鄂爾多斯盆地西南部S1–S15井區山13亞段沉積特征

史劉奇，張 瑞，王印章，王 博

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安 710065；2.西安石油大學陜西省油氣成藏地質學重點實驗室，陜西西安 710065）

鄂爾多斯盆地西南部天然氣勘探開發至今，已有多口探井與開發井達到工業氣流標準，表明該地區開發前景良好[1]。國內學者針對該區域沉積演化做了大量研究，如朱筱敏（2002）通過對鄂爾多斯西南部上古生界層序地層劃分，認為該區具有河流、三角洲、灘壩等多種沉積體系[2]。劉海峰（2016）通過對鄂爾多斯西南部沉積物源及沉積特征進行研究，認為該區具有淺水曲流河三角洲沉積特征，主要發育水下分流河道、水下天然堤、水下決口扇和水下分流河道間等4種沉積微相[3]?，F研究發現，該區依然存在沉積微相劃分不統一，砂體展布規律不清晰等問題。本文通過對S1–S15井區35口取心井巖心觀察，并結合測井相及前人研究成果，對山13亞段沉積和砂體分布特征進行研究，以期為該區油氣勘探開發提供借鑒。

1 地質背景

研究區位于甘肅慶陽西北方向，區域構造屬于天環坳陷與陜北斜坡西南緣的交界處（圖1），整體呈寬緩的西傾單斜，地勢極為平緩，據前人統計坡降為6.0～10.0 m/km，傾角不足1°[4]。山西期鄂爾多斯湖盆西南部主要受控于西南物源，發育曲流河淺水三角洲沉積體系[5–7]。研究區山1段按照標志層和測井響應特征可細分為3個亞段（山11–山13），其中山13亞段為一套多期河道疊加的正旋回厚層砂巖，又稱鐵磨溝砂巖，是本次研究的目的層段。

圖1 S1–S15井區構造位置

2 沉積相標志

2.1 巖石學特征

沉積巖顏色是判斷沉積環境的重要依據，灰色色系往往代表弱氧化環境，黑色色系指示還原環境。S1–S15井區山13亞段發育粗–中砂巖、細砂巖、粉砂巖和泥巖等。砂巖顏色主要為灰色、灰白色（圖2a），泥巖的顏色為深灰色、灰黑色（圖2b）。總體上研究區沉積巖顏色較深，表明其處于水下還原條件，符合淺水三角洲水下沉積環境特征。

圖2 S1–S15井區巖心照片

2.2 粒度特征

研究區山13亞段砂巖樣品粒度直方圖和頻率曲線以“單峰型”為主（圖3），少見“雙峰型”。單峰粒徑φ值約為1.25，說明砂巖主要屬于中砂范圍；粒徑的平均φ值約為1.30，相對較粗；標準偏差σ1為0.56，屬于分選較好的級別，說明搬運距離較遠；SK值約為0.35，屬于正偏態；峰度（尖度）KG約為1.30，屬于中等偏尖銳（正態）。峰形和尖度均表明砂巖粒度分布相對集中，分選性較好。

粒度概率曲線以“假三段式”為主，靠近湖岸線時偶見“三段式”。“假三段式”較為常見，發育兩段“跳躍”次總體，組分含量在70%左右，粒徑φ值為0.75～2.75，表明砂巖為中等分選性；懸浮次總體含量較“跳躍”次總體含量偏小，含量不高于30%；懸浮次總體與跳躍次總體的截點粒徑φ值為2.25～3.25（圖3a），該點位置變化較小，表明水動力基本穩定?！叭问健绷６雀怕是€不多見，“滾動”次總體不明顯（圖3b），說明山13沉積時期水動力中等–較弱。

圖3 山13亞段砂巖粒度曲線

2.3 沉積構造

沉積構造特征是沉積時占優勢的沉積環境和水動力條件的綜合響應[8]。通過對山13亞段巖心觀察發現，S1–S15井區主要發育平行層理（圖4a）、交錯層理、板狀交錯層理（圖4b、4c），以及水平層理（圖4d）。其中，平行層理、交錯層理和板狀交錯層理主要發育于水動力條件較強的水下分流河道和分流砂壩沉積微相，巖性多為粗–中砂巖和細砂巖；水平層理則主要發育于水動力條件較弱的分流間灣或淺湖泥沉積微相，巖性較細，以泥質粉砂巖為主。該沉積構造反映山13沉積時期水動力條件不穩定，具有明顯的強弱變化。

圖4 S1–S15井區山13亞段沉積構造

2.4 測井相標志

測井曲線是沉積微相識別與劃分的重要表征[9]。通過觀察分析研究區自然伽馬（GR）曲線發現，砂體的自然伽馬曲線以箱形、漏斗形、指形以及齒狀箱形疊加為主（圖5）。例如S74井山13亞段自然伽馬曲線在4 337.0～4 346.0 m處呈箱形，一般為水下分流河道沉積微相；4 332.0～4 333.5 m處呈漏斗形，一般發育于河口壩沉積微相；4 329.5～4 330 m處呈指形，多為席狀砂沉積微相（圖5a）；S60井山13亞段4 425.0～4 440.0 m處自然伽馬曲線呈齒狀箱形疊加，砂體厚度大，為分流砂壩沉積微相（圖5b）。

圖5 S1–S15井區山13測井相標志

3 沉積相類型及特征

在系統分析山13亞段相標志的基礎上，結合區域沉積背景，認為鄂爾多斯盆地西南部S1–S15井區山13亞段屬于曲流河淺水–三角洲沉積體系，發育三角洲相和湖泊相，進一步劃分為兩種亞相及7種微相（表1）。下面僅對區內主要控砂的水下分流河道和分流砂壩沉積微相特征進行描述。

表1 山13段沉積相劃分

3.1 水下分流河道

研究區山13亞段水下分流河道沉積微相以灰白色、灰色粗–中砂巖為主，底部見沖刷面。砂巖厚度較大，以中–厚層為主，最厚可達10.0 m以上，多見交錯層理、板狀交錯層理、平行層理等。自然伽馬曲線也多呈箱形、鐘形–箱形疊加，地層發育由下而上逐漸變細的正韻律（圖5a）。

3.2 分流砂壩

一般位于分流河道中部或河水與湖水的交匯處，巖性多為灰白色、灰色粗–中砂巖，偶見細–粉砂巖。砂巖粒度整體為下粗上細的正旋回，可見多期河道疊加。沉積構造與水下分流河道沉積微相相似。砂巖厚度一般大于水下分流河道砂體，最大砂巖厚度達20.0 m，自然伽馬曲線多呈高幅厚層狀齒化箱形疊加，底部多為突變式，且見沖刷面，頂部多為漸變式（圖5b）。

4 沉積微相展布特征

研究沉積微相展布，是明確沉積相特征的主要方式之一，為弄清S1–S15井區山13亞段沉積微相平面空間展布特征，本次研究從橫向展布和平面展布兩個角度入手。

4.1 橫向展布

通過在研究區建立垂直和平行物源的多條骨架沉積微相橫剖面，發現山13亞段橫向上以水下分流河道、河口壩、席狀砂、分流間灣等沉積微相為主。以位于研究區中部偏西的南西–北東向（平行物源）的S1–S21井山1段沉積微相橫剖面（圖6）為例，其中，山13亞段S1井–S26井一帶發育一套連續中–厚層狀水下分流河道砂體；S28井附近發育厚層狀分流河道砂體疊加，頂部見河口壩砂體；S21井附近發育薄層河道、席狀砂砂體；其余部分主要發育分流間灣沉積微相。

圖6 S1–S21井山1段沉積微相橫剖面

4.2 平面展布

在對研究區山13亞段沉積微相識別與劃分，以及沉積微相橫剖面分析的基礎上，綜合砂地比數據，繪制山13亞段沉積微相平面展布和砂體厚度平面展布（圖7）。由圖可以看出，研究區山13亞段沉積時期南西–北東向有三條規模較大的水下分流河道進入，且在研究區中部有所交匯，河道主要分布在研究區的中部及東部區域。水下分流河道砂地比為0.3～0.7，砂體厚度普遍大于6.0 m；分流砂壩呈團塊狀分布在河道中部區域，砂地比為0.7～1.0，砂體厚度一般大于10.0 m；水下分流河道側翼呈條帶狀將水下分流河道與分流間灣隔開，砂地比為0.1～0.3，砂體厚度一般小于4.0 m；分流間灣多分布在研究區的邊緣位置，砂地比較低，一般小于0.1，砂體厚度不大于2.0 m。

圖7 S1–S15井區山13亞段沉積微相及砂體平面展布

5 結論

（1）研究區山13亞段屬于曲流河淺水–三角洲沉積體系，主要發育三角洲相和湖泊相，可細分為三角洲前緣和淺湖兩種亞相，以及水下分流河道、分流砂壩、分流間灣、分流河道側翼、河口壩、席狀砂、淺湖泥等7種沉積微相。

（2）水下分流河道和分流砂壩沉積微相是研究區主要控砂微相，也是尋找氣藏的主要有利相帶。研究區主要發育三條南西–北東向分流河道，呈條帶狀展布于研究區中部，且砂體規模大；分流砂壩沉積微相呈團塊狀分布于河道間，面積雖小，但砂體厚度大，可作為下步井位部署的重點關注區域。