富烃凹陷坡折带是指含油气盆地内地形坡度发生突变的地带，坡折带对层序和沉积的发育具有重要的控制作用^[1]，易形成地层圈闭及“泥包砂”型岩性圈闭^[2]，是地层-岩性油气藏勘探的重要领域，也是当前沉积学与石油地质学研究的热点。在针对坡折带的油气勘探中，有利砂体成因及分布是一项基础且关键的研究内容^[3]。诸多勘探实例表明，坡折带的砂体通常以“泥包砂”为特征，砂体薄且分布不稳定^[4]。

准噶尔盆地是我国西北地区一个大型叠合含油气盆地。王英民等^[5-6]指出，盆地中存在断裂、挠曲、沉积和侵蚀等不同成因类型的坡折，并呈现出多级不同类型坡折共存的特点，对层序、沉积及地层岩性圈闭的发育起着重要的控制作用。车排子地区位于准噶尔盆地西南部，区内白垩系清水河组（K₁q）为盆地坳陷时期沉积的地层。车排子凸起—沙湾凹陷西斜坡地区的清水河组具有明显的坡折和超覆现象，具备形成大型超覆型地层油气藏和低位扇岩性油气藏的潜力^[7-8]，先期在该区部署的2口探井均获得了工业油气流，印证了这一勘探思路。然而，之后围绕这2口井部署的10余口评价井却均以失利而告终，一个重要原因是并未在坡折带之下找到具有一定规模的低位域砂体，这些失利井中目的层平均含砂率小于12%，单砂层厚度仅为2~ 3 m，因此，薄砂层的成因与分布是制约车排子地区下白垩统油气勘探的关键因素。为明确该地区下一步油气勘探部署方向，同时也为国内外其他地区坡折带油气地质研究和勘探提供理论依据，通过岩心、测井和地震属性等资料来刻画车排子地区清水河组沉积相的展布，并结合层序地层学、古地貌恢复等技术，探讨该地区规模砂体发育的成因与主控因素，以期为落实砂体富集带和预测勘探有利区提供理论依据。

车排子地区位于准噶尔盆地西北缘南段，紧邻沙湾、四棵树富烃凹陷。整体上看，车排子凸起为一北西走向且向南东倾伏的三角形凸起，是准噶尔盆地西部隆起带的主体，地层以上超为主，隆起面积大且具有长期继承性，发育位置相对稳定（图 1）。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 车排子地区构造位置 Fig. 1 The structural location of Chepaizi area

车排子地区为中石炭世—早二叠世弧后盆地的一部分。海西晚期，在构造运动作用下，准噶尔盆地西北缘地层发生强烈抬升；印支—燕山运动中期，车排子凸起构造运动频繁，未能接受沉积，因而缺失二叠系—侏罗系，而与车排子凸起东部相接的沙湾凹陷由于持续下降，地层发育相对齐全。海西—燕山期的剧烈构造活动，造成车排子凸起—沙湾凹陷地区同沉积断裂和挠曲成带发育。在同沉积断裂影响下，断裂两侧地层出现差异升降并接受差异沉积，引起两侧地层厚度发生明显变化，形成断裂成因坡折带^[9]；同时，由于海西—印支期准噶尔盆地构造运动形式以挤压为主，深部断裂活动导致浅层侏罗系—白垩系产生挠曲，从而形成了挠曲成因坡折带^[10-11]。

在多期构造运动引起的断裂和挠曲控制下，车排子凸起—沙湾凹陷在下白垩统形成了典型的坳陷构造坡折域（图 2）。从凸起到凹陷依次发育侵蚀坡折带、断裂坡折带和挠曲坡折带，坡折带呈多级正向阶梯状组合展布^[12]。白垩系清水河组的多级坡折带控制着地层的沉积，形成了独特的超覆和剥蚀现象，每个坡折带之下均发育地层超覆。清水河组在车排子凸起—沙湾凹陷之间共发育4级坡折带和6期坡折带控制下的地层超覆沉积，在构造运动强烈的坡折带上部偶有削截现象。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 车排子地区白垩系清水河组坡折带及地层分布剖面 Fig. 2 Slope break zone and strata distribution of the Cretaceous Qingshuihe Formation in Chepaizi area

车排子地区清水河组沉积时期，物源自北西方向入湖，形成了曲流河三角洲相和滨浅湖相沉积^[13-14]。清水河组沉积早期，气候相对干旱，湖盆范围较小，物源不够充足，仅围绕湖岸线形成了若干个小型曲流河三角洲朵体，三角洲前缘还存在一些由波浪改造而形成的滩坝砂体；清水河组沉积后期，气候潮湿，湖平面抬升，湖域范围扩大，地层坡度趋于平缓，加上物源充足，三角洲沉积面积进一步扩大（图 3）。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 车排子地区清水河组二段沉积相 Fig. 3 Sedimentary facies of the second member of Qingshuihe Formation in Chepaizi area

车排子地区清水河组在坡折带主要发育曲流河三角洲和滨浅湖沉积，整体表现出物源供给能力弱的“泥包砂”特征，储层含砂率一般为10%~ 30%。从岩性上看，车排子凸起以砾岩、砂岩为主，车排子凸起—沙湾凹陷以粉—细砂岩为主，泥岩一般呈褐色、灰绿色，说明清水河组沉积期研究区处于三角洲相—滨浅湖相的弱氧化—还原环境（图 4）。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 车排子地区清水河组沉积构造特征 Fig. 4 Sedimentary structure characteristics of the Qingshuihe Formation in Chepaizi area （a）冲刷面，K11井，4 247.43~4 247.71 m；（b）小型波纹层理，S1井，4 153.08~4 153.24 m；（c）斜层理，S1井，4 156.25~4 156.40 m；（d）水平及交错层理，S1井，4 184.04~4 184.22 m；（e）波状层理，S2井，4 315.61~4 315.87 m；（f）浪成波痕，S1井，4 154.16~4 154.28 m；（g）脉状层理，S1井，4 183.81~4 183.92 m；（h）黄铁矿结晶，C90井，2 659.15~2 659.24 m；（i）生物扰动构造，S1井，4 186.18~4 186.32 m；（j）岩性突变面，S1井，4 184.23~4 184.33 m；（k）岩性突变面，S1井，4 154.47~4 154.55 m

车排子地区沉积构造包括冲刷面、各种交错层理、岩性突变面等（图 4）。根据水动力作用的强弱，这些沉积构造主要分为两大类：一类是水流冲刷作用的典型标志，如冲刷面，其上能见到拉长状定向排列的泥砾和砾石[图 4（a）]，还有小型波纹层理、斜层理、水平及交错层理、槽状交错层理、泥岩撕裂屑等反映水动力较强的沉积构造[图 4（b）~（d）]；另一类是波浪作用的典型标志，如波状层理、浪成波痕、脉状层理[图 4（e） ~ （g）]。此外，还有一些具有环境指示意义的沉积构造和生物扰动构造，如C90井发育的大量结晶黄铁矿[图 4（h） ]，S1井发育的生物扰动构造[图 4（i）]，均说明当时沉积环境为水下还原环境。另外，该地区还存在岩性突变现象，如在S1井泥岩颜色由褐红色突变为灰绿色，以及灰绿色突变为褐红色[图 4（j）~（k）]，说明当时湖平面频繁升降，湖岸线反复迁移，突变界面指示了古湖岸线的位置。

目前普遍认为，国内陆相湖盆砂体规模总体较小，控制因素较多，如构造运动、气候变化、汇水盆地湖平面波动、沉积物源类型及方向等^[15]。本次研究表明，在浪控曲流河三角洲“贫砂富泥”的沉积背景下，“二元”（冲断挤压—应力释放）幕式层序发育格架、沉积相带、沟谷地貌单元和坡折带等因素共同控制了车排子地区清水河组富砂带的分布^[16]。

在清水河组沉积时期，车排子地区古构造背景属前陆斜坡带，其沉积以频繁的幕式冲断挤压—应力释放的“二元”体系域旋回模式为特征^[17-19]。在清水河组沉积初期，构造应力相对较弱，该地区发育以粗碎屑沉积为主的低位体系域，砂体主要富集在水道中；随着盆地西北缘地区逆冲作用的增强，挤压应力不断积累增大，使得湖平面逐渐上升，沉积物退积上超，车排子地区进入构造活动强烈期，区内主要发育湖相泥岩或三角洲前缘的细粒沉积，早期水道沉积的砂体可能被改造，在三角洲前缘形成滩坝或砂坝；其后，构造活动逐渐进入萎缩期，当应力集中到临界值时，突然快速释放，导致湖平面或基准面快速下降，低位粗碎屑物质重新开始沉积，又进入了下一次的低位体系域—水进体系域的旋回阶段（图 5）。在这种频繁的幕式冲断挤压—应力释放的“二元”体系域旋回模式下，车排子地区清水河组的有利砂体表现出与泥岩共生的特点，并且主要发育在低位体系域。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 车排子地区白垩系清水河组层序发育模式 Fig. 5 Sequence development model of the Cretaceous Qingshuihe Formation in Chepaizi area

车排子地区在清水河组沉积时期物源供给整体不充足^[20]，含砂率低，一般为10%~30%，最高不超过50%。具体而言，车排子凸起之上靠近物源，为三角洲平原沉积，沉积物多为砾岩及砂砾岩，混杂堆积，含砂率通常为40%~50%，物性较差；往东南方向逐渐进入凹陷区，陆上河流入湖形成三角洲前缘相带，受河道和湖浪2种水动力的共同作用，沉积物分选好、磨圆度高，且在波浪作用下，砂体横向展布，岩性以粉—细砂岩为主，含砂率为20%~ 40%，是有利储层发育区；沿东南方向继续向前至前三角洲、滨浅湖沉积区，岩性主要以粉砂岩、泥质粉砂岩为主，埋藏较深，砂地比低，仅为10%左右，储层不发育。可见，沉积相对砂体的展布具有明显的控制作用，研究区有利储集相带主要为三角洲前缘亚相（参见图 3）。

车排子凸起在白垩纪以前持续抬升，长期暴露地表并遭受侵蚀，形成了许多大型沟谷体系^[21-22]，为沉积物向下搬运提供了通道；沟谷体系自身也是沉积物卸载的主要区域，限制了河道的迁移，制约了砂体与两侧地层的横向连通性，因而沟谷地貌对储层发育具有重要的控制作用。利用地震解释和层拉平技术可以清晰地识别出车排子地区清水河组沉积初期谷梁相间的古地貌形态（图 6）。车排子地区发育的下切谷宽度为0.3~1.9 km。根据钻井资料，钻遇沟谷的井，其含砂率要高于未钻遇沟谷的井，如S1井和S011井位于同一条沟谷中，这2口井中清水河组的含砂率均高达20%，且单砂层厚度大，一般为4~20 m；而与其横向相距3 km的S2井和S3井，清水河组的含砂率却仅为12%左右，单砂层厚度均小于4 m。由此可见，沟谷地貌对有利砂体分布具有明显的控制作用。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 车排子地区C77井区清水河组底界古地貌 Fig. 6 The paleogeography of the bottom boundary of Qingshuihe Formation in C77 well area in Chepaizi area

坡折带中部，即Ⅱ，Ⅲ级坡折带是砂体的主要卸载区。随着可容纳空间的突然增大以及水动力的快速减弱，砂体在Ⅱ，Ⅲ级坡折带沉积并局部富集，因此Ⅱ，Ⅲ级坡折带是有利储层发育区和勘探开发潜力区^[23-24]（图 7）。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 车排子地区清水河组剖面砂体分布 Fig. 7 Sandbody occurrence of Qingshuihe Formation in Chepaizi area

在构造精细解释基础上，提取清水河组二段均方根振幅属性（RMS属性），落实了研究区清水河组坡折带砂体的发育范围（图 8）。结果显示，均方根振幅属性在Ⅱ，Ⅲ级坡折带呈现出高异常值，这些高异常值所在的区域与三角洲前缘相带具有较好的对应关系（参见图 3）。将已钻井中清水河组含砂率的统计结果与均方根属性图进行对比，含砂率高的井对应的均方根振幅属性值高，含砂率低的井对应的均方根振幅属性值低，表明了均方根振幅属性高异常值区域即是有利储层发育区。

图 8

Fig. 8

下载eps/tif图 图 8 车排子地区清水河组二段平面RMS属性 Fig. 8 RMS attributes of the second member of Qingshuihe Formation in Chepaizi area

（1）准噶尔盆地车排子地区下白垩统清水河组发育4级坡折带，在坡折带控制下形成了6期地层超覆沉积；坡折带控制了沉积相带的分布，Ⅰ级坡折带主要为三角洲平原亚相，Ⅱ，Ⅲ级坡折带主要为三角洲前缘亚相，Ⅳ级坡折带主要为滨浅湖亚相；坡折带整体呈现出“贫砂富泥”的特征。

（2）“二元”（冲断挤压—应力释放）体系域、沉积相带、沟谷地貌和坡折带是车排子地区下白垩统清水河组有利砂体分布的主要控制因素，4个因素共同作用下形成了清水河组薄砂体的有利分布区。

（3）Ⅱ，Ⅲ级坡折带沟谷地貌中的低位体系域三角洲前缘水下分流河道是有利的砂体发育区，其地层含砂率适中（20%~40%），单砂体厚度大（4~ 20 m），受波浪改造作用强，砂体分选好、磨圆度高，有利于形成岩性、断层-岩性圈闭，是车排子地区清水河组非构造油藏最有利的勘探区。