鎮原地區長8油層組層序-巖相古地理特征及砂體展布規律

段 悅，侯長冰，鄭榮才，王海紅，王昌勇

（1.成都理工大學沉積地質研究院，成都610059；2.中國石油長慶油田超低滲透油藏第四項目部，甘肅慶陽745100）

鎮原地區長8油層組層序-巖相古地理特征及砂體展布規律

段 悅1，侯長冰2，鄭榮才1，王海紅2，王昌勇1

（1.成都理工大學沉積地質研究院，成都610059；2.中國石油長慶油田超低滲透油藏第四項目部，甘肅慶陽745100）

延長組長8油層組是鄂爾多斯盆地鎮原地區重要的儲集層之一。通過巖心觀察以及測井和分析測試資料的研究，結合前人研究成果，對長8油層組進行了精細的沉積相分析，確定長8油層組屬于辮狀河淺水三角洲沉積體系，并從中識別出主河道、分流河道、決口扇、水下分流河道、分流間灣、分流間洼地、河口壩及遠砂壩等沉積微相。在精細高分辨率層序地層分析和建立等時地層格架的基礎上，以相當于小層砂體的短期旋回層序為等時地層單元編制層序-巖相古地理圖，并分析各類成因砂體的發育、組合和演化特征及展布規律。研究結果可為該區長8油層組的儲層預測和巖性油藏的高效勘探開發提供精細的沉積、層序資料。

淺水三角洲；層序-巖相古地理；砂體展布；儲層預測；長8油層組；鎮原地區；鄂爾多斯盆地

0 引言

圖1 鄂爾多斯盆地構造分區圖Fig.1 The tectonic zonemap ofOrdos Basin

鄂爾多斯盆地發育在華北克拉通盆地之上，是一個多旋回疊合型盆地［1］。該盆地以太古代、元古代結晶巖與變質巖系為基底，其上被古生代、中生代和新生代沉積所覆蓋。盆地邊緣斷裂褶皺發育，其構造形態為東翼寬緩、西翼陡窄的不對稱大向斜。按構造形態特征，該盆地可劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陜斜坡、天環坳陷及西緣逆沖斷裂構造帶等6個一級構造單元［2］。總體來看，盆地構造性質以長期穩定為特征，具有整體抬升、持續沉降、坡度寬緩、低隆起及新老地層接觸整一的特點。鎮原地區位于鄂爾多斯盆地西南部，其構造位置主要處于伊陜斜坡（圖1），為西傾單斜構造，構造平緩，傾角不足1°。

鎮原地區上三疊統延長組沉積旋回性很強，按巖性組合、沉積構造、生物組合和電性特征，特別是根據10個標志層（K0～K9），自上而下可依次劃分為長1到長10共10個油層組。位于下部的長8油層組厚80～100m，為一套淺灰、灰綠色中厚層中—細粒和中—粗粒砂巖與灰色、深灰色粉砂巖和灰黑色泥巖互層組合，局部夾黑色炭質泥巖、油頁巖及薄煤層的含油巖系（圖2），偶夾薄層凝灰質泥巖，按巖性組合特征可進一步劃分為長81和長82共2個油層。長8油層組致密砂巖儲層的油氣勘探近期已取得重大突破，展現了長8油層組巨大的勘探開發潛力［3-5］，是鎮原地區有利儲集層發育的重要層位之一。

1 沉積相標志

1.1 巖石學特征

鎮原地區長8油層組主要為一套灰色細—中粒砂巖與深灰色粉砂巖、泥巖互層組合，局部夾煤線。巖石類型主要為長石巖屑砂巖，含較少量巖屑長石砂巖（圖3），砂巖成分成熟度較低，并以巖屑含量異常高為顯著特征，可鑒別的巖屑組分主要為火山巖巖屑，雜基含量極低。顆粒分選中等，但磨圓較差，以次棱角狀為主，顯示近源、高能的三角洲前緣（水下）分流河道沉積特征［5-6］。砂巖以顆粒支撐為主，碎屑顆粒多呈點—線式接觸（圖版Ⅰ-1）。次生綠泥石為主的薄膜狀環邊膠結物較為發育（圖版Ⅰ-2），并以剩余原生粒間孔為主，孔隙保存良好，部分被方解石膠結物強烈充填，次生孔隙也較發育，包括粒間溶孔（圖版Ⅰ-3）、粒內溶孔（圖版Ⅰ-4）、鑄模孔（圖版Ⅰ-5）、晶間微孔（圖版Ⅰ-3）和微裂縫（圖版Ⅰ-6）。

圖3 長8油層組砂巖分類投點圖Fig.3 Plot of sandstone com ponent for Chang 8 oil reservoir set

1.2 原生沉積構造和古生物標志

通過對鉆井巖心中所發育原生沉積構造的觀察，根據其類型、組合和分布規律，可確定長8油層組中主要發育與牽引流成因相關的沉積構造、古生物化石及生物遺跡化石，指示河湖過渡的淺水三角洲沉積環境［7-8］。

1.2.1 底沖刷構造

底沖刷構造為鎮原地區長8油層組中常見的層面構造類型，常發育在上覆粗粒沉積物與下伏細粒沉積物之間，主要表現為平直或波狀起伏的巖性突變面（圖版Ⅱ-1），代表一個小尺度的侵蝕間斷面，在強水動力條件下的河道環境中極為常見。

1.2.2 層理構造

鎮原地區長8油層組中常見反映較高能量環境的槽狀交錯層理（圖版Ⅱ-2）、板狀交錯層理（圖版Ⅱ-3）、楔狀交錯層理（圖版Ⅱ-4）和平行層理（圖版Ⅱ-5），以及反映靜水環境的水平層理（圖版Ⅱ-6）和水下弱水動力條件的浪成交錯層理（圖版Ⅱ-7），此外，尚見有正粒序遞變層理（圖版Ⅱ-8）。

1.2.3 同生變形構造

鎮原地區長8油層組中同生變形構造在粉—細粒砂巖中發育，主要表現為泄水構造（圖版Ⅱ-9）和液化變形，常與沙紋層理相伴生，在具有較大沉積坡度的三角洲前緣河口壩中較為常見。

1.2.4 古生物標志

鎮原地區長8油層組古生物成因標志較發育，如在暗色泥巖段常含有炭化蘆木和植物根跡化石（圖版Ⅱ-10、圖版Ⅱ-11），在泥巖與粉—細粒砂巖薄互層組合中常見生物鉆孔和擾動構造（圖版Ⅱ-12），它們對于識別沉積環境和湖岸線位置及遷移方向具有重要意義，如指示沼澤化湖岸環境的富含炭化植物化石的暗色泥巖，垂向上與指示水下環境的浪成交錯層理頻繁互層，反映了長8沉積期湖平面高頻率的升降所導致的湖岸線大范圍往復擺動，具有較明顯的淺水湖泊性質［8］。

2 沉積相特征

綜合沉積構造和砂體發育特征，確定鎮原地區長8油層組屬于典型的淺水辮狀河三角洲沉積體系，可劃分出三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲共3種亞相10種微相（參見圖2和表1）。

表1 鎮原地區長8油層組沉積相劃分方案Table1 Them icrofaciesdivision of Chang 8oil reservoir set in Zhenyuan area

2.1三角洲平原亞相和各微相特征

三角洲平原亞相主要包括主河道（心灘）、分流河道、分流間洼地及決口扇等4種沉積微相。

2.1.1 主河道（心灘）微相

主河道或心灘沉積主要發育灰色中—粗砂巖，砂巖中發育大量平行層理及大型板狀、楔狀交錯層理，垂向上可見自下而上粒度由粗變細的正粒序結構，并連續疊置為厚度巨大的砂體，未見泥質夾層，不同期次的河道砂巖呈沖刷面接觸。自然伽馬測井曲線一般表現為大段的齒狀箱形。

2.1.2 分流河道微相

分流河道沉積以灰色細—中砂巖為主，少量粗砂巖，砂巖中發育中型板狀交錯層理、槽狀交錯層理及楔狀交錯層理，平行層理也較為發育。自然伽馬測井曲線多呈鐘形或小段的齒化箱形。

2.1.3 分流間洼地微相

分流間洼地沉積以灰和灰黑色泥巖、炭質泥巖及粉砂質泥巖為主，夾薄層粉砂巖及泥質粉砂巖，水平層理和蟲孔較為發育，含大量植物莖干、葉片及根跡化石。自然伽馬測井曲線表現為齒狀起伏的高值，電阻率測井曲線一般為低值，但有時由于炭質的影響，電阻率值出現偏高現象。

2.1.4 決口扇微相

決口扇沉積厚度較小，以灰色粉—細砂巖為主，含少量深灰色泥巖及粉砂質泥巖，常發育滑塌變形構造和包卷層理，垂向上在分流間洼地中以夾層形式出現。自然伽馬測井曲線表現為指狀或漏斗狀。

2.2 三角洲前緣亞相和各微相特征

三角洲前緣亞相主要包括水下分流河道、分流間灣、水下決口扇及遠砂壩等4種沉積微相。

2.2.1 水下分流河道微相

水下分流河道沉積以灰色細—中砂巖為主，少量粗砂巖，發育平行層理、小型槽狀交錯層理、板狀交錯層理及楔狀交錯層理。自然伽馬測井曲線多呈鐘形或指形。

2.2.2 分流間灣微相

分流間灣沉積厚度一般＜2m，主要為深灰色泥巖及粉砂質泥巖，偶夾少量洪泛期漫溢出河道的泥質粉砂巖夾層。由于水動力微弱，水體較安靜，以發育水平層理為主，可見少量蟲孔，層面上含有少量炭化植物碎片。自然伽馬測井曲線表現為高值鋸齒狀，對應的電阻率測井曲線表現為低值，常在水下分流河道沉積間呈夾層出現，或與水下分流河道呈中—厚層的互層狀出現。

2.2.3 水下決口扇微相

巖性主要為灰色泥質粉砂巖、粉砂巖夾少量細砂巖組合，常見液化變形構造及包卷層理。自然伽馬測井曲線一般表現為中—低幅的漏斗狀或指狀特征，以夾層形式分布于分流間灣之間。

2.2.4 河口壩及遠砂壩微相

河口壩主要為灰色粉—細砂巖，發育大量浪成交錯層理及液化變形構造；遠砂壩主要為灰色泥質粉砂巖夾深灰色粉砂質泥巖，泥質粉砂巖中可見明顯的沙紋層理。河口壩及遠砂壩沉積在自然伽馬測井曲線上表現為典型的漏斗狀，具有粒度向上變細的特征。

2.3 前三角洲亞相

前三角洲沉積主要為深灰色泥巖及少量粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，由于水動力相對微弱，水體安靜，主要發育水平層理，可見少量生物鉆孔。自然伽馬測井值普遍較高，多表現為大段低幅起伏的曲線特征，電阻率測井曲線為平滑的低谷。

3 層序-巖相古地理特征及砂體展布

3.1 層序地層劃分與對比

通過眾多單井剖面的沉積相和地層的旋回性分析，按層序結構類型和疊加樣式［9-10］，可將鎮原地區長8油層組劃分為1個長期、2個中期和6個短期基準面旋回層序，各級次基準面旋回分別與長8油層組、長81和長82油層及長811至長823小層砂體相對應（參見圖2），在研究區內和區域上，乃至整個鄂爾多斯盆地南部都具有很好的可對比性［11］。

3.2 等時地層格架

在單井沉積相和高分辨率層序精細分析的基礎上，按旋回等時對比法則［12］建立長8油層組等時地層格架（圖4），并對地層格架中小層砂體進行劃分和追蹤對比，作為編制等時巖相古地理圖和預測、描述砂體展布規律的依據。

通過等時地層格架中的小層砂體劃分和等時追蹤對比，發現小層砂體分布具有如下特點：①小層砂體具有沿中期和短期旋回層序底界面和上升相域分布的顯著特點。②沿三角洲延伸的南西至北東進積方向，水上→水下分流河道砂體可長距離追蹤對比。順分流河道方向，砂體的厚度與砂/泥巖比呈現由高到低的變化趨勢，說明各類分流河道砂體進積能力強，連續性和連通性好［13］。③垂直三角洲進積的南東至北西方向，水上→水下分流河道與分流間灣交替發育，砂體的可追蹤性和對比性變差，砂體厚度和砂/泥巖比變化大，總體趨于下降趨勢，且砂體的側向尖滅快，連續性和連通性明顯變差，僅部分厚層砂體仍可橫向追蹤數千米遠的距離，反映淺水三角洲前緣毯狀砂體的分布特征。

圖4 鎮原地區長8油層組等時地層格架和小層砂體追蹤對比圖（平行三角洲延伸方向）Fig.4 The isochronous stratigraphic fram ework and sublayer sand body correlationsof Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area

3.3 層序-巖相古地理特征

傳統的巖相古地理圖編制以巖石地層為編圖單元，具有時間跨度大和等時性差等缺點，很難真實反映巖相古地理面貌和相帶展布規律。而以層序分析為基礎，利用層序界面和其他關鍵界面為等時對比標志，以短時間尺度的高分辨率層序或相域為等時地層單元的層序-巖相古地理編圖新方法［14］，其最大優點是將古地理研究與層序地層學研究緊密結合起來，有效地提高了編圖單元的等時性和巖相古地理圖件的分辨率，可更加精細地描述砂體平面分布規律和提高有利區塊的評價預測水平。

為了深入了解長8油層組的砂體分布狀況，在對研究區內已鉆井的沉積相、層序分析和建立等時地層格架的基礎上，分別以中期和短期旋回層序為等時地層單元編制層序-巖相古地理圖。編圖結果表明，穩定的構造沉降背景，南西高、北東低的緩傾斜地形和淺水條件，以及南西至北東的主物源始終控制著鎮原地區長8油層組繼承性發展演化的巖相古地理面貌和砂體展布規律。因篇幅所限，筆者僅以勘探效果較好的長81油層簡要介紹和描述層序-巖相古地理編圖結果與砂體展布規律。

3.3.1 中期旋回層序-巖相古地理及砂體展布特征

以相當于長81油層的MSC2中期旋回層序為例，該層序沉積期為淺水三角洲強烈進積期，研究區內以廟渠鄉—鎮原一線為界，南西側為三角洲平原發育區，北東側為三角洲前緣發育區，這2個亞相帶的各沉積微相均呈南西至北東方向延伸［圖5（a）］，砂巖總體較發育，其中在郭塬—方山鄉—吳城子鄉—演武—殷家城一帶的以南和以西的水上→水下主河道發育區，沿主物源方向發育的砂體累計厚度較大，普遍＞30m，砂體（連續性和連通性均較好）呈毯狀分布［圖5（b）］。而在合道—吳城子鄉—方山鄉—孟壩—鎮原一線以北和以東的水下分流河道發育區，砂體厚度明顯減薄，且與分流間灣泥巖沉積區呈網狀分布，厚度一般為15～20m，僅偏西側的局部位置厚度可達20m，砂體多呈連續性和連通性中等的寬帶狀分布，有較大的延伸距離，而偏北東側的砂體明顯變薄，厚度≤15m，連續性和連通性變差，延伸距離縮小。

圖5 鎮原地區MSC2中期旋回層序（長81油層）沉積相（a）和砂體（b）平面展布圖Fig.5 The sedimentary facies（a）and plane sand body distribution（b）ofMSC2 of Chang81sublayer in Zhenyuan area

3.3.2 短期旋回層序-巖相古地理及砂體展布特征

以相當于長813～長811小層的SSC4～SSC6這3個短期旋回層序為例，此3個短期旋回的層序-巖相古地理格局［圖6（a）～6（c）］和砂體平面展布特征［圖6（d）～6（f）］具有繼承性發展演化的特點。由于MSC2層序為一次級湖進—湖退旋回，沉積過程中受不同幅度的湖平面韻律性升降的影響，地層發育和演化過程中湖岸線有大幅度往復遷移的特點，因此，各短期旋回的層序-巖相古地理特征和砂體展布規律仍有較大的差別。

（1）SSC4短期旋回（長813小層）沉積期，因受到前期（相當于長82油層的MSC1中期旋回）湖平面大幅度下降的影響，湖岸線向北東的湖盆中心方向大幅度推進到合道—吳城子鄉—鎮207井一帶［圖6（a）］，湖岸線的南西方向為三角洲平原沉積區，面積最大，自南西向北東延伸入研究區的3條彼此連通的辮狀主河道和分流河道的分布范圍最大，河流作用最強，河道的側向遷移頻繁。由河道連續疊置形成的寬帶狀和毯狀展布的砂體累計厚度較大，一般為10～15m，在鎮原—鎮9井一帶＞15m［圖6（d）］，河道之間廣泛分布分流間洼地，該湖岸線的北東方向為三角洲前緣沉積區。研究區湖岸線附近發育多條入湖的水下分流河道及河口壩，水下分流河道之間被廣泛發育的分流間灣所分割，砂體呈較窄帶狀與分流間灣泥巖形成相間的網狀分布，砂巖累計厚度較小，多數地區＜6m，僅在偏北西側的主河道入湖處的水下分流河道砂體累計厚度可達8～10m。

（2）SSC5短期旋回（長812小層）沉積期，受湖平面持續上升的影響，湖岸線向南西方向大幅度退縮到演88井—鎮原一帶［圖6（b）］，該湖岸線的南西方向為三角洲平原沉積區，相對于SSC4短期旋回，其分布范圍大幅縮小，發育有3條彼此間被分流間洼地分割的辮狀主河道，但自南西向北東延伸的較寬帶狀河道砂體仍有8～10m的較大厚度；該湖岸線的北東方向為三角洲前緣沉積區，面積大幅度向南西方向擴大，由于河流作用減弱，河道側向遷移能力和侵蝕能力開始減弱，泥質沉積物增多，較窄帶狀分流河道砂體被分流間灣泥巖強烈分割而形成相間的網狀分布。研究區內砂體累計厚度較小，多數地區≤6m［圖6（b）］，特別是在天池鄉—吳城子鄉—太白梁一線的以北地區為砂體欠發育區，累計厚度一般＜5m，在主河道入湖處的水下分流河道砂體累計厚度為6～8m。

（3）SSC6短期旋回（長811砂組）沉積期，受湖平面再次較大幅度下降的影響，湖岸線向北東方向推進到演70井—演56井—廟渠鄉—孟壩—鎮70井一帶［圖6（c）］，三角洲平原沉積區面積向北東方向明顯擴大并且河流作用增強，但仍繼承了前期3條彼此間被分流間洼地分割的、自南西向北東延伸的較寬辮狀主河道的沉積格局，砂體累計厚度較大，一般為10～15m［圖6（f）］，局部可達20m以上；三角洲前緣沉積區雖然向北東方向退縮，但仍有較大的面積，并完全繼承了前期由較窄帶狀分流河道砂體與分流間灣泥巖相間分布的網狀格局，厚度一般為6～8m，由于同時受河流作用減弱和輸砂量減少的影響，導致自南西向北東延伸的砂體厚度很快減薄，在研究區北部砂體累計厚度普遍不足5m。

圖6 鎮原地區SSC4～SSC6短期旋回層序（長813～長811小層）沉積相（a～c）和砂體（d～f）平面展布圖Fig.6 The sedim entary facies（a～c）and p lane sand body distribution（d～f）of SSC 4～SSC6 of Chang 813～Chang811sublayer in Zhenyuan area

4 結論

（1）鎮原地區長8油層組儲層主要為長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖，顆粒分選中等，磨圓度以次棱角狀為主，雜基含量低，成分成熟度低，結構成熟度中等，反映近物源的快速堆積特征。

（2）反映能量較高的各種沉積構造很發育，有底沖刷構造、平行層理、槽狀交錯層理、板狀交錯層理和楔狀交錯層理等。炭化蘆木化石和植物根跡化石較為常見，反映長8沉積期湖平面的頻繁升降及古湖岸線大幅度往復遷移的辮狀河淺水三角洲沉積體系特征。

（3）長8油層組可劃分為1個長期、2個中期和6個短期基準面旋回層序，各級次基準面旋回分別與油層組、油層及小層砂體相對應，在研究區和區域上具有很好的可對比性。

（4）層序-巖相古地理編圖結果表明，穩定的構造沉降背景，南西高、北東低的緩傾斜地形和湖岸線大幅度往復遷移的淺水條件，以及南西至北東的主物源方向是控制鎮原地區長8油層組繼承性發展演化的巖相古地理面貌和砂體展布規律的復合因素。

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圖版Ⅰ

圖版Ⅱ

（本文編輯：楊琦）

Sequence-based lithofaciespaleogeography and sand body distribution of Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area,OrdosBasin

DUAN Yue1，HOU Changbing2，ZHENGRongcai1，WANGHaihong2，WANGChangyong1
（1.InstituteofSedimentary Geology，Chengdu UniversityofTechnology，Chengdu 610059，China；2.The Fourth Section ofUltra-low Permeability Reservoirs，PetroChina ChangqingOilfield Company，Qingyang745100，Gansu，China）

TheChang8 oil reservoir setisoneof the important reservoirsin Zhenyuan area,OrdosBasin.Based on core observation,well logging and analyticaldataand previous research results,thispaper studied the sedimentary faciesof Chang8 oil reservoirset.The Chang8 oil reservoirsetwasdeposited by shallow-waterbraided riverdelta.Microfacies such asmain channels,distributary channel,crevasse splay,underwater distributary channel,interdistributary estuary, depression,mouth bar and distalbarwere identified.According to the fine high resolution sequence and stratigraphic framework,we compiled the sequence-based lithofacies palaeogeographymaps on the basis of the short-term base cyclicunitswhichwereequal toasublayersand body,and analyzed thecauses,assemblage,distribution and evolution ofvarious typesofsand bodies.The resultscan provide fine depositionaland sequence data for the reservoirprediction and efficientexploration and developmentofthe lithologic reservoirsofChang8oilreservoirsetin thestudyarea.

shallow water delta；sequence-based lithofaciespaleogeography；sand body distribution；reservoir prediction；Chang8 oilreservoirset；Zhenyuanarea；OrdosBasin

P618.13 < class="emphasis_bold">文獻標志碼：A

A

1673-8926（2014）01-0036-09

2013-09-20；

2013-11-05

國家“十二五”重大科技專項“鄂爾多斯盆地重點探區碎屑巖沉積體系、儲層特征與主控因素”（編號：2011ZX05002-001-001）部分研究成果

段悅（1977-），女，成都理工大學在讀碩士研究生，研究方向為層序地層學。地址：（610059）四川省成都市成華區二仙橋東三路1號成都理工大學。E-m ail：2419680355@qq.com。