環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)3 段沉積微相特征研究

馬耑月，宗廷博，巴魏魏，楊川

（1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065；2.西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院，陜西西安 710065）

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組油藏含量豐富，其中隴東環(huán)江地區(qū)產(chǎn)量高，效益好[1]。其中長(zhǎng)3 段更是該區(qū)重要目標(biāo)層系，物性高、含油性好，相控砂體特征明顯，具有較高的研究?jī)r(jià)值，但目前尚未對(duì)環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)3 段沉積微相進(jìn)行深入精細(xì)的研究。本文根據(jù)大量的巖心、測(cè)井及分析測(cè)試數(shù)據(jù)[2]，對(duì)研究區(qū)巖心的顏色、巖性、沉積構(gòu)造、沉積相標(biāo)志及測(cè)井相標(biāo)志等進(jìn)行了研究，明確了該區(qū)長(zhǎng)3 段沉積微相的類型及沉積相平面展布特征[3]，為下一步的勘探開(kāi)發(fā)提供了理論支持。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

環(huán)江地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，構(gòu)造上位于天環(huán)坳陷西南部，與陜北斜坡相連[4]。從構(gòu)造、圈閉及沉積特征分析，長(zhǎng)3 段發(fā)育巖心-構(gòu)造油藏。在西傾單斜的背景上，受南部擠壓及差異壓實(shí)作用[5]，形成一系列東西向?yàn)橹鞯谋菭顦?gòu)造，整體呈現(xiàn)東西高、南北低、中間隆的特點(diǎn)[6]，擁有較好的成藏條件。

鄂爾多斯盆地[7]為內(nèi)陸坳陷型湖泊沉積，具有發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)、沉積層序全、演化完整有序、厚度大、分布廣等特點(diǎn)[8]。按照湖盆的擴(kuò)大-縮小-再擴(kuò)大-再縮小-消亡過(guò)程[9]，可劃分為十個(gè)油層組長(zhǎng)10～長(zhǎng)1，是一個(gè)完整的湖進(jìn)湖退反旋回序列[10]。延長(zhǎng)組屬于湖泊相泥巖和三角洲相砂巖沉積。

研究區(qū)面積約1 694 km2，西起西川相、東至八珠、南起木缽、北至肖關(guān)，從北向南厚度逐漸變薄[11]。長(zhǎng)3段砂巖較發(fā)育，巖性主要為灰色、灰綠色厚層狀細(xì)砂巖與深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，局部地區(qū)在底部和上部發(fā)育薄層凝灰?guī)r[12]。根據(jù)沉積旋回長(zhǎng)3 段自上而下可細(xì)分為長(zhǎng)31、長(zhǎng)32、長(zhǎng)33三個(gè)小層見(jiàn)表1[13]。

表1 環(huán)江地區(qū)延長(zhǎng)組地質(zhì)特征

2 沉積相標(biāo)志

2.1 巖性標(biāo)志

2.1.1 沉積巖顏色 通過(guò)觀察描述362 張巖心照片發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)3 油層組主要發(fā)育淺灰色（圖1a）、灰色細(xì)砂巖（圖1b）、灰褐色細(xì)砂巖（圖1c）、灰黑色細(xì)砂巖（圖1d）、黑色泥巖（圖1e、圖1f）、粉砂質(zhì)泥巖等巖性。顏色較深反映為還原環(huán)境，顏色較淺或者呈現(xiàn)紅褐色反映為氧化環(huán)境[14]。

圖1 環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)3 儲(chǔ)層化石標(biāo)志

2.1.2 巖石結(jié)構(gòu)特征 碎屑巖中碎屑顆粒的結(jié)構(gòu)特征一般包括粒度、分選性、磨圓度[15]。長(zhǎng)31小層砂巖的粒度以細(xì)砂巖、中-細(xì)砂巖為主，含量約占總量的57.14%；長(zhǎng)32小層砂巖顆粒大小均有分布，說(shuō)明此時(shí)期水體動(dòng)蕩，是良好的儲(chǔ)集層；長(zhǎng)33儲(chǔ)層砂巖顆粒以細(xì)-中砂巖為主，約占總量的37.04%（圖2a）。

長(zhǎng)3 段砂巖顆粒分選程度以中偏好為主，所占比例超過(guò)了50%（圖2b），表明研究區(qū)距離物源區(qū)較遠(yuǎn)。長(zhǎng)3 儲(chǔ)層整體磨圓度較差，以次棱角狀為主，樣品總數(shù)所占比例高達(dá)70.8%（圖2c）。

圖2 環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)3 儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)特征

環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)3 段砂巖的粒度從極細(xì)砂巖到中砂巖均有分布[16]，主要為長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，顆粒大小主要為細(xì)粒級(jí)別，分選中等、好，磨圓度較差，以次棱角狀為主。得出研究區(qū)沉積水動(dòng)力中等較強(qiáng)。

2.1.3 沉積構(gòu)造 沉積構(gòu)造是反映沉積介質(zhì)特征[17]、碎屑物搬運(yùn)時(shí)水動(dòng)力強(qiáng)度及搬運(yùn)方向、搬運(yùn)能量強(qiáng)弱[18]和古地形環(huán)境差異的最直觀的標(biāo)志[19]，分為流動(dòng)成因構(gòu)造和生物成因構(gòu)造[20]，研究區(qū)長(zhǎng)3 油層組主要存在水平層理、平行層理、板狀、楔狀交錯(cuò)層理以及植物化石等[21]層理（表2）。

表2 環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)3 儲(chǔ)層沉積構(gòu)造

2.2 測(cè)井相標(biāo)志

測(cè)井相可以反映粒度和分選性的垂向變化，砂體沉積過(guò)程中水動(dòng)力和物源的供應(yīng)變化。根據(jù)其外形可進(jìn)一步劃分為四種類型[22]。

鐘形：曲線幅度下部大，往上幅度越來(lái)越小。是水流能量逐漸減弱和物源供應(yīng)越來(lái)越小的表現(xiàn)。通常為河道或廢棄河道沉積。

箱形：曲線上下部幅度基本一致。是物源供應(yīng)豐富以及水動(dòng)力穩(wěn)定條件的產(chǎn)物，通常為河道沉積。

漏斗形：曲線幅度下部小而上部大。反映水流能量逐漸增強(qiáng)和物源供應(yīng)越來(lái)越豐富的環(huán)境。垂向上為反粒序?qū)有?。通常為河口砂壩及決口扇沉積。

齒狀線形：泥巖基線呈微齒化的低幅異常，通常反映分流間灣沉積[23]。

3 沉積微相類型及特征

3.1 沉積微相類型

本次研究在前人研究的基礎(chǔ)上，綜合巖心觀察、測(cè)井相分析[24]，對(duì)長(zhǎng)3 層沉積相進(jìn)行了精細(xì)刻畫(huà)與解釋，判斷環(huán)江長(zhǎng)3 段屬于三角洲體系，進(jìn)一步確定為三角洲前緣亞相。沉積微相可劃分為水下分流河道、水下分流間灣、水下天然堤、分流河口砂壩四種（圖3）。

3.1.1 水下分流河道 以灰色、灰綠色細(xì)砂巖為主，中細(xì)砂巖次之，粗砂巖少見(jiàn)。發(fā)育交錯(cuò)層理、波狀層理、砂紋層理、斜層理及平行層理。均質(zhì)韻律、正韻律及復(fù)合韻律。自然電位呈箱形、鐘形及箱形鐘形的疊加，砂巖厚度較大，砂體呈帶狀，泥質(zhì)含量較低（圖3a）。

3.1.2 水下分流間灣 以深灰色、灰黑色泥巖為主，局部發(fā)育粉砂巖夾層。常見(jiàn)水平層理及透鏡狀層理。無(wú)明顯韻律特征。自然電位靠近泥巖基線，曲線形態(tài)平直，間或出現(xiàn)指狀小尖峰（圖3b）。

3.1.3 水下天然堤 由灰色、灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖及少量泥質(zhì)粉砂巖組成。以波狀層理為主，局部出現(xiàn)成因復(fù)雜的交錯(cuò)層理，可見(jiàn)植物碎片等。反韻律、復(fù)合韻律。自然電位曲線呈漏斗形或指狀，砂巖厚度較小、泥質(zhì)含量較高（圖3c）。

3.1.4 分流河口砂壩 以灰色細(xì)砂巖為主，常見(jiàn)油斑和油侵現(xiàn)象。下部發(fā)育水平層理和波狀層理，頂部出現(xiàn)平行層理，在垂向上一般呈多期疊置或孤立分布式，反韻律。自然電位曲線呈漏斗形，底部漸變，頂部突變，較為光滑，自然伽馬曲線為低值（圖3d）。

圖3 環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)3 儲(chǔ)層沉積微相測(cè)井響應(yīng)曲線特征

3.2 單井相分析

結(jié)合測(cè)井曲線進(jìn)行分析，建立環(huán)99 井單井相分析柱狀圖，環(huán)99 井長(zhǎng)31小層水下分流河道砂體較厚，發(fā)育中等，長(zhǎng)32水下分流河道砂體厚度薄且發(fā)育不良，巖心照片顯示有大段灰黑色、黑色泥巖為主的水下分流間灣，長(zhǎng)33相比較長(zhǎng)31和長(zhǎng)32的水下分流河道砂體厚且多以中-細(xì)砂巖的塊狀層理出現(xiàn)（圖4）。

圖4 環(huán)99 井單井相分析柱狀圖

3.3 剖面相分析

為了研究沉積微相在剖面上和橫向上的展布情況，建立1 條順物源方向及1 條垂直物源方向的沉積剖面圖。

虎26-環(huán)68 沉積微相剖面為西偏北-東偏南向剖面，垂直于西南物源，平行于西北物源。剖面顯示東部以水下分流河道為主，西部存在水下分流河道側(cè)翼，砂體整體為帶狀。長(zhǎng)33時(shí)期砂體連續(xù)性較好，以粉砂巖和砂巖為主，伴有泥巖，主要發(fā)育在東部；長(zhǎng)32時(shí)期砂體多在西部發(fā)育，以水下分流河道微相為主，伴有水下分流河道側(cè)翼微相，反映當(dāng)時(shí)水動(dòng)力逐漸減弱；長(zhǎng)31時(shí)期砂體分布比較均勻，以水下分流河道沉積微相為主。

里18-木209 沉積微相剖面為北偏東-南偏西向剖面，剖面垂直于西北物源，平行于西南物源。長(zhǎng)33時(shí)期砂體多發(fā)育水下分流河道微相，河道砂體較厚；長(zhǎng)32時(shí)期同時(shí)發(fā)育水下分流河道及水下河道側(cè)翼微相；長(zhǎng)31時(shí)期砂體發(fā)育較弱，無(wú)較厚砂體。

通過(guò)連井沉積微相剖面的對(duì)比研究，剖析砂體的空間展布及組合特征，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)3 油層組呈透鏡狀分布，長(zhǎng)32和長(zhǎng)33連通性相對(duì)較好。

4 沉積微相平面展布特征及含油氣意義

4.1 沉積微相平面展布特征

長(zhǎng)3 沉積期湖盆快速的萎縮，盆緣碎屑物大量加積和進(jìn)積充填前緣不斷向湖盆方向進(jìn)積，形成三角洲前緣亞相，進(jìn)一步劃分為水下分流河道、水下天然堤、河口砂壩和水下分流間灣四種微相。由平面展布圖可看出長(zhǎng)31到長(zhǎng)33河道規(guī)模逐漸增大，砂體厚度也逐漸增厚。

從水下分流河道充填砂體上可以看出，該地區(qū)物源主要來(lái)自于兩個(gè)方向，主物源主要來(lái)自西北物源，次物源為西南物源，自西北向東南和自西南向東北呈條帶狀展布，局部的砂體厚度可達(dá)20～25 m，其所形成的復(fù)合河道砂體寬度最大達(dá)到了3～3.5 km。長(zhǎng)31至長(zhǎng)33期沉積規(guī)模變強(qiáng)，砂體連片、連通性變好。

4.2 含油氣意義

沉積微相是控制油氣聚集的基礎(chǔ)。研究表明，環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)3 油層組水下分流河道砂體和河口砂壩砂體的累計(jì)厚度和單層砂層厚度都較大。分流間灣多為泥質(zhì)沉積，間夾薄層粉砂巖，砂層極不發(fā)育。水下分流河道砂體的剩余粒間孔及溶孔、滲透率、儲(chǔ)層類型均優(yōu)于水下天然堤，而位于水下分流河道主體帶的砂巖孔滲要優(yōu)于位于水下分流河道邊部的砂巖，故是油氣儲(chǔ)集的良好儲(chǔ)層。

5 結(jié)論

（1）隴東環(huán)江地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)3 油層組的沉積為三角洲沉積環(huán)境下的三角洲前緣亞相，主要發(fā)育水下分流河道、水下分流間灣、水下天然堤、分流河口砂壩四種沉積微相。

（2）物源主要來(lái)自于兩個(gè)方向，砂體自西北向東南和自西南向東北呈條帶狀展布，局部的厚度可達(dá)20～25 m，形成的復(fù)合河道砂體寬度最大達(dá)到了3～3.5 km。長(zhǎng)31至長(zhǎng)33期沉積規(guī)模變強(qiáng)，砂體連片。

（3）研究區(qū)長(zhǎng)3 油藏主要富集在河道主體上，上傾方向砂體漸變形成遮擋封閉控制，擁有較好的成藏條件。