塔中HI气田含砾砂岩段沉积粒度特征分析

刘 慧 黄 科 高银山 何曼如

（1.成都理工大学能源学院，四川 成都 610059；2.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院，四川 成都 610041；3.中国石油长庆油田公司第五采油厂，陕西 西安 710021）

0 引言

塔里木盆地在晚泥盆世晚期—早石炭世的东河砂岩段和下泥岩段沉积之后，奥陶系古侵蚀面被填平补齐，此时海侵范围进一步扩大，在塔中地区，自下而上由东河砂岩段、下泥岩段、生屑灰岩段构成了一个完整的海侵沉积体系［1］。东河砂岩段为海侵早期的低位体系域沉积，海岸线为北西—南东走向。在海侵期，该区海水由西向东推进，与由东向西入海的河流相互作用，在塔中地区形成了海侵期的三角洲沉积体系。由于古地形的影响，在塔中HI气田所在盆地东部边缘出现了海陆过渡相沉积环境，河流沉积特征显著，形成较完整的河口湾沉积体系［2］。

1 沉积特征

HI气田石炭系含砾砂岩段岩性以砂砾岩互层为主，整体分选较差，磨圆度较好。沉积构造复杂，既有河道与砂坝中常见的水平层理、平行层理、斜层理、递变层，也有潮汐沉积中常见的双向交错层理、羽状层理、波状层理、脉状层理、还分布有大量的底冲刷构造。该区属于河口湾沉积体系，发育潮坪、潮汐砂坝和潮控河道3种亚相，其中潮坪相可以进一步划分出砂坪微相与泥坪微相（如图1）。

2 粒度参数特征

常用于研究沉积环境的粒度参数有平均粒径、标准偏差、偏度和峰度。通过对HI井区含砾砂岩段岩心观察，结合铸体薄片资料统计出不同沉积微相粒度参数（表1）。

潮坪相的平均粒径∅值为2.3～5.5，平均值为3.9，该亚相粒度是河口湾沉积体系中最细的；潮汐砂坝平均粒径∅值在1.7～4.1之间，平均值为2.97，沉积物中较粗粒的代表了潮汐通道底部的沉积，而较细粒的则反映了潮汐通道顶部或潮汐通道间的沉积［3］；潮控河道的平均粒径∅值在0.7～4.0间，绝大多数样品在2～3.8之间，平均值为2.65。整个河口湾沉积体系绝大部分样品标准偏差大于1，根据弗里德曼的判别标准，整体分选较差。

表1 各沉积微相粒度参数数据统计表

图1 H1井含砾砂岩段岩性柱状剖面图

3 频率分布曲线

峰度和偏度都能反映沉积物频率曲线的双峰性质及其尾部变化。偏度反映粒度分布的集中范围，峰度反映粒度分布形态的尖锐程度［4］。研究区偏度在-0.249～0.7之间，平均值为0.41；峰度在0.65～3.1之间，平均值为1.9。通过对研究区28块样品的粒度频率分布图的分析，绝大多数样品为不太明显的双峰不对称形态（如图2），反映了沉积区的多物源沉积。曲线峰度大部分表现为很尖锐，河流特征明显。

4 C-M图及萨胡判别

选取取芯井含砾砂岩段每个样品的C值和M值绘成C-M图，由图3可知研究区属于牵引流沉积类型，C值大于200 μm，M值大于100 μm，发育OP、PQ、QR、RS段，主要发育QR和PQ段，以悬浮搬运和递变悬浮搬运为主，具有部分滚动搬运成分。反映出该层段沉积物粒度较细，整体水动力条件比较弱，但在沉积过程中可能遇到风暴潮的改造，沉积了一些砾石沉积物（如图3）。

图2 H2井3 718.3 m粒度频率分布曲线图

图3 含砾砂岩段C-M图

应用萨胡公式求取出HI井区部分样品的Y值（浅海与河流的判别值）。

将岩样的粒度参数代入式（1）计算，结果表明，河口湾体系中样品的Y值绝大部分大于其临界值-7.419，仅极个别样品小于临界值，表现为河流特征。上述判别结果均与已解释的沉积环境相吻合。

5 概率累积曲线特征

粒度概率累积曲线反映搬运介质、搬运方式、水动力条件、沉积环境等因素的特征。河口湾沉积特征及岩相分布受波浪、潮汐和河流3种水动力所控制，使得河口湾的概率图复杂多样，很难用一种模式来概括。现利用研究区粒度概率累积曲线进行分析，以总结该地区不同沉积微相粒度概率累积曲线的规律性特征。

5.1 潮坪亚相

潮坪亚相沿河口湾岸线分布，主要为泥岩、粉砂岩及细砂岩等细粒沉积物。沉积构造主要发育潮汐相干沉积构造，可见生物扰动构造及植物炭屑。

5.1.1 泥坪微相

泥质潮坪沉积主要是潮间带上部及潮上带的泥质沉积，岩性以灰绿色泥岩及粉砂质泥岩为主，水动力条件较弱。粒度概率累积曲线以两段式为主，主要表现为滚动主体基本不发育，以悬移和跳跃两个总体为主，悬浮总体含量较高，一般为60%左右，跳跃总体占40%左右。粒度∅值为0.5～8.2，S截点∅值位于2.5～4.7之间（如图4a）。

5.1.2 砂坪微相

砂质潮坪沉积以灰白色的细砂岩、含灰绿色泥砾中细粒砂岩为主，一般表现为与泥质潮坪沉积密切共生。粒度概率累积曲线主要特点是滚动总体含量小于5%或不发育，跳跃总体含量一般为60%～70%，悬浮总体含量为30%～40%，S截点∅值位于2.8～4.5之间（如图4b）。

5.2 潮汐砂坝亚相

潮汐砂坝发育在河口湾沉积相的河口处，为顺水流方向的长条状砂坝。岩性以灰褐色、灰白色的细砂岩、含中粒细砂岩为主。在潮汐砂坝的底部常出现有较多的灰绿色泥砾及其他砾石，粒度较粗。概率累积曲线中表现以跳跃和悬移两个总体为主，跳跃总体含量一般为70%～90%，斜率为60°～70°，分选较好，悬移总体占10%～30%。S截点∅值位于2.5～4.3之间，部分样品具滚动总体，但含量较低，通常小于5%，分选也极差。与潮坪亚相相比，跳跃总体含量增加，反映了水动力条件明显增强（如图4c）。

5.3 潮控河道亚相

潮控河道复合体出现在河口湾的上游，是河口湾沉积相的主体构成部分。它是水体流动的主要通道，因此水动力条件相对较强，岩性较粗，底部多具有冲刷面［5］。由于受到河流和潮汐的共同作用，可见双向交错层理比较发育。岩性剖面具有较明显的向上变细的结构特征，底部可能存在较粗的滞留砾石沉积物。

粒度概率累积曲线主要特点为跳跃总体累积含量大于80%，斜率为45°～60°，分选较差，悬浮总体累积含量小于20%，大部分样品表现为双跳跃，部分样品有滚动总体，含量最高可达10%，反映了波浪冲刷与回流的复杂成因特征（如图4d）。

图4 含砾砂岩段河口湾沉积各微相粒度概率曲线图

6 结论

河口湾水动力条件复杂，受潮汐、波浪和河流3种水动力作用影响，亚环境变化明显并且组成复杂，各微相形成受控于不同的水动力条件，这在概率累积曲线上得到很好的体现。归纳出不同微相对应的独特的概率累积曲线形态对今后塔中地区河口湾沉积体系的研究也有一定指导意义。但是由于类似的水动力条件可以出现在不同环境的次级环境中，再加上物源供应和构造条件上各种因素的差别，具体情况较为复杂，因此单纯依靠粒度分析资料提供的环境标志有一定的局限性，只有将粒度分析资料与沉积构造、生物特征和地质背景等结合起来，才能准确地恢复古环境、划分沉积相。

［1］毕志伟，杨振京，徐建明，等.塔里木盆地腹地第四纪沉积物粒度特征及其沉积环境［J］.干旱区地理，2009，5（3）：335-339.

［2］朱筱敏.塔里木盆地东河砂岩沉积储层特征［M］.北京：石油工业出版社，2006：36-42.

［3］郭建华，吴智勇，刘生国，等.塔中4井区东河砂岩段中的河口湾沉积［J］. 江汉石油学院学报，1995，12（4）:5-11.

［4］赵澄林，朱筱敏.沉积岩石学［M］.北京：石油工业出版社，2001：1-407.

［5］齐永安.河口湾相模式研究［J］.地质科技情报，1999，3（1）：45-49.