姬塬地區長81結構及成因亞油層組淺水型三角洲砂體

劉桂珍，高 偉，張丹丹，陳 龍，李愛榮

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，西安710065；2.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院，西安710018；3.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，西安710018；4.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，銀川750006）

0 引言

鄂爾多斯盆地延長組可劃分出多套含油層系，其主要勘探層系為長6油層組。近年來，油氣勘探在長8油層組也取得了突破，發現了大型低滲透巖性油氣藏。鄂爾多斯盆地姬嫄地區延長組長8油層組主要為一套淺水三角洲沉積［1-3］，發育于物源供給充足且沉降緩慢的敞盆緩坡背景，具有河流能量強、河道擺動頻繁的特點，導致不同期次的河流成因砂體在橫向和縱向上復合疊置，產生了大面積疊置的厚層砂體［4］。前人從物源［5］、沉積相［6-7］、儲層特征［8-10］和成藏規律［11-12］等方面對該區長 8 油層組做過研究，為該區油氣勘探和開發打下了一定的基礎。隨著該區油氣勘探開發程度不斷加深，儲層非均質性、復雜的砂體疊置關系及多變的砂體平面展布特征均成為影響油氣運移和分布的重要因素。

近年來，國內外學者從不同角度對砂體結構進行了探索性研究。在高分辨率層序地層格袈內，根據基準面升降的不同階段，對河流相砂體結構疊置樣式及演化進行了研究［13-15］；基于對單砂層成因的分析開展了復合砂體疊置研究［16］，基于對現代三角洲沉積的考察開展了砂體組合關系研究［16-18］，針對淺水三角洲沉積開展了河道砂體結構解剖研究［19-21］；從砂體形成機理方面對典型砂體結構類型的差異性進行了研究［22］，基于測井形態對單一砂體結構進行了描述［23-24］等等。這些研究均表明，砂體結構是儲層表征的一個重要組成部分。儲層砂體結構是沉積環境中綜合沉積特征的反映，體現了儲層宏觀非均質性，影響著油、氣、水的運移［25-26］。姬塬地區砂體結構類型、特征和成因機理的研究均較薄弱，基于該區取心井資料、測井資料分析及與現代淺水三角洲沉積類比，對該區淺水三角洲砂體結構類型、特征、成因機理和分布規律進行研究，以期為該區進一步油氣勘探和開發提供參考。

1 地質概況

鄂爾多斯盆地是我國第二大沉積盆地，總面積約25萬km2，可劃分為伊盟隆起、渭北隆起、西緣沖斷帶、天環坳陷、伊陜斜坡及晉西撓褶帶等6個一級構造單元（圖1），盆地內部構造相對簡單，地層平緩，傾角一般小于1°。姬嫄地區位于鄂爾多斯盆地中西部，構造上處于伊陜斜坡西部。

圖1 鄂爾多斯盆地姬塬地區構造位置Fig.1 Structural location of Jiyuan area in Ordos Basin

鄂爾多斯盆地三疊系延長組是一套內陸湖泊—三角洲沉積體系，具有多旋回、多期三角洲的進退組合特征，發育了大面積垂向疊置、平面連片分布的砂體，是該區良好的油氣儲層；盆地沉積中心的暗色湖相泥巖、油頁巖均是良好的烴源巖，沼澤相泥巖為主要蓋層。

鄂爾多斯盆地延長組長10—長8油層組沉積時期是河流向湖泊快速發展的階段，至長7油層組沉積時期湖盆發育達到鼎盛，長6油層組沉積時期三角洲大規模進積，湖盆開始萎縮。姬嫄地區長8油層組為三角洲前緣沉積，由上、下2套淺灰色中—細砂巖韻律層組成，中間夾薄層泥巖以及暗色泥巖。根據沉積旋回，可將長8油層組劃分為長81和長82等2個亞油層組，其中長81亞油層組總厚度為40～50 m，根據砂體發育特征，該亞油層組自上而下又可細分為長811、長812、長813等3個小層。

2 砂體結構劃分及特征

圖2 姬塬地區長81亞油層組砂體結構Fig.2 Sandbody structure of Chang 81reservoir in Jiyuan area

2.1 砂體結構類型

姬塬地區延長組長81亞油層組砂體橫向上變化快，厚度為2～40 m，厚層疊置砂體尤其發育，通過巖心觀察、測井標定和測井相分析，將該區長81亞油層組砂體結構劃分為4種類型，即疊合箱型、齒化鐘型、孤立箱型和孤立指狀（圖2）。

（1）疊合箱型

疊合箱型砂體巖性為中—細砂巖，以大型板狀、槽狀交錯層理為主，厚度大于10 m，測井曲線形態呈中—高幅光滑—微齒化箱型，成因為多期分流河道疊置，其中晚期分流河道沖刷早期分流河道，分流河道沖刷、切割比較嚴重的部位，界面處泥質沉積保存少，砂體呈塊狀疊合箱型［圖2（a）］；若晚期分流河道規模小，沖刷微弱，界面處分布大量晚期分流河道滯留沉積或早期分流河道泥質沉積，分流河道間為疊置型接觸，早期分流河道上部的細粒沉積保存較完整，砂體呈層狀疊合箱型［圖2（b）］。

塊狀疊合箱型砂體內部夾層不發育，具有復合正韻律特征，且厚度較大，物性和含油性均較好；分析試油、試采和測井響應特征，塊狀疊合箱型砂體含油氣比較均勻，油氣在垂向上的分布比較均一，主要為油層，其頂、底為差油層或干層［圖2（a）］。層狀疊合箱型砂體內部發育泥質或物性夾層，以正韻律或疊加突變正韻律為主；層狀疊合箱型砂體含油氣在垂向上有明顯的分帶性，其中部為油層，頂、底為干層或差油層，表明儲層內部非均質性較強［圖2（b）］。

（2）齒化鐘型

齒化鐘型砂體巖性為中—細砂巖，以板狀、槽狀交錯層理為主，厚度大于5 m，測井曲線形態呈中—高幅微齒化鐘型；成因為單期分流河道沉積，因分流河道沉積后其上被天然堤或分流河道間泥質沉積覆蓋，細粒沉積厚度大，分流河道底部滯留沉積也保存較好，故砂體疊置程度相對較弱且厚度較小。

齒化鐘型砂體厚度小，內部夾層不發育，表現為不規則正韻律特征；儲層物性及含油性變化均較大，一般中部物性和含油性較好，頂、低部物性和含油性均較差［圖 2（c）］。

（3）孤立箱型

孤立箱型砂體巖性為粉—細砂巖，以小型槽狀層理為主，厚度為2～5 m，測井曲線形態呈中幅微齒化箱型；成因為單期的決口河道或廢棄河道沉積，砂體呈孤立分布，厚度較小，底部、頂部突變與泥巖接觸［圖2（d）］。

孤立箱型砂體厚度小，無夾層發育，表現為較弱的正韻律特征，儲層物性和含油性在垂向上分布都較均勻，測井顯示為含油氣較均勻油層或差油層［圖 2（d）］。

（4）孤立指狀

孤立指狀砂體巖性為粉砂巖，以小型流水成因的沙紋層理為主，厚度小于2 m，測井曲線形態呈低幅指狀；成因為天然堤和決口扇沉積，厚度小，底部、頂部突變與泥巖接觸，呈孤立狀分布［圖2（e）］。

孤立指狀砂體厚度小，無夾層發育，無明顯韻律；此類砂體物性較差，基本不含油［圖2（e）］。

2.2 砂體結構的識別標準

根據巖心特征、測井曲線的形態和砂體厚度，建立姬嫄地區長81亞油層組砂體結構的識別標準（表1）。

表1 姬塬地區長81亞油層組砂體結構識別標準Table 1 Identification standard of sandbody structure of chang 81reservoir in Jiyuan area

2.3 砂體結構剖面特征

砂體結構剖面特征與砂體沉積演化密切相關。分析橫切主河道剖面，塊狀疊合箱型和層狀疊合箱型砂體主要分布在河道中心部位，齒化鐘型砂體主要分布在河道邊部，而孤立箱型和孤立指狀砂體均呈孤立狀分布。側向上不同的砂體結構類型相互過渡，一般塊狀疊合箱型逐漸向層狀疊合箱型或齒化鐘型過渡，齒化鐘型向孤立箱型或孤立指狀過渡（圖3）。

2.4 砂體結構平面分布及演化

平面上，塊狀疊合箱型和層狀疊合箱型砂體主要分布在近物源區即研究區西北部（圖4），二者都呈條帶狀沿著河道方向展布，孤立箱型砂體呈短條帶狀分布，孤立指狀砂體呈樹枝狀分布；在靠近物源的研究區西北部長811、長813小層主要以齒化鐘型砂體為主，研究區東南部主要為孤立箱型和孤立指狀砂體；長812小層砂體疊置連片發育，在研究區西北部主要為塊狀疊合箱型砂體，東南部主要為層狀疊合箱型和齒化鐘型砂體。

圖3 姬塬地區長81亞油層組砂體結構連井剖面Fig.3 Well-tie section of sandbody structure of Chang 81reservoir in Jiyuan area

圖4 姬塬地區長81亞油層組砂體結構平面圖Fig.4 Distribution of sandbody structure of Chang 81reservoir in Jiyuan area

垂向上，長811、長813小層砂體結構主要以孤立箱型和齒化鐘形為主，表明河道砂體規模小，水動力相對弱。長812小層砂體結構以塊狀疊合箱型和層狀疊合箱型為主，表明河道砂體切割疊置，水動力強。從長813→長812→長811小層砂體結構從孤立箱型和孤立指狀向疊合箱型和齒化鐘型再到孤立箱型和孤立指狀演變，反映出了一種沉積旋回特征，表明砂體結構演化同樣具有旋回性。

3 砂體結構成因解釋

長81亞油層組砂體結構在垂向上和平面上的分布均呈現出規律性，控制砂體結構類型及其分布的主要因素有古構造、古地貌、基準面旋回、物源供給及古氣候等。

3.1 古構造與古地貌

鄂爾多斯盆地延長組沉積早期（長10—長8油層組沉積期）古湖盆地形較為平坦，盆地內不發育明顯的坡折帶，南北坡降無明顯的差異。在延長組中晚期（長7油層組沉積期及以后），受印支運動的影響，盆地內出現了陡坡地形，因此，延長組早期沉積時期，盆地更多地具有克拉通盆地的性質［7］，在穩定的構造和平坦的底形條件下，長8油層組發育厚層疊置的砂體和大范圍連片分布的砂體。

3.2 基準面旋回與物源供給

砂體結構樣式受控于基準面變化和物源供給的影響。鄂爾多斯盆地長9油層組沉積期為湖水擴張期，長8油層組沉積期繼承了長9油層組沉積期的特征，仍然處于基準面上升階段，但其內部存在次級小規模的基準面升降旋回。該時期，盆地東北、西北部物源供給穩定且供給量較為充足，形成了退積-加積沉積的厚層砂體［3］。砂體結構類型隨著基準面升降呈現出不同的樣式，如長813小層沉積期為基準面上升期，可容納空間增大，砂體不發育，主要砂體結構類型為孤立箱型和孤立指狀；長81和層狀疊合箱型；長811小層沉積期為基準面上升期，可容納空間增大，砂體不發育，主要砂體結構類型為孤立箱型和孤立指狀。

2小層沉積期為基準面緩慢下降期，可容納空間減小，砂體發育，主要砂體結構類型為塊狀疊合箱型

3.3 古氣候

姬塬地區長81亞油層組砂體結構類型與古氣候相關。盆地底形決定著沉積體系的分布和組合形態。長8油層組沉積時期，盆地底部地形平坦，沒有坡折帶存在，且氣候干旱，湖泊水體受季節性洪水影響補給量有限，屬于淺水沉積環境，發育淺水三角洲成因砂體［2-3，7，27］。淺水三角洲砂體的展布方向主要受控于主分流河道，河道平面上來回擺動，伴隨著湖岸線的升降，造成了不同期次砂體的空間疊置，使砂體整體呈坨狀環繞湖岸線分布［28］。

3.4 與現代沉積類比

通過對現代淺水三角洲沉積進行考察發現，其三角洲前緣主要發育水下分流河道和廢棄河道，鄱陽湖贛江三角洲便屬于此類三角洲。鄱陽湖湖底地勢平坦，湖水較淺，三角洲進入湖泊后，河流發生分叉，分為4條分流河道，隨河流繼續向前推進，河道分叉、改道增多，入湖時形成8條主要分流河道及其他數條小型分流河道。分流河道具有曲流河沉積特征，曲流點壩及廢棄河道發育（圖5），水下分流河道頻繁分叉、交匯，形成樹枝狀，其前緣河口壩與遠砂壩不發育。

圖5 鄱陽湖現代三角洲沉積衛星圖（引自Google Earth，2018）Fig.5 Satellite sensing images of morden delta sedimentation of Poyang Lake

通過與鄱陽湖現代淺水三角洲沉積進行類比，并結合研究區井資料加以驗證，研究區長81亞油層組砂體為分流河道砂體，具有垂向交錯疊置的特征，基本不發育河口壩砂體，橫向上河道擺動、交匯，使砂體連片分布，且向湖中心延伸較遠。

4 結論

（1）鄂爾多斯盆地姬塬地區長8油層組為淺水三角洲沉積，其中長81亞油層組砂體結構可劃分為4種類型，即疊合箱型、齒化鐘型、孤立箱型和孤立指狀，其中疊合箱型、齒化鐘型砂體油氣分布較為均勻，為主要含油砂體。

（2）姬塬地區長81亞油層組砂體結構是不同成因砂體組合的結果。疊合箱型砂體的成因主要為多期分流河道砂體疊置，主要發育在河道中心部位；齒化鐘型砂體的成因為單期分流河道沉積，分布在河道邊部；孤立箱型砂體的成因為單期決口水道或廢棄河道沉積，呈短條帶狀孤立分布；孤立指狀砂體的成因為天然堤和決口扇砂體疊置，這2種砂體均鑲嵌在泥巖中。側向上，砂體結構從塊狀疊合箱型逐漸向層狀疊合箱型或齒化鐘型過渡，齒化鐘型向孤立箱型或孤立指狀過渡。

（3）淺水三角洲砂體結構類型及分布與古構造、古地貌、基準面旋回、物源供給及古氣候等相關。穩定的構造沉降、充足的物源供給和平坦的湖底地形決定了淺水三角洲砂體為多期分流河道砂體垂向疊置，平面上具有連片分布的特征。