張家灣地區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層沉積微相研究

李 冰 ，孫 衛(wèi) ，李長(zhǎng)政 ，王 強(qiáng) ，石 堅(jiān)

（1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710069；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069）

張家灣地區(qū)位于富縣西北角，隸屬于直羅油田，構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地的伊陜斜坡的南部，地層平緩，區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)大的變形與褶皺，因差異壓實(shí)作用在局部地區(qū)形成幅度較小的鼻隆構(gòu)造，對(duì)油氣富集具有一定的控制作用[1]。雖然前人積累了大量的基礎(chǔ)地質(zhì)資料、鉆井、測(cè)井及分析測(cè)試資料，但是還沒(méi)有對(duì)本區(qū)塊做過(guò)細(xì)致深入的研究,對(duì)整個(gè)區(qū)域長(zhǎng)2油層富集規(guī)律把握不清，勘探開(kāi)發(fā)難度加大。

通過(guò)綜合分析研究區(qū)各層段沉積巖石相標(biāo)志、沉積構(gòu)造、測(cè)井相等標(biāo)志，建立骨架井相剖面，研究長(zhǎng)2沉積微相特征，分析沉積演化規(guī)律，分析有利沉積相帶的展布規(guī)律，描繪研究區(qū)各小層的沉積微相，進(jìn)而從平面上和縱向上綜合研究砂體的展布特征。應(yīng)用巖性特征、沉積旋回、電性組合與巖性剖面觀察等地質(zhì)資料,結(jié)合前人研究成果與本次研究，以K7、K8、K9為標(biāo)志層將研究區(qū)長(zhǎng)2劃分為長(zhǎng)21、長(zhǎng)22、長(zhǎng)23三個(gè)小層，其中長(zhǎng)22為主要含油層，巖性主要為灰色細(xì)-中粒長(zhǎng)石砂巖。沉積微相決定著砂體的成因，砂體的幾何形態(tài)，空間展布規(guī)律和內(nèi)部特征，這些因素又是決定地下油水運(yùn)動(dòng)和富集規(guī)律的重要地質(zhì)因素，對(duì)地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)具有重要意義。

1 沉積背景

延長(zhǎng)組沉積時(shí)期鄂爾多斯具有整體升降、平起平落的特點(diǎn)，南北三角洲沉積體系圍繞固定的湖盆中心對(duì)稱式發(fā)育。研究區(qū)位于富縣三角洲中部，主要物源方向?yàn)楸睎|向，該區(qū)在晚三疊世受印支運(yùn)動(dòng)的影響，出現(xiàn)了大型的湖泊，湖盆的沉積演化經(jīng)歷了早期的初始沉降，到加速擴(kuò)張和最大擴(kuò)張，再到萎縮，最后湖盆消亡，完成湖盆從發(fā)生、發(fā)展以至消亡的沉積演化過(guò)程。長(zhǎng)10~長(zhǎng)9期為湖泊-三角洲發(fā)育早期，長(zhǎng)8~長(zhǎng)6期為湖泊-三角洲發(fā)育中期，長(zhǎng)4+5~長(zhǎng)1期為湖泊消亡期，三角洲發(fā)育晚期[2-4]。其中，長(zhǎng)2期處于湖盆回返收縮期，水體變淺，湖盆邊緣三角洲多連成一體，湖岸線外退明顯，深湖亞相消失，淺湖亞相范圍減小，三角洲前緣亞相的規(guī)模收縮，三角洲平原亞相發(fā)育，局部見(jiàn)沼澤化現(xiàn)象。

2 沉積微相研究

相標(biāo)志是指能反應(yīng)沉積相的一些標(biāo)志，主要為沉積學(xué)標(biāo)志、古生物標(biāo)志、測(cè)井相標(biāo)志、地震相標(biāo)志及地球化學(xué)標(biāo)志。沉積構(gòu)造及其組合特征是判別沉積相的重要標(biāo)志。沉積相標(biāo)志包括巖心的顏色、巖石類型、粒度、沉積構(gòu)造和測(cè)井相標(biāo)志，電性特征主要是電性曲線特征與巖相標(biāo)志對(duì)應(yīng)解釋[5-6]。以下根據(jù)這些相標(biāo)志和電性特征對(duì)沉積相作出研究。根據(jù)這些標(biāo)志開(kāi)展相應(yīng)層系沉積相的分析和對(duì)比，并在縱、橫向上研究沉積相的特征類型、分布及其變化規(guī)律[7]。

2.1 巖相標(biāo)志

（1）巖石類型：以細(xì)砂巖、中-細(xì)粒砂巖（見(jiàn)圖1a）為主，普遍發(fā)育在分流河道中，粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖主要發(fā)育于分流河道邊緣。

（2）巖石顏色：主要為深灰色或黑色（見(jiàn)圖1b），砂巖顏色以灰色、深灰色為主，無(wú)水上氧化條件下的紅色沉積和湖岸線過(guò)渡帶內(nèi)的雜色泥巖，整體表現(xiàn)為水下還原環(huán)境的暗色特征。

（3）沉積構(gòu)造：沉積構(gòu)造主要有水平層理、沙紋層理、塊狀層理、平行層理、低角度楔形、板狀（見(jiàn)圖1c）、槽狀交錯(cuò)層理、包卷層理（見(jiàn)圖1d）、沖刷面等，它們均是識(shí)別沉積相和微相的重要標(biāo)志。

2.2 粒度特征

沉積物的粒度分布受沉積時(shí)水動(dòng)力條件的控制，是反映原始沉積狀態(tài)的直接標(biāo)志，可直接提供沉積時(shí)的水動(dòng)力條件[8]。根據(jù)研究區(qū)長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層的粒度分析（見(jiàn)圖2），樣品粒度頻率為雙峰，粒度概率圖是典型的兩段型，由懸浮總體和跳躍總體組成。跳躍總體含量55%～90%不等，斜度在45°～70°，分選中等-好，與懸浮總體的截點(diǎn)在2.5～4 φ；懸浮總體含量在10%～35%，含量較高，斜度在 10°～30°。為典型的河流沉積。

2.3 測(cè)井相分析

圖1 研究區(qū)巖心照片F(xiàn)ig.1 The core photo of study area

圖2 研究區(qū)粒度概率累積曲線Fig.2 Grain size accumulation curve of study area

通過(guò)測(cè)井相的研究，可以最大程度地了解和認(rèn)識(shí)井下未取心井段地層的巖性特征與巖相組合及其垂向演化序列，分析沉積時(shí)的水動(dòng)力條件、物源供給情況，以及劃分與對(duì)比層序地層。

不同的沉積相具有不同的測(cè)井曲線特征和不同的巖性組合，其測(cè)井曲線的響應(yīng)特征也不同。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巖心描述、沉積構(gòu)造等資料，總結(jié)出張家灣地區(qū)長(zhǎng)2油層組測(cè)井相特征：分流河道曲線形態(tài)多表現(xiàn)為箱形、鐘形；天然堤多為中低幅指狀；泛濫平原表現(xiàn)為低幅的平直曲線或微齒化曲線（見(jiàn)圖2）。

2.4 沉積微相劃分

通過(guò)巖心觀察，結(jié)合巖石類型、巖性組合、粒度分析、沉積構(gòu)造、測(cè)井相和剖面結(jié)構(gòu)等特征的綜合分析，結(jié)合前人研究，研究區(qū)長(zhǎng)2油層組沉積時(shí)期的沉積類型為湖泊三角洲沉積，將研究區(qū)的三角洲平原亞相進(jìn)一步細(xì)分為分流河道、天然堤、決口扇、泛濫平原4類沉積微相，其中決口扇特征不明顯。

（1）分流河道微相：研究區(qū)分流河道砂體十分發(fā)育，在垂向上具下粗上細(xì)的間斷性正韻律，巖性主要為灰色厚層中砂巖、中-細(xì)砂巖，其次是粉砂巖，少量泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖。砂巖沉積層中發(fā)育平行層理、板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理，具有沖刷-充填構(gòu)造。SP曲線呈齒化或者光滑的中-高幅鐘型或箱型，GR曲線呈低值齒狀箱型、齒狀鐘型，薄層砂巖兩類曲線都呈指狀、尖峰狀。

（2）天然堤微相：位于河道邊緣，巖性主要為灰色細(xì)砂巖、粉砂巖。主要發(fā)育水平層理、砂紋層理、波狀層理及流水波痕。SP曲線低平，GR曲線表現(xiàn)為中高值，呈指型或齒形。

（3）決口扇微相：決口扇附屬于河床，與天然堤共生。巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖，粒度稍粗。具有小型交錯(cuò)層理、波狀層理及水平層理。SP低平指形，GR中高幅指形。

（4）泛濫平原微相：為洪水期被淹沒(méi)而平時(shí)暴露的寬闊平坦沉積環(huán)境，主要為富含有機(jī)質(zhì)的懸浮的泥質(zhì)沉積，發(fā)育深灰色、黑色泥巖、碳質(zhì)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖。測(cè)井曲線表現(xiàn)為低幅的平直曲線或微齒化特征。

2.5 沉積微相平面展布特征

平面上:長(zhǎng)2沉積期亞相為三角洲平原，水下分流河道微相為主體微相，以北東物源為主，發(fā)育北東-西南方向延伸的水下分流河道、天然堤呈條帶狀分布。縱向上:水下分流河道微相在長(zhǎng)21、長(zhǎng)22發(fā)育。

（1）長(zhǎng)21小層沉積微相平面展布特征：研究區(qū)長(zhǎng)21期主要發(fā)育三支分流河道砂體，三支分流河道寬度接近，均呈北東－南西方向分布，砂體連續(xù)性較好，砂層最大厚度為56.8 m，最小為2.3 m，平均厚度為18.23 m。厚度大的砂體主要發(fā)育在主河道部位。分流河道邊部及天然堤部位的砂體相對(duì)較薄，不發(fā)育決口扇。

（2）長(zhǎng)22小層沉積微相平面展布特征：研究區(qū)長(zhǎng)22期主要發(fā)育三支分流河道砂體，分布范圍較長(zhǎng)21期向南偏移，三支分流河道均呈北東－南西方向分布。砂層最大厚度為39.9 m，最小為2.5 m，平均厚度為14.63 m。砂體連續(xù)性好，在主河道附近連片發(fā)育。

（3）長(zhǎng)23小層沉積微相平面展布特征：研究區(qū)長(zhǎng)23期沉積范圍縮小，主要發(fā)育三支分流河道砂體，前兩支河道又主要流向西南向的河道，中部的西方河道消失，另外一支河道方向不變，三支分流河道均呈北東－南西方向分布。砂層最大厚度為28.8 m，最小為2.2 m，平均厚度為11.29 m。砂體連續(xù)性較好。分流河道邊部及天然堤部位的砂體相對(duì)較薄，決口扇不發(fā)育。

3 沉積微相對(duì)油氣富集的影響

沉積相對(duì)油氣的富集成藏、大面積分布起著至關(guān)重要的作用，有利的沉積相是油氣運(yùn)移聚集的最有利載體，不同沉積相帶砂體的厚度、粒度、分選性、雜基含量等均有差異，即便在同一沉積相帶，由于水動(dòng)力條件的變化，沉積物成分會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率存在差異[9]。研究區(qū)分流河道砂體孔隙度范圍在8.0%～60.4%，平均 12.5%，滲透率為 0.03~11.2×10-3μm2，平均0.68×10-3μm2，天然堤砂體孔隙度為5.6%～7.9%，平均 7.3%，滲透率 0.000 3～0.102×10-3μm2，平均 0.06×10-3μm2。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示孔隙度、滲透率峰值與平均值均是分流河道較大，天然堤最小。儲(chǔ)層分布面積最廣的分流河道砂體是有利的儲(chǔ)集相帶，分流河道的不斷分叉作用及側(cè)向遷移，易形成復(fù)合疊置連片的砂體，并且分流河道經(jīng)常發(fā)生廢棄，被細(xì)碎屑的沼澤和間灣沉積物覆蓋而形成比較好的局部?jī)?chǔ)蓋組合，因此分流河道應(yīng)是研究區(qū)主力勘探、開(kāi)發(fā)微相，分流河道主砂體帶是相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的重要基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

圖3 研究區(qū)沉積微相圖Fig.3 Sedimentary micro facies of study area

（1）研究區(qū)地層平緩，構(gòu)造簡(jiǎn)單，物源為北東向，地層可劃分為長(zhǎng)21、長(zhǎng)22、長(zhǎng)23三個(gè)小層；粒度概率圖是典型的兩段型，由懸浮總體和跳躍總體組成為典型的河流沉積；巖性以灰色細(xì)-中粒長(zhǎng)石砂巖為主。

（2）研究區(qū)長(zhǎng)2油層組沉積時(shí)期的沉積類型為湖泊三角洲沉積，進(jìn)一步細(xì)分為分流河道、天然堤、決口扇、泛濫平原4類沉積微相，其中決口扇特征不明顯；其中分流河道測(cè)井曲線形態(tài)表現(xiàn)為箱形、鐘形，天然堤多為中低幅指狀，泛濫平原表現(xiàn)為低幅的平直曲線或微齒化曲線；水下分流河道沿北東-西南方向延伸、天然堤呈條帶狀分布。

（3）研究區(qū)長(zhǎng)2油層組砂巖的發(fā)育分布受沉積相的控制，水下分流河道砂體普遍發(fā)育，是研究區(qū)主力勘探、開(kāi)發(fā)微相；含油砂體主要集中在水下分流河道，水下分流河道側(cè)翼分布較少。

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