鄂爾多斯盆地子洲氣田北部山2段沉積體系研究

楊 博，魏 穎，馬 瑤，趙 敏

(西北大學(xué) 大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

鄂爾多斯盆地子洲氣田北部山2段沉積體系研究

楊 博，魏 穎，馬 瑤，趙 敏

(西北大學(xué) 大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

通過野外觀察、巖心描述與室內(nèi)研究相結(jié)合的方法，對鄂爾多斯盆地子洲氣田北部山西組山2段研究，分析研究區(qū)山西組山2段的沉積相特征及沉積相帶空間展布規(guī)律，確定研究區(qū)山2段主要為三角洲沉積體系。進(jìn)行沉積微相的劃分，掌握研究區(qū)儲層砂體疊置形態(tài)規(guī)律。

沉積相;山西組;子洲氣田;鄂爾多斯盆地

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于中國大陸的中西部，是我國陸上第二大沉積盆地和重要的能源基地，具有豐富的石油、天然氣和煤炭資源。研究區(qū)子洲氣田北部構(gòu)造上屬于伊陜斜坡構(gòu)造單元(圖1)。研究區(qū)的構(gòu)造基本上繼承了鄂爾多斯盆地區(qū)域構(gòu)造的整體特征，從北到南發(fā)育若干個規(guī)模大小不一的鼻隆(狀)構(gòu)造，鼻狀構(gòu)造具較好的繼承性。鼻隆的起伏形態(tài)和傾沒方向與斜坡的傾向近于一致，無斷層發(fā)育。鼻狀隆起與河道砂體配合，對油氣富集起到一定的控制作用，具有重要的研究意義。

2 沉積演化歷史

太原期末或山西期初，受克拉通南北秦嶺、興蒙海槽于海西中晚期自西而東縱向遷移、關(guān)閉的影響，區(qū)域構(gòu)造格局和沉積環(huán)境發(fā)生了顯著變化。因華北地塊整體抬升，海水從鄂爾多斯盆地東西兩側(cè)迅速退出，盆地性質(zhì)由陸表海盆演變?yōu)榻：?，沉積環(huán)境由海相多轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴?，東西差異基本消失，而南北差異沉降和相帶分異增強(qiáng)，中央古隆起沒入水下，總體沉積面貌以吳旗、富縣、宜川、延長地區(qū)為盆地沉降中心，發(fā)育淺海沉積，而周緣濱海區(qū)則以三角洲沉積為特征，可分為盆地北部、西部—西南部和東南六個三角洲沉積體系，砂體具向湖盆強(qiáng)烈進(jìn)積的層序結(jié)構(gòu)。盆地北部烏達(dá)—東勝一帶為沖積扇和沖積平原分布區(qū)，沖積平原內(nèi)主要為河道和河漫灘沉積，向南到呼魯斯臺—鄂托克旗—伊金霍洛旗發(fā)育呈東西向展布且分布寬廣的三角洲平原，銀川—靖邊—米脂地區(qū)則發(fā)育三角洲前緣沉積。盆地西南部固原—平?jīng)龅貐^(qū)為三角洲平原發(fā)育區(qū)，環(huán)縣—西峰一帶為三角洲前緣沉積。盆地東南部蒲城—澄城區(qū)發(fā)育三角洲平原，向北到旬探1井—黃龍—韓城區(qū)則以三角洲前緣沉積為特征。該期總體上可劃分出米脂、靖邊、杭錦旗、石咀山、平?jīng)龊晚n城6個三角洲體系(何自新，2003)。

圖1 研究區(qū)位置圖

山2時期，特別是山2早期，處于海盆向湖盆轉(zhuǎn)化和區(qū)域構(gòu)造活動的重新分化與組合的過渡時期，區(qū)域構(gòu)造活動較為強(qiáng)烈，導(dǎo)致北部物源區(qū)的快速上升，作為地殼均衡響應(yīng)的沉積作用，在研究區(qū)形成大面積的砂體富集區(qū)，成為儲集砂體發(fā)育的有利地帶，加之氣候溫暖潮濕，河間洼地普遍發(fā)育沼澤，形成一套陸源碎屑沉積的含煤層系，其是盆地重要的氣源巖之一。

山1期古地理格局與山2期基本相似，不同之處在于濱淺湖體系向北擴(kuò)展，河流、三角洲體系相應(yīng)向北退縮，沉積相帶相應(yīng)北移，致使三角洲平原相區(qū)縮小，三角洲前緣相區(qū)擴(kuò)大，總體呈現(xiàn)湖進(jìn)河退的特征(陳全紅，2007)。

3 沉積相標(biāo)志

前人已對鄂爾多斯盆地區(qū)域沉積背景進(jìn)行了大量的研究，并已取得了豐碩的成果。此次研究進(jìn)行了大量的野外露頭觀察、巖心觀察以及室內(nèi)分析化驗實驗，結(jié)合所觀察到的沉積相標(biāo)志特征，對研究區(qū)山西期所發(fā)育的沉積體系進(jìn)行了研究。

3.1 顏色特征

通過對四十余口取芯井進(jìn)行巖心觀察，發(fā)現(xiàn)山32段砂巖顏色主要為灰白色和灰褐色，泥巖以深色為主，富含碳化植物莖桿化石，局部發(fā)育炭質(zhì)泥巖及煤線;黑色泥巖中可見黃鐵礦，總體上表現(xiàn)為還原條件下的暗色特征，表明山2氣層組沉積期氣候溫暖濕潤，沼澤相發(fā)育，碎屑物沉積時大多處于水下環(huán)境。其中山32段主要觀察到的有植物化石等遺跡。

3.2 沉積構(gòu)造特征

沉積構(gòu)造特別是物理成因的原生沉積構(gòu)造，最能反映沉積物形成過程中的水動力條件，兼之它們在成巖階段受影響又較小，所以一直被視為分析和判斷沉積環(huán)境的重要標(biāo)志。由于沉積構(gòu)造序列是當(dāng)時沉積物理變化過程的產(chǎn)物，客觀地記錄著當(dāng)時的水動力條件和生物活動情況，因而是確定沉積相類型最為直接的標(biāo)志之一。研究區(qū)地表及井下巖心中均保存有相當(dāng)豐富的各種沉積構(gòu)造，成為劃分沉積相的有效資料。研究區(qū)山西組沉積物粒度粗、發(fā)育底礫巖、底部含泥礫、具沖刷面。沉積構(gòu)造以塊狀層理、平行層理和板狀交錯層理等反映強(qiáng)水動力條件的沉積構(gòu)造為主，特別是反映橫向水流側(cè)向遷移的板狀交錯層理較為常見，另外局部可見槽狀交錯層理、楔狀交錯層理和波狀砂紋層理。

3.3 沉積物的粒度分布特征

沉積物的粒度分布受沉積時水動力條件的控制，是反映原始沉積狀況的直接標(biāo)志，可直接提供沉積時的水動力條件。其中包括:了解搬運介質(zhì)性質(zhì)，判斷搬運介質(zhì)的能量和能力，確定搬運方式等，從而為沉積環(huán)境分析提供重要依據(jù)。目前用于環(huán)境研究的粒度方法中，莫斯(M.J.Moss)和維希爾(G.S.Visher)所提出的概率累積曲線應(yīng)用最為廣泛，且效果較好。

子洲地區(qū)細(xì)砂巖顆粒磨圓度中等，多為次棱角狀，以孔隙—薄膜式接觸為主;分選中等—好;研究區(qū)山2段粒度頻率曲線峰值20%左右，主峰位于細(xì)粒一側(cè)，以細(xì)粒組分為主，指示了水下沉積特征。粒度概率曲線以跳躍組分和懸浮組分的兩段式組合為主，跳躍組分含量高，一般為75% ～85%，斜率較緩。懸浮組分含量較少，一般為15% ～25%，這一特征反映了研究區(qū)沉積水動力條件較強(qiáng)，沉積顆粒分選好的特點，代表了水下分流河道沉積。同時，山2段砂巖粒級以中砂為主(占76.8%)，其次為粗砂巖或細(xì)礫巖(占13.4%)和細(xì)砂(占9.8%)。粒度中等，平均值 Mz為0.56 ～2.41;最大粒徑9.5 mm，主要粒徑 0.1 ～4.0 mm，標(biāo)準(zhǔn)偏差 σ 值分布于0.60～1.75，分選中等;偏度均為正偏，峰度 K 值分布于 3.9～16.7(表1)，說明顆粒中等－尖銳。上述特征表明山2段砂體的形成主要受河流作用控制。

表1 子洲地區(qū)盒8、山2儲層粒度分析統(tǒng)計表

根據(jù)薩胡判斷沉積環(huán)境的判別函數(shù)(Sahu，1964)，即:

Y{河流(三角洲)，濁流}=0.721 5×(Mz) －0.403 0×(SD)2+6.732 2 × (SK)+5.292 7 × (K)

其中:Y ＞9.843 3，為河流(三角洲)相;Y ＜9.843 3，為濁流相。

通過對研究區(qū)74個樣品的統(tǒng)計計算，其結(jié)果全部大于9.843 3，最大值為 107.95，最小值為 30.41，平均 Y 值為68.76，說明研究區(qū)盒8、山2砂層組為河流(三角洲)相。

4 沉積相類型及特征

在盆地整個沉積背景認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過搜集子洲氣田及其周緣地區(qū)大量室內(nèi)及野外資料，在沉積特征分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合古生物化石、沉積韻律、沉積旋回、沉積厚度及巖電組合等資料，廣泛的收集各個方面的沉積相標(biāo)志，對沉積相類型行了詳細(xì)地劃分及研究。通過對沉積相標(biāo)志進(jìn)行多方面分析，來重塑當(dāng)時的古地理環(huán)境。本次在研究區(qū)山2段識別出三角洲沉積體系，并進(jìn)行了沉積微相的劃分。

三角洲沉積體系在研究區(qū)所發(fā)育的亞相主要為三角洲前緣亞相，這是三角洲沉積的主體部分，系三角洲分流河道進(jìn)入湖盆內(nèi)的水下沉積，由水下分流河道、水下分流間灣、席狀砂等微相組成，研究區(qū)在山32段主要發(fā)育三角洲前緣沉積。又可以細(xì)分為水下分流河道微相、分流間灣微相、席狀砂微相與間灣沼澤微相。

4.1 水下分流河道微相

水下分流河道為三角洲平原分流河道的水下延伸部分，從巖性特征上看主要為含礫中砂巖、細(xì)砂巖組成。三角洲前緣水下分流河道是主體，其沉積與三角洲平原分流河道是繼承性的，但由于水下河流受湖水阻滯，能量降低，攜帶的沉積物粒度較水上分流河道粒級細(xì)，顏色深。巖性以巖屑砂巖為主，巖屑石英砂巖次之，碎屑礦物中石英占46.6% ～80.5%，平均 62.1% ，巖屑 19.0% ～ 52.4% ，平均 36.9% ，長石僅占1%左右。分選中等—好，次棱—次圓狀，以孔隙式膠結(jié)為主，少量接觸式和再生式膠結(jié)。沉積構(gòu)造主要有底部沖刷面、板狀交錯層、槽狀交錯層、平行層理及波狀層理等。三角洲前緣水下分流河道砂體與一般河道類似，都呈上平下凸的透鏡體，平面上呈朵狀或鳥足狀向湖內(nèi)伸展。當(dāng)其向湖盆進(jìn)一步延伸時，將變淺、變寬，直至消失。水下分流河道沉積的特點是厚層的砂體與厚層的前三角洲泥巖或分流間灣泥巖相互疊置，形成特征的沉積序列。

三角洲前緣水下分流河道砂體的自然伽瑪曲線呈現(xiàn)較高的幅值，單一砂層由下至上略顯正粒序，故自然伽瑪曲線的幅值向上逐漸降低，呈鐘形、齒狀鐘形或箱形。薄層砂巖段自然伽瑪曲線呈指狀或尖峰狀。

4.2 分流間灣微相

水下分流河道之間與湖水相通的低洼地區(qū)即為水下分流間灣。巖性主要為一套細(xì)粒懸浮成因的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖所組成，發(fā)育水平層理和透鏡狀層理，可見浪成波痕。由于水下分流河道的改道和不同期次沉積的疊加，分流間灣沉積在單井剖面上與水下分流河道密切共生，反復(fù)疊置。由于分流間灣沉積多由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖組成，其自然伽瑪曲線總的表現(xiàn)為低幅值，呈鋸齒狀或小的尖峰狀(圖2)。

4.3 席狀砂

席狀砂是水下分流河道或河口壩砂巖經(jīng)波浪改造而成，在三角洲前緣呈薄層席狀展布，巖性為分選較好的細(xì)砂巖及粉砂巖，發(fā)育波狀及小型交錯層理。在研究區(qū)山西組呈薄互層。自然伽瑪表現(xiàn)為中幅尖峰狀或指狀，厚度較小，介于0.5～2 m之間(圖2)。

4.4 分流間灣

分流間灣是水下分流河道之間與湖水相連的低洼地區(qū)。其環(huán)境比較閉塞，水動力弱，沉積物由灰色、深灰色、黑色的細(xì)碎屑物質(zhì)和泥質(zhì)組成，常形成泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖的互層，或者泥巖中夾細(xì)砂巖和粉砂巖的條帶或透鏡體，發(fā)育水平層理和透鏡狀層理，見塊狀層理、沙紋層理及波狀層理。見植物葉片、植物莖干化石及莖干印模。分流間灣由于水動力弱，平水期很少有沉積物的注入，因此，易于發(fā)育蟲孔及生物擾動構(gòu)造。洪水期，由于大量沉積物的注入，可以使動植物的遺體及遺跡快速埋藏并保存下來，因此，分流間灣沉積中常見植物碎片和動物的遺體及遺跡化石。在單井剖面上，分流間灣沉積常與水下分流河道密切共生，反復(fù)疊置。

由于分流間灣多為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，其自然伽瑪曲線總體表現(xiàn)為低幅值，或呈鋸齒狀或呈小的尖峰狀(圖2)。

圖2 子洲氣田Y73井山2段巖性巖相柱狀剖面圖

結(jié)合地層層序劃分與對比，對山23段的連井沉積相對比進(jìn)行研究。選擇了平行和垂直物源的兩個方向，通過研究區(qū)內(nèi)的4橫4縱共8條連井剖面進(jìn)行沉積相剖面對比，分析沉積相在橫向和縱向的變化，并繪制沉積相圖。

從圖3中可以看出這四支水系在子洲－十里鋪地區(qū)匯合，之后又分叉為兩支水下分流河道。第一支為Y64井－老君殿－Y67井水系，河道很寬，為15～20 km，砂地比值為30% ～50%，在M12井一帶達(dá)到最厚，河道較寬，約為7～14 km，在M11井處河道最寬達(dá)16.5k;第二支為 M8井 －M20井－Y10井－ZC8井－龍鎮(zhèn)水系，砂地比值比第一支水系的低，為30% ～40%，河道寬度為4～11km;第三支水系為M37井－T8井－Z15－21井水系，砂地比值較低，一般為30% ～40%，僅在T8井處達(dá)到50%，河道寬度約為4～8 km;第四支水系為Y46－20井－Z8－14井－Q2井水系，砂地比值較低，一般為 30% ～40%，僅在 Z8－14井和 Q2井處達(dá)到50%，河道寬度約為3～10 km。;第二支為Y75井－Y60井－Y92井水系，河道寬14～17 km，砂地比值為30% ～50%。

沉積相帶控制砂體的發(fā)育程度，因此，在河道發(fā)育的地方，相應(yīng)的砂體也發(fā)育。該期砂體總體上呈南北向條帶狀分布(圖3)，砂/地值為30～50%，砂厚為3～15m，局部地區(qū)砂體厚度大于15 m(如Y39井處水下分流河道砂體厚度達(dá)28.9 m)，包括了以下幾個井區(qū):Y81井 －Y47井 －Y29井－Y56井井區(qū)，Z16－22井 －Z19－20井 －Z21－21井井區(qū)，Z20－26井－Y45井井區(qū)，M4井－P1井－Y75井－Z30－44井－Y39井井區(qū)，Y64井附近。這幾個井區(qū)的砂/地值高，砂體厚度大，因而是良好的儲集層，也是產(chǎn)氣的主力層。

5 結(jié)語

山2段巖性總體上西部巖性較粗，砂體發(fā)育，南部較北部巖性粗。地層在研究區(qū)中部和南部發(fā)育一系列近似北東－南西軸向隆起，山2段隆起幅度較大。研究區(qū)山2段發(fā)育曲流河三角洲前緣沉積體系，其中山23段為湖相三角洲前緣。分流河道及水下分流河道微相為研究區(qū)的骨架相;砂體的發(fā)育完全受控于沉積相的展布。

［1］楊俊杰.鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化與油氣分布規(guī)律［M］.北京:石油工業(yè)出版社.2002.

［2］何自新等.鄂爾多斯盆地演化與油氣［M］.北京:石油工業(yè)出版社.2003.

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Study on Deposition System of Northern Shan2of Zizhou Gas Field in Ordos Basin

YANG Bo，WEIYing，MA Yao，ZHAO Min
(State Key Laboratory，Continental Dynamics，Northwest University，Northwest University Xi’an 710069，Shaanxi)

The article is based on comprehensive analysis on field observation，core description and indoor studies，for section 2 of Xizu shan，Northern shan of Zizhou gas field in Ordos Basin，studies the sedimentary phase characteristics and the space distribution rule of the deposition phase of the area.it clarifies the Section 2，Xishan Group mainly to be the deltaic depositional system.It carries on the sedimentary microfacies and master stacked shape rules of the reservoir sand bodies.

The deposition phase;Shanxi Group;Zizhou Gas Field and the Ordos Basin

P618.130.1

A

1004－1184(2013)01－0161－03

2012－11－09

陜西省教育廳專項科研計劃項目(09JK507)

楊博(1989－)，女，陜西西安人，碩士研究生，主攻方向:沉積學(xué)與石油地質(zhì)學(xué)研究。