鄂爾多斯盆地西北部長9儲層沉積特征及地質意義

李繼宏，時孜偉，趙 超，徐 智，劉廣林

(1.中國石油長慶油田公司勘探開發研究院, 陜西西安 710018；2. 低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3. 中國石油長慶油田公司勘探部)

鄂爾多斯盆地西北部長9儲層沉積特征及地質意義

李繼宏1，2，時孜偉1，2，趙 超3，徐 智1，2，劉廣林1，2

(1.中國石油長慶油田公司勘探開發研究院, 陜西西安 710018；2. 低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3. 中國石油長慶油田公司勘探部)

綜合分析巖心、測井與分析化驗等測試結果，認為鄂爾多斯盆地西北部長9儲層沉積期整體處于水上沼澤環境，主要發育辮狀河三角洲平原亞相，沉積受西北和東北兩個物源體系控制，以西北物源為主。巖石學研究表明，長9油層砂巖類型主要為長石砂巖和巖屑長石砂巖，成分成熟度較低，結構成熟度中等；受沉積影響，長9沉積砂體在縱向上結構表現為無粒序變化均一型和復合粒序型兩種特征，分流河道微相為主要儲集體，易于石油聚集成藏。

鄂爾多斯盆地；辮狀河三角洲；沉積相；砂體結構

鄂爾多斯盆地西北部構造橫跨天環坳陷和伊陜斜坡兩大構造單元(圖1)，處于盆地延長組生油坳陷中心，具備充足的油源條件，縱向上分布侏羅系、長4+5、長6及長8等10多個含油層組，為目前盆地最主要的產油層[1-2]。前人針對延長組上部含油層系的研究已經做了大量的工作，重點多位于長7以上油層[3-6]。近年來隨著勘探工作的深入，在盆地西北部延長組下部長9鉆遇了較好的油氣顯示，并接連獲得一批工業油流井，表明長9有著一定的勘探潛力和資源前景。前人針對長9層的研究大多集中在烴源巖方面[7-9]，對長9油層沉積特征、巖石特征、砂體結構等基礎研究較少，地質認識也較為薄弱。本文通過分析巖心、測井系列與分析化驗等測試結果，詳細地研究了長9層沉積、砂體展布及砂巖結構等特征，并指出有利的石油勘探相帶。

1 沉積特征

1.1 巖石學分析

碎屑巖油氣儲層中的巖石組分及其沉積成因、結構及物性的形成對地質演變有著獨特的指示作用[10]。鄂爾多斯盆地西北部長9油層組發育西北、東北兩個物源，以西北物源為主[11]。受物源母巖控制，盆地西北部長9油層組沉積主要以長石砂巖及巖屑長石砂巖為主，長石巖屑砂巖次之。砂巖碎屑組分含量分析顯示，石英含量30%～35%，長石含量35%～40%，巖屑含量約為20%；可見變質、火成、沉積三大類巖屑，與物源母巖特征相關，以變質

圖1 研究區位置

巖屑為主；填隙物含量約為3.5%，以云母和綠泥石為主。研究區長9沉積期多以靠近西北物源區堆積，受風化、搬運等改造作用相對較弱，含有大量不穩定碎屑，粒度以中-粗粒砂巖為主，成分成熟度較低、結構成熟度中等；概率累積曲線特征表現為兩段式或三段式河流沉積，以推移載荷搬運為主，表明長9沉積為典型的河道砂體特征。

沉積巖的顏色是鑒別巖石、對比地層、分析判斷古氣候和古地理條件的重要依據，泥巖顏色能夠明顯地表征出古沉積環境[12]。盆地西北部長9沉積砂巖中含有凝灰巖薄層及煤層或煤線，砂巖顏色大都呈灰色、灰白色；泥巖有機質含量不高，顏色呈灰色、灰綠色、深灰色，少量呈紫紅或棕紅色，大都呈薄層狀產出。多數鉆井巖心可見碳質泥巖和煤屑共生，含植物碎片、植物根及鏡煤等，表現為三角洲平原沼澤環境產物。

1.2 沉積構造

水下沉積的泥巖、粉砂質泥巖及泥質粉砂巖中，常見水平層理和沙紋交錯層理，該類型沉積構造主要發育在三角洲平原的水上天然堤、洪泛平原中，表現為較弱的水動力特征；而河道主體沉積的中-粗砂巖及細砂巖中可見平行層理、板狀交錯層理和粒序層理等構造，反映較強水動力沉積環境[13]。

通過對研究區內長9段約150塊巖心觀察，可明顯識別出流動成因和同生變形等構造特征(圖2)。其中平行層理沉積構造較為多見，沉積以中-粗粒砂巖為主，紋層厚度一般為0.5～1.0 cm，以相互平行且與層面平行的平直連續紋層為主，偶爾可見斷續紋理。紋理主要由植屑、巖屑或礦物成分、粒級及顏色顯示，反映為水淺流急的平坦水動力條件下的產物。其次為板狀交錯層理，發育于灰色、灰白色或灰綠色中-粗粒砂巖中，層系上下界面表現為平直，呈板狀，分布穩定；紋層厚度為0.1～0.5 cm，紋理呈連續、斷續兩種，以連續紋層為主；層面上可見細小植物碎屑。此類沉積構造常出現于三角洲平原分流河道沉積微相環境。在區內粉砂巖、泥質粉砂巖中，常常可見沙紋交錯層理，層理厚度一般小于3 cm，層系上界面為平直形，紋層面不規則，呈斷續或連續狀；層理面上見細小植物碎屑、碳屑和豐富的云母片，且常與平行層理、板狀層理及小型交錯層理共生；該類沉積構造主要形成于水動力條件較弱的環境，如三角洲平原的天然堤等沉積環境。研究區內以碎屑組分顆粒的粒度遞變為特征的粒序層理，從上下變化規律可識別為正粒序和逆粒序，單層層厚一般為30～100 cm，主要發育分流河道沉積微相。此外，研究區內動物化石相對較少，部分鉆井在長9泥巖中鉆遇植物葉片及植物根莖等碎片化石，進一步反映了三角洲平原沉積環境的產物。

圖2 長9沉積剖面及構造特征

2 沉積特征與砂體展布研究

2.1 砂巖結構分析

測井相分析是利用不同的測井資料綜合開展沉積相識別，是儲層沉積識別的重要手段之一。與常規的三角洲沉積體類似，鄂爾多斯盆地西北部長9油層沉積砂體在測井曲線形態上多呈箱形、鐘形、圣誕樹形等形狀。不同的測井曲線所反映的地質特征不同，在沉積相中的識別所發揮的作用各異。以自然伽馬和自然電位為代表的常規曲線，可以反映沉積物在垂向上的粒序和韻律等特征。本次研究過程中，選取此類曲線的測井相與鉆井取心段的沉積相，建立了研究區內各類沉積相與測井相的轉換模型，以便指導未取心鉆井沉積相的識別與解釋。鄂爾多斯盆地西北部長9沉積砂體測井曲線形態多為鐘形，呈中-高幅，曲線齒化；巖性包括灰色-灰白色粗砂巖、中砂巖到細砂巖及粉砂質泥巖；板狀、槽狀交錯層理發育，顆粒粒度自下而上由粗變細，與下伏地層呈沖刷接觸。其次為箱形，呈高幅，曲線光滑，巖性為灰白色粗-中砂巖，粒序層理不明顯，可見槽狀交錯層理及板狀交錯層理。

根據研究區內長9沉積特征分析，長9油層組主要發育兩種砂巖剖面結構類型，一種為無粒序變化的均一型，測井曲線多以箱型為主，該類結構主要出現在分流河道和洪泛平原沉積環境中；巖性主要為灰白色中-細粒砂巖，多由粗粒沉積物組成，夾有少量的泥、粉砂，沉積構造常見塊狀構造、平行層理或大中型板狀交錯層理。另一種為復合粒序型，測井曲線多以鐘型、箱型為主，多出現在疊置分流河道沉積微相，縱向上呈連續正粒序或是復合粒序疊置結構；巖性以灰色-灰白色中-細粒砂巖夾黑色泥巖為主，發育平行層理、水平層理、沙紋層理及槽狀交錯層理等(圖3)。

圖3 研究區砂巖結構沉積剖面示意圖

2.2 沉積相及砂體展布特征

利用盆地西北部地區現有的鉆井、測井以及巖心巖性、沉積構造和分析化驗等資料，并結合單井相研究表明，研究區長9沉積相類別為三角洲平原亞相，可細分為分流河道、決口扇、天然堤、分流間洼地及沼澤等沉積微相。

鄂爾多斯盆地西北部長9整體上發育辮狀河三角洲平原沉積亞相。受平緩地形牽制，分流河道一般為順直型，擺動幅度小，呈伸長狀向心式從湖盆邊緣向湖盆中心延伸分布，沿北西-南東向延伸展布，連片性較好，砂體厚度較大，分布范圍為40～80 m，平面上呈現西厚東薄的特征(圖4)。平面上主要發育鹽池-油房莊、古峰莊-池61井、擺宴井-姬塬三支砂帶，沉積砂體為分流河道微相，碎屑顆粒較粗，砂、礫含量相對較高，是三角洲平原的骨架砂體；巖性一般為淺灰色粗粒-細粒砂巖，常具有從粗粒砂巖向上變為細粒砂巖、甚至粉砂巖或含泥質條帶粉砂巖組成的向上變細的沉積序列，沒有典型的“二元結構”特征。河道間洼地沉積處于河流低洼處，巖性主要為泥巖、粉砂質泥巖或泥質粉砂巖，沉積構造以水平層理、沙紋交錯層理為主，生物擾動劇烈，可見根土巖發育。

圖4 研究區長9沉積相平面展布

從沉積相縱向剖面上來看，西北部砂體縱向上由于河道擺動和改道，常常以兩期或多期分流河道砂體疊加，砂體連續累加沉積，厚度為40～80 m，分布穩定(圖5)；東北部的砂體受物源搬運距離較遠影響，沉積物供給相對較弱，厚度較薄，一般為30～50 m。

圖5 研究區長9沉積相對比剖面

3 油氣地質意義

三角洲沉積中，諸如分流河道、河口壩、前緣席狀砂等良好的儲集砂巖體較為發育，這些微相均具有良好的儲油物性[14]。分流間灣微相則由于沉積時沉積物顆粒分選性和磨圓度較差，并含有大量的黏土礦物、泥質雜基，在沉積機械壓實作用下極易發生變形，導致顆粒之間的孔隙進一步減小，物性變差，儲集能力相對較弱。

鄂爾多斯盆地西北部長9儲層受沉積微相控制，分流河道微相物性較好，成為本區優質儲層；其次是分流河道側翼和分流間洼地，這兩類微相儲層物性相對較差，難以有效成藏。長9發育兩種砂巖剖面結構類型，其中無粒序變化均一型沉積為區內最好的儲集體，砂體結構單一，物性好，易于石油聚集成藏，含油性較好；復合粒序型沉積，多期分流河道沉積疊加，隔夾層比較發育，非均質性強，縱向上含油呈不連續性，局部物性較好。

4 結論與認識

(1)鄂爾多斯盆地西北部長9油層砂巖類型主要為長石砂巖和巖屑長石砂巖，以變質巖屑為主；填隙物主要為云母和綠泥石，粒度以中-粗粒砂巖為主，成分成熟度較低，結構成熟度中等。

(2)受沉積影響，長9沉積期砂體縱向結構表現為無粒序變化均一型和復合粒序型兩種特征。無粒序變化均一型主要出現在分流河道和洪泛平原沉積環境中，由粗粒沉積物組成，夾有少量的泥、粉砂，沉積構造常見塊狀構造、平行層理或大中型板狀交錯層理；復合粒序型沉積主要出現在疊置分流河道微相，縱向上呈連續正粒序或是復合粒序疊置結構，巖性以灰色-灰白色中-細粒砂巖夾黑色泥巖為主，發育平行層理、水平層理及板狀交錯層理等。

(3)長9沉積期整體處于水上沼澤環境，發育辮狀河三角洲平原亞相，可進一步細分為分流河道、決口扇、天然堤、分流間洼地及沼澤等沉積微相。分流河道微相物性較好，成為本區主要石油儲集體，其次是分流河道側翼及分流間洼地，該類微相儲層物性相對較差，石油聚集程度較小。

(4)長9發育兩種砂巖剖面結構類型，其中無粒序變化均一型沉積為區內最好的儲集體，砂體結構單一，物性好，易于石油聚集成藏；復合粒序型沉積由于多期分流河道疊加，隔夾層發育，非均質性強，縱向上含油呈不連續性，局部物性較好。

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編輯：黨俊芳

1673-8217(2017)03-0030-04

2016-11-16

李繼宏，碩士，工程師，1981年生，2007畢業于長安大學礦產普查與勘探專業，現從事油氣勘探綜合地質研究工作。

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”(2011ZX05044和2011ZX05001)。

TE111.3

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