鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇油田長(zhǎng)81小層沉積相類型及沉積演化研究

冉令波,丁曉琪,張 熙 (成都理工大學(xué) “油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都610059)

鄂爾多斯盆地構(gòu)造形態(tài)總體顯示為一東翼寬緩,西翼陡窄的不對(duì)稱大向斜的南北向矩形盆地。鎮(zhèn)涇油田處于鄂爾多斯盆地西緣天環(huán)向斜的南段,地層平緩西傾,構(gòu)造比較簡(jiǎn)單,局部發(fā)育小型低幅度鼻狀隆起 (圖1)。鎮(zhèn)涇油田長(zhǎng)8油藏是一個(gè)大面積、低豐度、特低滲、平面和垂向上非均質(zhì)性較強(qiáng)的巖性油藏,向東、向西及向南仍有較大的擴(kuò)展空間。對(duì)鎮(zhèn)涇油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)8油層組的沉積相認(rèn)識(shí)一直存在較大爭(zhēng)議,主要存在以下4種認(rèn)識(shí):①水下沖積扇 (水下扇)[1];②扇三角洲[2];③辮狀河三角洲[3];④曲流河三角洲[4]。為了加快長(zhǎng)8油層組的勘探,深入了解長(zhǎng)8油層組的地質(zhì)特征,尋找相對(duì)高滲高產(chǎn)區(qū),有必要對(duì)長(zhǎng)8油藏的主力儲(chǔ)層長(zhǎng)81小層的沉積微相進(jìn)行詳細(xì)研究。

圖1 鎮(zhèn)涇油田區(qū)域位置

1 相標(biāo)志

相標(biāo)志是指最能反映沉積相的一些標(biāo)志,它是相分析及巖相古地理研究的基礎(chǔ)。沉積環(huán)境與沉積相劃分標(biāo)志較多,如原生沉積結(jié)構(gòu)與沉積構(gòu)造標(biāo)志;物質(zhì)成分標(biāo)志;生物學(xué)標(biāo)志;此外還有測(cè)井相和地震相等。確定沉積相,要依靠微相配置、相組合、測(cè)井響應(yīng)及地震反射特征[5]綜合考慮。

1.1 巖石學(xué)特征

通過(guò)巖心觀察及巖石薄片的綜合研究,研究區(qū)長(zhǎng)81小層巖石類型主要為深灰、淺灰色細(xì)砂巖,淺灰色中-細(xì)砂巖,深灰色細(xì)-粉砂巖,灰黑色、黑色泥巖。粒度上以細(xì)粒砂巖為主 (63%),其次為中粒砂巖 (30%),微粒砂巖少量 (7%)。成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低,表明距離物源區(qū)相對(duì)較近。

研究區(qū)長(zhǎng)81小層砂巖粒度表明其砂巖成分成熟度中等、結(jié)構(gòu)成熟度高。粒度概率累積曲線多為3段式,偶爾可見(jiàn)4段式 (圖2),表征其河道水動(dòng)力條件減弱,沉積物粒度逐漸變細(xì)。

1.2 沉積構(gòu)造特征及組合

圖2 三角洲前緣沉積粒度概率累積曲線圖

研究區(qū)長(zhǎng)81小層沉積構(gòu)造主要有:交錯(cuò)層理、平行層理、塊狀層理、水平層理、透鏡狀層理、脈狀層理、韻律層理、火焰構(gòu)造、包卷層理、滑塌構(gòu)造;局部還有潛穴和生物擾動(dòng)構(gòu)造。

研究區(qū)長(zhǎng) 81小層的沉積構(gòu)造組合分為 6種:①突變面※平行或低角度交錯(cuò)層理※脈狀層理※突變面※水平層理;②突變面※平行或低角度交錯(cuò)層理※沙紋層理或小型交錯(cuò)層理的多個(gè)旋回※突變面※水平層理;③突變面※平行或低角度交錯(cuò)層理※變形層理※突變面※水平層理;④突變面※塊狀構(gòu)造 (含扁平泥礫的砂巖)※突變面※水平層理的多個(gè)旋回;⑤水平層理、蟲(chóng)孔構(gòu)造※沙紋層理※小型交錯(cuò)層理;⑥水平層理※小型交錯(cuò)層理※平行層理※突變面※水平層理。

1.3 測(cè)井相

選擇自然伽馬曲線和自然電位曲線,并結(jié)合聲波、中子密度、深感應(yīng)測(cè)井曲線來(lái)進(jìn)行沉積微相的研究。根據(jù)取心段的巖心分析確定測(cè)井相,建立巖-電響應(yīng)模式,進(jìn)而利用測(cè)井相對(duì)未取心井段進(jìn)行沉積微相分析。研究區(qū)識(shí)別出的測(cè)井相如圖3。

2 沉積相類型

通過(guò)對(duì)研究區(qū)的巖心觀察、薄片鑒定、沉積構(gòu)造及其組合和測(cè)井曲線響應(yīng)分析等綜合分析發(fā)現(xiàn),研究區(qū)長(zhǎng)81小層三角洲相主要屬于辮狀河三角洲前緣沉積[6]。具體可以細(xì)分為水下分流河道、水下天然堤、水下決口扇、河口壩和水下分流間灣5種微相。

2.1 水下分流河道

巖性主要為深灰色、灰色和淺灰色細(xì)砂巖,中砂巖少量,巖相主要有平行層理中砂巖相,平行層理細(xì)砂巖相,砂巖的頂部與泥巖也呈突變接觸,反映出三角洲的突然廢棄[7]。分流河道砂巖具有較高的結(jié)構(gòu)成熟度,表明河流較強(qiáng)的水動(dòng)力對(duì)砂體有較強(qiáng)的分選和帶出細(xì)粒物質(zhì)的改造作用。

水下分流河道在沉積過(guò)程中會(huì)經(jīng)常發(fā)生河道遷移,河流改道等,使在剖面上出現(xiàn)河道的多個(gè)旋回沉積,在自然伽馬GR曲線上多為中-高幅圣誕樹(shù)形或箱形。由于河流對(duì)河道底部的沉積物的侵蝕作用,下伏河道砂體上部的細(xì)粒天然堤沉積物被侵蝕掉,而形成連續(xù)疊置的河道砂體 (圖4)。

2.2 水下分流間灣

巖相以水平層理粉砂巖相、灰黑色水平層理泥巖相、黑色塊狀層理泥巖相為主,顏色主要為黑色、深灰色,沉積構(gòu)造以水平層理為主,表明其處于相對(duì)安靜的低能環(huán)境,具有較高的自然伽馬值。分流間灣形成于中期基準(zhǔn)面加速上升階段到中期基準(zhǔn)面由上升向下降轉(zhuǎn)折的階段,可容空間較大,水動(dòng)力較弱,故分流間灣以垂向加積為主,包絡(luò)線近似平直。

圖3 鎮(zhèn)涇油田長(zhǎng)81小層測(cè)井相模版

2.3 河口壩

巖相為交錯(cuò)層理細(xì)砂巖相和塊狀層理細(xì)砂巖相,顏色以灰色、淺灰色為主,單個(gè)砂體常具有向上粒度變粗的反韻律特征。下部發(fā)育水平層理和沙紋層理,頂部出現(xiàn)平行層理。此外可見(jiàn)滑塌變形層理,易見(jiàn)黑色炭質(zhì)紋層,由于沉積速率高和堆積坡度隨三角洲進(jìn)積作用加強(qiáng)而快速變陡易發(fā)生滑塌作用。先期發(fā)育的河口砂壩常被后期的水下分流河道截切超覆。

2.4 水下天然堤

巖相以灰色水平層理和沙紋層理粉砂巖相為主,淺灰色的粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖互層,常夾灰色泥質(zhì)條帶,略具向上變細(xì)的正粒序,底部與水下分流河道砂體以漸變的形式接觸,指示其沉積時(shí)水動(dòng)力能量較弱,GR曲線主要為低幅特征。厚度較薄,一般為0.2～2m。剖面結(jié)構(gòu)上,常處于水下分流河道的頂部,與分流河道相伴生,但由于受基準(zhǔn)面的下降,易被侵蝕而不易保存,故天然堤保存較差。

2.5 水下決口扇

圖4 鎮(zhèn)涇油田長(zhǎng)81小層單井綜合柱狀圖

巖相以變形層理粉-細(xì)砂巖相,沙紋層理粉砂巖相為主,粒度較水下天然堤粗。垂向剖面上,水下決口扇常發(fā)育于水下分流間灣沉積的泥巖間,與水下分流間灣微相伴生,且底部與分流間灣存在突變的接觸關(guān)系。GR曲線為中幅指形。水下決口扇的形成常與突發(fā)性事件有關(guān),為不正常沉積,一般在雨季雨水較充足時(shí),河流發(fā)洪水時(shí)易形成決口扇。

3 沉積相展布

通過(guò)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合砂地比,并充分考慮測(cè)井相組合形態(tài)來(lái)繪制研究區(qū)長(zhǎng)81小層沉積微相的平面展 (圖5)。

在長(zhǎng)81小層沉積早期,研究區(qū)自西向東,自南向北發(fā)育3條水下分流河道,由于物源供應(yīng)不足,砂體厚度不大,分流間灣相對(duì)發(fā)育;到長(zhǎng)81小層的晚期,水下分流河道十分發(fā)育,是整個(gè)長(zhǎng)81小層最為發(fā)育微相。從西部和南部流入到東北部流出,兩條河道在HH26井處匯聚成一條河道,河道寬度明顯大于前幾個(gè)時(shí)期沉積的河道,物源供應(yīng)充足,河道寬度大,所以沉積厚度也大。另一支分流河道在HH10井附近,呈東西向,砂體厚度大,砂地比高。

圖5 鎮(zhèn)涇油田長(zhǎng)81小層沉積微相展布

4 沉積演化

鄂爾多斯盆地從長(zhǎng)10油層組沉積期開(kāi)始發(fā)育,圍繞湖盆中心,形成一系列環(huán)帶狀三角洲裙體,進(jìn)入長(zhǎng)9油層組沉積期快速下沉,長(zhǎng)10油層組沉積期的三角洲體系全部淹沒(méi)水下。到長(zhǎng)8油層組沉積期,湖盆的規(guī)模和水深均已加大。長(zhǎng)7油層組沉積期湖盆發(fā)展到全盛期,廣大范圍被湖水淹沒(méi),深湖區(qū)的面積也急劇擴(kuò)大。進(jìn)入長(zhǎng)6油層組沉積期,湖盆下降速度變緩,沉積作用大大加強(qiáng),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)3到長(zhǎng)2油層組沉積期,湖盆逐漸消亡。沉積總體顯示為西厚東薄、南厚北薄的態(tài)勢(shì)[8]。研究區(qū)長(zhǎng)8油層組沉積期為大規(guī)模湖侵期的前奏期,湖盆層序演化明顯控制辮狀河三角洲沉積體系及相帶的發(fā)育和分布[9]。長(zhǎng)81小層是長(zhǎng)8油層組沉積的晚期沉積,該時(shí)期湖盆強(qiáng)烈下降,沉積速率減小,以退積層序發(fā)育為主。湖侵過(guò)程中,三角洲平原亞相向湖岸退縮,使得研究區(qū)主要發(fā)育為三角洲前緣水下分流河道與分流間灣。

長(zhǎng)81小層沉積時(shí),是湖盆強(qiáng)烈下降的沉積階段。早期研究區(qū)自西向東,自南向北發(fā)育3條水下分流河道,物源來(lái)自于西南方向,但由于湖盆沉降速率快,物源供應(yīng)不足,因此該時(shí)期砂體厚度不大,此時(shí)期是分流間灣最為發(fā)育的時(shí)期。晚期研究區(qū)物源來(lái)自西部和南部,由于湖盆沉降速率沒(méi)有早期快,物源充足,河道寬度明顯大于前幾個(gè)時(shí)期沉積的河道,河道砂體厚,是水下分流河道最發(fā)育的時(shí)期。

5 結(jié) 論

1)鎮(zhèn)徑油田長(zhǎng)81小層為一套辮狀河三角洲前緣沉積,是整個(gè)長(zhǎng)8油層組發(fā)育最好的儲(chǔ)層,主要包括水下分流河道、水下天然堤、水下決口扇、河口壩、水下分流間灣5種微相。

2)長(zhǎng)81小層砂體發(fā)育,厚度大,主河道區(qū)的水下分流河道具有砂體厚度大、成層性好、穩(wěn)定性較強(qiáng)、連續(xù)性較好等優(yōu)點(diǎn),是有利儲(chǔ)集相帶,其晚期砂體沉積時(shí)的水下分流河道砂最為發(fā)育,厚度普遍大于10m,主要發(fā)育在工區(qū)北東方向。

3)長(zhǎng)81小層是長(zhǎng)8油層組的晚期沉積階段,該時(shí)期湖盆強(qiáng)烈下降,沉積速率減小,以退積層序發(fā)育為主。湖侵過(guò)程中,三角洲平原亞相向湖岸退縮,使得研究區(qū)主要發(fā)育為三角洲前緣水下分流河道與分流間灣。長(zhǎng)81小層晚期是水下分流河道最為發(fā)育的時(shí)期。

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