塔里木顺南地区上奥陶统斜坡扇体系沉积单元构成及其演化特征

doi:10.13745/j.esf.sf.2025.2.3

地学前缘 ›› 2025, Vol. 32 ›› Issue (5): 131-149.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.2.3

塔里木顺南地区上奥陶统斜坡扇体系沉积单元构成及其演化特征

吴鹏飞¹^,²(), 吴俊¹^,²^,^*(), 樊太亮¹^,², 刘倩¹^,², 张卫国¹^,², 杨素举³, 夏永涛³, 兰明杰³

1.中国地质大学(北京) 能源学院, 北京 100083
2.中国地质大学(北京) 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室, 北京 100083
3.中国石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探开发研究院, 新疆乌鲁木齐 830011

收稿日期:2024-12-20 修回日期:2025-02-18 出版日期:2025-09-25 发布日期:2025-10-14
通信作者: 吴俊
作者简介:吴鹏飞(2000—),男,硕士研究生,主要从事深水地震沉积学方面的研究。E-mail: 18876059017@163.com
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金项目(42102151);中央高校基本科研业务费“新教师基本科研能力提升项目(2652022034)”;中国石油化工股份有限西北油田分公司科研项目(KY2022-045-2)

Sedimentary units composition and evolution characteristics of the slope fan system of the Upper Ordovician in the Shunnan area, Tarim Basin

WU Pengfei¹^,²(), WU Jun¹^,²^,^*(), FAN Tailiang¹^,², LIU Qian¹^,², ZHANG Weiguo¹^,², YANG Suju³, XIA Yongtao³, LAN Mingjie³

1. School of Energy Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China
2. Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Enrichment Mechanism, Ministry of Education, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China
3. Exploration and Production Research Institute, Sinopec Northwest Oil Field Company, Ürümqi 830011, China

Received:2024-12-20 Revised:2025-02-18 Online:2025-09-25 Published:2025-10-14
Contact: WU Jun

摘要/Abstract

摘要：

塔里木盆地顺南地区上奥陶统发育斜坡扇体系,多口井测试表明该层段存在气测异常,具有油气勘探价值。然而,针对该斜坡扇体系的特征认识不清,在一定程度上延缓了该区油气勘探进程。基于此,本研究综合利用顺南地区高精度三维地震和钻/测井等资料,明确研究区斜坡扇体系的地震与测井响应特征,阐明斜坡扇体系的沉积单元构成,揭示斜坡扇体系的沉积充填演化过程及其控制因素。研究表明:(1)顺南地区上奥陶统斜坡扇体系由水道、砂质朵叶体和泥质朵叶体共3种沉积单元构成,不同沉积单元的地震-测井响应存在显著差异。其中,水道对应中-强振幅、中-低频率和连续性好的“U”型、“V”型下切充填反射,以粉砂岩为主,自然伽马(GR)和声波时差(AC)曲线呈箱型;砂质朵叶体对应中-强振幅、中-低频率和连续性好的层状或丘状反射,以粉砂岩和粉砂质泥岩为主,GR曲线呈中-高值,深侧向电阻率(RD)曲线呈中-低值,两种曲线波动较大;泥质朵叶体对应中-弱振幅、高频率和连续性差的丘型反射或杂乱反射,以泥岩和粉砂质泥岩为主,GR曲线呈高值,RD曲线呈低值,整体波动小。(2)研究区斜坡扇体系共识别了8个砂质朵叶体、两个泥质朵叶体和多条水道。根据不同沉积单元的相互切割关系,将斜坡扇体系的沉积充填过程划分为3期。其中,早期发育1~3号砂质朵叶体和水道,中期发育Ⅰ和Ⅱ号泥质朵叶体、4号砂质朵叶体和水道,晚期发育5~8号砂质朵叶体和水道。(3)构造活动、海平面升降和物源供给控制着顺南地区斜坡扇体系的沉积充填演化进程。其中,构造活动为研究区斜坡扇体系提供了地形条件和物质输送基础,海平面升降控制物源供给量和沉积单元发育位置,物源的物质组成和供给量决定沉积单元类型和发育的规模。(4)顺南地区具有良好的生储盖配置关系,外加走滑断裂有效地改造储集空间并沟通源储间油气运移,指明了油气富集的有利区带位于走滑断裂带附近。

关键词: 沉积单元构成, 沉积演化控因, 斜坡扇体系, 上奥陶统, 塔里木盆地顺南地区

Abstract:

Slope fan system developed in the Upper Ordovician in the Shunnan area of the Tarim Basin. Multiple wells have detected gas anomalies in these strata, indicating its potential value for oil and gas exploration. However, the characteristics of the slope fan system are poorly understood, hindering exploration progress. This study utilized high-precision 3D seismic and logging data from the Shunnan area to clarify the composition of the sedimentary units within the slope fan system and to reveal its evolutionary filling process and controlling factors. The results are as follows: (1) The slope fan system in the Upper Ordovician in the Shunnan area comprises three sedimentary units: channels, sandy lobes, and muddy lobes. These units exhibit significant differences in their seismic and log responses. The channels correspond to “U” and “V” shaped down-cut filling seismic reflections with medium-strong amplitude, medium-low frequency, and good continuity. They are dominated by siltstone, and the GR and AC curves are box-shaped. The sandy lobes correspond to laminar or mound-shaped seismic reflections with similar seismic attributes. They are dominated by siltstone and silty mudstone, with the GR curve showing medium-high values and the RD curve showing medium-low values, both fluctuating significantly. Muddy lobes also correspond to laminar or mound-shaped reflections. They are dominated by mudstone and silty mudstone, with the GR curve showing high values, the RD curve showing low values, and both fluctuating slightly. (2) We identified a total of 8 sandy lobes, 2 muddy lobes, and numerous channels in the slope fan system in the study area. Based on cross-cutting relationships, the sedimentary filling process is divided into three stages: No. 1-3 Sandy lobes and channels were developed in the early stage; No. I and II Muddy lobes, No. 4 sandy lobe, and channels were developed in the middle stage; and No. 5-8 Sandy lobes and channels were developed in the late stage. (3) The evolutionary filling process of the slope fan system was controlled by tectonic activity, sea-level change, and sediment supply. Tectonic activity provided the topographic relief and source of sediments for the system. Sea-level change controlled sediment supply and the location of sedimentary units. Source rock composition and sediment supply determined the types and scales of the sedimentary units. (4) The Upper Ordovician in the Shunnan area has a good source-reservoir-seal assemblage. Furthermore, the strike-slip faults enhance reservoir space and facilitate hydrocarbon migration between source and reservoir rocks, indicating that favorable zones for hydrocarbon accumulation are located near the strike-slip fault zones.

Key words: sedimentary units, controlling factors of sedimentary evolution, slope fan system, the Upper Ordovician, Shunnan area in the Tarim Basin

中图分类号:

吴鹏飞, 吴俊, 樊太亮, 刘倩, 张卫国, 杨素举, 夏永涛, 兰明杰. 塔里木顺南地区上奥陶统斜坡扇体系沉积单元构成及其演化特征[J]. 地学前缘, 2025, 32(5): 131-149.

WU Pengfei, WU Jun, FAN Tailiang, LIU Qian, ZHANG Weiguo, YANG Suju, XIA Yongtao, LAN Mingjie. Sedimentary units composition and evolution characteristics of the slope fan system of the Upper Ordovician in the Shunnan area, Tarim Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2025, 32(5): 131-149.

图/表 12

图1 塔里木盆地顺南地区构造单元与上奥陶统综合柱状图(据文献[40]修改) A—塔里木盆地构造单元划分图;B—顺南地区构造单元划分图;C—顺南2井上奥陶统却尔却克组层序地层综合柱状图。

Fig.1 Tectonic unit and column chart of the Upper Ordovician in the Shunnan area, Tarim Basin. Modified after [40].

图2 上奥陶统却尔却克组一段至五段在不同区域的地震响应特征 A—顺南—满加尔—塔东地区上奥陶统却尔却克组差异性分布,满加尔凹陷发育完整的却一段至却五段,塔东地区却二段至却五段遭到不同程度的剥蚀,顺南地区却一段沉积缺失,故不发育(剖面位置见图1A);B—顺南地区却尔却克组地震响应,研究区顺南地区却一段不发育,却三段表现为杂乱的弱反射,与却二段楔形前积反射和却四段前积反射差别大(剖面位置见图1B)。

Fig.2 Seismic response characteristics of the Upper Ordovician Queerqueke Formation (from 1st to 5th members) in different regions

图3 顺南地区斜坡扇体系地震反射和振幅谱 A—顺南地区斜坡扇体系振幅谱;B—顺南地区斜坡扇体系地震反射。

Fig.3 Seismic reflection and amplitude spectra of the slope fan system in the Shunnan area

图4 顺南地区上奥陶统斜坡扇体系地震响应特征 A—${{T}_{7}}^{2}$和Sb3界面三维显示,顺南地区西接陡峭的塔中隆起,总体为南高北低的构造格局,物源经塔中隆起进入顺南地区,断裂带低部位和陡崖与楔形沉积体夹持区域为搬运通道;B—却三段时间域厚度图,物源经塔中隆起进入顺南地区,沉积物在搬运通道下游沉积较厚;C—顺南地区南北向地震剖面,却三段斜坡扇体系地层倾角大,整体表现为杂乱的弱反射,横向变化快(剖面位置见图1B)。

Fig.4 Seismic response characteristics of slope fan system in the Upper Ordovician in the Shunnan area

表1 顺南地区斜坡扇体系3种沉积单元地震相和钻/测井特征

Table 1 Three types of seismic facies and logging characteristics of slope fan system in the Shunnan area

图5 顺南地区斜坡扇体系水道分频RGB颜色融合属性和地震剖面反射特征 A~D—垂直物源的水道剖面,可见两期水道下切充填的地震反射特征和叠合-分流-聚合的发育特征;E—顺物源的水道剖面,两期水道在走滑断裂发育的区域表现为叠瓦状前积;F—水道分频RGB颜色融合属性图,可见叠合-走滑断裂带分流-聚合发育的特征。

Fig.5 Channel spectrum decomposition RGB color fusion and seismic profile reflection characteristics of the slope fan system in the Shunnan area

图6 顺南地区却三段底面均方根振幅属性平面图与地震沉积解释 A—却三段底面RMS属性平面图;B—浅黄色透明区为砂质朵叶体,集中在陡坡下发育,浅蓝色透明区发育大型主干水道,暗色透明区为泥质朵叶体,北部可见晚期砂质朵叶体内部支流水道偏折。

Fig.6 RMS attribute map and its seismic sedimentologic interpretation at the bottom surface of 3rd member of the Queerqueke Formation in the Shunnan area

图7 顺南地区却三段顶面均方根振幅属性平面图与地震沉积解释 A—却三段顶面RMS属性平面图;B—浅黄色透明区为砂质朵叶体,4号砂质朵叶体在陡坡下孤立发育,5~8号砂质朵叶体叠接向盆内推进,水道和沉积物向北偏折,8号砂质朵叶体内部的支流水道见图6。

Fig.7 RMS attribute map and its seismic sedimentologic interpretation at the top surface of 3rd member of the Queerqueke Formation in the Shunnan area

图8 顺南地区斜坡扇体系砂质朵叶体与泥质朵叶体地震接触关系(剖面位置见图6) A—Ⅱ号泥质朵叶体主干水道侵蚀Ⅰ号泥质朵叶体、4号和2号砂质朵叶体,水道侵蚀6号砂质朵叶体;B—泥质朵叶体侵蚀Ⅰ号泥质朵叶体和3号砂质朵叶体,7号砂质朵叶体内部支流水道发育。

Fig.8 Seismic contact relationship between sandy lobes and muddy lobes of the slope fan system in the Shunnan area. The profile locations are shown in Fig.6

图9 塔里木盆地顺南地区上奥陶统斜坡扇体系沉积模式图 A—沉积早期处于海平面上升阶段,1~3号砂质朵叶体在陡崖下近岸发育,同时东南部主干水道发育;B—沉积中期处于海平面下降阶段,富泥的物源大规模供给,发育Ⅰ、Ⅱ号泥质朵叶体和4号砂质朵叶体,同时东南部主干水道逐渐消亡;C—沉积晚期海平面持续下降,富砂的物源大规模供给,5~8号砂质朵叶体向盆内推进,过程中水道与沉积物受到低部位牵引向西北偏折。

Fig.9 Sedimentary model of slope fan system in the Upper Ordovician in the Shunnan area, Tarim Basin

图10 顺南蓬1井斜坡扇体系基于测井孔隙度解释的水道砂体分布和储盖垂向组合

Fig.10 Channel sandbody distribution and reservoir cap vertical combination of the slope fan system based on logging porosity interpretation of well Shunnanpeng 1

图11 顺南地区上奥陶统斜坡扇体系预测有利勘探区与油气成藏模式 A—斜坡扇体系预测有利勘探区,砂质朵叶体在塔中Ⅰ号断裂带下盘和东部发育,水道在砂质朵叶体内部和东部发育,东部走滑断裂带附近为有利勘探区域;B—斜坡扇体系油气成藏模式图,寒武系-中下奥陶统烃源岩供源,上奥陶统水道和砂质朵叶体砂体作为储层,上覆泥岩作为盖层,形成下生上储型配置关系,走滑断裂沟通油源与储层,有利于油气成藏。

Fig.11 Prediction of favorable exploration area and hydrocarbon accumulation model of the slop fan system in the Upper Ordovician in the Shunnan area

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塔里木顺南地区上奥陶统斜坡扇体系沉积单元构成及其演化特征

Sedimentary units composition and evolution characteristics of the slope fan system of the Upper Ordovician in the Shunnan area, Tarim Basin

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