鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷南段延安組沉積特征研究

薛文卓，王 超，管雅倩，張馨予，李 紅

(陜西延長石油研究院，陜西 西安 710069)

明確沉積特征對研究油氣富集規(guī)律、油氣成藏規(guī)律具有重要的意義[1]。鄂爾多斯盆地輪廓呈長條形，包括中部陜北斜坡、南部渭北隆起、東部晉西撓摺帶、中西部天環(huán)坳陷、西部西緣沖斷帶以及北部伊盟隆6個一級構(gòu)造單元[2]。最近針對天環(huán)坳陷南段侏羅系低幅度巖性油藏取得重大突破，延安組油層均獲得多口高產(chǎn)工業(yè)性油流井。天環(huán)坳陷區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較穩(wěn)定，呈現(xiàn)西側(cè)東坡、東部緩坡的向斜構(gòu)造特征。天環(huán)坳陷南段侏羅系油藏油源來自于延長組長7烴源巖，早白堊世開始生烴排烴，在早白堊世晚期達到生烴高峰，晚白堊世停止生烴。燕山期構(gòu)造擠壓及上覆巖層差異壓實作用形成的鼻隆構(gòu)造和低幅度隆起在早白堊世末期成藏之前就已基本形成，是油氣聚集的良好場所。成藏期古構(gòu)造優(yōu)先捕獲油氣(延10、富縣)，后期經(jīng)構(gòu)造運動調(diào)整，油氣二次分異重新成藏。儲層方面，延10、富縣發(fā)育巨厚填平補齊河流相砂體；延9—延6期發(fā)育西南方向三角洲平原辮狀河道縱向疊置連片，為多層系成藏提供有利條件。侏羅系屬于低孔、低滲儲層。頂部穩(wěn)定分布的煤層、泥巖為侏羅系區(qū)域性蓋層和標志層，干層為局部蓋層，阻止油氣繼續(xù)向上運移、逸散，由此可見天環(huán)坳陷南段侏羅系延10—延8段潛力巨大。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Structural location map of study area

1 沉積特征

1.1 研究方法

開展鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷南段延安組沉積特征研究，包括區(qū)域沉積體系類型、特征、分布、沉積相類型、特征及沉積相演化規(guī)律分析等。首先在區(qū)域沉積背景分析的基礎(chǔ)上，通過巖性、測井單井微相分析，進行平面微相研究，最終完成延10—延8沉積演化規(guī)律變化特征。其中巖性相標志包括巖心顏色、沉積構(gòu)造特征、巖石顆粒大小、顆粒粒度曲線特征等；測井相標志通過對自然電位(SP)、電阻率(RT)特征分析，明確不同微相的測井響應(yīng)特征，從而完成單井相沉積微相劃分，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合物源特征進行平面微相研究。

1.2 巖性相標志

沉積相標志是有效劃分沉積相的重要依據(jù)[2]。它是地層所處環(huán)境的綜合表現(xiàn)，對沉積相的研究實則是研究地層在形成過層中所經(jīng)歷的不同環(huán)境時對沉積巖所帶來的影響表現(xiàn)。因為沉積巖的成分、巖性等方面會記錄下不同條件下不同水動力情況所帶來的痕跡，因此，這些特征就構(gòu)成了沉積學方面進行相分析的標志。此次對環(huán)慶區(qū)塊延10—延8段選取的沉積相標志主要有巖石顏色、沉積構(gòu)造、巖石成分含量、概率累計。

1.2.1 顏色

延安組底部覆蓋富縣組，以灰白色塊狀礫巖為主(圖2(d))，延10期砂巖以灰白色、淺灰色、灰色為主，見粗砂巖、礫巖等，粒度較粗，頂部見黑色層煤(圖2(c))，整體表現(xiàn)為弱還原—弱氧化環(huán)境特征；延9和延8期砂巖以灰白色、灰色為主，巖性為細砂巖，頂部見黑色層煤(圖2(a)、2(b))，表現(xiàn)為弱還原—弱氧化環(huán)境特征 。

1.2.2 沉積構(gòu)造特征

沉積構(gòu)造可以反映當時的水流沉積條件[3-5]，延10段常見沙紋層理、平行層理、水平層理、沖刷面，表明水動力相對較強，為河流相沉積典型特征。如環(huán)慶652-3井，2 264.74 m發(fā)育沖刷面構(gòu)造，可見凹凸不平侵蝕面，形成于水動力較強環(huán)境中，多見于河流相(圖3(f))。延8、延9沉積構(gòu)造常見板狀交錯層理、槽狀交錯層理，為三角洲平原沉積特征[6]，如環(huán)慶65-2J井，2 171.3 m處發(fā)育板狀交錯層理，層理上下界面互相平行，紋理連續(xù)，細紋層向?qū)酉档酌媸諗縖7]，多見于水動力較強的三角洲平原分流河道中(圖3(c))。

圖2 延10段—延8段巖心照片F(xiàn)ig.2 Core photos of Yan 10th-Yan 8th member

圖3 天環(huán)坳陷南段侏羅系延安組沉積構(gòu)造特征Fig.3 Sedimentary structure characteristics of Jurassic Yan′an Formation in southern section of Tianhuan Depression

1.2.3 巖石成分

天環(huán)坳陷南段延安組儲層巖性主要為粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖，砂巖巖石類型多樣，以長石石英砂巖為主，其次為巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖，石英碎屑含量高。巖屑成分主要為變質(zhì)巖巖屑，其次為火成巖及沉積巖巖屑[7]。填隙物成分中，水云母、高嶺石等成分含量較高，巖石結(jié)構(gòu)成熟度高，碎屑顆粒以次棱角為主，磨圓度較差，粒度分析表明天環(huán)坳陷南段延安組主要為粉—中砂巖粒級范圍內(nèi)(表1)，進一步說明研究區(qū)為河流相、三角洲平原環(huán)境[8]。

表1 天環(huán)坳陷南段侏羅系延安組砂巖粒度范圍統(tǒng)計Tab.1 Statistical of grain size range of Jurassic Yan′an Formation sandstone in Tianhuan Depression

天環(huán)坳陷南段侏羅系延安組延10段表現(xiàn)為河道型粒度概率曲線特征：河道的兩段式粒度概率曲線包含較低的滾動總體(<10%)、分選較中等的跳躍總體。粒度分布較寬，具雙峰特征，峰值所在粒級的質(zhì)量百分比并不很高，分選較好—好，具明顯河流沖積沉積物特征。常對應(yīng)平行層理等細砂巖，反映出河道水體能量相對較高，沉積物呈跳躍式搬運的牽引流沉積特點(圖4(a))。延9段跳躍組分含量較高，一般為70%～80%，斜率大，懸浮組分含量為20%～30%，曲線峰值偏向細粒一側(cè)，表現(xiàn)為三角洲沉積特點(圖4(b))。

圖4 粒度概率累計曲線Fig.4 Grain probability cumulative curve

1.3 測井相標志

測井相是利用測井資料完成沉積相分析的手段，不同沉積微相測井標志存在差異[9-10]。天環(huán)坳陷南段侏羅系延10期主要發(fā)育邊灘(心灘)、河道充填、河漫灘泛濫平原3種沉積微相；延9—延8期主要發(fā)育三角洲平原分流河道，三角洲平原分流間灣2種沉積微相(圖5)。天環(huán)坳陷南段侏羅系延10—延8段主要沉積相劃分方案見表2。

圖5 天環(huán)坳陷南段延10—延8段測井相特征Fig.5 Logging facies characteristics of Yan 10-Yan 8 member in the southern section of Tianhuan Depression

表2 天環(huán)坳陷南段侏羅系延10—延8段沉積相劃分Tab.2 The main sedimentary facies division plan of the Jurassic Yan 10-Yan 8 member in the southern part of Tianhuan Depression

(1)邊灘、心灘微相。邊灘自然電位和電阻率呈鐘形或齒化鐘形，有時出現(xiàn)鐘形或齒化鐘形曲線的疊加；泥質(zhì)含量低，電阻率較高；心灘自然電位和電阻率呈箱形或齒化箱形，有時出現(xiàn)箱形或齒化箱形曲線的疊加，泥質(zhì)含量低，電阻率較高。

(2)河道充填微相。其沉積特征與河道砂壩基本一致，只是砂層厚度通常比心灘、邊灘薄，在自然電位及電阻率曲線上呈小型的鐘形、箱形及齒化的箱形及鐘形；泥質(zhì)含量比心灘、邊灘稍高。

(3)河漫灘泛濫平原微相。泥質(zhì)含量為高值，低阻，自然電位曲線形態(tài)平直，中間偶有代表過渡巖性的指形小尖峰。

(4)三角洲平原分流河道微相。在河道中心附近沉積物一般以砂巖或粉砂巖為主，其物性條件好，電相特征多表現(xiàn)為光滑柱狀或齒形柱狀；在河道遷移疊合部沉積物以粉砂巖為主，夾有泥巖隔層，物性條件較好，自然電位曲線多呈齒形漏斗狀或齒形鐘狀；河道邊部沉積物為薄層的粉砂巖，自然電位曲線多為光滑卵狀[4]。

三角洲平原分流間灣砂體物源豐富，水動力條件強，多韻律疊置，砂體頂、底與泥巖均為突變接觸自然電位曲線多為齒化箱形，巖性上表現(xiàn)為中—粗粒砂巖或中—細粒砂巖。

2 沉積相平面展布特征

古河背景下侏羅系富縣、延安延10期發(fā)育河流相沉積河床滯留沉積，見大套砂巖穩(wěn)定分布，經(jīng)富縣、延10期古河填平補齊后，延9—延8期發(fā)育三角洲平原亞相沉積，分流間灣與分流河道疊置交替沉積(圖6)。高地背景下，普遍缺少富縣沉積，延安組延10期邊灘與河漫灘沉積疊置出現(xiàn)，砂層厚1～20 m；延9—延8期仍發(fā)育三角洲平原亞相沉積，分流間灣與分流河道疊置交替沉積，河道擺動頻繁，剖面上表現(xiàn)為“砂—泥—煤”交替出現(xiàn)。

圖6 天環(huán)坳陷南段侏羅系古河連井沉積相剖面Fig.6 Sedimentary facies profile of Jurassic Guhelianjing in southern section of Tianhuan Depression

延10期以辮狀河河流相沉積為主，砂體受古地貌控制呈北西—南東向展布[5]。可細分為河床滯留沉積、河道砂壩沉積微相，河床邊部及支溝的平緩地區(qū)發(fā)育河漫亞相(圖7(a))。延9、延8及以上為三角洲相，分為分流河道微相和分流間灣微相(圖7(b)、圖7(c))。

3 沉積對砂體分布控制作用

在侏羅系延安組延10期砂體分布受古地貌控制，呈北西—南東向展布，砂體厚度在0～85 m，垂向上多期砂體疊置出現(xiàn)，砂體在區(qū)塊內(nèi)分布廣泛，僅局部高地缺少沉積(圖8(a))。

延9、延8分流河道平面上砂體展布為北東—南西向，總體形態(tài)為條帶狀，不同期河流規(guī)模不同，沉積砂體厚度變化大。一般河道砂體寬0.5～5.0 km，沉積砂體厚5～35 m。河道橫向遷移擺動頻繁，縱向上表現(xiàn)為多期河道疊置出現(xiàn)，單砂體厚2～10 m，砂體疊加厚度5～35 m(圖8(b)、8(c))。

4 結(jié)論

環(huán)慶區(qū)塊侏羅世延10發(fā)育河床亞相和河漫亞相，劃分出河床滯留沉積、邊灘、心灘3種微相。延安組延9—延8沉積三角洲平原亞相沉積。沉積微相包括分流河道、分流間洼地微相；延10段砂體厚度在0～85 m，垂向上多期砂體疊置出現(xiàn)，砂體在區(qū)塊內(nèi)分布廣泛，僅局部高地缺少，延9—延8段河道砂體寬0.5～5.0 km，沉積砂體厚5～35 m。河道橫向遷移擺動頻繁，縱向上表現(xiàn)為多期河道疊置出現(xiàn)，單砂體厚2～10 m，砂體疊加厚度5～35 m。

圖7 天環(huán)坳陷南段延10—延8侏羅系沉積相平面Fig.7 Plan view of the Jurassic sedimentary facies of Yan 10-Yan 8 in the southern section of Tianhuan Depression

圖8 環(huán)慶區(qū)塊延10—延8侏羅系砂體等值線Fig.8 Jurassic sand body contour map of Yan 10-Yan 8 in Huanqing block