鄂爾多斯盆地延長組長82小層厚層砂體沉積特征及成因分析

姚涇利，楚美娟，白嫦娥，袁曉明，郭正權

（1.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安710018；3.中國石油長慶油田分公司勘探部，西安710018）

鄂爾多斯盆地延長組長82小層厚層砂體沉積特征及成因分析

姚涇利1，2，楚美娟1，2，白嫦娥1，2，袁曉明3，郭正權1，2

（1.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安710018；3.中國石油長慶油田分公司勘探部，西安710018）

通過巖心觀察，結合測井和分析化驗等資料，分析了鄂爾多斯盆地延長組長82小層的沉積特征，恢復了其沉積環境及沉積演化過程。結果表明：長82小層屬SQ2長期旋回的水退體系域，為1個完整的湖進—湖退中期旋回；早—中沉積期發生湖進，水體相對較深，以三角洲前緣亞相沉積為主，河口壩微相比較發育；晚沉積期為平原沼澤化沉積過程，主要發育分流河道微相，砂體厚度較薄，物性較差；由湖岸線控制的河口壩砂體的快速堆積是形成長82小層厚層砂體的主要原因。

層序地層；沉積演化；沉積模式；長82小層；鄂爾多斯盆地

0 引言

鄂爾多斯盆地從晚三疊世開始，進入了大型內陸坳陷盆地的形成和發展時期［1-2］。北部的陰山山系、西部的阿拉善—隴西古陸和南部的北秦嶺向盆地持續供屑，在晚三疊世延長組沉積期沉積了厚度約1 000 m的碎屑巖，自下而上可劃分為長10～長1共10個油層組［3-5］。其中，長8油層組是盆地西南與西北地區的主力產層。近年來，隨著勘探向湖盆中心推進，在湖盆中心長8油層組勘探中也取得了較大突破，尤其是在長82小層發現了相對高滲儲層，顯示出較好的勘探前景。但是，長82小層相對高滲儲層在區域上的分布存在較大的不穩定性，且其巖性、沉積構造、粒度特征及其砂體展布規律等均與長81小層的淺水三角洲沉積存在較大差異。目前，對長8油層組的研究已比較普遍［6-13］，它們主要針對整個長8油層組，或偏重于長81小層，而對長82小層的系統性研究較少，對其沉積特征的研究僅僅停留在淺水三角洲認識的水平上，對其厚層砂體的成因解釋一直沒有取得新的突破。因此，筆者通過大量巖心觀察及砂體解剖，結合沉積特征與沉積演化分析，認為長82小層厚層砂體以河口壩微相沉積為主，早—中沉積期為湖進砂退、晚沉積期為快速湖退砂進及平原沼澤化的演化過程。其中，水進體系域有利于河口壩砂體的保存。

1 沉積層序特征

通過區域不整合面、沉積環境轉換面、河道沖刷面、地層結構轉換面、巖性及其顏色變化面和湖泛面等6種成因界面的識別和沉積旋回分析，可將鄂爾多斯盆地延長組劃分為1個頂、底為構造不整合面限制的超長期旋回，5個長期旋回（SQ1—SQ5）和17個中期旋回［14］（圖1）。其中，長8油層組整體處于超長期旋回的首次洪泛面（長91小層頂部）和最大洪泛面（長73小層下部）之間，位于超長期旋回水進體系域；同時跨越2個長期旋回，即SQ2和SQ3。長82小層位于SQ2的頂部，為水退體系域，長81小層位于SQ3的下部，為水進體系域。長81和長82小層之間存在層序界面（SB3），它們所處體系域的差別造成了沉積相類型的差異［15］。

圖1 鄂爾多斯盆地延長組層序地層劃分Fig.1 Stratigraphic sequences of Yanchang Formation in Ordos Basin

應用層序旋回分析軟件對長8油層組沉積期湖平面變化進行分析。在延長組碎屑巖地層中自然伽馬曲線最能敏感地反映泥質含量變化，因此，用它進行地層層序研究比較有效。根據自然伽馬頻譜屬性綜合分析曲線（INPEFA-GR）及其分段曲線，可進行長期旋回和中期旋回的劃分；對INPEFA-GR曲線進行不同波段的濾波處理，可進行短期旋回的劃分［16］。層序演化分析和前期研究成果均表明：長82小層發育1個完整的中期旋回，早—中沉積期水體范圍較廣且水深較大；晚沉積期，隨著水體逐漸變淺和豐富的物源供給，湖盆萎縮，大面積濱湖沼澤化，煤系地層發育，巖心中普遍見保存完好的植物根系、（炭化）植物莖干、炭質泥巖和煤線。在湖盆中心白豹、華池與姬塬東部等地區長81小層中均發現較多的垂直或高角度傾斜蟲孔，指示動蕩的淺覆水富氧沉積環境。長81小層沉積期水體逐漸擴張，至長7油層組沉積期盆地快速下沉擴張，進入鼎盛期。

2 沉積體系分析

2.1 沉積相分析

2.1.1 巖性及沉積構造

根據鄂爾多斯盆地200余口井長8油層組巖心資料分析，長82小層巖性以細砂巖和粉細砂巖為主（圖版Ⅰ-1），厚度大于2 m，最厚可達10 m，局部發育平行層理（圖版Ⅰ-2）、沙紋層理和波狀層理，厚度小于0.1 m。從盆地周緣到湖盆中心，沉積物中由植物碎片形成的炭屑非常發育，常見垂直蟲孔、高角度的生物擾動構造（圖版Ⅰ-3）和植物根系（圖版Ⅰ-4），說明沉積水體較淺，為濱淺湖沉積。在吳起—志丹—白豹一帶，發育質地比較純凈的灰黑色泥頁巖（圖版Ⅰ-5），見水平頁理，層面見介形蟲和藻類團塊（圖版Ⅰ-6），說明長82小層沉積期在匯水區存在較深水體，應用微量元素Co含量恢復古水深的方法［17］計算了長82小層沉積期水體最深達30 m。

2.1.2 沉積序列

長82小層砂體厚度一般為5～10 m，常由多個旋回疊置組成，旋回之間為薄層泥巖分隔。單砂體厚度一般為1～5 m，以塊狀為主，僅在砂體底部發育薄層的平行層理或沙紋層理。單砂體粒度由下向上略有變粗的趨勢，與下部泥巖呈突變接觸，接觸面比較平整。自然電位曲線為漏斗形，呈明顯的反旋回沉積序列。單砂體物性由下向上呈現變好的趨勢，為河口壩沉積微相。底部發育薄層砂體，見明顯的河道沖刷面，炭屑比較發育，屬三角洲平原分流河道沉積；頂部多發育煤層、煤線、炭屑和植物根系等，砂體單層厚度較薄，見板狀層理，泥巖顏色較淺，自然電位和自然伽馬曲線為鐘形，屬三角洲平原分流河道沉積（圖2）。

圖2 鄂爾多斯盆地長82小層沉積相剖面Fig.2 Sedimentary facies profiles of Chang 82sublayer in Ordos Basin

2.1.3 沉積相劃分

受沉積物源和湖盆底形的控制，鄂爾多斯盆地延長組長82小層沉積體系主要來自東北、西北、西部和西南4大物源方向［11］，沉積相類型主要為三角洲平原和三角洲前緣。湖岸線分布于正寧—寧縣—鎮遠—環縣—鹽池—定邊—安塞—延安一帶。三角洲平原亞相砂體類型主要為分流河道砂體，河道寬度一般為5～10 km；三角洲前緣分布較廣，面積約5萬km2。東北沉積體系分流河道寬度相對較窄，一般為5 km左右；西南沉積體系沉積微相主要為河口壩，沿湖岸線平行展布；西北和西部沉積體系局部見分流河道，表現為正旋回沉積，底部見沖刷面和泥礫，與下伏泥巖呈凹凸接觸，自下而上為塊狀構造、平行層理與波狀層理細砂巖，平行層理比較發育，砂體展布與湖岸線平行或斜交；東北沉積體系以遠砂壩和小型河口壩為主，波狀與平行層理比較發育，砂體展布與湖岸線平行或斜交。

2.2 沉積演化及砂體展布

圖3 Xi60井—Wu215井長82小層沉積相演化剖面及沉積模式Fig.3 Evolution of sedimentary facies and sedimentary model of Chang 82sublayer across Xi60 well to Wu215 well

圖4 鄂爾多斯盆地延長組長82小層沉積相平面圖Fig.4 Sedimentary facies map of Chang 82sublayer in Ordos Basin

長82小層沉積早期水體范圍比較局限，在湖岸線附近的坡腳區形成了第Ⅰ期河口壩砂體，縱向上位于長82小層的下部（圖3），平面上分布于甘泉—志丹—吳起—華池一帶，位于湖盆中心位置（圖4）。中期隨湖平面上升，湖岸線擴張至正寧—寧縣—鎮遠—環縣—鹽池—定邊—安塞—延安一帶，同樣在湖岸線和坡折帶的控制下，在湖岸線附近形成第Ⅱ期河口壩砂體，縱向上主要分布于長82小層的中上部（參見圖3），平面上分布于湖岸線控制的濱湖帶，沿湖岸線平行展布。中期為長82小層砂體最發育的沉積期。長82小層沉積晚期發生快速水退，形成平原化湖沼環境，砂體類型以分流河道為主，河道砂體較薄，分布局限，縱向上主要分布于長82小層的頂部，規模較小（參見圖3）。

3 砂體沉積模式分析

通過對鄂爾多斯盆地延長組長82小層沉積特征和砂體展布規律的分析，建立了其沉積模式。長82小層沉積期，湖盆底形及沉積體系的差異決定了盆地內不同地區砂體形態的差異。西南地區湖盆底形較陡，發育坡折帶，波浪改造作用較強，沉積物在入湖處快速堆積，形成厚層河口壩沉積砂體，且呈明顯的帶狀展布，是西南沉積體系厚層砂體主要成因微相類型，沉積特征表現為反旋回沉積序列，為水動力驟減和快速卸載沉積，以塊狀厚層砂體為主（厚度大于10 m），底部與泥巖突變接觸，沉積構造單一，局部見平行層理；東北地區底形平緩單一，波浪改造作用相對較弱，順物源方向砂體連續性較強，主要發育河口壩和遠砂壩，是形成東北沉積體系砂體的主要沉積微相類型，沉積特征表現為反旋回沉積序列，波狀與平行層理均比較發育；西北和西部地區距物源較近，物源供給充分，河流搬運能力較強，河流入湖動力大于波浪的改造能力，分流河道和水下分流河道砂體相對比較發育，是形成西北和西部厚層砂體的主要成因微相，沉積特征表現為正旋回沉積序列，底部見沖刷面和泥礫，與下伏泥巖呈凹凸接觸，自下而上為塊狀構造、平行層理與波狀層理細砂巖，平行層理比較發育（圖5）。

圖5 鄂爾多斯盆地延長組長82小層砂體沉積模式Fig.5 Sedimentary model of Chang 82sublayer in Ordos Basin

4 結論

（1）鄂爾多斯盆地延長組長8油層組跨越SQ2與SQ3共2個長期旋回，其中長82小層位于SQ2長期旋回頂部，屬水退體系域，為1個完整的中期旋回；長81小層位于SQ3長期旋回下部，屬水進體系域。

（2）鄂爾多斯盆地延長組長82小層早—中沉積期發生湖進，水體相對較深，以三角洲前緣沉積為主，主要發育河口壩微相；由湖岸線控制的河口壩砂體堆積是形成長82小層厚層砂體的主要原因；長82小層晚沉積期發生短暫快速的湖盆萎縮，以三角洲平原亞相沉積為主，砂體類型以分流河道砂體為主，厚度較薄，分布局限。

（3）受湖盆底形差異的影響，鄂爾多斯盆地延長組長82小層不同沉積體系砂體形態存在差異，西南地區以河口壩沉積微相為主，呈明顯的帶狀展布；東北地區主要發育河口壩和遠砂壩沉積微相，順物源方向砂體連續性較強；西北和西部地區主要發育分流河道和水下分流河道沉積微相，砂體規模大，連續性好。

［1］劉化清，袁劍英，李相博，等.鄂爾多斯盆地延長期湖盆演化及其成因分析［J］.巖性油氣藏，2007，19（1）：52-56.

［2］楊華，劉顯陽，張才利，等.鄂爾多斯盆地三疊系延長組低滲透巖性油藏主控因素及其分布規律［J］.巖性油氣藏，2007，19（3）：1-6.

［3］付金華，郭正權，鄧秀芹.鄂爾多斯盆地西南地區上三疊統延長組沉積相及石油地質意義［J］.古地理學報，2005，7（1）：34-44.

［4］夏嘉，段毅，高苑，等.鄂爾多斯盆地林鎮地區長4+5油層組油氣成藏條件與機制［J］.巖性油氣藏，2013，25（4）：11-16.

［5］李書恒，方國慶，楊金龍，等.鄂爾多斯盆地超低滲透儲層成因研究及意義［J］.巖性油氣藏，2012，24（6）：32-37.

［6］李元昊，劉池陽，獨育國，等.鄂爾多斯盆地西北部上三疊統延長組長8油層組淺水三角洲沉積特征及湖岸線控砂［J］.古地理學報，2009，11（3）：265-274.

［7］羅靜蘭，李忠興，史成恩，等.鄂爾多斯盆地西南部上三疊統延長組長8、長6油層組的沉積體系與物源方向［J］.地質通報，2008，27（1）：101-111.

［8］劉化清，李相博，完顏容，等.鄂爾多斯盆地長8油層組古地理環境與沉積特征［J］.沉積學報，2011，29（6）：1086-1095.

［9］王成玉，淡衛東，方艷兵，等.鄂爾多斯盆地長8油層組淺水三角洲沉積特征及其地質意義［J］.石油天然氣學報，2013，35（3）：12-15.

［10］楚美娟，李士祥，劉顯陽，等.鄂爾多斯盆地延長組長8油層組石油成藏機理及成藏模式［J］.沉積學報，2013，31（4）：683-692.

［11］楚美娟，郭正權，齊亞林，等.鄂爾多斯盆地延長組長8儲層定量化成巖作用及成巖相分析［J］.天然氣地球科學，2013，24（3）：477-484.

［12］楚美娟，郭正權，白嫦娥，等.鄂爾多斯盆地延長組長81油層淺水三角洲沉積模式［J］.石油天然氣學報，2013，35（6）：10-16.

［13］李士祥，楚美娟，黃錦繡，等.鄂爾多斯盆地延長組長8油層組砂體結構特征及成因機理［J］.石油學報，2013，34（3）：435-444.

［14］付金華，鄧秀芹，楚美娟，等.鄂爾多斯盆地延長組深水巖相發育特征及其石油地質意義［J］.沉積學報，2013，31（5）：928-938.

［15］楚美娟，郭正權，白嫦娥.鄂爾多斯盆地延長組長8油層組沉積及其演化特征［J］.石油天然氣學報，2012，34（2）：13-18.

［16］路順行，張紅貞，孟恩，等.運用INPEFA技術開展層序地層研究［J］.石油地球物理勘探，2007，42（6）：703-708.

［17］吳智平，周瑤琪.一種計算沉積速率的新方法——宇宙塵埃特征元素法［J］.沉積學報，2000，18（3）：395-399.

圖版Ⅰ

（本文編輯：李在光）

Sedimentary characteristics and genesis of thick layer sand body of Chang 82sublayer in Ordos Basin

YAO Jingli1，2，CHU Meijuan1，2，BAI Chang’er1，2，YUAN Xiaoming3，GUO Zhengquan1，2
（1.Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China；2.National Laboratory of Low Permeability Oil and Gas Fields Exploration and Development，Xi’an 710018，China；3.Department of Exploration，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China）

Based on core observation,combining with data analysis of well log and laboratory test,this paper analyzed the sedimentary characteristics of Chang 82sublayer,and restored the sedimentary environment and sedimentary evolution.The result shows that Chang 82sublayer belongs to regressive system tract,and experienced a complete MSC（from lake ingress to lake retreat）.In the early-middle period,lake district expanded with relatively deeper water, and the sedimentary environment is mainly delta front subfacies,with mouth bar developed.In late period,it is plain and swamping deposition,and mainly developed distributary channel microfacies,the thickness of the sand body is thin,and physical properties are poor.Rapid accumulation of the mouth bar controlled by lake shoreline is the main cause of the growth of Chang 82thick sand body.

sequence stratigraphy；sedimentaryevolution；sedimentarymodel；Chang82sublayer；Ordos Basin

TE121.3

A

1673-8926（2014）06-0040-06

2014-04-02；

2014-06-06

國家重大科技專項“鄂爾多斯盆地大型低滲透巖性地層油氣藏開發”（編號：2011ZX05044）資助

姚涇利（1964-），男，博士，高級工程師，主要從事油氣勘探及綜合地質研究工作。地址：（710018）陜西省西安市未央區鳳城四路興隆園小區。電話：（029）86592830。E-mail：yjl_cq@petrochina.com.cn。