鄂爾多斯盆地慶城油田Z211井區(qū)長6油組湖底扇多級次砂體構型表征

摘要：選取鄂爾多斯盆地慶城油田Z211井區(qū)為解剖區(qū)，應用研究區(qū)豐富的巖心、測井、地震及生產(chǎn)動態(tài)資料，在精細等時地層格架的基礎上，采用“層次分析、多維互動、直井與水平井結合”的構型解剖方法，表征長6油組湖底扇不同級次的砂體構型。結果表明：湖底扇構型可細分為單一湖底扇、復合朵葉體組合、復合朵葉體、單一朵葉體及其內(nèi)部增生體共5個級次；單一湖底扇由多期復合朵葉體組合垂向疊置而成，復合朵葉體組合由多期復合朵葉體側向組合而成，復合朵葉體由具有統(tǒng)一供給水道的多個單一朵葉體補償疊置而成；單一朵葉體疊置樣式和定量規(guī)模與短期基準面旋回有關；基準面低位時期，單一朵葉體連片補償疊置沉積，規(guī)模更大，形態(tài)呈飽滿的“紡錘狀”；基準面高位時期，單一朵葉體孤立式沉積或部分補償疊置沉積，規(guī)模更小，形態(tài)呈欠飽滿的“窄帶狀”；基于構型解剖結果，建立指狀朵葉與扇狀朵葉2種湖底扇三維構型模式。研究成果對豐富湖相重力流沉積構型理論及油田下一步高效開發(fā)具有重要意義。

關鍵詞：湖底扇； 單一朵葉體； 砂體構型； 鄂爾多斯盆地； 慶城油田； 長6油組

中圖分類號：P 618.13"" 文獻標志碼：A" 文章編號：1673-5005（2025）02-0042-14

Multilevel sand architecture characterization of sub-lacustrine fanin Chang_6 member， Z211 area， Qingcheng Oilfield， Ordos Basin

LIU Ruijing^1，2，" YUE Dali^1，2， BAI Bin3， WANG Wurong^1，2， HOU Xiulin3， LAI Zhenyuan^1，2，DONG Ruojing3， LI Wei^1，2， LI Zhen⁴， WU Shenghe^1，2

（1.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering， China University of Petroleum （Beijing）， Beijing 102249， China;

2.College of Geosciences， China University of Petroleum （Beijing）， Beijing 102249， China;

3.Research Institute of Petroleum Exploration and Development， PetroChina， Beijing 100083， China;

4.Research Institute of Exploration and Development， PetroChina Changqing Oilfield Company， Xian 710018， China）

Abstract：A detailed case study of the Z211 area in the Qingcheng Oilfield， Ordos Basin， was conducted to analyze the depositional architecture of the sub-lacustrine fan in the Chang_6 member. Utilizing extensive core data， well logs， seismic interpretation， and production dynamics， the study employs a fine-scale isochronous stratigraphic framework combined with the methods of hierarchical analysis， multi-dimensional interaction， vertical-horizontal well integration to characterize the sub-lacustrine fan at different hierarchical levels. The results indicate that the architecture of sub-lacustrine fan can be subdivided into five levels： individual sub-lacustrine fan， lobe complex set， lobe complex， individual lobe， and accretion. The individual sub-lacustrine fan is formed by the vertical stacking of multiple lobe complex sets， each of which consists of lobe complex deposits. A lobe complex comprises multiple individual lobes sharing a unified supply channel and follows a compensational superimposition pattern. The superimposition patterns and quantitative scales of individual lobes are controlled by short-term base-level cycles. During low base-level periods， individual lobes exhibit continuous compensational stacking， forming larger-scale deposit with a well-developed \"fusiform\" shape. In high base-level periods， individual lobes are either isolated or partially compensationally stacked， resulting in smaller-scale deposits with a “narrow belt” shape. Based on architecture characterization， two three-dimensional depositional models of sub-lacustrine fans were established， which included finger-shaped lobe sub-lacustrine fan and fan-shaped lobe sub-lacustrine fan. This findings of this study contribute significantly to the understanding of lacustrine gravity flow sedimentary architecture and provide valuable insights for the efficient development of oilfields.

Keywords： sub-lacustrine fan; individual lobe; sand architecture; Ordos Basin; Qingcheng Oilfield; Chang_6 member

近年來，致密油、頁巖油勘探開發(fā)不斷取得突破，已成為非常規(guī)石油發(fā)展的熱點。中國擁有豐富的致密油儲量，致密油技術可采資源量達44.8×10⁸ t，位居世界第三位^［1-2］，主要分布于鄂爾多斯、松遼、準噶爾和渤海灣等沉積盆地^［2-4］，是中國油氣穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要資源保障。深水重力流沉積是致密油富集的有利場所，已受到廣大地質(zhì)工作者的重視 ^［5-8］。湖底扇是指沉積物受季節(jié)性洪水或地震、火山等構造因素觸發(fā)，在重力作用驅(qū)動下沿斜坡進入湖泊深水區(qū)形成的扇形沉積體^［9-11］。廣泛發(fā)育于陸相湖盆的湖底扇沉積體是深水重力流沉積的重要組成部分。因此開展湖底扇儲層研究對致密油氣勘探開發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。近十年來，關于湖底扇的研究已經(jīng)取得較大的進展。學者們依據(jù)湖盆類型、巖性特征、沉積成因等不同因素建立多樣化的湖底扇沉積模式^［9-16］。對于湖底扇砂體構型疊置樣式以及定量規(guī)模也開展一定的研究^{［15，17-20］}。然而由于陸相湖盆通常具有規(guī)模小、水體相對較淺、多物源、近物源以及構造活動強烈等特征^{［16，21-22］}，造成湖底扇內(nèi)部多期砂體相互切疊，內(nèi)部結構非均質(zhì)性強，給儲層構型研究帶來極大的挑戰(zhàn)。相較于河流相、三角洲相等沉積體系，湖底扇儲層構型表征研究相對滯后^［23］，多級次構型之間的相互關系認識不清；仍然缺乏行之有效的湖底扇構型表征方法，已有的湖底扇單砂體構型解剖僅對單砂體側向邊界進行識別^［15］，制約湖底扇致密油的高效開發(fā)。因此亟需探索一套合適的湖底扇多級次構型表征方法，厘清不同級次砂體構型樣式，為湖底扇砂體構型研究提供支撐。筆者以鄂爾多斯盆地慶城油田Z211井區(qū)延長組長6油組為研究對象，充分利用研究區(qū)巖心、測井、地震及生產(chǎn)動態(tài)資料，在精細等時地層格架建立的基礎上，對湖底扇不同級次構型單元進行表征，明確湖底扇多級次砂體構型特征，并建立湖底扇三維構型模式。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域構造位置及開發(fā)現(xiàn)狀

鄂爾多斯盆地是一個多旋回疊合盆地，可分為渭北隆起、伊陜斜坡、晉西撓褶帶、伊盟隆起、天環(huán)坳陷和西緣逆沖帶6個一級構造單元，總面積約為32×10⁴ km²（圖1（a））^［24］。慶城油田Z211井區(qū)位于伊陜斜坡西南部（圖1（a）），面積約為784 km²。研究區(qū)基礎資料豐富，共鉆井696口，其中水平井194口（圖1（b））。東部密井網(wǎng)區(qū)為單砂體構型重點解剖區(qū)，總井數(shù)379口，平均井距約為250 m（圖1（b））。研究區(qū)中西部為三維地震覆蓋區(qū)，面積約為414 km²，主頻為35 Hz，頻寬為9～60 Hz，另有5條二維地震測線貫穿全區(qū)（圖1（b））。研究區(qū)及其附近地區(qū)取芯井9口（圖1（a）、（b）），總取芯長度為472.4 m。

1.2 沉積背景

受研究資料及傳統(tǒng)認識的限制，早期普遍認為鄂爾多斯盆地延長組地層呈垂向加積式沉積，在地層對比時采取“平對”的方法^［24-26］。近年來，不少學者研究認為延長組地層不是簡單的“千層餅式”垂向加積發(fā)育，而是“進積式”不等厚分布^［27-30］。本研究將地震資料與井資料結合，在研究區(qū)范圍內(nèi)自下而上識別并追蹤10個砂組（命名為1～10砂組）（圖1（d）），地層范圍對應于傳統(tǒng)分層的長7油組至長1油組。目的層長6油組主要對應于5砂組及部分4砂組地層（圖2）。目的層沉積時期長期基準面持續(xù)上升（圖2（a），據(jù)文獻［31］，有修改）^［31］，其中5砂組整體對應于1個中期基準面上升半旋回，其內(nèi)部包括2個短期基準面上升半旋回和1個短期基準面下降半旋回（圖2（b））。目的層巖性以細砂巖、粉砂巖和泥巖沉積為主（圖2）。依據(jù)沉積旋回及巖性剖面將5砂組分為3個小層，并進一步細分為6個單層（圖2（b））。

地震剖面顯示5砂組沉積時期研究區(qū)范圍內(nèi)湖盆底形呈西南高、北東低的特征，并且存在兩級相對坡折帶（圖1（d）箭頭指示區(qū)）。湖盆古地貌顯示5砂組沉積時期平均底形坡度為1.4°，一級坡折帶最大坡度為2.8°（圖1（c）、（d）紅色箭頭指示區(qū)），二級坡折帶最大坡度為2.2°（圖1（c）、（d）黃色箭頭指示區(qū)），湖盆底形坡度為湖相重力流的形成提供有利條件。在5砂組沉積時期研究區(qū)主要發(fā)育湖底扇沉積^［9，15］，物源來自西南方向^{［9，15，32］}。

2 構型單元類型及識別特征

基于對取芯井巖心及測井資料的分析并借鑒前人研究成果^{［15，32-33］}，將研究區(qū)湖底扇構型單元劃分為主水道、支水道、朵葉主體、朵葉側緣、滑塌體、朵葉間/水道間共6種類型（圖3）。

主水道與支水道均為水道沉積，二者發(fā)育位置、巖性粒度、厚度規(guī)模存在差異。主水道發(fā)育于近物源區(qū)，巖性主要為細砂巖、粗粉砂巖（圖4（d））；常見槽狀交錯層理、楔狀交錯層理等沉積構造（圖4（a））；垂向上呈正韻律（圖4（b））；GR測井曲線呈鋸齒狀的鐘形或箱形；厚度通常大于3 m（圖3（a））。支水道離物源較遠，巖性相較于主水道更細，主要為細砂巖、粉砂巖，夾有薄層泥巖（圖4（f））；常見槽狀交錯層理、塊狀構造等沉積構造（圖4（c））；垂向上呈正韻律；GR測井曲線呈鐘形；厚度規(guī)模較小，通常介于2～4 m（圖3（b））。

綜合考慮砂體厚度、粒度、儲層物性^［34］等差異，將朵葉體沉積細分為朵葉主體與朵葉側緣。朵葉主體巖性主要為細砂巖、粉砂巖（圖4（e））；受壓實作用與膠結作用影響較小，儲層物性好^［34］；連續(xù)多段的塊狀構造為其典型的沉積構造類型（圖4（e）），同時可見槽模、溝模、泥礫、火焰狀構造等（圖4（i））；垂向上呈反韻律；GR測井曲線呈漏斗形；厚度通常大于2 m（圖3（c））。朵葉側緣巖性主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖（圖4（g））；砂巖分選差，受壓實作用與膠結作用影響較大，儲層物性較差^［34］；無明顯韻律特征；GR測井曲線呈指狀；厚度介于1～2 m（圖3（d））。

滑塌體主要為細砂巖、粉砂巖沉積；多見包卷構造、滑塌變形構造等（圖4（j））；無明顯韻律特征；厚度介于1～5 m（圖3（e））。朵葉間/水道間巖性主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，部分夾有厚度小于1 m的薄層砂巖（圖4（h））；無明顯韻律特征；GR測井曲線近平直（圖3（f））。

3 復合砂體構型表征

3.1 湖底扇構型級次劃分方案

復雜地質(zhì)沉積體具有層次結構性^［35-36］，厘清不同級次構型間的相互關系是開展構型分析的重點。考慮到研究區(qū)湖底扇砂體發(fā)育特點和沉積特征，以吳勝和教授等^［35］提出的碎屑沉積體系構型分級方案為基礎，對照海底扇構型級次劃分方案^［37］，提出湖底扇構型級次劃分方案，將湖底扇沉積細分為單一湖底扇、復合朵葉體組合、復合朵葉體、單一朵葉體及其內(nèi)部增生體共5個級次（表1，模式圖據(jù)文獻［37］，有修改）。單一湖底扇由多期復合朵葉體組

合垂向疊置而成，一般發(fā)育在準層序內(nèi)部。復合朵葉體組合垂向上為單一朵葉體沉積或由多期單一朵葉體不完全疊置沉積，側向上通常包含多期復合朵葉體沉積。復合朵葉體一般由具有統(tǒng)一供給水道的多個單一朵葉體補償疊置而成。單一朵葉體由單一水道供源形成，是最基本的朵葉成因單元，垂向上由多期增生體疊置而成。復合朵葉體組合、復合朵葉體與單一朵葉體大體發(fā)育在層組內(nèi)部。

3.2 復合砂體構型分布特征

地下構型解剖的級次受可用資料及構型單元絕對規(guī)模的雙重影響^［35］。綜合考慮研究區(qū)沉積特征^{［15，32］}、資料基礎及開發(fā)現(xiàn)狀，采用“層次分析、多維互動、直井與水平井結合”的方法^{［15，38］}，對湖底扇5～8級構型逐級進行解剖，明確不同級次構型分布特征。

研究區(qū)小層內(nèi)部發(fā)育單一湖底扇沉積（圖5（a）～（c））。目的層沉積時期受相對坡折帶的影響發(fā)育二級湖底扇沉積，相對坡折帶以水道間泥巖沉積為主，條帶狀的主水道連接一級與二級湖底扇；支水道順物源方向呈樹形分叉形態(tài)；朵葉主體呈扇狀分布，是湖底扇的主要構型單元；朵葉側緣呈裙帶狀發(fā)育于朵葉主體邊緣（圖5（a）～（c））。密井網(wǎng)區(qū)單層內(nèi)部發(fā)育復合朵葉體組合沉積，由復合朵葉體連片疊置而成，復合朵葉體之間由順物源方向不連續(xù)的朵葉間泥巖或朵葉側緣分隔（圖5（d）、（e））。密井網(wǎng)區(qū)不同單層構型單元發(fā)育程度具有差異（圖5（d）、（e））。隨短期基準面的上升，朵葉主體沉積變少，朵葉側緣與朵葉間沉積更為連續(xù)（圖5（d）、（e））。

4 單砂體構型表征

4.1 單砂體識別

單砂體是最低的構型解剖級次，準確識別單砂體邊界是其構型表征的基礎。采用“直井與水平井結合”的方法識別單砂體邊界，并根據(jù)豐富的生產(chǎn)動態(tài)資料對識別出的單砂體邊界進行驗證并做優(yōu)化調(diào)整，得到各單層單砂體識別結果。

4.1.1 單砂體邊界識別

水平井能夠充分反映橫向地質(zhì)信息，將其與鄰近直井互動分析，可準確識別單砂體邊界。如水平井GP24-41井水平段鉆遇184 m的大段泥巖，而大段泥質(zhì)隔擋體可作為單砂體邊界識別標志^［15］，因此判斷與其相鄰的X27-61井與X35-46井鉆遇2個不同的單一朵葉體沉積（圖6）。

在密井網(wǎng)區(qū)亦可利用小井距開發(fā)井建立多條聯(lián)動剖面識別單砂體邊界位置（圖7）。如垂直物源的AA′剖面與CC′剖面分別鉆遇①號與②號單砂體；而BB′剖面與DD′剖面鉆遇2套疊置薄砂體，因此初步判斷BB′剖面與DD′剖面所在位置為不同單砂體的疊置區(qū)域；結合順物源的EE′剖面砂體鉆遇結果與單砂體形態(tài)特征，判斷該區(qū)域發(fā)育3套單砂體（圖7）。

4.1.2 動態(tài)資料驗證

根據(jù)同一注采井組中注水井與采油井產(chǎn)液量響應關系可驗證單砂體邊界識別結果是否合理。以X52-45注采井組（圖8）為例：X52-45井為注水井，X51-45井與X53-45井為采油井，射孔井段均位于5_1_1單層上部砂體內(nèi)；在對X52-45井注水后的開采過程中，X51-45井產(chǎn)液量響應明顯，而X53-45井產(chǎn)液量基本無變化；說明X51-45井與X52-45井鉆遇同一個單砂體，徐53-45井與X52-45井之間存在泥質(zhì)隔擋體；驗證結果與單砂體邊界識別結果相同，說明邊界識別準確可靠。對驗證顯示不合適的單砂體邊界進行優(yōu)化調(diào)整，得到最終的單砂體識別結果（圖9）。

4.2 單砂體構型特征

4.2.1 單砂體幾何形態(tài)特征

單砂體識別結果顯示復合朵葉體由多個具有統(tǒng)一供給水道的單一朵葉體組成。單一朵葉體平面上呈“舌狀”，具有近端略窄、遠端略寬的形態(tài)特征；單一朵葉體組合樣式包括多個單一朵葉體連續(xù)疊置沉積（圖9（a））與側向孤立式沉積2種（圖9（b））。在剖面上，支水道呈“頂平底凸”形態(tài)，部分或全部下切朵葉體沉積；朵葉主體呈“底平頂凸”形態(tài)，朵葉側緣呈“指狀”發(fā)育于朵葉主體邊緣（圖10）。

4.2.2 單砂體疊置樣式

密井網(wǎng)區(qū)單砂體構型剖面顯示，單一朵葉體間呈補償疊置沉積或孤立式沉積（圖10，剖面位置見圖9（a））。補償疊置指單一朵葉體優(yōu)先在地勢相對較低的部位發(fā)生沉積并相互疊置的現(xiàn)象。單一朵葉體補償疊置樣式主要包括雙向擺動式、單向遷移式、退積式、進積式4種類型^{［15，39］}。不同單層單一朵葉體疊置樣式存在顯著差異，除古地形因素影響外，還與短期基準面旋回有關。

短期基準面低位時期，沉積物供給量多，如5_1_1單層。順物源方向單一朵葉體多為進積式補償疊置沉積，后期單一朵葉體沉積于前期單一朵葉體前方地勢低部位區(qū)域（圖10（a））^［15］；垂直物源方向單一朵葉體呈雙向擺動式或單向遷移式補償疊置樣式（圖10（b））^{［15，39］}。短期基準面高位時期，沉積物供給量少，如5_1_2單層、5_3_2單層。順物源方向單一朵葉體多為退積式補償疊置沉積，后期單一朵葉體沉積于前期單一朵葉體后方地勢低部位區(qū)域（圖10（a））^［15］；垂直物源方向單一朵葉體間泥質(zhì)側向隔擋體厚度大，單一朵葉體多呈孤立式沉積或部分側向疊置沉積（圖10（b））。

4.2.3 單砂體定量規(guī)模

開展單砂體定量規(guī)模研究有助于地下儲層連通性預測，更好的服務于油氣勘探開發(fā)^［37］。在密井網(wǎng)區(qū)5砂組各單層單一朵葉體識別結果的基礎上，對其規(guī)模進行統(tǒng)計分析。結果顯示：單一朵葉體最大厚度為2.9～18.4 m，最大寬度為880～2760 m，最大長度為1900～4160 m；單一朵葉體長寬比為1.56∶1～1.91∶1，寬厚比為160∶1～201∶1（表2）。回歸分析表明，單一朵葉體最大寬度與最大厚度、最大長度與最大寬度之間均呈線性正相關關系，相關性高，皮爾遜相關系數(shù)均大于0.8（圖11）。

單一朵葉體規(guī)模與短期基準面旋回有關。短期基準面低位時期，如5_1_1單層，單一朵葉體規(guī)模更大，長寬比、寬厚比相對更小（表2，圖11），平面上呈飽滿的“紡錘狀”（圖9（a））；短期基準面高位時期，如5_3_2單層，單一朵葉體規(guī)模更小，長寬比、寬厚比相對更大（表2、圖11），平面上呈欠飽滿的“窄帶狀”（圖9（b））。

4.3 湖底扇三維構型模式

在對研究區(qū)目的層湖底扇單砂體形態(tài)特征、疊置樣式及定量規(guī)模進行綜合研究的基礎上，建立湖底扇三維構型模式（圖12）。研究區(qū)湖底扇主要發(fā)育主水道、支水道、朵葉主體、朵葉側緣、滑塌體、朵葉間/水道間共6種構型單元；主水道與支水道為湖底扇沉積供源；朵葉主體是湖底扇的主體沉積部分，呈扇狀分布；朵葉側緣呈裙帶狀發(fā)育于朵葉主體邊緣；滑塌體是斜坡與湖底扇前端的小型孤立砂體沉積；受二級坡折帶的控制，研究區(qū)發(fā)育二級湖底扇沉積。

湖底扇構型模式受基準面旋回控制：基準面高位期水體能量弱，發(fā)育指狀朵葉湖底扇；單一朵葉體規(guī)模小，長寬比、寬厚比大，平面形態(tài)呈欠飽滿的“窄帶狀”，復合朵葉體呈指狀；單一朵葉體側向多為孤立式沉積，順物源方向多為退積式補償疊置沉積。基準面低位期水體能量強，發(fā)育扇狀朵葉湖底扇；單一朵葉體規(guī)模大，長寬比、寬厚比小，平面形態(tài)呈飽滿的“紡錘狀”，復合朵葉體呈扇狀；單一朵葉體側向連續(xù)疊置沉積，包括單向遷移式補償疊置與雙向擺動式補償疊置，順物源方向多為進積式補償疊置沉積。

5 結 論

（1）鄂爾多斯盆地慶城油田Z211井區(qū)長6油組發(fā)育湖底扇沉積，構型單元類型包括主水道、支水道、朵葉主體、朵葉側緣、滑塌體、朵葉間/水道間共6種。受古地貌影響，在一級湖底扇前端發(fā)育二級湖底扇沉積。朵葉主體是湖底扇沉積的主體部分，呈扇狀分布。湖底扇內(nèi)部構型可細分為單一湖底扇至單一朵葉體內(nèi)部增生體共5個級次。

（2）基于直井與水平井結合的精細解剖方法有效識別單一朵葉體。單一朵葉體最大寬度、最大厚度與最大長度間相關性高，平均寬厚比為186∶1，平均長寬比為1.78∶1。短期基準面低位時期，單一朵葉體長寬比、寬厚比相對更小，呈連片補償疊置沉積；短期基準面高位時期，單一朵葉體長寬比、寬厚比相對更大，呈孤立式沉積或部分側向疊置沉積。

（3）建立湖底扇三維構型模式，包括指狀朵葉湖底扇與扇狀朵葉湖底扇2種構型發(fā)育樣式。基準面高位時期水體能量弱，發(fā)育指狀朵葉湖底扇，“窄帶狀”的較小規(guī)模單一朵葉體組合形成指狀復合朵葉體；基準面低位時期水體能量強，發(fā)育扇狀朵葉湖底扇，“紡錘狀”的較大規(guī)模單一朵葉體疊置沉積形成扇狀復合朵葉體。建立的構型模式可為相鄰井區(qū)及相似沉積研究區(qū)地下儲層構型表征提供模式指導。

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（編輯 李 娟）

基金項目：中國石油天然氣集團有限公司－中國石油大學（北京）戰(zhàn)略合作科技專項項目（ZLZX2020-02）；國家自然科學基金項目（42272186）；國家自然科學基金青年科學基金項目（42302128）

第一作者：劉瑞璟（1996-），男，博士研究生，研究方向為油氣田開發(fā)地質(zhì)。E-mail：lrj13051326866@163.com。

通信作者：岳大力（1974-），男，教授，博士，博士生導師，研究方向為油氣田開發(fā)地質(zhì)。E-mail：yuedali@cup.edu.cn。

引用格式：劉瑞璟，岳大力，白斌，等.鄂爾多斯盆地慶城油田Z211井區(qū)長6油組湖底扇多級次砂體構型表征［J］.中國石油大學學報（自然科學版），2025，49（2）：42-55.

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