随着陆相湖盆油气勘探的逐步深入，对沉积体系研究的精度要求越来越高。特别是为了满足富油气区带扩展勘探^[1]、油气田开发^[2]与剩余油分布预测^[3-6]等的需要，主要含油气层系沉积体系平面展布精细刻画更是研究的重点。有关利用钻井、测井、地震等资料开展精细沉积体系的研究方法也引起了广泛的讨论^[1-7]。

沉积体系是指有密切成因联系的三度空间的岩相组合，精细沉积体系研究的起点是在等时层序格架下进行系统的沉积相分析，重点是寻找相标志。目前常用的相标志可以归纳为岩性、古生物、地球化学和地球物理等4种类型。随着含油气盆地地震勘探的普遍展开，彻底改变了早期利用地表露头和零星分布的钻孔等资料开展连续沉积相平面研究的资料状况，特别是从二维到三维、常规三维到高精度三维地震勘探的广泛应用，为精细空间沉积相分析提供了较连续分布的资料基础。在地震相分析的基础上，通过录井相、测井相等对地震相进行标定，使测井、地震等不同类型的地球物理资料广泛应用到盆地、区块、油藏等不同尺度的精细沉积体系研究中^[7]。精细沉积体系研究在富油气区带扩展勘探、油气田开发与剩余油分布预测中发挥着越来越重要的作用^[1-7]。以吐哈盆地吐鲁番坳陷西部富油气区带侏罗系—古近系为例，探索陆相湖盆井-震结合的高分辨率层序格架下精细沉积体系的研究方法，系统揭示富油气区带辫状河三角洲沉积体系的空间分布与纵向演化，为研究区深化勘探提供可靠的沉积体系评价依据，进一步丰富陆相湖盆富油气区带精细沉积体系研究方法。

研究区位于吐哈盆地西缘吐鲁番坳陷西部，向西紧邻布尔加凸起，东到台北凹陷（主力生烃区），北到天山山前，南至托克逊凹陷和鲁西凸起北部，面积约1 800 km²（图 1）。研究区油气主要来自台北凹陷中—下侏罗统水西沟群煤系、泥岩和中侏罗统湖相泥岩烃源岩系。油气主要分布在侏罗系西山窑组、三间房组、七克台组，白垩系和古近系鄯善群等。目前在西缘地区已发现了葡北、葡萄沟、吐鲁番、胜南、神泉、雁木西、玉果、七泉湖等油气田（图 1）。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 吐哈盆地吐鲁番坳陷西部富油气区分布 1.葡北油藏；2.葡萄沟油藏；3.吐鲁番油气藏；4.胜南油气藏；5.神泉油藏；6.雁木西油藏；7.玉果油藏；8.七泉湖油藏 Fig. 1 Distribution of oil-rich zones in western Turpan Depression, Turpan-Kumul Basin

吐鲁番坳陷西部经过20多年的勘探与开发，侏罗系—古近系勘探主要面临两方面难题：一是剩余探明储量动用困难；二是空白区油气勘探进展不明显，因而吐鲁番坳陷西部老区增储稳产压力大。从地质要素分析来看，侏罗系—古近系纵向含油气层系多、储层横向变化快且非均质性强；早期以构造圈闭油气藏勘探为主，对于沉积体系平面分布与纵向演化规律的研究难以满足现阶段以岩性圈闭为主进行深化勘探的需要，因而在一定程度上影响了深化勘探方向的选择。

前期研究表明，吐鲁番坳陷西部侏罗系主要发育北西物源的七泉湖—葡北和南东物源的神泉—胜南等2个大型辫状河三角洲沉积体系^[8]。辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体是油气赋存的主要储集体类型。由于北部天山和南部觉罗塔格山差异构造活动的影响，水下分流河道在沉积期发生明显的侧向摆动，因而砂体空间展布较为复杂，为了满足以岩性圈闭为主进行富油气区带深化勘探的需要，精细刻画砂体的平面发育与纵向演化细节是吐鲁番坳陷西部深化勘探面临的主要地质任务。

吐鲁番坳陷西部（包括七泉湖、玉果、葡北、葡萄沟、神泉、胜南—雁木西等地区，总称西部古弧形带）是台北富油气凹陷油气长期运移的有利指向区。北东—南西向的西部古弧形带构造长轴与北西、南东物源沉积体系垂直或斜交，水下分流河道砂体与古地貌形态的垂直或斜交，具备形成地层、岩性圈闭的良好地质背景。因而围绕吐鲁番坳陷西部已发现构造油气藏的周缘地区仍具备深化勘探的有利地质条件，勘探的主要对象为岩性、地层圈闭油气藏。

高分辨率层序格架建立是确定精细沉积体系纵向分析与成图单元的基础，丰富的录井、测井资料是横向分析并建立等时地层对比格架的保证，良好的地震资料，特别是高精度三维地震资料是分析沉积体系平面变化与纵向演化的核心^[9]，井-震的有效结合是开展三维空间精细沉积体系研究的关键。

基准面旋回及其伴随的可容纳空间变化的动力学系统控制着地层的结构与沉积特征，不同级次的基准面旋回对应着不同级次的地层旋回^[8]。识别不同级次的基准面旋回有助于充分理解基准面旋回期沉积地层的结构与沉积特征，进而准确把握储层在垂向上的赋存与分布规律^[10]。由于不同地区勘探程度的差异，建立层序格架所具备资料的丰富程度有很大差异，应根据勘探阶段的不同，建立与实际勘探程度相匹配的层序地层格架划分单元级别，以适应不同勘探阶段对于沉积体系纵向成图单元的划分要求。

在区域勘探阶段，主要以二级层序为研究单元，以揭示沉积盆地所发育的地层系统为主要地质任务，达到明确盆地沉积盖层充填与发育演化历史、确定主要勘探目的层的目的，研究单元常常对应于地层系或地层群，主要得到地层系或地层群的沉积体系发育沉积相平面图。

在区块预探阶段，主要以三级层序为研究单元，以揭示勘探目的层系生、储、盖组合关系及其发育状况为主要地质任务，达到明确预探所要针对的主要生储盖组合类型为目的，研究单元对应于地层组，得到的图件主要为各个地层组的沉积亚相与微相平面图。

在区带扩展勘探与开发阶段，以四级到五级层序为研究单元，以详细把握含油气储层的横向变化细节为主要地质任务，主要用来明确含油气储集体的空间分布细节，研究单元对应于地层段，即陆相湖盆中的砂层组。在地震资料分辨率较高的区块可以达到五级层序控制下的单砂体，得到的关键沉积体系图件为主要含油气层系储集体平面分布图，以精细刻画储集体平面或空间展布，所以四级到五级等时层序格架建立是开展空间精细沉积体系研究的基础。

丰富的录井、测井和地震等资料是建立不同级别层序格架的保证。截至目前，吐鲁番坳陷西部已钻各类探井上百口，各个油气藏区块也有不同数量的评价井与开发井，先后开展了从二维、常规三维到高精度三维的不同地震勘探，取得了丰富的录井、测井和地震等资料，具备开展高分辨率层序地层学研究的资料基础。因此，在高分辨率层序地层学理论指导下，在钻井、测井及二维、三维地震资料综合分析的基础上，建立了吐鲁番坳陷西部高分辨率层序地层格架，将侏罗系、白垩系及古近系划分为9个长期基准面旋回及14个中期基准面旋回（图 2），以此确定了吐鲁番坳陷西部精细沉积体系分析的纵向层序划分单元。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 吐鲁番坳陷西部侏罗系—古近系层序地层划分方案 Fig. 2 Sequence stratigraphy framework from Jurassic to Paleogene in the western Turpan Depression

通过井-震联合分析，根据测井曲线形态、地震波组与反射终止关系等确定了研究区高分辨率层序地层划分方案后，就可以在二维和三维地震中通过横向追踪地震反射同相轴，利用地震资料相对较高的横向分辨率建立空间等时地层格架，特别是在三维地震区，横向追踪得到的等时地层格架具有数据较连续分布的优点，从而超越简单的格架而达到空间等时沉积体划分的精度，为开展空间精细沉积体系研究奠定了等时格架约束基础。

在传统地质层位标定的基础上，必须着重加强细分等时格架内储层的精细标定。这是由于不同岩性对于地震波传播速度的差异，在大的地质层位标定后，地层内部的不同岩性体与实际的地震同相轴之间仍存在一定程度的误差。在高分辨率层序格架下的精细沉积体系研究过程中，地层内部储层的精细标定更有必要。通过层位与储层的两步标定^[11]，一方面可以准确建立测井与地震资料之间的匹配关系，明确地震资料中反映不同类型地质体所代表的地震同相轴类型；另一方面可以把握不同级别沉积旋回之间及其与储层的对应关系，便于针对关键的层序单元开展详细的地震反射横向变化特征分析，了解等时格架内不同类型地质体的横向对接与演变关系，从而为精细沉积体系研究奠定录井相、测井相标定地震相横向变化分析的基础。

测井资料的纵向高分辨率与地震资料相对较高的横向分辨率相结合，为利用录井相、测井相标定地震相并开展空间沉积相、沉积体系研究建立了有效纽带。在录井相、测井相分析基础上，通过等时格架内地震反射同相轴的横向变化特征分析，以地质上的Walther相律为原则，实现地震相向沉积相的有效转换^[12]。Walther相律是指在连续的地层剖面中，横向上成因相近且紧密相邻发育的相，在垂向上依次叠覆出现而不间断，反之亦然。所以，在具有连续数据分布特征的等时层序格架内，地震波形的横向变化分析是精细沉积体系研究的核心。

从吐鲁番坳陷西部过关键井连井地震剖面等时格架内同相轴横向变化（图 3）分析来看，从东向西SC1—SC11整体表现为逐步减薄或尖灭，层序内部发育不同程度的地震反射上超与终止现象[图 3（a）]，反射上超有利于形成岩性上倾尖灭圈闭，反射终止是发育地层圈闭的有利场所[图 3（a）]。每个层序内部反射形态变化也揭示了地层的横向变化特征，SC1—SC5是烃源岩发育的主要层系，以煤系地层和湖相泥岩为主。研究区煤系、泥岩等地震反射清晰，以平行、亚平行、连续—中强振幅反射为主，全区可以连续追踪；SC6—SC8是储集体集中发育层段，地震反射以亚平行、半连续、中弱振幅为主，是水下分流河道等类型储集体发育的关键层段；层段；SC9对应于二级层序最大洪泛期，与SC1一起构成侏罗系生储盖组合中良好的区域顶、底板条件；SC10—SC11主要分布在研究区东部，向西逐渐减薄尖灭；SC12—SC14与下伏层序均呈明显的角度不整合接触（图 3，界面SB8和SB9），在局部地区呈披覆形态覆盖在侏罗系之上。依附于古构造背景的不同不整合面构成台北凹陷有效烃源岩区生成的油气向北西、西和南西发生大规模、长距离侧向运移的有利输导体系。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 过骨干井连井地震剖面层序解释（剖面位置见图 1） （b）吐2井—吐1井—亚3井—葡砂1井—葡北102井—葡北16井 Fig. 3 Sequence interpretation of seismic sections by jointed wells

从南北向过关键井连井地震剖面等时层序格架内同相轴横向变化[图 3（b）]来看，各个层序厚度变化不大，但总体呈北部较厚、南部和西南部均相对较薄的趋势。由于火焰山断裂活动时期相对较晚，对侏罗系—白垩系沉积控制不明显，但在很大程度上控制了沉积期后的地层剥蚀强度，总体呈西强东弱的剥蚀变化趋势。到了SC12—SC14沉积期，由于构造环境和气候条件的变迁，研究区沉积格局发生了较大变化，由早期的辫状河三角洲—湖泊沉积演变为冲积扇—冲积平原—局部湖泊（膏盐湖）沉积。

结合录井、测井和地震资料等，利用“三相”联合解释^[7]、地震波形分类分析^[12-13]、地震多属性综合分析^[14-15]、地震属性融合分析^[16]等技术^[17-21]，以井-震划分的高分辨率层序格架为研究单元（参见图 2），系统开展了吐鲁番坳陷西部侏罗纪—古近纪高分辨率层序格架控制下的精细沉积体系研究（图 4），从纵向演化的角度建立了吐哈盆地西缘地区分层序沉积相[图 4（a）]、沉积体系[图 4（b）]和主要含油气层系四级层序控制下的砂体[图 4（c）]空间分布。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 侏罗系—古近系沉积相平面图（a）、以层序为单元的砂体厚度图（b）和玉果—葡萄沟地区主要含油气层组以砂组为单元的砂体厚度图（c） （a），（b）成图范围见图 1蓝色虚线框；（c）成图范围见图 1红色虚线框；X代表与SC6基本对应的西山窑组 Fig. 4 Sedimentary facies maps of each SC from Jurassic to Paleogene(a), thickness maps of sandstone of each SC(b), and thickness maps of sand bodies within the main oil-bearing sequences in Yuguo-Putaogou area(c)

从吐哈盆地西缘地区侏罗纪SC1—SC9层序格架内沉积相平面分布[图 4（a）]来看，研究区主要发育北西物源的七泉湖—葡北和南东物源的神泉—胜南大型辫状河三角洲沉积体系，2个物源的交汇处主要发育正常湖（滨浅湖）—极浅湖（湖沼）沉积环境；纵向上，侏罗系各个层序格架内的沉积亚相具有明显的继承性，而沉积微相侧向迁移特征明显[图 4（a）]；相对发育的两大物源沉积体系规模呈此消彼长的发育格局。到了白垩纪—古近纪，由于北部天山和南部觉罗塔格山差异构造活动的影响和古气候由温暖潮湿向炎热干旱变化，盆地西缘地区SC12—SC14沉积环境发生了明显变化，主要发育冲积扇—冲积平原—局部湖泊沉积环境。

从储层预测、地震属性分析等得到的侏罗系层序格架内砂体平面分布来看，砂体主要发育在2个辫状河三角洲沉积体系环境。相邻层序对比发现，层序格架内的砂体分布具有明显的侧向迁移特征[图 4（b）]。从吐鲁番坳陷西部主要储集体发育层段（SC5—SC9）骨干井连井剖面（图 5）砂体对比来看，在SC5沉积期，由于北部天山造山带开始隆升，砂体主要发育在北部靠近天山山前的七泉湖、玉果地区，以北西物源为主，砂体规模相对较小，砂体厚度也较薄，单砂体厚度为3~15 m；在SC6—SC8沉积期，随着北部天山造山带隆升幅度的增加，砂体发育逐渐向南迁移，主要发育在葡北和葡萄沟地区，但仍以北西物源为主，砂体厚度比较大，单砂体厚度为6~30 m，为研究区主要的储集体发育层序（图 5）；在SC9沉积期，砂体发育区继续向南迁移，主要发育在南部的葡萄沟—神泉地区，同时由于南部觉罗塔格造山带的活动，以南东物源沉积体系为主，但砂体厚度薄，单砂体厚度为2~8 m。北部天山和南部觉罗塔格山的差异构造活动是控制沉积体系平面发育规模和侧向迁移的主要因素。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 玉果—葡北—葡萄沟—神泉地区SC5—SC9连井对比剖面（剖面位置见图 1） Fig. 5 Well-tie section from SC5 to SC9 across Yuguo, Pubei, Putaogou and Shenquan area

吐鲁番坳陷西部玉果—葡萄沟地区主要储集体发育层段（SC6—SC8）五级层序控制下的单砂体平面分布[参见图 4（c）]和主要含油气区块神泉地区SC6连井砂体对比（图 6）表明，水下分流河道砂体是辫状河三角洲前缘发育的主要储集体类型。水下分流河道单砂体厚度相对比较大，厚度为8~ 30 m，单一河道横向展布范围相对较小，河道宽度为50~2 000 m。由于水下分流河道砂体良好的分选和磨圆条件及吐鲁番坳陷西部早期浅埋、后期深埋的发育演化过程^[8]，决定了该类砂体物性良好，是油气勘探的主要储集体类型，其中厚度适中的单砂体更有利于油气的聚集与保存。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 神226—神1—神228—神236—神503井三间房组一段（SC6中的S1）砂体对比剖面（剖面位置见图 1） Fig. 6 Contrast section ofdominant sandbodies(S13-S12-S11 inSC6) acrosswellsShen 226, Shen 1, Shen 228, Shen 236 andShen 503

从侏罗纪—古近纪整体沉积体系演化历史来看，吐哈盆地西缘主要发育3种类型的沉积环境（图 7），即SC1—SC5沉积期的准平原环境下的辫状河三角洲—极浅湖（湖沼）沉积环境、SC6—SC9沉积期的河泛平原—辫状河三角洲—正常湖（滨浅湖）沉积环境和SC12—SC14沉积期的冲积扇—冲积平原—局部湖泊（膏盐湖）沉积环境。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 吐鲁番坳陷西部沉积演化模式 Fig. 7 Sedimentary evolution models of the western Turpan Depression

在SC1—SC5沉积期，由于研究区以整体沉降为主，气候温湿、沉积地貌平缓，以准平原化沉积背景下的河泛平原及湖相沼泽沉积为主，为烃源岩主要发育期[图 7（a）]；SC6—SC8沉积期，由于构造挤压而差异隆升明显、物源供给充足、沉积地貌分异较大，以辫状河三角洲—湖泊沉积为主，为储集体集中发育期，油气藏及油气显示丰富，是吐哈盆地西缘地区勘探开发的主要目的层系；SC9与SC1均以泥岩等沉积为主[图 7（b）]，构成研究区的区域性顶、底板。整体来看，侏罗系是吐哈盆地西缘地区主要的生储盖组合发育层系。

SC10—SC11层序在吐哈盆地西缘绝大部分地区遭受剥蚀，因而发育范围相对局限，分布面积较小，主要发育在台北凹陷的西部。SC12—SC14沉积期，研究区由于构造格局的显著变化和炎热干旱的气候环境，以南北双向物源的冲积扇—冲积平原—局部湖泊（膏盐湖）沉积环境为主[图 7（c）]，缺乏烃源岩的发育，其中的砂岩储集体是研究区次生油气藏勘探的主要领域，如葡萄沟地区的白垩系、雁木西地区的白垩系和古近系等均发育有受油源断裂、不整合面控制的浅层次生油气藏。

吐哈盆地西缘前期勘探主要围绕构造圈闭，先后在葡北、神泉、胜南、玉果、葡萄沟、雁木西、七泉湖等地区取得了良好的勘探效果。随着勘探开发程度的提高，目前研究区油气增储稳产压力较大，针对岩性、地层等圈闭类型开展深化勘探是研究区的当务之急。

在构造演化背景分析基础上，高分辨率层序格架控制下的精细沉积体系研究表明，吐鲁番坳陷西部地区具备发育岩性和地层圈闭的有利地质条件。结合吐哈盆地西缘地区优越的油气成藏要素分析等认为，已发现油气藏的周缘，依附于古构造背景发育的河道侧向、上倾尖灭砂体是盆地西缘葡北、葡萄沟、神泉、胜南地区岩性油气藏扩展勘探的有利方向，如葡北与葡萄沟构造带的东斜坡、葡北构造带的北侧、葡北与葡萄沟构造带的过渡部位、胜南与神泉构造带的南部等；上侏罗统—白垩系向西的地层尖灭带是地层圈闭发育的有利部位，如西部古弧形带西侧肯德克地区的地层尖灭带等。它们共同构成盆地西缘地区侏罗系—古近系扩展勘探的有利方向。

在上述研究成果指导下，神泉构造带南部、胜南构造带南部、葡萄沟构造带东部等地区部署的多口探井均取得了良好的勘探效果，初步证实了该沉积体系研究方法预测砂体分布和有利区成圈、成藏地质条件的有效性，有效指导了吐鲁番坳陷西部地区岩性圈闭的扩展勘探部署。同时，该高分辨率层序格架控制下的精细沉积体系研究方法对其他富油气区带扩展勘探具有一定的借鉴意义。

（1）精细沉积体系研究是陆相湖盆富油气区带深化勘探、油气田开发、剩余油分布预测的基础工作。其中，井-震匹配的四级层序格架建立是开展空间精细沉积体系研究的基础；层位与储层的两步标定是准确建立井-震匹配关系的关键步骤；等时格架内的地震反射横向变化特征分析是明确沉积体系横向对接和演化等精细沉积体系分析的核心。

（2）吐鲁番坳陷西部侏罗纪两大辫状河三角洲沉积体系沉积亚相具有继承性、沉积微相侧向迁移特征明显；南北两侧造山带的差异隆升是控制沉积体系侧向变迁的主要构造因素；辫状河三角洲前缘水下分流河道是最主要的储集体发育类型；侏罗纪—古近纪发育从准平原环境下的辫状河三角洲—极浅湖（湖沼）、河泛平原—辫状河三角洲—正常湖（滨浅湖）和冲积扇—冲积平原—局部湖泊（膏盐湖）等3种类型的沉积环境。

（3）依附于古构造背景发育的河道侧向、上倾尖灭砂体是吐哈盆地西缘葡北、葡萄沟、神泉、胜南地区岩性油气藏扩展勘探的有利方向，上侏罗统—白垩系向西的地层尖灭带是地层圈闭勘探的有利方向。