哈拉哈塘地區(qū)東河砂巖-角礫巖沉積相研究

1、哈拉哈塘地區(qū)東河砂巖-角礫巖沉積相研究    Abstract: The halahatang area in the northern Tarim Basin is a key area for the oil gas exploration of Donghe Sandstone. It has successfully explorated two oil-gas fields including the wells Donghetang and HD4 with abundant oil resource. After the well HD6

2、in the center of the sag has been tested in Sedimentary facies, low oil stream has also been discovered, which demonstrates better prospects in the exploration. The basic research in this area should be emphasized, because it is of guidingimportance to clarify the volcanic rock stratadistribution an

3、d Sequence strata distribution of the Donghe Sandstone in this area ,the distribution and evolution of sedimentary facies., as well as the distribution of the sandstone and reservoir. 關(guān)鍵詞:塔里木盆地東河砂巖層序沉積相 Key words: Tarim BasinDonghe SandstoneSequencesedimentary facies 概況 哈拉哈塘凹陷是塔北隆起的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元,東與輪南低凸起相

4、接,東南與哈得遜構(gòu)造帶呈過(guò)渡關(guān)系,西以英買(mǎi)力大斷層為界,是油氣長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)移的指向區(qū)和聚集區(qū)(圖1)。工區(qū)內(nèi)除缺失泥盆系下統(tǒng)外,奧陶系、志留系、石炭系二疊系也遭受?chē)?yán)重剝蝕,其它地層全區(qū)均有分布。在哈拉哈塘地區(qū)研究工區(qū)范圍內(nèi),存在石炭系與下伏奧陶系及二疊系-三疊系與下伏石炭系之間兩個(gè)重要的不整合面。泥盆系-石炭系東河砂巖段-角礫巖段地層的沉積物大多來(lái)源于北部輪臺(tái)斷隆帶及輪南古潛山方向。 本區(qū)內(nèi)石炭系角礫巖段巖性較雜,以砂巖,灰?guī)r,礫巖、含礫砂巖及泥巖互層為主。泥盆系東河砂巖段的巖性主要以巨厚層細(xì)砂巖,含礫砂巖為主夾薄層粉砂巖和泥巖,巖性區(qū)域性變化不明顯,北部的東河20井靠近凹陷中心,其東河砂巖段厚

5、度超過(guò)255米,而處在凹陷邊沿的哈得17井的東河砂巖段僅有30余米的厚度,距離凹陷中心更遠(yuǎn)的哈得19井無(wú)東河砂巖沉積。研究區(qū)內(nèi)東河砂巖段底部在區(qū)域上與下伏地層為角度不整合接觸關(guān)系,單井中東河砂巖段的底部多與志留系的泥巖接觸,或與奧陶系的泥巖接觸,測(cè)井曲線的分層界線明顯,易于劃分。東河砂巖段頂界通常以砂巖與上覆礫巖或泥巖為界進(jìn)行劃分。 一.東河砂巖段-角礫巖段層序地層和巖性地層劃分及對(duì)比 哈拉哈塘地區(qū)東河砂巖段和角礫巖段的巖性段穿時(shí)沉積現(xiàn)象異常顯著,這為沉積相研究和砂體分布預(yù)測(cè)研究帶來(lái)很多困難,依據(jù)巖性段分層數(shù)據(jù)制作的等厚圖和沉積相平面圖的實(shí)用勘探價(jià)值較低。 為了解決這一問(wèn)題,特別是為了深入研究

6、哈拉哈塘地區(qū)東河砂巖段-角礫巖段障壁灘壩的分布及演化,按照高分辨率層序地層學(xué)的原理和方法對(duì)哈拉哈塘地區(qū)東河砂巖段-角礫巖段進(jìn)行了分層和對(duì)比,在層序分層等時(shí)地層框架的基礎(chǔ)上重新進(jìn)行了東河砂巖段-角礫巖段沉積相和砂體分布的研究和預(yù)測(cè)工作。 1.1典型鉆井剖面層序地層分析 以哈拉哈塘的哈6井的層序地層柱狀圖為例,對(duì)研究區(qū)內(nèi)東河砂巖段-角礫巖段層序縱向發(fā)育特征進(jìn)行詳細(xì)研究和解釋。 哈6井(圖2)東河砂巖段角礫巖段可劃分成一個(gè)層序即層序,進(jìn)一步細(xì)分成兩個(gè)準(zhǔn)層序組分別對(duì)應(yīng)于東河砂巖段和角礫巖段。層序的底界(6177米)為石炭系底部區(qū)域性不整合面構(gòu)成的型層序界面,頂界(5895米)為角礫巖段頂部灰?guī)r、細(xì)砂巖

7、、粉砂巖構(gòu)成的型層序界面。 準(zhǔn)層序組海侵體系域:由東河砂巖段地層組成,石英砂巖分選磨圓度較好,是在無(wú)障壁浪控濱岸環(huán)境中沉積的砂巖體。該段地層下部由厚層中砂巖夾泥巖組成,屬后濱-前濱沉積;中部由巨厚層灰色細(xì)砂巖、中砂巖夾粉砂巖組成,為前濱沉積;上部由高伽瑪細(xì)砂巖組成,為下臨濱沉積。該套地層由2個(gè)對(duì)稱(chēng)型短期基準(zhǔn)面旋回層序和6個(gè)低可容納空間向上變深的非對(duì)稱(chēng)型短期基準(zhǔn)面旋回層序組成。 準(zhǔn)層序組高位體系域:由角礫巖段地層組成,是有障壁潮控濱岸環(huán)境下的沉積物。下部主要由障壁灘壩沉積的礫巖、砂巖組成,中部主要由淺海陸棚環(huán)境中沉積的泥巖地層組成,上部主要由在混積濱岸環(huán)境中沉積的灰?guī)r、泥巖、細(xì)砂巖、粉砂巖地層組

8、成,該套地層由1個(gè)對(duì)稱(chēng)型短期基準(zhǔn)面旋回層序和3個(gè)非對(duì)稱(chēng)型短期基準(zhǔn)面旋回層序組成。 1.2高分辨率層序地層對(duì)比格架的建立及等時(shí)沉積相對(duì)比分析 層序地層研究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是建立層序地層對(duì)比格架。所謂層序地層對(duì)比格架,系指將同時(shí)代形成的巖層有序地納入相關(guān)年代的地層對(duì)比格架中,因而地層對(duì)比格架中所有巖層都應(yīng)該是同時(shí)代形成,并被具有等時(shí)對(duì)比意義的層序邊界限定在一定的地質(zhì)年代間隔內(nèi),或者說(shuō)層序地層對(duì)比格架中的層序地層單位是由具有年代意義的物理界面所限定的、具有同步沉積演化序列的等時(shí)巖石組合。因此,建立層序地層對(duì)比格架,可更有效地提高區(qū)域地層對(duì)比、沉積相分析、古地理再造、盆地分析、地質(zhì)歷史解釋和資源評(píng)價(jià)的精

9、確度,也可有效地追蹤和對(duì)比儲(chǔ)集砂體,分析生儲(chǔ)蓋成藏組合。        在哈拉哈塘地區(qū)單井層序地層劃分及巖性巖相特征研究的基礎(chǔ)上,可進(jìn)行研究區(qū)內(nèi)東河砂巖段角礫巖段連井等時(shí)層序地層格架對(duì)比工作,弄清層序地層單元和巖性地層單元的關(guān)系,在等時(shí)地層格架內(nèi)進(jìn)行沉積相發(fā)育和演化分析,為砂體分布預(yù)測(cè)打下基礎(chǔ)。 按照以上原則,在哈拉哈塘地區(qū)以東河20-哈6-躍南1-哈得4-伊敏4-阿滿1井(圖3)層序地層對(duì)比及沉積相分析剖面為例對(duì)沉積相和砂體的橫向分布進(jìn)行了研究和預(yù)測(cè),指出哈拉哈塘中部地區(qū)在準(zhǔn)層序組東河砂巖段上部-角礫巖段沉積期間

10、存在一條貫穿東西方向的大型障壁灘壩體系,這套砂壩砂體有較高的油氣勘探價(jià)值。 這條剖面是哈拉哈塘研究區(qū)內(nèi)一條最長(zhǎng)的走向近似南北向的層序地層及沉積相對(duì)比剖面,從東河塘地區(qū)過(guò)哈6井區(qū)延伸至哈得遜和阿滿地區(qū),共包括12口井。層序劃分及砂體分布特征如下: 準(zhǔn)層序組和準(zhǔn)層序組劃分的依據(jù)井為哈6井和東河20井,層序地層界線與巖石地層界線是吻合的,至東河8井和東河7井開(kāi)始,層序地 層界線分在東河砂巖段上部高伽瑪砂巖突變處,層序地層界線與巖性地層界線不吻合,巖性地層界線在層層上穿層序地層界線。 準(zhǔn)層序組沉積時(shí)期哈拉哈塘地區(qū)為無(wú)障壁浪控濱岸環(huán)境,而到了準(zhǔn)層序組沉積時(shí)期哈拉哈塘地區(qū)演化為有障壁潮控-浪控海岸環(huán)境,這

11、種環(huán)境變化的直接結(jié)果就是出現(xiàn)了障壁灘壩-潮坪瀉湖-混積濱岸-沖積扇體系沉積。 障壁灘壩砂體出現(xiàn)在準(zhǔn)層序組沉積時(shí)期,由東向西橫穿哈拉哈塘地區(qū),壩前為廣海的碳酸鹽臺(tái)地沉積,壩后為潮坪瀉湖的泥巖夾粉砂巖和灰?guī)r薄層沉積。砂壩發(fā)育的時(shí)間和規(guī)模遠(yuǎn)比當(dāng)初認(rèn)識(shí)的大,這種大型砂壩體系正是油氣運(yùn)移和聚集的有利場(chǎng)所,儲(chǔ)蓋組合較好,現(xiàn)已探明的哈得4油田正處于砂壩的頂端。 二.哈拉哈塘地區(qū)砂壩沉積演化模式及沉積發(fā)育史分析 哈拉哈塘地區(qū)在準(zhǔn)層序組東河砂巖段中下部沉積期間為無(wú)障壁浪控濱岸環(huán)境,沉積物主要以分選性較好的石英砂巖為主,但是到了準(zhǔn)層序組東河砂巖段上部至角礫巖段沉積期間逐漸演化為有障壁潮控-浪控濱岸環(huán)境,出現(xiàn)了障壁

12、灘壩-瀉湖-河口灣-潮坪-潮汐三角洲-混積濱岸-碳酸鹽臺(tái)地環(huán)境。輪南低凸起在哈得遜地區(qū)向西南方向伸出的鼻狀低梁在東河砂巖段-角礫巖段沉積時(shí)期對(duì)砂體的分布起著重要控制作用,沿著突出部位分布著一系列點(diǎn)砂壩,這些砂壩構(gòu)成了較好的東河砂巖儲(chǔ)層,并成為哈得4油田的主力儲(chǔ)產(chǎn)層段。 圖4為哈拉哈塘地區(qū)的東河砂巖段-角礫巖段沉積模式及古地理景觀立體模式圖,也是東河砂巖段-角礫巖段各個(gè)時(shí)期沉積古地理景觀剖析圖,其沉積發(fā)育史大體經(jīng)歷了兩個(gè)主要階段: 、第一階段:無(wú)障壁浪控濱岸沉積階段 這一時(shí)期(準(zhǔn)層序組沉積時(shí)期,圖4A、B、C)哈拉哈塘地區(qū)主要為無(wú)障壁、海水循環(huán)良好、波浪能量非常強(qiáng)烈的濱岸帶前濱-臨濱砂巖沉積時(shí)期

13、,在輪古西部還發(fā)育有河流沖積扇體系,但發(fā)育規(guī)模較小。隨著海平面的上升,濱岸相東河砂巖層層超覆輪古西部陡崖地區(qū)。沿哈得4-依合1-伊敏4-躍南1井區(qū)一帶有一個(gè)低梁帶伸向哈拉哈塘中部地區(qū),早期為隆起剝蝕區(qū),晚期逐漸被東河砂巖超覆。 、第二階段:有障壁潮控-浪控濱岸沉積階段這一時(shí)期(準(zhǔn)層序組沉積時(shí)期,圖4D、E、F、G)哈拉哈塘地區(qū)突然從無(wú)障壁海岸環(huán)境演化成有障壁海岸環(huán)境。 環(huán)境過(guò)渡階段出現(xiàn)在準(zhǔn)層序組-時(shí)期(圖4D),哈6井區(qū)在東河砂巖段頂部出現(xiàn)了沖積扇-礫質(zhì)海灘砂礫巖沉積物,這種粗碎屑沉積物的突然出現(xiàn)說(shuō)明環(huán)境發(fā)生了改變,海岸波浪能量減弱,變成潮控濱岸環(huán)境,陸地河流作用增強(qiáng),河流攜帶粗碎屑沉積物開(kāi)始

14、大量覆蓋在東河砂巖之上。 有障壁海岸環(huán)境出現(xiàn)在準(zhǔn)層序組-沉積時(shí)期(圖4E)沿著哈得4-躍南1-東河8-阿滿1井方向出現(xiàn)了一個(gè)大型障壁灘壩體系,障壁灘壩的內(nèi)哈6井區(qū)-東河1井區(qū)-鄉(xiāng)3井區(qū),以沉積瀉湖-潮坪的泥巖和粉砂巖為主,障壁灘壩的外側(cè)以沉積淺海陸棚的泥巖為主。障壁灘壩的主體部位以分選性較好的石英砂巖沉積為主。 有障壁海岸環(huán)境形成后就不斷持續(xù)發(fā)育于準(zhǔn)層序組-沉積時(shí)期(圖4E、F、G),此時(shí)哈拉哈塘中部的障壁灘壩體系規(guī)模在不斷縮小,但仍起著阻隔作用,砂壩壩前為開(kāi)闊的廣海碳酸鹽巖臺(tái)地沉積,以沉積厚層灰?guī)r為主;砂壩壩后為混積濱岸-潮坪-瀉湖-潮汐三角洲沉積相區(qū),以沉積厚層泥巖為主夾薄層粉細(xì)砂巖和灰?guī)r

15、。砂壩壩體向廣海一側(cè)為浪控濱岸環(huán)境,以沉積前濱-臨濱的分選性較好的石英細(xì)砂巖為主,如哈得4井東河砂巖為典型代表。向陸地一側(cè)可能為障壁潮坪或潮汐三角洲環(huán)境,以沉積分選性相對(duì)較差的砂泥巖互層為主。 哈拉哈塘地區(qū)有障壁海岸各亞環(huán)境發(fā)育模式如圖5所示,其中障壁砂壩主體可分為壩內(nèi)障壁潮坪和壩外海灘兩個(gè)不同海水能量的區(qū)域,壩外向著廣海方向,波浪能量較強(qiáng),發(fā)育浪控濱岸前濱-臨濱體系,前濱海灘沉積物為分選性較好的石英砂巖,儲(chǔ)層性質(zhì)較好,典型井如哈得4井東河砂巖段,臨濱沉積物也為分選性較好的石英砂巖,儲(chǔ)層性質(zhì)較好,但夾有灰?guī)r薄層。壩內(nèi)潮坪-瀉湖-混積濱岸體系為潮控體系,沉積物以泥巖為主夾砂巖和灰?guī)r薄層,儲(chǔ)層性質(zhì)

16、較差,典型井如哈6井角礫巖段。砂壩之間存在入潮口,潮口內(nèi)外可發(fā)育潮汐三角洲的砂泥互層沉積,儲(chǔ)層性質(zhì)有好有差,典型井如羊屋4井。        三.東河砂巖段-角礫巖段油氣勘探方向 哈拉哈塘地區(qū)東河砂巖段-角礫巖段最有利勘探區(qū)帶當(dāng)屬砂壩分布區(qū)帶。目前在塔北地區(qū)已探明的東河砂巖油氣藏中,除東河塘油田屬于構(gòu)造油氣藏外,哈得4油藏和輪南59油氣藏均為巖性-構(gòu)造油氣藏,并且兩個(gè)油氣藏均處于東河砂巖障壁砂壩區(qū)域內(nèi),而障壁砂壩容易成為油氣運(yùn)移聚集的有利區(qū)帶是因?yàn)槠浔旧碓诔练e時(shí)就具有低隆起狀態(tài),壩前和壩后均有非滲透的地層存在,油氣

17、運(yùn)移進(jìn)入砂壩體內(nèi)后不容易散失所至。 哈拉哈塘地區(qū)下一步有利勘探區(qū)帶主要集中在哈得4-躍南1井區(qū)所圍成的區(qū)域內(nèi),這一帶砂壩砂體最厚,最厚處達(dá)60多米厚,砂壩發(fā)育的層位也最高,基本上中泥巖段泥巖直接覆蓋砂壩砂巖,而且所鉆探井也最少。砂壩壩前沉積的前濱臨濱砂巖以細(xì)砂巖和中砂巖為主,分選較好,儲(chǔ)層物性較好,可以作為較好的儲(chǔ)層存在,而且砂壩南北兩側(cè)區(qū)域主要為碳酸鹽巖和泥巖沉積,這樣就有可能形成了障壁砂壩砂巖地層巖性圈閉,由于海侵的不斷繼續(xù),沉積的中泥巖段泥巖為障壁砂壩提供了很好的蓋層,因此該地區(qū)具有良好的勘探前景。是尋找砂壩型油氣藏的有利區(qū)域。 參考文獻(xiàn): 1 王振宇、馬青等,2005,輪南低凸起及哈得

18、周緣下石炭統(tǒng)高分辨率層序地層學(xué)研究。國(guó)家“十五”成果報(bào)告 2 王招明等,2004,塔里木盆地晚泥盆世-早石炭世東河砂巖沉積相,古地理學(xué)報(bào),2004第3期 3 熊繼輝等,1993,塔里木盆地東部石炭系層序地層學(xué)研究,國(guó)家“八五”成果報(bào)告。 4 周志毅等,1998,塔里木盆地各紀(jì)地層,科學(xué)出版社。 5 顧家裕等,1997,層序地層學(xué)及其在油氣勘探開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用論文集,石油工業(yè)出版社。 6 顧家裕等,2006,塔里木盆地東河砂巖沉積和儲(chǔ)層特征及綜合分析,古地理學(xué)報(bào),2006第3期 7 羅平等,2000,塔里木盆地奧陶、石炭系沉積相精細(xì)研究和編圖。國(guó)家“九五”成果報(bào)告。 8 賈承造等,1995,盆地構(gòu)造

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