮道冲刷面[图 7(a)]、撕裂状泥砾发育,常看到粒度向上变细特征的正粒序沉积旋回叠置[图 7(a)(i)],羽状交错层理、双向水流交错层理、再作用面等发育,自然伽马(GR)曲线呈钟形或齿形,自然电位(SP)曲线也变化较小(图 6)。

3.2.2 陆棚相

陆棚(大陆架)是指处于平均低潮面(20 m)以下至水深约200 m的广大浅海水域,受波浪影响小,水动力条件较低,处在还原环境。顺北地区柯坪塔格组不同段、亚段中陆棚相的地震相发育特征主要为:亚平行—杂乱、中振幅、中—低连续反射结构(图 6)。柯坪塔格组陆棚沉积主要在泥岩段、中泥岩亚段中发育,依据水深及岩性组合,将陆棚相划分成内陆棚(浅水陆棚)及外陆棚(深水陆棚)2个亚相,沉积微相主要为陆棚泥和陆棚砂坝沉积,岩性为灰色—灰绿色泥岩、灰色粉砂质泥岩、细砂岩、泥质粉砂岩[图 8(c)]。自然伽马(GR)曲线呈微齿形或漏斗形,显示为较高值,通常为70~140 API,自然电位(SP)曲线呈齿形,有的井段形态变化不大,较为稳定[图 68(c)]。

4 沉积相垂向演化研究

在对顺北地区柯坪塔格组沉积相类型、特征以及单井沉积相划分研究的基础上,选取南北向和东西向各2条连井剖面开展井间沉积相对比研究,并结合地震剖面地震相对比分析,系统总结了柯坪塔格组沉积相垂向演化规律。

以东西向阿东1井—满西2井—顺西1井—顺7井—顺北4井—顺西2井—顺9井—顺902H井沉积相对比分析为例(图 9),底砂岩段沉积期受沉积前古隆起控制,沉积前洼地区柯坪塔格组地层发育完整,隆起区缺失底砂岩段和泥岩段早期沉积。隆起区两侧以顺北4井、顺西2井、顺9井、顺902H井为例,三段式发育完整,主要以潮上—潮间—潮下—陆棚沉积为主。古隆起之上以顺西1、顺7等井为例,主体上发育一段式,主要以潮下—陆棚—潮间沉积为主。

下载原图 图 9 顺北地区阿东1井—顺902H井柯坪塔格组东西向沉积相连井对比剖面 Fig. 9 Well-tie contrast section of sedimentary facies of Kepingtage Formation in the east-west direction across well Adong 1 to well Shun 902H in Shunbei area

总体上,顺北地区柯坪塔格组沉积前具有两坳一隆的沉积格局,主要以发育潮坪沉积与陆棚沉积为特征。底砂岩段主要发育潮上—潮间—潮下沉积,泥岩段为潮坪—陆棚沉积,砂岩段为潮下—陆棚,局部井段发育潮间沉积。泥岩段至砂岩段随着海平面上升,潮坪沉积向隆起区海侵上超,潮坪相带向陆迁移,底砂岩段沉积局限于坳陷区,具填平补齐特征。

5 不同时期沉积相平面分布规律 5.1 志留纪构造演化

柯坪塔格组为加里东中期运动第Ⅱ幕之后的沉积,该次构造运动导致盆地沉积格局发生了变化(由前期的碳酸盐岩沉积转化为陆源碎屑岩沉积)[25]。志留纪沉积期,在南压北张的构造背景下[26],塔里木盆地为克拉通內坳陷盆地,志留系沉积主体分布于中央坳陷区,并向北、向南隆起区超覆减薄[27]。早期沉积区东西两侧都和南天山洋相连通,海水主要从东北与西北方向侵入;在晚期受盆地东部地区隆升的影响,东北方向海水通道被截断,南天山洋也有闭合的趋势[26, 28]

5.2 沉积相平面分布特征

在对顺北地区沉积背景认识与前人研究基础上,依据70余口钻井的测井及录井数据统计结果,系统编制了柯坪塔格组段(底砂岩段、泥岩段)与亚段(下砂岩亚段、中泥岩亚段和上砂岩亚段)砂体厚度图及砂地比平面图[29-30]。利用单井优势相与地震相发育特征等,系统探讨了柯坪塔格组各时期沉积相平面展布规律。

5.2.1 底砂岩段(K1)沉积相

由于受古隆起的控制,发育两个沉积区,具有东西分异的特征,东西沉积区沉积相带均具备南北延伸、东西分带的环带状展布格局,并沿顺北51X井—顺西1井—中1井一线大致呈东西对称[图 10(a)]。古隆起分布于顺北鹰1井—顺北9井—中15井一线。西部沉积区主要分布于沙参1井—顺北71X井—满西2井—顺5井一线以西地区,自东向西具有潮上—潮间—潮下(砂坝)—内陆棚的沉积相带展布规律;东部沉积区主要分布于跃满3井—顺北21井—顺南3井一线以东地区,自西向东也具有潮上—潮间—潮下(砂坝)—内陆棚的沉积相带展布规律。潮下砂坝砂体较发育,厚度为100~140 m,主要分布在阿东1井与顺10井—顺北8X井区。尖灭线依据地震测线解释与单井地层划分标定,大致分布在东西沉积区与古隆起的分界处,形成局部地区不整合。潮上主要分布在沙参1井—阿满1井—中探1井与TP2井—顺北21井—顺南3井一带;潮间主要分布在依合2井—顺北41井—顺西2井与顺北11井一带;潮下主要分布在顺10井—顺北8X井—顺902H井与阿参1井—阿东1井一带,在阿东1井、顺9井等井区发育潮汐砂坝。陆棚沉积区分布在潮下带以东及以西区域,主要位于阿瓦提坳陷及满加尔坳陷。

下载原图 图 10 顺北地区柯坪塔格组沉积相平面图 Fig. 10 Sedimentary facies maps of Kepingtage Formation in Shunbei area
5.2.2 泥岩段(K2)沉积相

由于盆地内受到来自南天山洋大规模海侵,相对海平面较前期快速上升,沉积水体加深,古隆起部分被淹没,主要发育潮坪—内陆棚沉积体系[图 10(b)]。前期的古隆起区域,地貌高、水体浅,潮坪沉积局限分布于顺北71X井—顺西1井—顺5井与跃进2X井—顺北5-6井—顺北4井一线,岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。潮坪沉积的东西两侧均为内陆棚沉积区,西部内陆棚沉积区分布于胜利1井—顺北56X井—中探1井一线以西地区;东部内陆棚沉积区分布于TP2井—顺北1井—顺托1井一线以东地区。在中21井—塔中49井—塔中85井一线以南地区为剥蚀区。

5.2.3 下砂岩亚段(K31)沉积相

该时期伴随着进一步的海侵与盆地构造沉降,沉积范围较前期扩大,同时古隆起被完全淹没,不再影响沉积相带的展布。沉积格局由前期的东西分异演化为南北分异,整体具有南北分带、东西延伸,并沿研究区中部大致呈南北对称的展布格局[图 10(c)]。内陆棚沉积范围位于研究区中部,沿满西2井—阿满1井—依合2井一线呈东西向展布。沿内陆棚沉积区向南、向北对称发育潮下、潮间、潮上沉积相带,岩性以细砂岩、粉砂岩、含砾砂岩夹粉砂质泥岩、粗砂岩等为主,发育水平层理、交错层理、泥裂等沉积构造。潮下相带分别发育于南部的阿东1井—顺西1井—顺9井一线和北部的阿参1井—顺北7井—TP2井一线,潮下相带内砂坝砂体发育,厚度为60~140 m。潮间相带分布于北部胜利1井—跃进1X井—跃进2X井一线和南部的中16井—中11井—顺南3井一线。潮上带分布于南、北部的边缘区,分别位于北部的马纳1井附近和南部的中13井—中15井—塔中82井一线。

5.2.4 中泥岩亚段(K32)沉积相

该时期继承了前期东西延伸、南北分带的沉积格局,仍以潮坪和陆棚沉积为特征。伴随着进一步海侵,陆棚沉积范围扩大,潮坪沉积范围分别向南和向北收缩[图 10(d)]。其中,阿满1井—顺北1井—TP2井一线为外陆棚沉积区。沿外陆棚沉积区向北、向南分别依次发育近东西向展布的内陆棚、潮下、潮间和潮上沉积。内陆棚沉积分布于阿参1井—顺北11井一线和顺北9井—顺西2井—依合1井一线。潮下沉积区分布于阿东1井—顺5井—顺北4井一线和过沙参1井呈东西向展布。潮间带分布于北部的胜利1井—马纳1井一线及南部的中探1井—中21井—顺9井一线。潮上带位于研究区的南、北边缘。

5.2.5 上砂岩亚段(K33)沉积相

该时期受海平面下降影响,潮坪沉积的范围增加,陆棚沉积的范围减小,沉积相带仍保持前期的南北分带、东西延伸的沉积格局[图 10(e)]。内陆棚在阿满1井—顺北56X井—依合1井一线呈东西向展布。潮下分布于北部的胜利1井—顺北11井—TP2井一线和南部的满西2井—顺北57X井—顺9井一线,在顺北51X、顺902H、顺901等井区发育潮汐砂坝。潮间带分布于马纳1井—顺北评2H井—跃进3井一线和阿东1井—顺5井—塔中85井一线。潮上带分布于研究区南部沿中13井—塔中11井—塔中82井一线。

6 沉积分异模式

通过对沉积相纵向演化、横向对比及不同时期沉积相平面展布特征研究,结合研究区地质背景,分析认为,顺北地区柯坪塔格组潮坪—陆棚沉积在早、晚沉积阶段沉积格局存在显著差异,沉积相带早期具有东西向沉积分异特征,晚期具备南北向沉积分异规律(图 11)。具体表现为柯坪塔格组底砂岩段(K1)沉积期受古隆起控制,发育东西2个沉积区,底砂岩段向古隆起超覆沉积,呈现出东西向展布特征,沉积相带具东西分异,沿隆起区呈环带状展布的沉积格局,且从中部的古隆起向东西两侧均具有潮上—潮间—潮下—陆棚的沉积相带分布特征;泥岩段(K2)沉积期受到来自南天山洋大规模海侵,相对海平面较柯坪塔格组前期快速上升,沉积水体加深,古隆起部分被淹没,但仍具有沿古隆起呈环带状展布特征,主要发育潮坪—陆棚沉积;砂岩段(K3)沉积期进一步的海侵与盆地发生构造沉降等,沉积范围较前期扩大,沉积格局也较前期发生了显著变化,古隆起被埋藏,不再控制沉积相带的展布。受盆地边界影响,底砂岩段—泥岩段—砂岩段向盆地边界逐层上超,砂岩段由东西向演化为南北向分布,沉积相带具南北分异,整体上呈现出东西延伸、南北分带,并沿陆棚沉积区向南北两侧呈对称的分布特征,沉积格局由前期的东西分异演化为南北分异。

下载原图 图 11 顺北地区柯坪塔格组沉积分异模式 Fig. 11 Sedimentary differentiation pattern of Kepingtage Formation in Shunbei area

垂向上水体总体经历了“浅—深—浅—深—浅”的沉积演化过程。浅水阶段对应于柯坪塔格组底砂岩段、下砂岩亚段和上砂岩亚段,该时期物源供给丰富、潮坪分布范围大、潮下砂坝砂体发育,为有利的储层发育层段。深水阶段对应于柯坪塔格组泥岩段和中泥岩亚段,该时期陆棚沉积范围更广,以泥岩沉积为主,为有利的区域盖层发育层段。

7 结论

(1)顺北地区柯坪塔格组受古隆起控制,发育“三段式”和“一段式”2类地层结构。“三段式”为底砂岩段、泥岩段和砂岩段地层发育完整,分布于隆起区东西两侧。“一段式”地层缺失底砂岩段和泥岩段或泥岩段中下部,位于隆起发育区。

(2)顺北地区柯坪塔格组潮坪—陆棚海相碎屑岩沉积体系在柯坪塔格组早、晚时期存在显著的差异。底砂岩段—泥岩段沉积期受控于古隆起,分隔为东西2个沉积区,底砂岩段向古隆起超覆沉积,具东西向展布特征,沉积相带具东西分异,沿隆起区呈环带状展布特征;砂岩段沉积期受进一步海侵,古隆起被埋藏,受盆地边界影响,底砂岩段—泥岩段—砂岩段向盆地边界逐层上超,砂岩段由东西向演化为南北向展布,沉积相带具有南北分异特征,整体上呈现出东西延伸、南北分带的沉积格局。

(3)在柯坪塔格组“浅—深—浅—深—浅”的沉积演化过程中,垂向上发育多套储盖组合。储集砂体主要发育于底砂岩段、下砂岩亚段和上砂岩亚段,有利储集砂体成因类型为潮下砂坝砂体、潮道砂体。垂向上由潮下砂坪(砂坝)与陆棚相泥岩构成良好的储盖组合关系;平面上,潮下砂坝砂体与陆棚相泥岩和潮间砂泥坪沉积相变,形成侧向遮挡,具备岩性圈闭发育条件。底砂岩段沉积期向古隆起超覆沉积,古隆起为上倾尖灭岩性圈闭有利发育区。

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