鄂爾多斯盆地西南部隴東地區山1 段沉積相研究

葉 超，張 峰，朱海偉，劉宇坤，王永強

（中國石油長慶油田分公司第二采油廠，甘肅慶城 745100）

QT1 區塊位于鄂爾多斯盆地西南部，西鄰天環坳陷，地表為黃土塬地貌，平均地面海拔1 400 m，研究區面積約700 km2，北起馬嶺，南至慶陽，西到平涼、鎮遠，東抵寧縣、合水一帶。研究區內含氣層系單一，主要為二疊系山1 段，平均地層厚度25～40 m，平均埋藏深度4 300～4 400 m。2013 年開始開發，目前處于評價-開發階段，由于開發時間短，資料較少，沉積相類型、沉積特征及沉積模式認識不清。前人對于沉積物源研究結果不同[1-8]，得到不同的沉積特征及沉積模式[9-13]，同時也導致對含氣區的認識不同[14-17]，筆者結合前人研究成果，通過測井、巖心等資料，重點對QT1 區塊沉積相進行研究，以期對同類型地層研究提供指導。

1 巖相類型及特征

1.1 巖石顏色

研究區山1 段主要為一套淺灰色-灰白色砂質礫巖；灰色、灰褐色含礫粗砂巖；灰綠色、灰色、灰褐色、灰白色中-粗砂巖、細-粉砂巖；深灰色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖與黑灰色、黑色泥巖組合。顏色以灰白色、淺灰色、灰色為主，偶見灰綠色。泥巖主要為深灰色、灰黑色、黑色（圖1）。

1.2 巖石類型

通過分析35 口取心井山1 段資料，研究區主要發育中粒、中-粗粒、細-中粒、細粒長石質石英砂巖、巖屑質石英砂巖、長石質巖屑砂巖、巖屑質石英雜砂巖及泥巖等巖石類型。其中巖屑質石英砂巖、長石質巖屑砂巖和泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖為主要巖石類型（圖2）。

圖2 QT1 區塊山1 段部分巖石類型

1.3 沉積構造

沉積巖的構造種類繁多，此次研究按成因將沉積構造分為機械成因構造（流動成因構造、同生變形構造）、化學成因構造、生物成因構造。

1.3.1 機械成因構造 主要有水平層理、平行層理、交錯層理、透鏡狀層理以及變形構造。水平層理在研究區內較發育，主要發育在湖泊、水下分流間灣的沉積環境中，平行層理發育較少，多見于三角洲平原、前緣的分流河道和河口壩的砂巖中。交錯層理在研究區主要是一系列交于層系界面的紋層組成的層理，以重疊、交錯、切割的組合方式呈現，該構造在巖心中多以斜層理形式出現（圖3a）。變形構造在研究區較少見，主要呈現變形層理（圖3c）。透鏡狀層理是一種多層系層理，主要由泥質構成，見于研究區三角洲天然堤沉積環境中（圖3d）。

圖3 QT1 區塊巖心沉積構造主要類型

1.3.2 化學成因構造 主要是結核，該礦物在成分、結構、顏色等方面與圍巖有顯著差別，主要是由在未固結的沉積物中呈溶液狀態的分散物質重新分配和集中并逐漸增長而成，通常為球狀、橢球狀、餅狀或不規則狀，有時也常見管狀。大小分布在1～10 cm，研究區以黃鐵礦集合體較為常見（圖3e）。

1.3.3 生物成因構造 主要是植物根莖痕，研究區泥巖中見大量炭化的植物化石碎片及其印模（圖3f），呈炭化殘余或枝杈狀礦化痕跡出現在陸相地層中，在煤系中特別常見，是陸相的可靠標志。直立根系層的存在可說明植物就地生長，并反映濱岸和沼澤等沉積環境。

1.4 沉積序列相標志

沉積序列是指從一種沉積物逐漸過渡到另一種沉積物的規律性順序排列。沉積序列的頂和底面可以是巖性差異明顯的接觸界面或是侵蝕面和沉積間斷面。研究區水下分流河道沉積序列主要是從下往上，粒度逐漸變細，呈現多個旋回。

L36 井山13取心段自下而上見四期河道疊加（圖4a），L15 井山13取心段自下而上見六期河道疊加（圖4b），為多期分流河道疊加，每期分流河道從礫巖或含礫粗砂巖開始，依次為粗砂巖、中砂巖，至少可以識別出十六期小分流河道，礫巖及含礫粗砂巖最厚處有19 cm，礫石最長1.5 cm。

圖4 山13 取心段沉積序列

2 測井相分析

2.1 測井曲線形態

自然電位和自然伽馬的測井曲線形態特征，在很大程度上可以反映沉積巖巖性和沉積垂向層序等特征，是判斷沉積類型的重要標志之一。用于判別研究區沉積類型的測井曲線參數主要有曲線幅度、接觸關系、曲線光滑程度、包絡線形態和齒中線（表1）。

表1 研究區測井曲線形態及沉積類型

2.2 曲線形狀

測井曲線形狀是測井相研究的重要內容之一，不同的曲線形狀反映了沉積物粒度大小不同、沉積旋回形式不同以及砂體的組合形式不同，從而進一步推測沉積期的水動力情況及物源供給條件，研究區常見的曲線形狀主要有4 種類型。（1）箱形曲線，反映水體能量相對穩定的沉積過程，并有持續穩定的沉積物供給，沉積物粒度相對較粗，分選好（圖5a，Q10-60 井）；（2）鐘形曲線，說明水動力條件自下而上逐漸變弱，沉積物供應變少，粒度逐漸變細，主要為水下分流河道，巖性為砂巖-粉砂巖（圖5b，L21 井）；（3）漏斗形曲線，反映開始水流能力低，隨著時間的推移，水流速度增大，分選性好，沉積微相多以河口壩為主（圖5c，L12井）；（4）指形曲線，反映水動力開始變弱，顆粒分選性及磨圓度逐漸變差，沉積物逐漸減少，巖性主要以細砂巖為主，厚度較薄，沉積微相多為席狀砂（圖5d，Q10-63 井）。

圖5 不同類型測井曲線形狀

3 沉積相類型及特征

綜上所述，依據巖屑及巖心觀察結果、測井曲線形態，研究區山1 段為曲流河沉積類型，沉積相為三角洲-近海淺湖，進一步劃分為三類沉積亞相，分別為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲-淺湖，12 類沉積微相（表2）。

表2 QT1 區塊山1 段沉積相劃分表

3.1 平原分流河道

研究區三角洲平原的主要沉積微相為分流河道，由于水動較強，層理發育，主要有板狀、楔狀、槽狀層理，部分區域可見平行層理及塊狀層理。砂體粒度較粗，主要為含礫粗砂巖-粗砂巖-中砂巖，石英含量較高，顏色以灰白色、灰色為主。砂體在垂向上具有明顯的二元結構特點，表現出曲流河沉積特征。山1 段及各亞段分流河道微相主要位于研究區西南部，雖然面積較小，但分流河道發育，砂體厚度大，物性較好。

3.2 水下分流河道

研究區山1 段及各亞段三角洲前緣亞相面積較廣，水下分流河道沉積微相發育，是水上分流河道在水下延伸后形成的沉積微相，與平原分流河道砂體相比，磨圓度高、分選性中且粒度略細，主要為粗砂巖-粗中砂巖-中砂巖，沖刷構造、交錯層理及平行層理較為發育，是研究區主要控砂微相。

3.3 前緣河口壩

河口壩沉積微相在研究區山1 段及各亞段普遍發育，由于水動力條件在水下分流河道處迅速減弱，導致較細的沉積物快速沉積，形成河口壩砂體，具有反粒序的特點，砂體顆粒較細、磨圓度高、分選性較好、基質含量低，主要由細-中砂巖夾粉砂巖和泥巖組成，在粒度分布曲線上呈現出跳躍發育而滾動不發育的特點，砂體在平面分布上主要呈現出長條狀及扇狀。

3.4 前緣席狀砂

山1 段及各亞段席狀砂不太發育，砂體巖性較細，多為褐灰色、灰色、棕灰色粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖的互層，且砂體厚度相對較小，多為0.5～3.0 m 厚，砂體質地較純，顆粒分選以及磨圓好。發育有波狀層理、透鏡狀層理等，韻律性不是很明顯。自然伽馬曲線和自然電位曲線都呈負異常的指狀形態，一般是中等幅度差。

3.5 淺湖泥

山1 段及各亞段淺湖泥沉積微相較發育，一般多為泥質沉積，并有少量泥質粉砂，顏色多為灰黑色、黑色，厚度較大，平面上常伴生在水下分流河道周圍。多見水平層理，小型沙紋層理、呈現不等厚互層，可見蟲孔或蟲跡等生物攪動構造。淺湖泥沉積微相電測曲線自然電位曲線起伏較小，主要呈平直狀，且有微齒化的特點。

4 沉積相綜合分析

在巖相識別分析、測井曲線形態對比基礎上，以砂地比編制研究區山13、山12、山11沉積微相平面圖，分析沉積微相平面展布特征，并建立研究區沉積模式。

4.1 平面相分析

山1 段整體上以曲流河三角洲前緣亞相為主，物源方向由西南部到東北部，延物源方向沉積亞相由三角洲平原過渡為三角洲前緣，河道寬度逐漸變大，砂體平面展布規模變大，縱向上變厚。河道平均寬度9.1 km，在ZT1 井、L50 井一帶河道寬度最小，為5.2 km，在L36井、L38 井、L39 井一帶河道寬度最大，達到20.4 km。山13、山12、山11三個小層沉積微相平面圖顯示，自山13至山11為水退期，砂體厚度逐漸變薄，平面展布規模逐漸變小，沉積微相類型由水下分流河道為主逐漸變為分流間灣為主。在山13沉積期，由于水動力條件最強，物源供給充足。這一沉積期由于雨水充足，水流相互匯聚，河道遷移改道頻繁，形成了縱向上多期疊置的砂體，發育了最主要的水下分流河道沉積微相。在研究區中部QS1 井至L39 井一帶發育水下分流河道砂壩，沉積厚度最大達到43 m。進入山12沉積期，開始出現明顯的水退特征，水動力條件變弱，物源供給相對不足，河道寬度開始縮小，走向變得清晰，呈現西南-東北向三條河道，在研究區中部QT1 井一帶匯聚后重新分流形成三條河道，分流間灣沉積微相規模增大。至山11沉積期，河道進一步萎縮變窄，物源供給不足，導致沉積厚度變薄，平面展布規模最小，沉積微相以分流間灣為主。

4.2 沉積模式

根據上述綜合研究并結合不同類型沉積相發育程度，建立QT1 區塊沉積模式。QT1 區塊山西期沉積時期鄂爾多斯盆地西南部隴東地區具有明顯的西南陡東北緩的古地貌特征，山西組山1 段沉積基底地形坡度變化較小，涇川-慶陽-環縣-鎮原一帶地層厚度介于40～50 m，厚度穩定，反映表明其下部山2 段至太原組沉積環境穩定，且構造起伏無較大變化。由于基底沉積厚度穩定且構造起伏變化相對平緩，導致水流速度較慢、造成攜砂能力較弱，沉積物難以長距離運移沉積，同時水流速度較慢也造成下切能力較弱，因此有利于河流相三角洲沉積體系發育。在此環境下，發育的沉積微相類型主要有分流河道、河道砂壩以及分流間灣等，同時也是研究區主要控制砂體形成的沉積微相，而河口壩、席狀砂、遠砂壩等沉積微相發育較弱。

5 結論

（1）結合研究區取心井資料分析沉積特征，在對沉積相標志識別的基礎上，根據測井相分析研究成果，在山西期山1 段中識別出河流-三角洲-近海湖泊沉積相，并對沉積亞、微相予以識別和劃分。研究區山1 段屬于陸表海背景下發育的海陸過渡三角洲-近海湖泊沉積體系，并有海水自西向東，自南向北周期性侵入。

（2）綜合分析物源供給基礎及構造控制等因素，結合沉積相研究成果，建立研究區山1 段沉積相模式。山1 段砂體受曲流河控制作用明顯，在湖泊作用下進行改造，同時受海水動力影響，總體物源供給充足，主要為三角洲前緣亞相。沉積末期低角度斜層理的較頻繁出現，說明沉積物受到幾個方向水流的沖刷與影響，并發育較穩定的水下分流河道及分流河道砂壩砂體。