鄂爾多斯盆地姬塬油田長8段沉積相研究

趙小強，萬友利，易 超，張世懋，賀 勇

（成都理工大學能源學院）

鄂爾多斯盆地姬塬油田長8段沉積相研究

趙小強，萬友利，易 超，張世懋，賀 勇

（成都理工大學能源學院）

延長組長8段是姬塬油田開發的主力油層，隨著油氣勘探開發程度的不斷加深，其儲層的平面非均質性已成為當前勘探開發的制約因素，因此對沉積相展布的精細描述顯得非常重要。文中通過物源及相標志分析，認為延長組長8段受西北和東北2個方向物源的控制，經歷了三角洲平原向三角洲前緣的過渡，沉積了縱向上疊置、橫向上連片的分流河道砂體。在此基礎上，對長81層不同亞相及不同物源控制下的砂體物性進行了對比，得出長81層三角洲平原的砂體物性比三角洲前緣的砂體物性好，受西北物源控制的砂體物性比受東北物源控制的砂體物性好。最后，對長8段有利儲集相帶進行了預測，認為姬塬油田西北方向的儲集物性較好，具有較大的油氣勘探潛力。

物源；沉積相；油氣聚集；長8段；姬塬油田；鄂爾多斯盆地

0 引言

姬塬油田位于鄂爾多斯盆地中西部，在區域構造上位于鄂爾多斯盆地天環坳陷和陜北斜坡2個構造單元之間，為一西傾的大單斜，僅發育一些低幅的鼻狀構造（圖1）。三疊系延長組是該區油氣勘探的主要目的層，具有烴源巖發育、生儲蓋組合配套、勘探領域廣及潛力大的特點［1］。延長組自下而上分為10個油層組，依次為長10段—長1段，其中長7段發育有高效烴源巖［2-3］。長8段油氣成藏為近源充注、隱性輸導、快速聚集，油藏多呈現分散、小規模分布，成藏機制復雜，“甜點”主要出現在致密砂巖背景下的高效儲層中，預測和勘探難度較大［4-5］。因此，精確描述長8段沉積相的平面展布是姬塬油田突破勘探和開發瓶頸的直接手段。姬塬油田長8段砂體受東北陰山古陸和西北阿拉善古陸的控制，來自東北和西北的分流河道砂體在研究區內匯聚，由于其母巖性質及搬運距離不同，造成原始儲集物性及后期成巖作用存在差異。因此，研究長8段沉積相展布，可以預測高效儲層發育帶，對后期姬塬油田進一步挖潛具有重要的理論指導意義。

圖1 姬塬油田位置圖Fig.1 Location map of Jiyuan Oilfield

1 物源分析

鄂爾多斯盆地晚三疊世延長期沉積具有多物源的特點，盆地周緣存在多個古陸，包括北部的陰山古陸、西北緣的阿拉善古陸、南部的祁連—秦嶺古陸及西南的隴西古陸等，它們都是盆地碎屑沉積物的主要供給區［6］。多物源也明顯反映在延長組砂巖的巖石類型、重礦物組合類型及砂體展布特征等方面［7-9］。姬塬油田靠近盆地的主要沉積中心，在上三疊統延長組長8段沉積期，該地區究竟受幾個物源的控制，許多研究者有不同的見解［10-13］。此次通過重礦物、輕礦物和稀土元素對物源進行分析。

1.1 重礦物分析

重礦物在沉積物搬運和沉積過程中性質穩定，因此不同的重礦物組合指示不同的母巖性質，代表沉積物的搬運方向。姬塬油田長8段砂巖中重礦物組合大致可劃分為3個區（圖2），每個區重礦物組合類型存在一定的差異，并且均具有代表性的特征礦物。

圖2 姬塬油田長8段重礦物組合特征及其分區圖Fig.2 Characteristics of heavy mineral assemblage and its zoning map of Chang 8 member in Jiyuan Oilfield

西部重礦物以石榴石與鋯石含量相當，不含金紅石為主要特征，表明西部物源區以花崗巖和變質巖組合為主；東部重礦物以石榴石含量高于鋯石含量為主要特征，表明東部物源區母巖主要為變質巖；南部為混源區，重礦物特征介于東部與西部之間，鋯石相對含量有增加的趨勢，這是由于隨著搬運距離的增加，性質穩定的鋯石含量相對富集的結果。由此可見，姬塬油田長8段可能受西北和東北2個方向物源的控制，且這2個方向的物源在南部匯聚。

1.2 輕礦物分析

姬塬油田西部及中部長8段砂巖主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，巖屑主要為淺變質巖巖屑，其次為噴出巖巖屑，與西北部阿拉善古陸的變質巖和火山巖雜巖體相對應。而東部長8段砂巖為巖屑長石砂巖和長石砂巖，長石含量明顯增加，巖屑也變得相對單一，為變質巖巖屑，與東北陰山古陸主要的孔茲巖系相對應。

巖屑、石英和長石的含量差別可以指示沉積物的成熟度，進而可以反映沉積中心離物源的距離。長8段在研究區東北部與中部地區的巖屑含量低于石英和長石的含量，而在西北部的巖屑含量與長石和石英的含量相當，說明姬塬油田東部和西部受不同物源的控制。

1.3 稀土元素分析

稀土元素（REE）的化學性質非常相近，溶解度普遍較低，在水體中停留的時間極短，因此能夠快速進入到細粒沉積物中且不易發生分異，使得細粒沉積物能較好地保存物源區的地球化學信息［14］。因此，可以利用稀土元素在地球化學特征方面優越的可比性來研究沉積物物源以及巖相古地理。

鄂爾多斯盆地西北緣阿拉善古陸片麻巖及石榴石淺粒巖的REE表現為輕稀土元素（LREE）富集，重稀土元素（HREE）虧損，鈰（Ce）輕微負虧損，銪（Eu）輕微富集；REE配分模式表現為“緩右傾斜”、HREE平坦型。北緣—東北緣陰山古陸變質巖的REE表現為LREE富集，HREE嚴重虧損，Ce與Eu輕微虧損；REE配分模式表現為“右傾斜”、HREE平坦型［15］。將前人研究的長8段砂巖REE配分模式［9］與西北緣及東北緣 REE配分模式進行對比（圖3），發現該區長8段REE配分模式與阿拉善古陸和陰山古陸REE配分模式均具有一致性，但與盆地西北緣阿拉善古陸片麻巖及石榴石淺粒巖的一致性更強，說明物源主要來自西北方向的阿拉善古陸，其次為東北方向的陰山古陸。

由上述分析可知，長8段沉積相展布受西北和東北2個方向物源的控制，但主要是受西北緣阿拉善古陸物源的控制，僅研究區東部的王盤山—張腰峴一帶的物源來自于盆地東北方向的陰山古陸，且西北和東北2個方向的物源在研究區中部偏南地區發生混源交匯。

圖3 長8段RRE配分模式與鄂爾多斯盆地東北緣及西北緣RRE配分模式對比圖Fig.3 The comparison of REE distribution pattern among Chang 8 member and the northwest and northeast of Ordos Basin

2 相標志

沉積環境與沉積相劃分是一個綜合分析的過程，其中相標志是沉積相識別最直接的依據，是進行相分析和巖相古地理研究的基礎。筆者結合巖石學特征、沉積構造特征以及測井相分析對該區塊進行沉積相劃分。

2.1 巖石學特征

長8段砂巖顏色以灰白色、灰綠色及深灰色為主，為弱還原環境的產物。巖性以細砂巖為主，中砂巖次之，含少量粉砂巖和泥巖，主要為巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖和長石砂巖。其中，碎屑成分以石英為主，長石和巖屑次之。石英含量一般為26%～45%，平均為38.5%；長石含量一般為27%～43%，平均為30.6%；巖屑含量一般為 19%～40%，平均為29.1%。碎屑物分選中等，磨圓中—差，為次棱角狀—棱角狀，以顆粒支撐為主，雜基支撐次之。膠結方式多為孔隙式膠結，接觸式膠結較少。由此可知，姬塬油田長8段砂巖為成分成熟度較低、水體能量相對較高沉積環境的產物。

2.2 沉積構造特征

2.2.1 流動構造

研究區常見的流動構造有塊狀層理、平行層理、沙紋層理、楔狀層理、斜層理等（圖版Ⅰ-1—圖版Ⅰ-5）。單砂體的底部往往是平行層理、斜層理、楔狀層理，向上逐漸過渡為沙紋層理、塊狀層理等，反映出水體能量向上逐漸變弱，物源供給逐漸減小。

2.2.2 同生變形構造

研究區同生變形構造非常發育，可見包卷層理及泄水構造（圖版Ⅰ-6、圖版Ⅰ-7），主要見于粉砂巖、粉砂巖與泥巖的互層或厚度不大的細砂巖中，反映成巖層內孔隙水發生液化流動。

2.2.3 生物成因構造

研究區見有大量生物成因的沉積構造，包括生物遺跡構造（圖版Ⅰ-8）及擾動構造，這類構造常出現在間歇性動蕩的水下沉積環境中。

2.3 測井相標志

在眾多的測井曲線中，自然伽馬能較好地反映地層中的泥質含量以及碎屑粒度變化的沉積序列和演化特征［16］。因此，此次選用自然伽馬曲線來分析測井相標志。

箱形（圖4a）：自然伽馬值一般低于 80 API，光滑—微齒狀，說明物源充足，水動力穩定且堆積速度快，沉積微相為分流河道或水下分流河道。曲線底部為突變接觸，極可能為水動力突然加強時形成的一個沖刷面。曲線頂部分為漸變接觸和突變接觸，漸變接觸反映基準面上升條件下水動力逐漸減弱，導致物源供給的相對減少；而突變接觸指自然伽馬值突然增大，反映水動力的突然減弱，物源供給的突然中斷。

鐘形（圖4b）：自然伽馬曲線底部值一般低于80 API，頂部值一般大于100 API，砂巖呈正粒序變化，曲線頂部為漸變接觸，對應水動力逐漸變弱的過程，沉積微相為分流河道或水下分流河道→天然堤→分流間灣的變化過程。

圖4 長8段測井相解釋圖Fig.4 Electrofacies diagram of Chang 8 member

指形（圖4c）：自然伽馬值在曲線峰值處小于80 API，在上、下泥巖處一般大于100 API，為安靜水體中的事件性沉積，厚度一般為1～2 m，沉積微相為決口扇或水下決口扇。

高伽馬齒化（圖4d）：自然伽馬值一般為100～120 API，為水動力條件較弱的低能沉積環境，沉積微相為分流間灣或水下分流間灣。

漏斗形（圖4e）：曲線值在頂部一般小于80 API，底部為90～100 API，沉積物粒度呈向上變粗的反粒序。底部與高自然伽馬泥巖相連，不易分開，呈漸變接觸；頂部為一水進沖刷面，向上過渡為指形或高自然伽馬微齒化，說明向上水體能量逐漸加強，沉積微相為河口壩。

3 沉積相展布

綜合巖石學、沉積構造以及測井相分析得出，延長組長8段為水體能量較高的動蕩性沉積環境下的產物，為三角洲相沉積，以發育三角洲平原亞相和三角洲前緣亞相為主。三角洲平原亞相往往發育煤線和深灰色泥巖，而三角洲前緣亞相以河口壩灰黑色泥巖發育為特征。

此次研究是在大量巖心觀察的基礎上，進行單井相分析。如果該層段為三角洲平原亞相，則對應的湖岸線向湖方向偏移；如果該層段為三角洲前緣亞相，則對應的湖岸線向物源方向偏移。若上述2種亞相在該層段均有出現，而三角洲平原亞相占優勢，則湖岸線向湖方向略作偏移，反之，則湖岸線向物源方向略作偏移。

由于姬塬油田長8段物源主要受西北阿拉善古陸的控制，其沉積砂體展布主要是受西北方向分流河道的控制，在西北方向可見幾條大型分流河道向區塊內延伸；其次是受東北方向分流河道的控制，河道砂體最后在東南部匯聚。長82沉積期姬塬油田僅東南角為三角洲前緣亞相沉積，區內其余地區為三角洲平原亞相沉積，湖岸線主要分布在堡子灣—劉峁塬一帶（圖5a、圖5b）。長81沉積期三角洲平原亞相沉積逐漸退出研究區，區內主要以三角洲前緣亞相沉積為主，僅西北角為三角洲平原亞相沉積，湖岸線向西北方向遷移至麻黃山—史家灣一帶（圖5c、圖5d）。由此可見，長8段沉積期為一個湖侵的過程，從長82沉積期到長81沉積期，湖岸線向北西方向遷移，但沉積的河道砂體厚度變化不大。

圖5 姬塬油田長8段沉積相平面展布圖Fig.5 Planar sedimentary facies distribution of Chang 8 member in Jiyuan Oilfield

4 沉積相與油氣聚集關系

延長組是鄂爾多斯盆地油氣勘探開發的主力油層，其探明石油地質儲量占全盆地探明地質儲量的74.12%，在鄂爾多斯盆地石油勘探中占有重要的地位［17］。研究沉積相與油氣聚集的關系，明確不同沉積亞相下儲層的物性，以及分析來自西北和東北方向不同物源控制下的儲層物性，不僅對姬塬油田長8段勘探意義重大，而且對整個油氣勘探和開發都具有指導意義。

在物性分析中，根據物源控制區域的不同，在平面上將姬塬油田長8段分為2個區，即西北物源控制區和東北物源控制區。長81層東北物源控制區的孔隙度主要為4%～8%，平均值為6.18%，滲透率一般小于0.2 mD，平均值為0.087 mD；西北物源控制區的孔隙度主要為6%～11%，平均值為7.42%，滲透率一般小于0.2 mD，但在0.2～0.4 mD也占有一定比例，平均值為0.147 mD。由此可見，長81層西北物源控制區的砂體物性比東北物源控制區的砂體物性好（圖6a）。長81層三角洲平原砂體的孔隙度主要為4%～10%，平均值為6.72%，滲透率一般小于 0.4 mD，平均值為 0.178 mD；長 81層三角洲前緣砂體的孔隙度主要為4%～10%，平均值為6.79%，滲透率一般小于0.2 mD，平均值為0.093 mD。由此可見，長81層三角洲平原的砂體物性比三角洲前緣的砂體物性好（圖6b）。長82層孔隙度一般大于10%，滲透率一般大于0.5 mD，物性要明顯好于長81層。

毗鄰烴源巖的高效儲層是油氣優先充注的區域。姬塬油田長7段作為高效烴源巖發育的主要層段，下部疊置長8段大量的分流河道砂體，為有效儲層發育提供了保障。結合沉積相與儲集物性之間的關系，姬塬油田西北方向長8段物源主要來自西北緣阿拉善古陸，且處于三角洲平原中，儲集物性相對較好，是油氣聚集的有利區域，適合今后進一步挖潛。

5 結論

（1）姬塬油田長8段受西北和東北2個方向物源的控制，即西北方向的阿拉善古陸和東北方向的陰山古陸，且這2個方向的物源在研究區中部偏南地區發生混源交匯。

（2）姬塬油田長8段為三角洲相沉積，湖岸線從長82沉積期到長81沉積期向北西方向移動，經歷了由早期三角洲平原向晚期三角洲前緣的過渡，沉積砂體展布為北北西向和北北東向。

（3）姬塬油田長81層三角洲平原的砂體物性比三角洲前緣的砂體物性好，西北物源控制區的砂體物性比東北物源控制區的砂體物性好，長82層砂體物性明顯好于長81層。因此，姬塬油田西北方向具有較好的儲集物性，是今后挖潛的目標區。

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Study on sedimentary facies of Chang 8 member in Jiyuan Oilfield,Ordos Basin

ZHAO Xiao-qiang，WAN You-li，YI Chao，ZHANG Shi-mao，HE Yong
（College of Energy Resources， Chengdu University of Technology， Chengdu 610059， China）

Chang8 member ofYanchangFormation is the major reservoir in Jiyuan Oilfield.With the development of oil and gas exploration,the areal heterogeneityofthe reservoir has become an obstacle for further exploration and development,sothe fine sedimentaryfacies description is particularlysignificant.Based on the analysis ofsediment provenance and facies indicator,it is considered that Chang8 member ofYanchangFormation is controlled bythe provenances fromthe northwest and northeast,experienced the transformation from delta plain to delta front,and deposited distributary channel sand body whichissuperimposedverticallyandcontinuouslaterally.ThephysicalpropertiesofChang81layer under differentsubfacies anddifferentsourcesarecontrasted.Theresultshowsthatthereservoir propertyofdeltaplain in Chang81layer isbetter than thatofdeltafront,and the reservoir propertycontrolled bythe provenance fromnorthwest is better than that controlled bythe provenance from the northeast.The favorable reservoirs of Chang 8 member are predicted,and it is considered that the reservoirinthenorthwestofJiyuanOilfieldhasgreathydrocarbonpotential.

provenance； sedimentaryfacies； hydrocarbonaccumulation； Chang8member；JiyuanOilfield； OrdosBasin

TE121.3

A

2011-01-15；

2011-03-02

國家自然科學青年基金項目“鄂爾多斯盆地晚三疊世延長期幾個關鍵性事件沉積及其與油氣聚集關系研究”（編號：40602012）。

趙小強，1984年生，男，成都理工大學在讀碩士研究生，主要從事儲層沉積學與油藏地球化學研究。地址：（610059）四川省成都市成都理工大學能源學院 323室。E-mail：657314910@163.com

1673-8926（2011）04-0094-06

圖版Ⅰ

王會玲）