定北地區(qū)上古生界盒1段沉積相特征研究

盧 濤，趙晨陽，夏 宇

(成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 610059)

定北地區(qū)地理上位于鄂爾多斯盆地中西部，緊鄰蘇里格氣田西南部，位于鄂爾多斯盆地天環(huán)向斜與伊陜斜坡兩個一級構(gòu)造交界處，構(gòu)造相對平緩，已有的勘探資料證明本區(qū)上古生界盒1段有良好的天然氣顯示[1]。前人已經(jīng)從構(gòu)造、沉積方面針對鄂爾多斯盆地上古生界開展了大量的工作[2-4]。研究認(rèn)為：區(qū)域構(gòu)造背景控制了盆地充填和古地理演化，砂質(zhì)儲集體分布受控于沉積環(huán)境和古地理，形成了較為復(fù)雜的沉積體系。至中二疊世下石盒子期，海水已經(jīng)從盆地完全退出，進入了內(nèi)陸坳陷湖盆的全新演化階段[5]。針對鄂爾多斯盆地盒1段沉積相的研究，不同的學(xué)者通過采用不同的方法和視角，研究得出的結(jié)論也不盡相同[6]。

根據(jù)盒1段巖石類型、粒度分析、沉積構(gòu)造、測井響應(yīng)等特征，并結(jié)合區(qū)域沉積演化特征，本研究認(rèn)為區(qū)塊內(nèi)盒1段為辮狀河-曲流河沉積的沉積體系。

1 巖石類型

薄片鑒定結(jié)果表明，定北地區(qū)盒1段儲層砂巖以巖屑石英砂巖、石英砂巖為主，少量巖屑砂巖及長石巖屑砂巖(見圖1)。碎屑顆粒主要為石英、燧石、多晶石英巖屑以及變質(zhì)巖巖屑和火山巖巖屑，石英含量相對較高，一般在75%以上，巖屑含量次之。雜基主要為粘土和火山物質(zhì)等，膠結(jié)物主要包括硅質(zhì)、粘土和碳酸鹽膠結(jié)。

圖1 定北盒1段砂巖結(jié)構(gòu)三角圖

通過分析研究區(qū)盒1段鉆錄井資料，不同亞段的巖石類型及組合有較大的差異性。盒1下亞段巖石類型以灰色、淺灰色粗砂、含礫粗砂為主，發(fā)育大量沖刷結(jié)構(gòu)(見圖2)，表現(xiàn)為多期砂體疊置，向上經(jīng)常突變?yōu)槟鄮r或粉砂質(zhì)泥巖，缺乏細(xì)砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖過渡；盒1上亞段巖石類型以巖性以細(xì)、中砂巖為主，向上逐漸過渡為雜色泥巖，局部見紫紅色粉砂質(zhì)泥巖，含少量植物根跡化石，為氧化環(huán)境下的產(chǎn)物(見圖3)。

圖2 沖刷面，定北6井，3702.54 m，盒1

圖3 雜色泥巖含植物根跡化石，定北12井，3658.22 m

2 粒度分析

沉積物的粒度是砂巖最基本的結(jié)構(gòu)特征，粒度分布主要受物源和沉積水動力條件的影響，是砂巖沉積時最原始的重要標(biāo)志。一般沉積物的搬運方式包括滾動方式、跳躍方式、懸浮方式，在概率曲線上分別連成各自的線段，線段的斜率在一定程度上反映了次總體的分選性，斜率越大，分選性越好，反之，斜率越小，砂巖分選性越差。定北地區(qū)上古生界盒1段底部砂巖以中-粗粒砂巖為主，盒1上亞段以中砂巖為主，碎屑顆粒分選一般，磨圓主要呈次圓狀-圓狀，碎屑顆粒以凹凸-縫合線接觸為主，壓實較強。研究區(qū)粒度概率累積曲線以兩段式為主，反映了河流環(huán)境下沉積物的原始特征(見圖4)。

圖4 定北地區(qū)盒1段概率累積曲線

兩段式：主要由跳躍總體和懸浮總體組成，其中跳躍總體為主體，斜率中等-較高，分選中等-較好，反映了水動力較強的沉積特征；懸浮段總體斜率較低，分選較差，含量較低；跳躍組分與懸浮組分存在較為開闊的過渡帶，表明沉積環(huán)境水動力條件較強，沉積分異相對復(fù)雜[7]。

3 沉積構(gòu)造

研究區(qū)盒1段發(fā)育不同流水成因的沉積構(gòu)造，結(jié)合前人研究結(jié)果，本區(qū)發(fā)育的沉積構(gòu)造有沖刷充填構(gòu)造、遞變層理、斜層理、平行層理、水平層理、同生變形構(gòu)造等(見圖5～9)，不同的沉積構(gòu)造均反映了盒1段為河流相沉積體系。沖刷充填構(gòu)造：一般為粗粒沉積物直接覆蓋于泥、粉砂巖之上，為河道突然改道的產(chǎn)物，早先沉積的細(xì)粒沉積遭受侵蝕，形成平直或凹凸不平的面。

圖5 大型沖刷面，定北6井，3711.83 m，盒1

圖6大型斜層理及正粒序，定北10井，3751.72～3752 m，盒1

圖7 平行層理，定北10井， 3714.45 m，盒1

圖8 發(fā)育水平層理，定北7井，3628.62 m，盒1

圖9 液化變形構(gòu)造，定北7井，3628.78 m ，盒1

遞變層理：定北地區(qū)盒1段砂體中常見明顯的遞變層理，其中由粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖組成向上變細(xì)的正粒序結(jié)構(gòu)最為常見，為典型的牽引流沉積的產(chǎn)物。

斜層理：包括楔狀交錯層理、板狀交錯層理及槽狀交錯層理，但由于層理規(guī)模較大，在巖芯上不能觀察到層理全貌，但可以根據(jù)紋層與層面的斜交確定其為交錯層。

平行層理：平行層理也是研究區(qū)盒1段常見的層理構(gòu)造之一，平行層理一般為高流態(tài)下的產(chǎn)物，水淺流急，反映了沉積期河流較淺，水動力較強的沉積環(huán)境。

水平層理：主要發(fā)育在泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖中，為安靜水動力條件下懸浮沉積物垂直沉降的產(chǎn)物，為天然堤常見的一種沉積構(gòu)造。

同生變形構(gòu)造：定北地區(qū)盒1段巖心中發(fā)育同生變形構(gòu)造，其中以液化變形構(gòu)造最為發(fā)育，其成因可能與河道決口扇有關(guān)。

4 測井響應(yīng)

本次研究主要根據(jù)28口鉆井的巖心觀察資料，結(jié)合測井曲線歸位處理，主要選取對砂巖、泥巖反映較為靈敏的GR曲線，作為研究區(qū)盒1段巖性解釋的基礎(chǔ)曲線，并綜合考慮SP、RT、AC、DEN及CNL等曲線特征，建立了盒1段巖-電轉(zhuǎn)換模型，并對盒1段巖性進行識別，建立了定北地區(qū)盒1段主要沉積微相的測井相標(biāo)志(見圖10)。

曲流河邊灘沉積GR曲線一般表現(xiàn)為箱型或鐘形，厚度5～20 m不等，其箱型底部常為河床滯留沉積；堤岸沉積GR曲線常表現(xiàn)為齒化低平曲線或圣誕樹型的特征，反映沉積物粒度自下而上逐漸變細(xì)、泥質(zhì)含量逐漸增多的特征；泛濫平原沉積GR曲線多表現(xiàn)為齒化低平曲線；決口沉積GR曲線則表現(xiàn)為大段齒化低平曲線中的齒化漏斗形或指狀特征。

辮狀河心灘沉積GR曲線一般表現(xiàn)為齒化箱型，厚度一般不低于10 m，反映連續(xù)疊置的砂體，其箱型底部為河床滯留沉積；辮狀河道沉積GR曲線多表現(xiàn)為鐘形特征，厚度通常小于5 m，為側(cè)向遷移的孤立砂體的反映；河漫灘沉積GR曲線一般表現(xiàn)為齒化低平曲線特征，偶有低幅指狀特征。

圖10 定北地區(qū)盒1段巖-電轉(zhuǎn)換模型

5 沉積演化

根據(jù)前人的研究，鄂爾多斯盆地海相三角洲沉積一直持續(xù)到山西組沉積時期。至中二疊世早石盒子期，盆地北部構(gòu)造活動進一步加劇，陸源碎屑供給充分，區(qū)域上河流下切充填發(fā)育[8]。

定北地區(qū)盒1段主要發(fā)育河床滯留沉積、心灘、辮狀河道及泛濫平原沉積，其中河床滯留沉積通常位于河床底部，以發(fā)育細(xì)礫巖或含礫粗砂巖為主，具正粒序。心灘沉積以連續(xù)疊置的中-粗砂巖為特征，平行層理及斜層理較為發(fā)育。辮狀河道砂體厚度相對較小，沉積構(gòu)造與心灘相似，但沉積物粒度略細(xì)。泛濫平原主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖互層為主。緩坡型辮狀河河道砂巖的中止常以河道的突然廢棄、中-粗砂巖沉積突變?yōu)榉凵百|(zhì)泥巖為特征，無明顯的天然堤發(fā)育。

定北地區(qū)盒1段上部主要發(fā)育河床滯留沉積、邊灘、天然堤、泛濫平原即決口扇等沉積微相，砂巖粒度及主要沉積構(gòu)造與辮狀河沉積有相似的地方，但該類河流相常以發(fā)育典型的堤岸沉積和決口扇沉積而與辮狀河相區(qū)別，邊灘和天然堤段所對應(yīng)的GR曲線常呈圣誕樹型而與辮狀河心灘及河床滯留沉積段所對應(yīng)的箱型段相區(qū)別。

通過分析盒1下段和盒1上段的沉積微相平面展布，結(jié)果表明盒1段沉積初期，物源豐富，供給充足，水動力能量強，河道呈南北向分布，底部河道砂體最為發(fā)育，心灘廣泛分布；盒1段沉積后期，物源區(qū)縮小，供給減少，水動力能量較弱，研究區(qū)河流開始向多河道低彎度曲流河演化，河道變窄、曲率增大，研究區(qū)以發(fā)育邊灘沉積為主。

6 結(jié)論

定北地區(qū)盒1段儲層砂巖以巖屑石英砂巖、石英砂巖為主，粒度分析表明盒1段以兩段式為主要特征，結(jié)合研究區(qū)沉積構(gòu)造及測井響應(yīng)特征均表明定北地區(qū)盒1段發(fā)育河流相沉積體系。

通過分析區(qū)域地質(zhì)演化及研究區(qū)沉積微相平面展布特征，研究區(qū)盒1下亞段為緩坡型辮狀河沉積，向上逐漸過渡為曲流河沉積。沉積微相的演化規(guī)律主要受物源供給和沉積水動力條件的控制。