鄂爾多斯盆地環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層沉積微相特征及油氣富集規(guī)律研究

高 偉 孫佳才 張同伍 段鵬輝 雷宇田 韓 詹

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院 2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司超低滲透油藏第一項(xiàng)目部）

0 引言

鄂爾多斯盆地位于中國(guó)大陸中部，面積約37×104km2，是中國(guó)第二大沉積盆地，也是我國(guó)重要的含油氣盆地之一[1-2]。環(huán)江地區(qū)位于鄂爾多斯盆地環(huán)縣以北地區(qū)，范圍南起肖關(guān)，北至姬塬，西從山城西，東至喬川，橫跨陜北斜坡和天環(huán)凹陷，面積約3000 km2。局部發(fā)育近東西向的鼻狀構(gòu)造。晚三疊世，受印支運(yùn)動(dòng)影響，盆地演化進(jìn)入了大型內(nèi)陸差異沉積盆地的形成和發(fā)展時(shí)期，堆積了一套以河流－湖泊相為特征的陸源碎屑巖系。近年來(lái)，在該區(qū)長(zhǎng)8層位鉆探的大部分井獲得了工業(yè)油氣流或油氣顯示，進(jìn)一步預(yù)示了該區(qū)有著巨大的勘探潛力。但由于長(zhǎng)8沉積相研究程度低，砂體厚度變化大，空間分布復(fù)雜且非均質(zhì)性強(qiáng)，砂體展布規(guī)律不清，因此開(kāi)展該區(qū)沉積相類型及特征等基礎(chǔ)地質(zhì)研究，有利于確定可供開(kāi)發(fā)的油氣富集區(qū)，為下一步開(kāi)發(fā)方案的部署提供依據(jù)（圖1）[3]。

1 巖石學(xué)特征

圖1 研究區(qū)位置圖

圖2 環(huán)江地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8巖石類型三角圖（薄片面積）

鄂爾多斯盆地環(huán)江地區(qū)延長(zhǎng)組巖性主要為陸源碎屑巖，由于沉積體系不同，形成了多種多樣的巖石類型和不同白云巖類組合。巖心觀察和薄片鑒定資料表明，研究區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖石類型主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖，少量長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖（圖2）。薄片顯示組分特征（面積）為：石英平均含量為29.8%，長(zhǎng)石平均含量為26.3%，巖屑平均含量為22.25%；填隙物的主要成分是水云母和鐵方解石，平均含量可達(dá)13.06%；掃描電鏡觀察，自生黏土礦物以伊利石、綠泥石和高嶺石為主，綠泥石呈葉片狀，多垂直于碎屑表面生長(zhǎng)形成綠泥石膜；此外，還有部分綠泥石充填粒間孔隙。自生高嶺石多呈假六方板狀集合體充填粒間孔隙中。伊利石則呈片狀、絲狀分布。由于成巖作用差異，各層系填隙物組分含量各有不同，從而造成其儲(chǔ)層物性優(yōu)劣差異，進(jìn)而造成各層系儲(chǔ)層的含油富集程度不同。儲(chǔ)層孔隙類型以粒間孔、長(zhǎng)石溶孔為主，發(fā)育少量巖屑溶孔、粒間溶孔、晶間孔及微裂隙，構(gòu)成了油氣儲(chǔ)集的主要空間。

2 沉積微相類型及特征

根據(jù)野外剖面觀察、巖心描述、測(cè)井電性特征及單井相特征進(jìn)行沉積相綜合分析，確定研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層沉積相主要為三角洲前緣亞相，主要由水下分流河道、河口壩、水下分流間灣以及水下天然堤和河口壩等沉積微相構(gòu)成。

2.1 水下分流河道微相

水下分流河道是平原分流河道的水下延伸部分，分布面積廣，為三角洲前緣骨架相。巖性以淺灰色、灰綠色中—細(xì)粒砂巖、粉細(xì)砂巖為主，夾泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，垂向上呈多層正韻律砂層疊加向上變細(xì)的正粒序剖面結(jié)構(gòu)。砂巖的成分成熟度中等，而結(jié)構(gòu)成熟度較高，粒度概率累積曲線多為二段式，其中跳躍次總體含量最高，懸浮次總體較低，滾動(dòng)次總體一般不發(fā)育。沉積構(gòu)造以大型平行層理、交錯(cuò)層理為主，砂巖底部見(jiàn)有沖刷面構(gòu)造，顯示出較強(qiáng)的水動(dòng)力條件（圖3a、圖3b）

圖3 典型巖心構(gòu)造特征

單個(gè)水下分流河道砂體自然電位曲線呈微齒狀或光滑狀的中—高幅鐘形或箱形（圖4），自然伽馬曲線幅度值較低，齒化較少。多個(gè)水下分流河道砂體曲線疊加呈中—高幅鐘形或箱形，厚度大，物性好，平面上呈交叉帶狀分布，連通性較強(qiáng)，既是油氣的運(yùn)輸通道，也是主要的儲(chǔ)集場(chǎng)所，往往容易最先捕獲油氣而成藏。

圖4 環(huán)江油田羅96井長(zhǎng)82水下分流河道沉積相綜合柱狀圖

（2）河口壩

河口壩是三角洲前緣亞相中最具特色的沉積體，巖性以粉細(xì)砂巖或泥質(zhì)粉砂巖為主，顆粒分選較好，砂巖中常見(jiàn)平行層理、交錯(cuò)層理、滑塌枕狀構(gòu)造、包卷變形層理和攪動(dòng)構(gòu)造，生物遺跡較豐富。平面上常呈橢圓形與河流方向平行，縱向上形成了向上變粗的反旋回序列。河口砂壩的中上部一般孔滲條件較好，為理想的儲(chǔ)集層。測(cè)井響應(yīng)剖面序列中，河口砂壩多位于自然電位曲線負(fù)異常最大幅度的下方，曲線幅度低于其上部的水下分流河道，高于下部的席狀砂或遠(yuǎn)砂壩，自然電位曲線以漏斗形或臺(tái)階狀漏斗形為主。

（3）水下分流間灣

巖性主要為深灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖。由于水動(dòng)力較弱，沉積構(gòu)造以水平層理為主，次為波狀層理，見(jiàn)浪成波痕。泥巖中化石較豐富，以炭化植物為主（圖3c）。生物擾動(dòng)作用強(qiáng)烈，鉆孔構(gòu)造(垂直、水平蟲(chóng)孔)較為發(fā)育，變形、包卷構(gòu)造常見(jiàn)。自然電位及自然伽馬曲線呈低幅微齒狀。

（4）水下天然堤

水下天然堤微相是陸上天然堤在水下的延伸，往往分布于水下分流河道兩側(cè)，其特征基本上與水上天然堤特征相似。巖性以灰色、深灰色的粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖為主，向上粒度變細(xì)。沉積構(gòu)造以水平層理、爬升層理最為典型（圖3d），另外也含有一些生物鉆孔構(gòu)造、炭化植物莖干和葉片化石。自然電位曲線呈低幅度的指狀或齒狀。

（5）遠(yuǎn)砂壩

遠(yuǎn)砂壩是由河流所攜帶的細(xì)粒沉積物在三角洲前緣與淺湖過(guò)渡的地帶所形成的壩狀沉積體，位于三角洲前緣亞相最前端，所以又稱末端砂壩［4］。由于湖浪水動(dòng)力作用較弱，巖性主要以灰黑色粉砂質(zhì)泥巖夾細(xì)砂巖、粉砂巖組成，砂體厚度不大，常見(jiàn)包卷層理、砂枕層理、沙紋層理。在垂向沉積層序上，位于河口壩之下，前三角洲黏土沉積之上，與河口壩砂體構(gòu)成下細(xì)上粗的反旋回序列，測(cè)井曲線上形態(tài)呈低幅的漏斗形或齒化的指形。

3 沉積微相及砂體展布特征

根據(jù)區(qū)域沉積體系分析，結(jié)合巖性、構(gòu)造及測(cè)井電性特征進(jìn)行沉積相綜合分析表明，研究區(qū)長(zhǎng)8主要為三角洲前緣沉積環(huán)境，在砂巖厚度等值線的基礎(chǔ)上，依據(jù)優(yōu)勢(shì)相原則對(duì)單井剖面進(jìn)行簡(jiǎn)化、整合，編制了以優(yōu)勢(shì)相為主的沉積微相及砂體展布圖。

3.1 長(zhǎng)82沉積微相及砂體展布特征

研究區(qū)長(zhǎng)82期是在長(zhǎng)9末期小型湖侵后的首次三角洲建設(shè)期，經(jīng)歷長(zhǎng)9期湖侵后，長(zhǎng)8期盆地基底由下沉逐漸轉(zhuǎn)為抬升，湖盆開(kāi)始收縮，沉積補(bǔ)償速率大于沉降速率，沿湖三角洲沉積體系向盆內(nèi)不斷進(jìn)積，主要表現(xiàn)為北西向及北東向的物源供應(yīng)大大加強(qiáng)，三角洲沉積體系非常發(fā)育。沉積微相以水下分流河道為主體，河道之間為分流間灣所隔，局部發(fā)育河口壩、遠(yuǎn)砂壩以及水下天然堤。工區(qū)自東往西主要發(fā)育7條分流河道，河道寬約4～8 km，分別呈北東、北西及南北向展布（圖5）。

圖5 環(huán)江地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)82沉積相圖

長(zhǎng)82期砂體規(guī)模相對(duì)較小，平面上交叉匯合呈網(wǎng)狀連片發(fā)育，砂體厚度大部分處于5～20 m之間，主體帶的厚度在10～15 m之間，砂體形態(tài)反映了該期以三角洲前緣水下分流河道沉積為主體的特征（圖6）。

圖6 環(huán)江地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)82砂體展布圖

3.2 長(zhǎng)81沉積微相及砂體展布特征

長(zhǎng)81期古地理面貌盡管繼承了長(zhǎng)82期的特點(diǎn)，但由于河流的進(jìn)積作用持續(xù)加強(qiáng)，三角洲向湖盆方向強(qiáng)烈推進(jìn)，不同級(jí)次的水下分流河道交叉匯合連片更加明顯，河道延伸長(zhǎng)，寬度大。沉積微相仍以三角洲前緣亞相沉積環(huán)境為主。這一時(shí)期物源以北西向及南北向?yàn)橹?，主要微相類型為水下分流河道及分流間灣。研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育7條主河道，河道規(guī)模相對(duì)長(zhǎng)82期大，寬約5～12 km，主要呈北西向及南北向展布（圖7）。

圖7 環(huán)江地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)81沉積相圖

長(zhǎng)81期砂體繼承性較好，規(guī)模相對(duì)較大，不僅空間展布范圍廣，而且砂體厚度亦大，主體帶的厚度超過(guò)20 m，具有良好的儲(chǔ)集體條件。（圖8）。

圖8 環(huán)江地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)81砂體展布圖

5 油氣富集規(guī)律與沉積微相的關(guān)系

有利區(qū)的沉積相帶不僅是油氣運(yùn)移的重要載體，更是油氣富集成藏的地質(zhì)基礎(chǔ)［5］。環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層各小層沉積微相展布特征表明，三角洲前緣亞相中的水下分流河道空間展布范圍廣，砂體厚度大，砂質(zhì)純凈，分選好，儲(chǔ)集性能優(yōu)越。縱向上長(zhǎng)8油層組上部為長(zhǎng)7油層組的深湖相泥巖和油頁(yè)巖，具有厚度大、分布廣、有機(jī)質(zhì)豐富、有機(jī)質(zhì)類型好和成熟度高的特點(diǎn)，不僅是優(yōu)質(zhì)的生油層，也是天然良好的蓋層，加之長(zhǎng)8油層組內(nèi)部的分流間灣泥巖既可作為具有一定生油能力的油源,也可作為局部性蓋層,這樣使長(zhǎng)8油層組具備了良好的生儲(chǔ)蓋組合，對(duì)油氣的聚集處于“近水樓臺(tái)”的優(yōu)越位置，往往優(yōu)先聚集油氣而成藏，可以作為研究區(qū)下一步油氣開(kāi)發(fā)的主要方向。

1 楊華.鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組沉積體系及含油性研究[D].成都理工大學(xué)學(xué)位論文,2004:4-6.

2 何自新.鄂爾多斯盆地演化與油氣[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

3 羅順社，銀曉.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8沉積相的研究石油天然氣學(xué)[J].2008，30（4）:5-9.

4 朱筱敏.沉積巖石學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社，2008.

5 汪建輝，施澤進(jìn)，田亞銘.盆地宜川-旬邑地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層組沉積相研究西部探礦工程[J].2008，4:85-87.