鄂爾多斯盆地西北部長9儲層沉積特征及地質(zhì)意義

李繼宏，時孜偉，趙 超，徐 智，劉廣林

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

鄂爾多斯盆地西北部長9儲層沉積特征及地質(zhì)意義

李繼宏1，2，時孜偉1，2，趙 超3，徐 智1，2，劉廣林1，2

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

綜合分析巖心、測井與分析化驗等測試結(jié)果，認(rèn)為鄂爾多斯盆地西北部長9儲層沉積期整體處于水上沼澤環(huán)境，主要發(fā)育辮狀河三角洲平原亞相，沉積受西北和東北兩個物源體系控制，以西北物源為主。巖石學(xué)研究表明，長9油層砂巖類型主要為長石砂巖和巖屑長石砂巖，成分成熟度較低，結(jié)構(gòu)成熟度中等；受沉積影響，長9沉積砂體在縱向上結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為無粒序變化均一型和復(fù)合粒序型兩種特征，分流河道微相為主要儲集體，易于石油聚集成藏。

鄂爾多斯盆地；辮狀河三角洲；沉積相；砂體結(jié)構(gòu)

鄂爾多斯盆地西北部構(gòu)造橫跨天環(huán)坳陷和伊陜斜坡兩大構(gòu)造單元(圖1)，處于盆地延長組生油坳陷中心，具備充足的油源條件，縱向上分布侏羅系、長4+5、長6及長8等10多個含油層組，為目前盆地最主要的產(chǎn)油層[1-2]。前人針對延長組上部含油層系的研究已經(jīng)做了大量的工作，重點多位于長7以上油層[3-6]。近年來隨著勘探工作的深入，在盆地西北部延長組下部長9鉆遇了較好的油氣顯示，并接連獲得一批工業(yè)油流井，表明長9有著一定的勘探潛力和資源前景。前人針對長9層的研究大多集中在烴源巖方面[7-9]，對長9油層沉積特征、巖石特征、砂體結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)研究較少，地質(zhì)認(rèn)識也較為薄弱。本文通過分析巖心、測井系列與分析化驗等測試結(jié)果，詳細(xì)地研究了長9層沉積、砂體展布及砂巖結(jié)構(gòu)等特征，并指出有利的石油勘探相帶。

1 沉積特征

1.1 巖石學(xué)分析

碎屑巖油氣儲層中的巖石組分及其沉積成因、結(jié)構(gòu)及物性的形成對地質(zhì)演變有著獨特的指示作用[10]。鄂爾多斯盆地西北部長9油層組發(fā)育西北、東北兩個物源，以西北物源為主[11]。受物源母巖控制，盆地西北部長9油層組沉積主要以長石砂巖及巖屑長石砂巖為主，長石巖屑砂巖次之。砂巖碎屑組分含量分析顯示，石英含量30%～35%，長石含量35%～40%，巖屑含量約為20%；可見變質(zhì)、火成、沉積三大類巖屑，與物源母巖特征相關(guān)，以變質(zhì)

圖1 研究區(qū)位置

巖屑為主；填隙物含量約為3.5%，以云母和綠泥石為主。研究區(qū)長9沉積期多以靠近西北物源區(qū)堆積，受風(fēng)化、搬運等改造作用相對較弱，含有大量不穩(wěn)定碎屑，粒度以中-粗粒砂巖為主，成分成熟度較低、結(jié)構(gòu)成熟度中等；概率累積曲線特征表現(xiàn)為兩段式或三段式河流沉積，以推移載荷搬運為主，表明長9沉積為典型的河道砂體特征。

沉積巖的顏色是鑒別巖石、對比地層、分析判斷古氣候和古地理條件的重要依據(jù)，泥巖顏色能夠明顯地表征出古沉積環(huán)境[12]。盆地西北部長9沉積砂巖中含有凝灰?guī)r薄層及煤層或煤線，砂巖顏色大都呈灰色、灰白色；泥巖有機質(zhì)含量不高，顏色呈灰色、灰綠色、深灰色，少量呈紫紅或棕紅色，大都呈薄層狀產(chǎn)出。多數(shù)鉆井巖心可見碳質(zhì)泥巖和煤屑共生，含植物碎片、植物根及鏡煤等，表現(xiàn)為三角洲平原沼澤環(huán)境產(chǎn)物。

1.2 沉積構(gòu)造

水下沉積的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖中，常見水平層理和沙紋交錯層理，該類型沉積構(gòu)造主要發(fā)育在三角洲平原的水上天然堤、洪泛平原中，表現(xiàn)為較弱的水動力特征；而河道主體沉積的中-粗砂巖及細(xì)砂巖中可見平行層理、板狀交錯層理和粒序?qū)永淼葮?gòu)造，反映較強水動力沉積環(huán)境[13]。

通過對研究區(qū)內(nèi)長9段約150塊巖心觀察，可明顯識別出流動成因和同生變形等構(gòu)造特征(圖2)。其中平行層理沉積構(gòu)造較為多見，沉積以中-粗粒砂巖為主，紋層厚度一般為0.5～1.0 cm，以相互平行且與層面平行的平直連續(xù)紋層為主，偶爾可見斷續(xù)紋理。紋理主要由植屑、巖屑或礦物成分、粒級及顏色顯示，反映為水淺流急的平坦水動力條件下的產(chǎn)物。其次為板狀交錯層理，發(fā)育于灰色、灰白色或灰綠色中-粗粒砂巖中，層系上下界面表現(xiàn)為平直，呈板狀，分布穩(wěn)定；紋層厚度為0.1～0.5 cm，紋理呈連續(xù)、斷續(xù)兩種，以連續(xù)紋層為主；層面上可見細(xì)小植物碎屑。此類沉積構(gòu)造常出現(xiàn)于三角洲平原分流河道沉積微相環(huán)境。在區(qū)內(nèi)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖中，常?？梢娚臣y交錯層理，層理厚度一般小于3 cm，層系上界面為平直形，紋層面不規(guī)則，呈斷續(xù)或連續(xù)狀；層理面上見細(xì)小植物碎屑、碳屑和豐富的云母片，且常與平行層理、板狀層理及小型交錯層理共生；該類沉積構(gòu)造主要形成于水動力條件較弱的環(huán)境，如三角洲平原的天然堤等沉積環(huán)境。研究區(qū)內(nèi)以碎屑組分顆粒的粒度遞變?yōu)樘卣鞯牧Ｐ驅(qū)永?，從上下變化?guī)律可識別為正粒序和逆粒序，單層層厚一般為30～100 cm，主要發(fā)育分流河道沉積微相。此外，研究區(qū)內(nèi)動物化石相對較少，部分鉆井在長9泥巖中鉆遇植物葉片及植物根莖等碎片化石，進(jìn)一步反映了三角洲平原沉積環(huán)境的產(chǎn)物。

圖2 長9沉積剖面及構(gòu)造特征

2 沉積特征與砂體展布研究

2.1 砂巖結(jié)構(gòu)分析

測井相分析是利用不同的測井資料綜合開展沉積相識別，是儲層沉積識別的重要手段之一。與常規(guī)的三角洲沉積體類似，鄂爾多斯盆地西北部長9油層沉積砂體在測井曲線形態(tài)上多呈箱形、鐘形、圣誕樹形等形狀。不同的測井曲線所反映的地質(zhì)特征不同，在沉積相中的識別所發(fā)揮的作用各異。以自然伽馬和自然電位為代表的常規(guī)曲線，可以反映沉積物在垂向上的粒序和韻律等特征。本次研究過程中，選取此類曲線的測井相與鉆井取心段的沉積相，建立了研究區(qū)內(nèi)各類沉積相與測井相的轉(zhuǎn)換模型，以便指導(dǎo)未取心鉆井沉積相的識別與解釋。鄂爾多斯盆地西北部長9沉積砂體測井曲線形態(tài)多為鐘形，呈中-高幅，曲線齒化；巖性包括灰色-灰白色粗砂巖、中砂巖到細(xì)砂巖及粉砂質(zhì)泥巖；板狀、槽狀交錯層理發(fā)育，顆粒粒度自下而上由粗變細(xì)，與下伏地層呈沖刷接觸。其次為箱形，呈高幅，曲線光滑，巖性為灰白色粗-中砂巖，粒序?qū)永聿幻黠@，可見槽狀交錯層理及板狀交錯層理。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)長9沉積特征分析，長9油層組主要發(fā)育兩種砂巖剖面結(jié)構(gòu)類型，一種為無粒序變化的均一型，測井曲線多以箱型為主，該類結(jié)構(gòu)主要出現(xiàn)在分流河道和洪泛平原沉積環(huán)境中；巖性主要為灰白色中-細(xì)粒砂巖，多由粗粒沉積物組成，夾有少量的泥、粉砂，沉積構(gòu)造常見塊狀構(gòu)造、平行層理或大中型板狀交錯層理。另一種為復(fù)合粒序型，測井曲線多以鐘型、箱型為主，多出現(xiàn)在疊置分流河道沉積微相，縱向上呈連續(xù)正粒序或是復(fù)合粒序疊置結(jié)構(gòu)；巖性以灰色-灰白色中-細(xì)粒砂巖夾黑色泥巖為主，發(fā)育平行層理、水平層理、沙紋層理及槽狀交錯層理等(圖3)。

圖3 研究區(qū)砂巖結(jié)構(gòu)沉積剖面示意圖

2.2 沉積相及砂體展布特征

利用盆地西北部地區(qū)現(xiàn)有的鉆井、測井以及巖心巖性、沉積構(gòu)造和分析化驗等資料，并結(jié)合單井相研究表明，研究區(qū)長9沉積相類別為三角洲平原亞相，可細(xì)分為分流河道、決口扇、天然堤、分流間洼地及沼澤等沉積微相。

鄂爾多斯盆地西北部長9整體上發(fā)育辮狀河三角洲平原沉積亞相。受平緩地形牽制，分流河道一般為順直型，擺動幅度小，呈伸長狀向心式從湖盆邊緣向湖盆中心延伸分布，沿北西-南東向延伸展布，連片性較好，砂體厚度較大，分布范圍為40～80 m，平面上呈現(xiàn)西厚東薄的特征(圖4)。平面上主要發(fā)育鹽池-油房莊、古峰莊-池61井、擺宴井-姬塬三支砂帶，沉積砂體為分流河道微相，碎屑顆粒較粗，砂、礫含量相對較高，是三角洲平原的骨架砂體；巖性一般為淺灰色粗粒-細(xì)粒砂巖，常具有從粗粒砂巖向上變?yōu)榧?xì)粒砂巖、甚至粉砂巖或含泥質(zhì)條帶粉砂巖組成的向上變細(xì)的沉積序列，沒有典型的“二元結(jié)構(gòu)”特征。河道間洼地沉積處于河流低洼處，巖性主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，沉積構(gòu)造以水平層理、沙紋交錯層理為主，生物擾動劇烈，可見根土巖發(fā)育。

圖4 研究區(qū)長9沉積相平面展布

從沉積相縱向剖面上來看，西北部砂體縱向上由于河道擺動和改道，常常以兩期或多期分流河道砂體疊加，砂體連續(xù)累加沉積，厚度為40～80 m，分布穩(wěn)定(圖5)；東北部的砂體受物源搬運距離較遠(yuǎn)影響，沉積物供給相對較弱，厚度較薄，一般為30～50 m。

圖5 研究區(qū)長9沉積相對比剖面

3 油氣地質(zhì)意義

三角洲沉積中，諸如分流河道、河口壩、前緣席狀砂等良好的儲集砂巖體較為發(fā)育，這些微相均具有良好的儲油物性[14]。分流間灣微相則由于沉積時沉積物顆粒分選性和磨圓度較差，并含有大量的黏土礦物、泥質(zhì)雜基，在沉積機械壓實作用下極易發(fā)生變形，導(dǎo)致顆粒之間的孔隙進(jìn)一步減小，物性變差，儲集能力相對較弱。

鄂爾多斯盆地西北部長9儲層受沉積微相控制，分流河道微相物性較好，成為本區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層；其次是分流河道側(cè)翼和分流間洼地，這兩類微相儲層物性相對較差，難以有效成藏。長9發(fā)育兩種砂巖剖面結(jié)構(gòu)類型，其中無粒序變化均一型沉積為區(qū)內(nèi)最好的儲集體，砂體結(jié)構(gòu)單一，物性好，易于石油聚集成藏，含油性較好；復(fù)合粒序型沉積，多期分流河道沉積疊加，隔夾層比較發(fā)育，非均質(zhì)性強，縱向上含油呈不連續(xù)性，局部物性較好。

4 結(jié)論與認(rèn)識

(1)鄂爾多斯盆地西北部長9油層砂巖類型主要為長石砂巖和巖屑長石砂巖，以變質(zhì)巖屑為主；填隙物主要為云母和綠泥石，粒度以中-粗粒砂巖為主，成分成熟度較低，結(jié)構(gòu)成熟度中等。

(2)受沉積影響，長9沉積期砂體縱向結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為無粒序變化均一型和復(fù)合粒序型兩種特征。無粒序變化均一型主要出現(xiàn)在分流河道和洪泛平原沉積環(huán)境中，由粗粒沉積物組成，夾有少量的泥、粉砂，沉積構(gòu)造常見塊狀構(gòu)造、平行層理或大中型板狀交錯層理；復(fù)合粒序型沉積主要出現(xiàn)在疊置分流河道微相，縱向上呈連續(xù)正粒序或是復(fù)合粒序疊置結(jié)構(gòu)，巖性以灰色-灰白色中-細(xì)粒砂巖夾黑色泥巖為主，發(fā)育平行層理、水平層理及板狀交錯層理等。

(3)長9沉積期整體處于水上沼澤環(huán)境，發(fā)育辮狀河三角洲平原亞相，可進(jìn)一步細(xì)分為分流河道、決口扇、天然堤、分流間洼地及沼澤等沉積微相。分流河道微相物性較好，成為本區(qū)主要石油儲集體，其次是分流河道側(cè)翼及分流間洼地，該類微相儲層物性相對較差，石油聚集程度較小。

(4)長9發(fā)育兩種砂巖剖面結(jié)構(gòu)類型，其中無粒序變化均一型沉積為區(qū)內(nèi)最好的儲集體，砂體結(jié)構(gòu)單一，物性好，易于石油聚集成藏；復(fù)合粒序型沉積由于多期分流河道疊加，隔夾層發(fā)育，非均質(zhì)性強，縱向上含油呈不連續(xù)性，局部物性較好。

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編輯：黨俊芳

1673-8217(2017)03-0030-04

2016-11-16

李繼宏，碩士，工程師，1981年生，2007畢業(yè)于長安大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)從事油氣勘探綜合地質(zhì)研究工作。

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011ZX05044和2011ZX05001)。

TE111.3

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