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塔河油田石炭系沉积相研究

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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塔河油田石炭系沉积相研究 王少立 摘要 塔河油田是一个数亿吨级的大油气田,石炭系是其主要的产层之一。长期以来,由于对石炭系沉积相认识不足,影响了对其油气分布规律的认识。近两年来,随着勘探开发的不断深入,经过细致的研究和分析,确认了石炭系的沉积相为泛滥平原相。目前,这一认识已被石炭系开发方案所采用。 关键词 塔河油田 石炭系 沉积相 泛滥平原相 1、塔河油田简况 塔河油田位于新疆维吾尔自治区库车县塔里木乡,构造上位于塔里木盆地沙雅隆起中段南翼的阿克库勒凸起的西南部,东邻草湖凹陷,南邻满加尔凹陷。 2、石炭系地层简介塔河油田石炭系钻井地层厚度在 500m 左右,北部因遭受剥蚀较强烈,厚度较小。塔里木盆地完整的石炭系包括 7 个岩性段,塔河油田缺失第 1、6、7 岩性段,仅发育第 2、3、4、5 岩性段。第 2、3 岩性段为卡拉沙依组的砂泥岩段和上泥岩段,钻井揭示厚度 370中,第 2 岩性段为石炭系的含油层系。第 4、5 岩性段为巴楚组。巴楚组下部(第 5 岩性段)为一套紫色、深灰色的钙质泥岩,上部(第 4 岩性段)为两套灰色含泥灰岩(双峰灰岩)夹一层膏质泥岩和膏岩。钻井显示,卡拉沙依组厚度变化较大,总体上呈现为南厚北薄,泥岩占地层总厚度的 砂砾岩占 灰岩占 砂泥岩段厚度变化也较大,同样呈现为南厚北薄,泥岩占 砂砾岩占 灰岩占 3、 石炭系沉积特征巴楚组下部为一套紫色、深灰色的钙质泥岩,上部为双峰灰岩夹膏质泥岩和膏岩,其中的膏质泥岩的a 为 含量小于 100×10盐湖相。卡拉沙依组上泥岩段为一套暗紫色、紫色的高钙泥岩,夹少量的粉砂岩、泥质粉砂岩和泥质灰岩。卡拉沙依组砂泥岩段的泥岩以暗紫色、紫色为主,其中多含次生灰色斑块,灰色泥岩很少。泥岩厚度一般大于 1m,少数小于 1m 的薄层泥岩多为灰色泥岩,其中偶含紫色泥砾,基本无层理、无色变纹层,有泥裂,变形构造发育,中部及顶部偶见植物碎片、碳质泥岩和煤。卡拉沙依组的砂砾岩主要发育于砂泥岩段。砂泥岩段中的砂砾岩以灰白色、灰色为主,单层厚度一般在2间,最大不超过 22m,具有单层厚度小,横向变化大的特点。砂砾岩的成份成熟度较低。砂砾岩与泥岩的突变接触关系常见,底冲刷构造发育。砾石中石英砾较少,含量在 15间,岩屑砾较多。岩屑砾包括砂岩砾、钙质砂岩砾、黑色火山岩砾、黑色千枚岩砾、片麻岩砾、黄灰色泥微晶灰岩砾、灰色泥砾、暗紫色泥砾等。砾石磨圆度较低,多为次棱角状至次圆状,其中,石英砾磨圆度最高,多为次圆状,灰岩砾和火山岩砾磨圆度最低,以次棱角状为主,砂岩砾和变质岩砾的磨圆度介于二者之间。砾石的粒度差异较大,岩石中最大的砾石多为泥砾和结晶灰岩砾。泥砾均为变形砾,长轴直径多在 2间,大小与岩石岩性关系不密切。结晶灰岩砾直径多在 1间,最大粒径超过 10小与岩石岩性的关系不大,物源位于阿克库木构造带上。砾岩,单层厚度一般为 为砂层的底砾岩或砂岩间的夹层,与泥岩的突变接触关系常见,厚度在 间的砾岩层较少,多具底冲刷和正粒序特征。砂岩,以岩屑石英砂岩、岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩和长石砂岩为主。长石以正长石为主,斜长石、微斜长石和条纹长石含量较低。岩屑以火山岩岩屑和变质岩岩屑为主。砂岩中常见的重矿物有白钛石和石榴石,自生矿物主要为黄铁矿。砂岩的分选一般为中等,磨圆度一般为次棱角状至次圆状,泥质含量普通较低,多低于 6%,方解石含量普遍较高,一般在 5间,发育递变层理小型交错层理、小型板状交错层理和斜层理,底冲刷构造发育。胶结物多为方解石,含量一般在 5间,储集物性与方解石之间的含量负增长关系明显。岩芯观察发现,含有较多灰岩砾的层段附近,无论砾岩、含砾砂岩,还是砂岩,均具有类似的特征:岩性致密、岩芯坚硬、方解石含量高。砂泥岩段整体具有近源、氧化、单向流、突发性环境的沉积特征。相应的具有以下一些典型的沉积特征:砂体分布局限、横向变化大;砂砾岩中常含泥砾和灰岩砾;常见底冲刷构造和砂砾岩与灰色泥岩的突变接触现象;砾石成份杂,火山岩砾、泥砾、灰岩砾等不稳定成份普遍;岩屑成份杂,长石含量高,黑云母等不稳定矿物含量高等。4、石炭系的沉积环境与沉积相 石炭系卡拉沙依组的沉积环境为泛滥平原,砂体均为河流相砂体。其中,部分砂体具有曲河流的特征: ①平面上砂体呈宽窄不同的条带状,剖面上砂体常呈透镜状。沉积剖面具有二元结构,下部为砾、砂质沉积,上部为粉砂、泥质沉积。 ②剖面上呈不完整的半韵律旋回结构,上覆旋回底部的粗碎屑层与下伏旋回顶部的细碎屑层间常有冲刷面。③沉积岩中含有淡水生物化石(轮藻),无海相化石。 ④常有大气暴露标志─泥裂、钙质结核等;形成于氧化环境,泥岩多呈红色。 ⑤有反映水动力条件和单向水流的构造,常见有冲刷面,槽状交错层理、板状交错层理、平行层理等。 部分砂体具有直流河的特征: ①河流以泥质河岸为特征。地层平均泥岩含量高,本区卡拉沙依组为 砂岩中常见紫色、灰色泥砾。 ②河流具有季节性河流的特征。纵向粒度变化快,砂层间常有很薄、很纯的灰色泥岩夹层。 ③河流较直,不回转。厚层砂岩的连通性较差,多为河道砂;薄层砂岩的连通性相对较好,多为河口席状砂。 ④粒度较小的砂层单层厚度较小,呈席状分布,方解石含量较低,物性中等,为较好的储层。 ⑤以氧化环境为特征。 ⑥小型的席状砂在岩性纵向层序上与河口坝、决口扇的沉积特征基本一致,区别是前者物性相对较好。 ⑦植物化石主要出现在粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩和细砂岩中。十分普遍的纯泥岩中植物化石很少。卡拉沙依组的沉积相为泛滥平原相、河流相和淤积浅湖相,主要标志如下:①卡拉沙依组饱子化石丰富但很不稳定(据程淑薇、董凯林等),保存完好,属种众多,均为蕨类植物的孢子,以 主。自下而上可划分为 D,M, 6 个带。其中,卡拉沙依组的孢子化石均较巴楚组的颜色黑,反映卡拉沙依组的沉积环境较巴楚组的氧化性较强。卡拉沙依组内,各井中孢子的种属和数量均很不稳定,井与井之间难于对比,表明平面上环境差异较大。②阿克库勒凸起卡拉沙依组轮藻化石较为丰富(据杨国栋、周修高)。这些化石基本特征相同,可以归为同一组合,即:疆轮藻─坛状轮藻)组合。它由以下 7 个属种构成:国栋、周修高),. .,f. . .,. .。其中 本组合的主要成分。这些轮藻大多经历了短距离的搬运,有轻微的破碎,反映为较局限水环境的产物。轮藻属于对生态环境要求较高的生物门类,必须水生,而且必须是淡水或半咸水(盐度〈972〉,水体很浅,阳光充足,钙质含量要高,要适当,水面漂浮植物不能过多。③本区石炭系的介形虫(据王易农),可划分为中组合(相当于砂泥岩段)和下组合(相当于上泥岩段和巴楚组)。其中,下组合化石较少,反映的水体较浅,为淡水─微咸水;中组合化石较多,反映的水体也较浅,盐度相对增高,为淡水─半咸水。④在塔河油田 3 区块及其附近钻井中,卡拉沙依组Ⅰ─Ⅲ油组均发现有蕨类植物的叶片化石、煤或碳质泥岩,为陆相的标志之一。其中,卡拉沙依组Ⅱ─Ⅲ油组蕨类植物的叶片化石主要存在于砂岩、粉砂岩和粉砂质泥岩中,反映为干旱气候条件下的直流河河口环境的产物。⑤微量元素反映的 a 变化大,在 间,平均为 陆相。微量元素反映的硼盐度变化范围大于 0说明局部水化学条件变化较大,硼盐度已不能正确地反映古盐度。⑥地层剖面中,泥岩占地层总厚度的 并以暗紫色、紫色为主,灰色泥岩很少。有大气暴露标志─泥裂和钙质结核,基本无层理。反映为氧化环境,环境中水体局限,深度较小、能量较低、多为非常年积水且无明显韵律。泥岩大多为纯泥岩,粉砂质泥岩─泥质粉砂岩所占比例很低,砂砾岩与泥岩的突变接触关系常见。反映沉积环境为非常年积水⑦沉积构造中,常见有冲刷面,槽状交错层理、板状交错层理、平行层理等反映单向流的构造。砂砾岩中常见与冲刷面有关的泥砾、岩楔,近岸特征明显,反映水体局限。 ⑧砂砾岩的成分成熟度较低,岩屑成分杂、含量高;结构成熟度中到差,常含泥砾和灰岩砾。反映物源较近,沉积速率较高。⑨沉积速率:石炭纪构造沉降速率,塔里木盆地中最大的是阿瓦提区,为 6 m/北隆起上最大的为哈 1 井的 m/何登发、李德生《塔里木盆地构造演化与油气聚集》,1996)。本区卡拉沙依组的沉积速率很高,为 a(地层取 卡拉沙依组的厚度 501m,地质时间段取韦宪世─相当于 双峰灰岩至顶灰岩的时间段─《中国地质年代表》和英国剑桥大学 1982 《地质年代表》),反映为超补偿沉积。⑩物源:钻井岩性统计反映阿克库勒凸起石炭系卡拉沙依组的物源在其北和北东方向。塔河油田 3 区块的物源有两个,主物源为轮台断裂以远的剥蚀区,次物源为阿克库木构造带上的剥蚀区。在阿克库木构造带的南部,有一个向南收缩的三角地区,包括 18、68、井,该区中钻井的砂岩百分比都较低,该区以外,向东西两个方向均明显增大,反映阿克库木构造带为该区卡拉沙依组沉积期(韦宪期)物源方向上的同沉积构造遮挡。5、主要认识塔河油田石炭系巴楚组为盐湖相,其中的双峰灰岩为湖相沉积。卡拉沙依组的沉积环境为泛滥平原,砂体均为河流相砂体,直流河是卡拉沙依组河流的主要特征之一。作者简介 王少立,男,1967 年生,西北石油局规划设计研究院,工程师,石油地质,乌鲁木齐市北京北路 2 号,830011,637217com
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