台北凹陷浅水三角洲沉积特征及勘探启示

肖冬生，陈 旋，陈永慧，何燕清，张 华*

（1.中油吐哈油田博士后科研工作站，新疆 哈密 839009；2.中油吐哈油田分公司，新疆哈密 839009）

引 言

三角洲的研究始于1885年至1890年G. K. Gilbert对美国Bonneville湖更新世三角洲沉积体的研究。国内外学者对三角洲开展了大量研究工作，研究主要涉及类型划分、形成条件、动力学特征、沉积作用过程、沉积特征等多个方面[1-3]。研究证实，浅水三角洲形成的古地形背景、水动力学特征、三角洲形态、微相类型及三角洲内部结构等与正常三角洲存在很大差异[4-7]。目前，浅水三角洲研究主要集中在大型坳陷湖盆及萎缩期断陷湖盆，鲜见前陆盆地浅水三角洲研究成果。以吐哈盆地台北凹陷三间房组为例对前陆湖盆浅水三角洲发育地质条件及沉积特征进行分析，并从鄯善弧形带勘探实践中得出了前陆盆地浅水三角洲油气勘探启示，以期为中国中西部地区广泛发育的前陆盆地油气勘探提供借鉴。

1 区域地质背景

吐哈盆地是一个多阶段、多类型盆地叠置形成的多旋回复合盆地[8]。台北凹陷是盆地内最大的富油气凹陷，含油气构造带主要分布在凹陷南缘和西缘。主力含油层系三间房组沉积期，台北凹陷处于早期再生前陆盆地演化阶段，发育西、南、北3个方向的沉积体系，呈“东西高、中间低，南缓北陡”古地理格局[9]。

2 浅水三角洲发育的地质条件

2.1 构造运动与古地形条件

古地理环境对沉积物供应和沉积体系分布起重要控制作用，如现代里海Volga浅水三角洲的平均坡降只有5cm/km[10]，松辽盆地姚一段沉积期北部地层倾角只有0.07～0.95°，南部为 0.07～0.58°[11]。台北凹陷南部觉罗塔格山褶皱隆升始于中石炭世末，山前形成前陆盆地，至晚二叠世逆冲活动基本停滞，凹陷南缘形成宽泛的斜坡区；北部博格达裂谷从晚二叠世开始回返，之后在近南北向的挤压作用下忽强忽弱地持续隆升[12]，造就了侏罗系沉积期“碟状”古地理背景，呈西、南缘宽缓稳定、北缘窄陡突变的特点。凹陷内三间房组地层厚度为0～1300m。据地层厚度估算，凹陷北缘窄陡，地层倾角为4.00～6.00°，南缘为觉罗塔格山前缘宽缓斜坡，倾角为 0.29～0.50°，西缘为布尔加凸起前缘大型宽缓斜坡，倾角为0.09～0.30°。凹陷西、南缘平缓的古地形为发育浅水三角洲提供了必要条件。

2.2 古气候与沉积物供给条件

气候环境对物源区剥蚀物的组成、水体的大小、沉积物的性质及供给条件等都具有强烈的控制作用。三间房组孢粉组合为云杉粉属—桫椤孢属—克拉梭粉（Piceaepollenites-Cyathidites-Classopollis），以克拉梭粉（Classopollis）含量急剧上升（平均为 19.4%）区别于下伏西山窑组温暖潮湿的温带-亚热带桫椤孢属—三角孢属—四字粉属组合（Cyathidites—Deltoidospora—Quadraeculina）[8]；镁/钙值为1.6～7.5，平均值为 5.3；古气候指数平均为 0.22；硬石膏和重晶石等自生矿物体积分数为 0.5%～2.0%[13]，表明三间房组沉积期古气候整体较为干热。干热的古气候加剧了母岩区的物理风化作用，产生了丰富的紫红色、棕红色及杂色碎屑物质，为河流提供了充分的物源供给。

2.3 古水深与湖平面变化

台北凹陷三间房组为一套浅水河湖相沉积。岩心观察及岩屑录井表明，三间房组砂泥岩剖面中发育多层棕红色、紫红色、杂色及灰绿色泥岩，泥岩中可见直立状虫孔遗迹、碳化植物茎叶化石及灰质、白云质团块；砂岩中常见波纹层理、爬升层理等沉积构造，反映了浅水湖泊沉积环境特征及湖平面的频繁升降过程。

3 浅水三角洲沉积相类型及沉积特征

3.1 沉积相类型

3.1.1 浅水三角洲平原

浅水三角洲平原亚相主要发育在凹陷南缘广泛斜坡背景，包括分流河道、河道间和泛滥平原沼泽3种微相类型。分流河道构成三角洲平原的骨架砂体，河道二元结构特征明显，下部以中粗砂岩、砂砾岩为主，中上部为细、粉砂岩；河道底部常见泥砾，冲刷现象明显，反映了强水动力特征；分流河道在测井曲线上以钟形和齿化箱型为主。河道间由紫红色、杂色、灰绿色及灰色泥岩组成，反映了陆上沉积特征。泛滥平原沼泽以灰色、深灰色泥岩与炭质泥岩或薄煤层互层沉积为特征，为三角洲平原地势低洼区相对稳定浅水环境沉积产物。

3.1.2 浅水三角洲前缘

浅水三角洲前缘亚相主要发育水下分流河道、河道间和席状砂3种微相类型。水下分流河道以灰色、灰白色细砂岩和中砂岩为主，粗砂岩和粉砂岩次之，主要发育槽状、板状交错层理及平行层理，底部可见冲刷现象，单期分流河道厚度为 2～15m；垂向上，一般由多期河道叠置而成，且常见早期河道顶部粉砂岩-泥岩被后期河道冲刷改造现象；平面上，沿水流方向砂体呈连续或断续条带状分布；测井曲线上以钟形和齿化箱形为主。河道间以灰色、灰绿色泥岩和粉砂质泥岩为主，主要发育水平层理，偶见虫孔构造，常见炭化植物碎片。席状砂以灰色、灰白色粉砂岩为主，分选磨圆好，常见波纹层理，厚度多小于 2m，测井曲线呈对称指型，平面上连片分布。

3.1.3 前浅水三角洲

前浅水三角洲亚相位于三角洲前缘末端，岩性由灰色、深灰色泥岩和粉砂质泥岩组成，主要发育水平层理和块状层理，与湖泊相不易区分。

3.2 浅水三角洲沉积特征

浅水三角洲的平面展布、内部结构及微相类型等与正常三角洲存在明显差异，主要表现在以下方面。

（1）“河控”特征明显，前缘亚相以水下分流河道、河道间为主，河口坝基本不发育。水动力学条件是控制三角洲沉积特征的重要因素。台北西部三间房组沉积期，湖盆水体浅、能量弱，陆上河流携带沉积物入湖以后，受湖流、湖浪影响较小，尤其在河流刚入湖的河口区附近，表现出明显的河流控制沉积特点。“河强湖弱”水动力学特征决定了浅水三角洲前缘亚相以水下分流河道和河道间微相为主。河口坝基本不发育，主要原因：一是湖泊水体能量较弱，不利于河口坝的形成；二是湖岸线的频繁变化使得先期存在的河口坝容易被后期迁移或叠置的分流河道冲刷破坏，不利于保存。

河流入湖以后，随着远离湖岸而向湖盆中心推进，河流能量逐渐减弱，湖流、湖浪作用相对增强，对水下分流河道末端粉、细砂岩具有一定改造作用，出现不同程度的席状砂化。如神泉地区，处于南物源浅水辫状河三角洲前缘末端，多见单层厚度为0.5～2.0m的粉砂岩、细砂岩，电测曲线呈中低幅对称指状，平面连片性较好，为分流河道末端席状砂化成因。

（2）湖岸线大范围迁移，三角洲持续推进至湖盆中心，形成“满盆砂”。三间房组一段灰绿色-棕红色泥岩、二段多层杂色泥岩及三段上部灰色-灰绿色泥岩大面积分布，在台北凹陷西、南缘桃儿沟、胜南-雁木西、神泉、英也尔、鄯南、红胡、温吉桑南等环凹斜坡区广泛发育，反映了沉积期缓坡背景下湖盆水体频繁涨缩过程伴随着湖岸线大范围迁移。由于古地形平缓，环凹斜坡区频繁大面积出露水面或处于极浅水环境，导致湖平面下降期分流河道持续向前推进，平面呈树枝状，一直延伸至湖盆中心，形成“满盆砂”。

（3）不具备正常建设性三角洲“顶积层、前积层、底积层”沉积结构，剖面结构呈多期河道叠覆组合特征。由于古地形平缓，无明显沉积坡折，使得浅水三角洲平原与前缘亚相无明显变换界线，因此，浅水三角洲不具备正常建设性三角洲“顶积层、前积层、底积层”沉积结构。在台北西部地震剖面上很难找到大型建设性三角洲特有的“S”型前积反射结构；季节性洪水期，河流携带沉积物增加，沉积物快速向前推进，平面上形成单一的薄层朵叶体，多个洪水期形成的朵叶体相互叠置形成复合体，在剖面上表现为多期河道叠覆的正韵律组合特征，地震剖面表现为小型“叠瓦状”地震反射特征。

台北西部钻井揭示出多期河道叠覆组合方式包括有泥岩分隔的间断正韵律组合和无泥岩分隔的连续组合。前者在不同时期分流河道之间存在明显泥岩分隔，泥岩颜色从灰色、灰绿色、棕红色到紫红色变化较大，厚度从几米到几十米不等，河道“二元结构”保存完整，正韵律特征明显，该组合方式主要分布在浅水三角洲平原；后者在不同时期分流河道之间无泥岩分隔或泥岩层很薄，泥岩多为灰色，为后期河道冲刷破坏早期河道“二元结构”中上部泥岩的结果，该组合方式主要分布在浅水三角洲前缘主体区，反映了该相带可容空间增长速率较低、分流河道水动力较强、频繁冲刷-迁移的沉积过程。

4 鄯善弧形带浅水三角洲油气勘探启示

鄯善弧形带位于台北凹陷东部，包括丘陵、鄯善、温米、丘东等油气田，三间房组为主要含油层系。2012年开始，以浅水三角洲地质认识为指导，鄯善弧形带发现了一系列构造-岩性油气藏，逐步实现主体构造叠合连片含油。笔者从中总结出以下勘探启示，以期为同类盆地相近地质条件地区的油气勘探提供借鉴。

4.1 前缘斜坡区为前陆盆地浅水三角洲发育的有利构造单元

三间房组沉积期，台北凹陷处于再生前陆盆地演化阶段，在北部博格达山褶皱-逆冲带载荷作用下，凹陷南部前缘斜坡区发生挠曲沉降，表现为宽泛缓坡，古地形特征与坳陷湖泊具有一定的相似性，为前陆盆地浅水三角洲发育的有利构造单元。不仅吐哈盆地，中国中西部塔里木、准噶尔、柴达木等前陆盆地普遍具有再生前陆盆地的特征[14]，其前缘斜坡区往往具有宽、缓构造背景，如具备物源供给、古水深及湖平面变化等地质条件，也可发育浅水三角洲。

4.2 树枝状“窄河道、薄砂体”决定了构造-岩性复合型油藏为主要油藏类型

图1为鄯善弧形带三间房组SC13-2层序构造-沉积叠合图。由图1可以看出，浅水三角洲前缘水下分流河道较为发育，呈树枝状展布，沉积的“窄河道、薄砂体”与中晚燕山期逆冲构造匹配，在构造斜坡区及结合部平台区以构造-岩性油气藏为主，构造背景下油气分布明显受岩性控制。在鄯善南斜坡、丘东背斜南翼、温8块与温西8块结合部针对构造-岩性圈闭部署的SN3、W11、W403等井均获成功。勘探结果表明，除五级层序SC13-2因河道砂体连续性较好而在WX3和W5井区表现出一定的构造油藏特征外，其他层序均表现为构造-岩性复合型油藏特征。另外，继鄯善弧形带之后，具有相近地质背景的红连构造带、葡北-葡萄沟构造带浅水三角洲勘探也获得新进展，P406、PB104、HN6等构造-岩性油藏的发现打破了前人背斜构造油藏的认识。

图1 鄯善弧形带三间房组SC13-2层序构造-沉积叠合图

4.3 浅水三角洲“满盆砂”为前渊凹陷区油气成藏提供了储层条件

由于古地形宽、缓，湖平面的小幅升降引起湖岸线大范围迁移，基准面下降期分流河道持续向前推进至前渊凹陷区，形成“满盆砂”。三间房组沉积期，随着湖岸线南北迁移，鄯善弧形带不同层序砂体推进距离最大相差8km以上，如前渊凹陷区的丘陵地区距相对稳定的湖岸位置（马红断层）达16km，SC12至SC14层序水下分流河道砂体仍较为发育，单砂层厚度为 3～16m。由此推测，丘陵、鄯东、米登以北的前渊凹陷区仍具备储层条件，可能发育构造-岩性油藏或岩性油藏。

4.4 高分辨率层序地层学和地震沉积学方法精细储层描述是勘探的核心工作

研究区构造特征落实程度高，精细储层描述是落实构造-岩性油气藏的关键。三间房组沉积期，研究区发育辫状河三角洲-滨浅湖沉积体系，湖平面频繁周期性升降，基准面变化对储层发育控制作用明显，这是高分辨率层序地层学方法的适用基础。研究中将三间房组划分为3个长期基准面旋回、5个中期基准面旋回和13个短期基准面旋回（相当于单砂层），有效建立了五级层序地层格架。三间房组储层以 300～500m窄河道、2～15m薄砂体为主，横向变化快，常规地震属性及反演受解释层位和分辨率限制，储层预测效果不好，而地震沉积学方法利用地质体平面尺度大于垂向厚度的特点，充分发挥地震资料平面分辨率优势，通过地层切片、90°相位旋转等手段可较好刻画出河道砂体展布及演化特征。

5 结 论

（1）三间房组沉积期，台北凹陷处于早期再生前陆盆地演化阶段，凹陷西、南缘古地形宽缓，气候干热，沉积物供给充足，湖泊水体浅、能量弱，湖平面频繁升降，湖岸线大范围迁移，以浅水辫状河三角洲和滨浅湖沉积为主。

（2）浅水三角洲“河控”特征明显，前缘亚相以水下分流河道、河道间为主，砂体呈树枝状持续推进至湖盆中心，形成“满盆砂”，剖面结构呈多期河道叠覆组合特征。

（3）前缘斜坡区为前陆盆地浅水三角洲发育的有利构造单元，树枝状“窄河道、薄砂体”决定了构造-岩性复合型油藏为主要油藏类型，“满盆砂”为前渊区岩性油藏提供储层条件，高分辨率层序地层学和地震沉积学方法精细储层描述是勘探的核心工作。

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