鄂爾多斯盆地延長組長8油層組沉積及其演化特征

楚美娟，郭正權，白嫦娥 （中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安710018）

鄂爾多斯盆地延長組長8油層組沉積及其演化特征

楚美娟，郭正權，白嫦娥 （中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安710018）

鄂爾多斯盆地三疊系延長組長8油層組是盆地西南、西北地區(qū)的主力產(chǎn)油層，近年來，隨著勘探向湖盆中心推進，在湖盆中部長8油層組勘探也取得較大的突破。但是對長8油層組的沉積特征認識不足，制約了勘探部署。通過對長8油層組的物源分析，結合其層序地層演化規(guī)律，對長81油層和長82油層沉積特征、沉積相類型及其沉積相演化進行了研究，認為長8油層組主要發(fā)育東北、西北、西部和西南4大沉積體系，明確了匯水區(qū)的展布范圍為甘泉－吳起－白豹－黃陵一帶；建立了長82油層濱淺湖灘壩沉積模式和長81油層三角洲沉積模式；通過分析湖平面的變化對湖岸線遷移帶的控制，認為長82油層和長81油層之間存在沉積體系轉(zhuǎn)換面，解釋了長8油層組沉積中期廣泛發(fā)育煤層、煤線及植物根系的原因。

鄂爾多斯盆地；延長組長8油層組；沉積體系；三角洲；灘壩；湖岸線

鄂爾多斯盆地三疊系延長組不僅是我國陸相三疊系地層中研究最早、發(fā)育齊全的地層，也是盆地最早獲得油氣發(fā)現(xiàn)的地層，因而多年來一直屬于主要油氣勘探目的層。按照沉積旋回，延長組自下而上可分為10個油層組，依次為長10－長1油層組，記錄了湖盆的形成、發(fā)展、全盛、衰退乃至消亡的全過程。其中長8油層組是盆地西南、西北地區(qū)的主力產(chǎn)油層。近年來，隨著勘探向湖盆中心推進，在湖盆中部長8油層組勘探也取得較大的突破。對長8油層組沉積研究前人做了不少的工作［1，2］，主要局限在某一地區(qū)的物源和沉積方面，而對整個湖盆長8油層組沉積相研究還不夠系統(tǒng)深入，沉積相分類和命名較混亂，尤其是對長82油層和長81油層沉積相研究還很少涉及。筆者分別從長82和長81油層的沉積特征、沉積相展布及其演化等方面入手，提出了長82油層濱淺湖灘壩沉積模式和長81油層三角洲沉積模式，并明確了匯水區(qū)。該認識對長8油層組下一步石油勘探有重要的指導意義。

1 層序劃分

整個延長組屬于一個二級層序，可進一步劃分為5個三級層序［3］（圖1），長8油層組整體處于二級層序首次洪泛面 （長91油層頂部）和最大洪泛面 （長73油層下部）之間，為水進體系域。同時跨2個三級層序SQ2、SQ3，長82油層位于三級層序SQ2的頂部，為水退體系域；長81油層位于SQ3的下部，為水進體系域。長81油層和長82油層之間存在層序界面 （SB3）。長81油層和長82油層所處體系域的差別造成了沉積相類型的差異。

2 長8油層組物源分析

多物源區(qū)供給陸源碎屑是鄂爾多斯盆地延長組沉積的最主要特點。盆地周緣存在多個古陸，包括北部陰山古陸和西北緣阿拉善古陸、南部的祁連－秦嶺古陸及西南隴西古陸等，同時盆地內(nèi)水系比較發(fā)育，造成了盆地的沉積巖石類型、礦物組合和砂體展布規(guī)律等方面的差異。特別是西部物源區(qū)的存在缺乏證據(jù)，一直存在爭議［3，4］。

該次研究以碎屑組分、重礦物組合分區(qū)和砂體展布為主要物源分析方法，重點補充了重礦物資料，充實了物源區(qū)劃分的證據(jù)。在盆地長8油層組劃分出東北、西北、西部、西南（南）4大物源區(qū)，證實了西部物源區(qū)的存在。東北物源來源于盆地北部陰山結晶片巖和巖漿巖為主的母巖區(qū)，重礦物以石榴子石和榍石為主，碎屑組分以基性斜長石為主；西北物源主要由阿拉善古陸前三疊紀地層的抬升剝蝕提供，重礦物以石榴石和綠簾石為特點，碎屑組分以石英和變質(zhì)巖屑為主；西部物源主要來源于盆地西部的隴西古陸的北側(cè)，重礦主要為石榴子石和鋯石、金紅石、電石氣，碎屑組分巖屑含量較低，石英、長石含量相當；西南物源以來源于隴西和秦嶺古陸的元古界石英片巖、中基性火山巖為主，巖屑比較發(fā)育，石英、長石含量相當 （表1）。

圖1 延長組層序地層劃分方案

表1 鄂爾多斯盆地長8油層組重礦物和碎屑組分含量對比表

3 長8油層組沉積相分析

長82油層位于SQ2的高位體系域，早期繼承長9油層組沉積晚期沉積古環(huán)境，坡度相對略陡，水體相對較深，水動力能量較強。湖浪與湖流對三角洲帶入湖盆的沉積物反復簸洗、沖刷、再分配，有利于形成規(guī)模較大的灘壩沉積［5］。長81油層位于SQ3的低位/水進體系域，水體較淺，底形坡度較緩，河流搬運能力較強，再加上物源供給比較充分，沉積相特征以河控三角洲為特色，受物源、河流搬運能力及湖盆底形的影響，盆地長81油層主要發(fā)育東北沉積體系的曲流河三角洲、西部扇三角洲、西北和西南沉積體系的辮狀河三角洲。

3.1 巖性及沉積構造

長82油層巖性以細砂巖、粉細砂巖為主。沉積構造類型多樣，主要有層理、波痕、生物擾動、潛穴以及植物根莖等。由于灘壩沉積中波浪是主要的水動力作用，砂巖波狀層理、波狀交錯層理比較發(fā)育（圖2（a）），因雙向水流作用改造強烈，中小型低角度、雙向交錯層理相對比較發(fā)育 （圖2（b）、（c）），內(nèi)部具有浪成沙紋特征的人字形構造 （圖2（d））。灘壩微相中泥質(zhì)含量較高，容易形成負荷構造、負荷層理和變形構造 （圖2（e））。因灘壩沉積水體較淺，生物十分繁盛，沉積物中由植物碎片形成的碳屑非常發(fā)育，常發(fā)育垂直蟲孔和高角度的生物擾動構造 （圖3（f）），說明沉積水體為濱淺湖［6］。

圖2 鄂爾多斯盆地延長組長8油層組巖心沉積特征

長81油層西部沉積體系巖性以中－細砂巖為主，西北和西南沉積體系以細砂巖為主，東北沉積體系以細－粉細砂巖為主，泥巖以深灰色為主，僅在局部匯水區(qū)發(fā)育灰黑色泥巖；煤層、煤線 （圖2（g））、碳質(zhì)泥巖 （圖2（h））及植物根系 （圖2（i））比較發(fā)育。三角洲平原沉積塊狀、板狀層理規(guī)模較大，到了三角洲前緣相，開始出現(xiàn)大量的沙紋、波狀和平行層理，多見滑塌變形構造。

3.2 沉積序列

圖3 里81井長82油層灘壩沉積特征

長82油層砂壩累計厚度一般為5～10m不等，常由多個旋回疊置組成，旋回之間為薄層壩間泥巖分隔。單個壩體厚度1～3m左右，總體疊置可形成細－粗－細的對稱旋回或向上變粗的反旋回，體現(xiàn)了一個壩體完整的發(fā)育過程，自然伽馬曲線呈微鋸齒箱型或反旋回 “漏斗”型；砂灘與濱淺湖相泥巖呈頻繁互層，砂巖層數(shù)多但單層厚度薄，一般1～2m，多呈細－粗－細的對稱韻律，泥巖和砂巖之間為漸變接觸。自然伽馬曲線呈 “指狀”或 “鋸齒”狀 （圖3）。

長81油層厚層砂體常表現(xiàn)為多期水下分流河道的疊加，連續(xù)砂體厚度一般在10～20m，與下伏泥巖呈沖刷接觸，底部多見大段的沖刷泥礫，每一期分流河道砂體一般在5m左右。自然伽馬曲線多為鐘型或箱型，整段砂體表現(xiàn)為呈加積形態(tài)的箱型。頂部多發(fā)育遠砂壩和席狀砂微相，砂體厚度變薄，粒度變細，泥質(zhì)含量增加，自然伽馬曲線為 “漏斗”型。整個沉積序列表現(xiàn)為低水位和水進體系域沉積的特點 （圖4）。

3.3 粒度特征

長82油層粒度概率累積曲線主要為兩段式：跳躍總體和懸浮總體 （圖5）。具有跳躍總體十分發(fā)育 （累積含量在90%～99%之間）、懸浮總體次之 （＜10%）、沒有滾動總體段的特點。且跳躍組分存在兩個次總體，反映了長82油層砂體沉積時期沖刷回流作用較強［7］；其中較粗成分的次總體斜率較大（＞60°），且粒度累積概率含量大于50%，說明長82油層砂體分選性較好。

長81油層粒度概率累積曲線主要為兩段式：跳躍總體和懸浮總體 （圖6），缺失滾動組分，跳躍組分累積含量為80%～90%，且斜率相對較小 （45～60°），分選性一般，懸浮組分累積含量為10%～20%。反映了典型的水下分流河道牽引流沉積環(huán)境。

3.4 砂體形態(tài)

長82油層由于受坡折和湖浪改造的雙重控制，砂體順物源方向孤立分布，連續(xù)性較差，在平面上表現(xiàn)為砂體展布形態(tài)與湖岸線呈平行或斜交趨勢 （圖7），剖面上主要表現(xiàn)為底平頂凸的透鏡狀。

長81油層砂體展布主要受東北曲流河三角洲、西部的扇三角洲、西北和西南部辮狀河三角洲沉積體系影響，在平面上砂體形態(tài)呈帶狀和鳥足狀展布 （圖8），剖面上沿物源方向砂體連續(xù)性較好，且由湖盆中心向湖盆邊緣砂體呈退積式堆積。

3.5 長8油層組沉積相演化

長82油層早期繼承長9油層組沉積期湖盆擴張范圍，湖岸線分布在安塞－靖邊－定邊－慶陽－銅川一帶（圖7），水體處于長8油層組相對較深的時期，深灰色、灰黑色泥巖比較發(fā)育，多見藻包體及雙殼類化石，濱淺湖相砂體展布主要沿平行湖岸線方向或與湖岸線斜交，沉積相類型以濱淺湖的灘壩沉積為主，隨著三級層序旋回內(nèi)部水平面的下降，湖岸線萎縮到富縣－吳起一帶，到長82油層沉積末期存在短暫的平原相沉積環(huán)境，在長82油層頂部普遍發(fā)育煤層、煤線及植物根系。

進入長81油層沉積期，受氣候的影響，沉積旋回趨勢發(fā)生轉(zhuǎn)折。早期處于低位體系域，繼承長82油層沉積末期的沉積環(huán)境格局，煤層、煤線、碳質(zhì)泥巖、植物根系等比較發(fā)育，以三角洲平原為主，僅在富縣－白豹一帶存在局限的開闊淺湖沉積環(huán)境，隨著湖平面緩慢上升，湖岸線逐漸向湖盆邊緣推移；到了長81油層沉積晚期，湖平面最大范圍擴展到正寧－環(huán)縣－鹽池－安塞北一帶，沉積環(huán)境以濱湖三角洲前緣沉積相為主 （圖8），沉積微相主要為分流河道、水下分流河道、河口壩沉積，砂體形態(tài)在平面上呈帶狀和鳥足狀向湖盆中心展布。

長8油層組沉積早期，沉積水體范圍較廣且水深較大，隨著水體逐漸變淺和豐富物源的供給，湖盆萎縮，水體變淺；至長8油層組沉積中期，大面積的濱湖沼澤化，煤系地層發(fā)育，長8油層組巖心中普遍見到保存完好的植物根系、（炭化）植物莖干、碳質(zhì)泥巖、煤線 （見圖2（g）、（h）、（i）），在湖盆中部白豹、華池、姬塬東部等地長8油層組地層中發(fā)現(xiàn)較多的垂直或高角度傾斜的蟲孔，指示動蕩的淺水富氧沉積環(huán)境。長8油層組沉積晚期水體逐漸擴張，至長7油層組沉積期快速下沉擴張，進入盆地鼎盛期。水體較長9、長7油層組沉積時期明顯變淺。

圖4 池37井長81油層三角洲前緣沉積特征

圖5 長82油層灘壩沉積粒度概率累積曲線圖

圖6 長81油層水下分流河道沉積粒度概率累積曲線圖

4 結 論

1）明確了鄂爾多斯盆地延長組長8油層組存在東北、西北、西部、西南 （南）4大物源區(qū)，細化了各物源沉積分布區(qū)的巖礦組合，建立了物源區(qū)與沉積區(qū)的巖礦響應關系，確立了匯水區(qū)位置。

圖7 鄂爾多斯盆地長82油層沉積相平面分布圖

圖8 鄂爾多斯盆地長81油層沉積相平面分布圖

2）建立長82油層濱淺湖灘壩、長81油層三角洲前緣兩種沉積模式。長82油層發(fā)育濱淺湖的灘壩砂體，砂體平面形態(tài)與湖岸線呈平行或斜交趨勢，剖面主要表現(xiàn)為底平頂凸的透鏡狀，反映了長82油層河流搬運能力較弱，記錄了湖浪改造的痕跡。長81油層主要發(fā)育東北曲流河三角洲、西部的扇三角洲、西北和西南部辮狀河三角洲沉積體系。平面上砂體呈帶狀和鳥足狀，剖面主要表現(xiàn)為頂平底凸的分流河道和水下分流河道沉積，反映出長81油層陸源供屑及河流搬運能力較強，以河控三角洲為特色。

3）從層序成因上解釋了長8油層組廣泛發(fā)育的煤層、煤線和植物根系。縱向上煤層、煤線及植物根系分布于長82油層上部和長81油層的下部，反映出長82油層、長81油層之間存在體系域轉(zhuǎn)換面，湖平面的變化控制了湖岸線遷移帶的分布。

［1］李元昊，劉池陽.鄂爾多斯盆地西北部上三疊統(tǒng)延長組長8油層組淺水三角洲沉積特征及湖岸線控砂 ［J］.巖相古地理，2009，11（3）：265～274.

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Sedimentation and Evolution Features in Chang 8Reservoir of Yanchang Formation in Ordos Basin

CHU Mei－juan，GUO Zheng－quan，BAI Chang－e（First Author's Address：Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Changqing Oilfield Company，PetroChina；Exploration and Development National Project Laboratory of Low Permeability Oil and Gas Fields，Xi'an710018，Shaanxi，China）

Chang 8reservoir of Yanchang Formation was the main reservoir in the southwest and northwest areas of Ordos Basin.In recent years，with the exploration extended to the center of lake basin，the exploration of Chang 8reservoir has been breakthrough，but its sedimentary features was recognized insufficiently，therefore its exploration was limited.Through analysis of provenance in Chang 8reservoir and in combination with the evolutionary rules of sequence stratigraphy，the depositional characteristics，its facies type and facies evolution of Chang 82and Chang 81reservoirs were studied.It was considered that four depositional systems were developed in Chang 8reservoir，such as northeast，northwest，west and southwest depositional systems.It was clarified that water distribution and collection area was Ganquan－Wuqi－Baibao－Huangling Area.The depositional patterns of Chang 82beach sandbar reservoir and Chang 81delta deposit are established.By analyzing the control factors of lake surface changes on the transferring belt of lake shorelind，it is considered that the depositional system transform exists between Chang 81and Chang 82reservoirs，it presents the reasons of wide range of coal bed，coal seam and plant root system in Chang 8reservoir.

Ordos Basin；Chang8reservoir；Yanchang formation；depositional system；delta；beach sandbar；lake strandline

TE121.3

A

1000－9752 （2012）02－0013－06

2011－08－10

國家科技重大專項 （2011ZX05044；2011ZX05001）。

楚美娟 （1980－），女，2002年大學畢業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)及儲層方面的研究工作。

［編輯］ 宋換新