東勝氣田錦58井區(qū)盒1段巖相特征及沉積模式研究

周家林

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東勝氣田錦58井區(qū)盒1段巖相特征及沉積模式研究

周家林

（中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450000）

東勝氣田錦58井區(qū)盒1段為沖積扇–辮狀河沉積環(huán)境，主要的沉積方式為牽引流；發(fā)育9種巖相，以塊狀層理砂巖相最為常見，其次為含礫粗砂巖相；發(fā)育的沉積微相主要為心灘、辮狀河道、河漫沉積及其垂向組合；北部以沖積扇辮狀河為主，發(fā)育中–細(xì)礫巖，見大套厚層狀砂巖，以塊狀層理和槽狀交錯層理為主；南部以沖積平原辮狀河為主，發(fā)育中砂巖–細(xì)砂巖，砂體厚度較小，以槽狀交錯層理和平行層理為主；多層疊合的大型巖性圈閉構(gòu)成了錦58井區(qū)盒1段主力產(chǎn)層，有利儲層主要分布于心灘和辮狀河道微相中。

東勝氣田；錦58井區(qū)；盒1段；沉積序列；沉積模式

1 區(qū)域地質(zhì)概況

東勝氣田位于鄂爾多斯盆地北部，橫跨鄂爾多斯盆地伊盟隆起、伊陜斜坡、天環(huán)向斜三個構(gòu)造單元。錦58井區(qū)屬泊爾江海子斷裂帶以南的十里加汗區(qū)帶，面積980 km2，位于伊陜斜坡和伊盟隆起兩個構(gòu)造單元，總體上呈南西向傾斜的平緩單斜，局部發(fā)育低幅鼻狀隆起（圖1）。錦58井區(qū)二疊系下石盒子組儲層為巖性氣藏，盒1、盒3段氣藏儲層物性好、產(chǎn)能高，其中盒1段為主力開發(fā)層位。錦58井區(qū)自下而上發(fā)育太古界、元古界、上古生界、中生界、新生界地層，盒1段埋深2 800～3 300 m、平均3 000 m，山西組和太原組在研究區(qū)西北部不同程度缺失。錦58井區(qū)烴源巖為太原組、山西組煤層及暗色泥巖，儲層為太原組、山西組和下石盒子組砂巖，上石盒子組泥巖形成區(qū)域蓋層[1]。

2 沉積相標(biāo)志

2.1 粒度分布特征

–圖是一種綜合性成因圖解，是表示沉積物結(jié)構(gòu)與沉積作用關(guān)系的樣品集合圖，屬于粒度參數(shù)散點圖。值和值這兩個粒度參數(shù)最能反映介質(zhì)搬運(yùn)和沉積作用的能力，將這兩個參數(shù)分別作為雙對數(shù)坐標(biāo)上的縱橫坐標(biāo)，構(gòu)成–圖；值為累積曲線上含量為1%的粒徑值，值為累積曲線上含量為50%的粒徑值。

錦58井區(qū)盒1段巖心粒度–圖（圖2左）可劃分為和兩段，不同區(qū)段反映了不同沉積作用的產(chǎn)物，主要表現(xiàn)為河流攜帶的粗粒沉積物和懸浮物。最粗粒的沉積物由遞變懸浮物和少量滾動顆粒所組成，多位于河流上游，向下游因水動力減弱而明顯降低；懸浮沉積物，常見于水流下部，由下向上粒度逐漸變細(xì)，密度逐漸變低。根據(jù)不同重力流和牽引流沉積物的–圖版，錦58井區(qū)––段發(fā)育，為明顯牽引流沉積特征，沉積環(huán)境為沖積扇和辮狀河。粒度概率累積曲線（圖2右）呈典型的三段式，主要有滾動、跳躍、懸浮三種搬運(yùn)方式。

2.2 巖相特征

巖相是表示在特定能量條件下所形成巖石特征的總和，以巖性和沉積構(gòu)造特征組合為主，反映各沉積成因單元砂體形成過程的水動力條件，對分析沉積環(huán)境、沉積動力條件具有重要意義。劃分和識別巖相的主要標(biāo)志是巖性、粒度、沉積構(gòu)造及顏色等，巖石粒度粗細(xì)和層理類型的不同，可以反映出水動力條件強(qiáng)弱及搬運(yùn)方式的差異。通過巖心觀察，歸納總結(jié)出錦58井區(qū)盒1段9種巖相類型（表1），其中塊狀層理砂巖相和含礫粗砂巖相最為常見。

圖1 東勝氣田錦58井區(qū)構(gòu)造位置

圖2 錦58井區(qū)盒1段粒度C–M特征圖和概率累積曲線

東勝氣田錦58井區(qū)盒1段巖性主要為含礫砂巖、中細(xì)砂巖和泥巖，砂、礫巖以灰色、灰白色為主，泥巖以深灰色為主。砂巖中常見塊狀層理和槽狀交錯層理，偶見平行層理和小型沙紋層理，泥巖層理不發(fā)育。礫巖多發(fā)育在砂巖底部，為河道滯留沉積，可見定向排列。由巖心沉積構(gòu)造可知，盒1段以牽引流沉積特征為主[2]。

不同的沉積微相的巖心特征總結(jié)如下：

碎屑水道：紅褐色、雜灰色中粗礫巖，成分以巖屑砂巖為主；下部分選較差，上部較好；以多級或同級顆粒支撐為主，磨圓中等，疊瓦狀排列。多呈塊狀，可形成槽狀交錯層理；多級顆?；螂s基支撐，垂向序列為Gm–Sm，泥砂俱下[3]。

心灘：灰白色中粗砂巖或砂礫巖，反粒序。砂巖中可見槽狀或板狀交錯層理，砂質(zhì)純，物性好；礫石呈懸浮狀砂質(zhì)支撐，分選較好，呈定向排列；垂向序列為Sp–Sg，水動力強(qiáng)，物源供給充足。

北部辮狀河道：灰色、淺灰色中粗砂巖，砂質(zhì)純；發(fā)育槽狀或板狀交錯層理，偶見小型流水沙紋，可見底部滯留沉積礫石，以砂質(zhì)支撐為主，正粒序；垂向序列為Sg–St，反映水動力較強(qiáng)，沉積速率快[4]。

南部辮狀河道：灰色、淺灰色中細(xì)砂巖，砂質(zhì)純；發(fā)育槽狀或板狀交錯層理，頂部常見粉砂巖小型流水沙紋，可見底部滯留沉積礫石，以砂質(zhì)支撐為主，正粒序；垂向序列為Sg–St–Sd，反映水動力較強(qiáng)，與北部相比，粒度較小。

表1 錦58井區(qū)盒1段巖相類型

3 測井相特征

不同的沉積微相具不同的測井響應(yīng)形式，不同的測井響應(yīng)形式是不同沉積微相的體現(xiàn)[5]。利用測井曲線形態(tài)分析沉積環(huán)境主要依靠如下幾個要素：幅度、形態(tài)、頂?shù)捉佑|關(guān)系、光滑程度、齒中線、幅度組合包線類型、形態(tài)組合方式。測井相分析主要是研究有成因聯(lián)系的巖石類型及其電測曲線的形態(tài)特征及組合關(guān)系[6]。

錦58井區(qū)盒1段主要發(fā)育辮狀河相，常見微相主要有辮狀河道、心灘和河漫沉積（圖3）。其中辮狀河道微相測井曲線主要呈鐘形，其底部突變、頂部漸變接觸，具正粒序結(jié)構(gòu)，反映了水動力逐漸減弱的沉積特征[7]。心灘呈砂體的加積狀，自然伽馬曲線呈漏斗形，砂體和底部與鐘形的辮狀河道漸變接觸，具有逆粒序結(jié)構(gòu)，表明水體能量較強(qiáng)，物源供給充足，沉積物持續(xù)進(jìn)積。心灘還有一種測井相相應(yīng)為箱形，曲線呈鋸齒狀，頂、底均與辮狀河道呈漸變接觸，水動力條件強(qiáng)且物源供給充足，具有強(qiáng)弱頻繁交替的特征[8–11]。箱形是下石盒子組地層中最為常見的測井相類形。河漫沉積泥巖，自然伽馬曲線成齒狀或者平滑狀的直線形，說明形成時的水體能量弱。辮狀河道邊部顯示為指形，自然伽馬曲線呈細(xì)指狀，與上下泥巖突變接觸，與河漫沉積微相泥巖疊置互層發(fā)育。

4 沉積微相類型及特征

通過對研究區(qū)野外剖面的詳細(xì)觀測、有關(guān)鉆井巖心的精細(xì)描述、測井曲線的綜合分析，依據(jù)上述粒度分析、巖相特征、測井相特征及單井綜合特征等相標(biāo)志，結(jié)合眾多的前人研究成果，認(rèn)為東勝氣田錦58井區(qū)盒1段在沖積扇–辮狀河沉積體系上主要發(fā)育心灘、辮狀河道及泛濫平原沉積微相，其中心灘微相沉積占絕對優(yōu)勢。

辮狀河道沉積位于河床底部，其上部發(fā)育心灘沉積，多為粗粒碎屑物沉積，呈疊瓦狀排列。心灘發(fā)育于辮狀河道內(nèi)，又稱河道砂壩，是辮狀河最典型的沉積類型。辮狀河道不斷移動、游蕩，在兩條分叉河道之間發(fā)育心灘沉積；主剖面上河道砂明顯多于泛濫平原細(xì)粒沉積物，形成“砂包泥”的特點。從垂向上看，砂體由多個旋回反復(fù)疊置而成，每個旋回都具有由下而上由粗變細(xì)的趨勢，并依次發(fā)育粒序?qū)?、槽狀或板狀交錯層理、平行層理，以及一些沙紋交錯層理；成分及結(jié)構(gòu)成熟度低，水動力條件強(qiáng)。由于辮狀河中河床均不固定，泛濫平原微相在辮狀河沉積體系中厚度薄，主要為一套灰褐色砂質(zhì)泥巖夾粉砂巖組成，見水平層理。河漫平原沉積常被上覆河道亞相沉積所侵蝕。

5 沉積微相及砂體展布特征

沉積相展布及演化受構(gòu)造作用及古地貌所控制。研究區(qū)從晚石炭世太原期至早二疊世晚期下石盒子期經(jīng)歷了由海到陸的古地埋演化過程，下石盒子組盒1段發(fā)育沖積扇–辮狀河沉積體系。盒1期物源方向主要為北西向，受構(gòu)造運(yùn)動影響抬升，物質(zhì)豐富，沉積物粒度大，下石盒組沉積期主要由砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖、粗中砂巖、中砂巖等碎屑物質(zhì)堆積，垂向上由多套厚層砂體疊置組成。錦58井區(qū)盒1段受北西向物源方向控制，自西向東發(fā)育多條辮狀河道（圖3），心灘普遍發(fā)育，砂體厚度較大的部位主要分布在錦110–錦98–錦112井附近。

圖3 錦58井區(qū)下石盒子組盒1段沉積相

6 沉積模式

錦58井區(qū)北部盒1段為沖積扇–辮狀河沉積環(huán)境，沉積亞相以辮狀河道為主。以典型井錦110井為例（圖4），該井位于錦58井區(qū)沖積扇扇中位置，微相以辮狀河道和心灘為主，底部發(fā)育多期碎屑流沉積塊狀礫巖，巖性以中–細(xì)礫巖為主，分選磨圓較差，排列無序；向上可見多期大套厚層狀砂巖，每期均為正粒序，沉積構(gòu)造以塊狀層理和槽狀交錯層理為主，偶見礫石滯留沉積。

錦58井區(qū)南部盒1段為沖積平原–辮狀河沉積環(huán)境。以典型井錦95井為例，該井位于錦58井區(qū)南部沖積平原，沉積微相以辮狀河道和心灘為主，多期河道疊置發(fā)育，與北部相比厚度較小，說明水道發(fā)育期次多，每期均為正粒序，河道遷移擺動頻繁。每期水道常見底部滯留礫石沉積沖刷面，為典型的河道底部滯留沉積特征，沉積構(gòu)造以槽狀交錯層理和平行層理為主。

在上述研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)的構(gòu)造背景和沉積環(huán)境，建立了能夠反應(yīng)該區(qū)沉積微相和巖心相相匹配的沖積扇–辮狀河沉積模式圖（圖4），該模式重點強(qiáng)調(diào)了以下幾個方面的特點:

（1）整體反映出辮狀河沉積“二元結(jié)構(gòu)”的特征，雖然南部發(fā)育多期河道疊加，但單期河道明顯反映出“二元結(jié)構(gòu)”的特征；

（2）每期沉積旋回的河道砂體中–粗砂巖的成熟度很低，分選性差，具有近物源的特征；

（3）儲層的形態(tài)和巖石相的構(gòu)成與心灘相似，儲層間沉積為泛濫平原和決口扇細(xì)粒沉積或河道充填的、含泥質(zhì)較高的細(xì)砂巖沉積， 證實了該辮狀河模式的正確性；

（4）儲層砂體在宏觀上表現(xiàn)為連續(xù)性較好的連通體， 但有效砂體僅呈透鏡狀（心灘形態(tài)）分布；由于垂向上辮狀河的側(cè)向遷移，透鏡狀的有效砂體在河道的遷移方向上呈側(cè)向疊置。

圖4 錦58井區(qū)下石盒子組盒1段沉積模式

7 結(jié)論

（1）錦58井區(qū)盒1段–圖和粒度概率累計曲線反映出主要的沉積方式為牽引流；存在有9種巖相，以塊狀層理砂巖相（Sm）最為常見，其次為含礫粗砂巖相（Sg），反映了強(qiáng)水動力的洪流攜帶沉積物快速沉積是主要的沉積過程。

（2）錦58井區(qū)盒1段發(fā)育4種典型測井相組合，代表微相主要為心灘、辮狀河道、河漫沉積；北部以沖積扇–辮狀河為主，發(fā)育塊狀礫巖，巖性以中–細(xì)礫巖為主、見大套厚層狀砂巖，以塊狀層理和槽狀交錯層理為主；南部以沖積平原–辮狀河為主，發(fā)育中砂巖–細(xì)砂巖、砂體厚度較小，以槽狀交錯層理和平行層理為主；兩者在碎屑粒度、沉積構(gòu)造、礫石結(jié)構(gòu)特征及砂地比、旋回厚度方面均存在顯著區(qū)別。

（3）錦58井區(qū)盒1段沉積模式建立和不同相帶典型巖心序列的標(biāo)注，為沉積體系展布提供了證據(jù)，也為沉積體系預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。

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編輯：蒲洪果

2018–01–23

周家林，工程師，1986年生，2008年畢業(yè)于成 都理工大學(xué)能源學(xué)院，現(xiàn)從事油氣勘探開發(fā)工作。

國家科技重大專項“鄂爾多斯盆地北緣低豐度致密低滲氣藏開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”（2016ZX05048002）。

1673–8217（2018）04–0001–05

TE111.2

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