姬塬油田北紅井子地區(qū)長8 油藏沉積相研究

張永平，劉玉峰，焦冬梅，王云楓，黃文芳

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

紅井子地區(qū)位于姬塬油田以北，李莊子～馬家灘油田以南，構造位置位于天環(huán)坳陷軸部。2005 年之前，本區(qū)油田勘探開發(fā)主要以長1 以上淺層為主要目的層，2005 年峰2 井在長8 長9 取得突破，展示出該地區(qū)延長組中下部具備較好的勘探前景。此后本區(qū)勘探重點轉移至長4+5 以下深層，先后在天環(huán)坳陷東西兩翼發(fā)現(xiàn)了長4+5、長6、長7、長8、長9 油藏，截止2013 年，該地區(qū)完鉆各類探井評價井126 口，在黃36、鹽67、池97 等區(qū)塊共建產(chǎn)能40 萬噸，隨著勘探區(qū)域的不斷擴大，含油區(qū)域不斷向外拓展，其西部已進入西緣逆沖帶，北部與李莊子～馬家灘油田相接，向南進入姬塬油田，東部與東紅莊、油坊莊油田接壤。

1 物源分析

1.1 沉積背景

鄂爾多斯盆地晚三疊世的沉積代表著一個完整的陸相湖盆發(fā)展過程，從早期的湖盆沉陷（長10～長8）到湖盆擴張的鼎盛時期（長7），再到湖盆的萎縮（長6）和擴張（長4+5），直至晚三疊世末期盆地整體反轉或湖盆消亡（長3+2）。長9 長8 沉積時，盆地已經(jīng)經(jīng)歷了初期的填平補齊作用，并開始大規(guī)模的整體沉降，此時盆地處于欠補償狀態(tài)，湖泊水域進一步擴大，而盆地各處的沉降速度又有區(qū)別，處于西緣斷折帶附近的古峰莊-紅井子地區(qū)靠近西北部阿拉善古陸，及北部伊盟隆起以南，位置較高，因此處于淺水環(huán)境。

1.1.1 沉積演化 晚三疊世是鄂爾多斯盆地最為重要的地質(zhì)構造發(fā)育階段，亦是成油體系極為發(fā)育時期之一。上三疊統(tǒng)延長組為一個由水進-水退序列構成的完整沉積旋回，長8～長7 為湖進階段，湖盆逐漸擴大，水體逐漸加深，縱向上沉積物由粗變細，其中長7 達到最大。長6～長1 為水退階段，雖有反復，但總體上水體逐漸變淺，湖盆逐漸縮小直至消亡。在整個晚三疊世盆地盛衰演化過程中，三角洲及濁積扇沉積體系主要發(fā)育在湖進和湖退的長9～長4+5 期，其生油巖主要發(fā)育在湖盆鼎盛的長7 期。而蓋層則發(fā)育于湖盆萎縮、消亡的長3 和長1 期，從而構成三套（長8+長7、長6+長4+5、長3+長2+長1）生、儲、蓋組合，這為鄂爾多斯盆地油藏形成奠定了可靠的地質(zhì)基礎。

1.1.2 構造演化 研究區(qū)地處鄂爾多斯盆地西部幾大構造單元交匯部位，具有極其復雜多樣的構造特征。構造演化主要經(jīng)歷了印支末期、燕山主期、燕山晚期和喜山期四次改造作用，此次研究的三疊系延長組地層從構造時空演化上處于印支末期構造抬升改造之前的克拉通盆地沉積期，為弱擠壓應力環(huán)境。

1.2 物源分析

1.2.1 重礦物分布特征 研究區(qū)的穩(wěn)定重礦物有：石榴石、鋯石、金紅石、電氣石、磁鐵礦、白鈦礦、榍石；不穩(wěn)定重礦物包括：黃鐵礦、重晶石、綠簾石、硬綠泥石、閃鋅礦。重礦組合為鋯石+石榴石組合，含量占83.95 %，屬穩(wěn)定-次穩(wěn)定組合，并且從研究區(qū)的西北部到東南部，穩(wěn)定重礦物的含量增加（91.31 %～93.09 %），不穩(wěn)定重礦物含量減少（9.71 %～8.47 %）。由重礦物組合特征可推斷本區(qū)長8 油層組砂巖的母巖主要為西北方向，花崗巖與低-中級變質(zhì)巖組合的母巖區(qū)，由重礦組分的變化可以推出古流向為北西-南東向（見表1）。

表1 紅井子地區(qū)長8 油層組重礦物含量分布表（%）

1.2.2 碎屑組分特征 研究區(qū)長8 油層組巖石類型以巖屑質(zhì)長石砂巖、長石質(zhì)巖屑砂巖為主，含少量巖屑砂巖，以細砂、極細砂為主，粒徑主要集中分布在0.06～0.25 mm，平均粒徑0.125 mm，分選中等～次棱角狀，以點-線接觸為主，膠結類型以孔隙薄膜型、加大-孔隙型和孔隙型為主。具有較高石英、低長石含量的特征，碎屑組分與西北部阿拉善古陸晚太古界-下元古界石英片巖、變粒巖成分一致，表明其母巖物源為西北體系，砂巖結構成熟度偏低，也表明長8 油層組沉積物距離物源區(qū)較近（見表2）。

表2 紅井子地區(qū)長8 油層組碎屑組分含量表（%）

1.2.3 巖屑特征 本區(qū)長8 砂巖填隙物類型較為多樣，以自生粘土礦物、碳酸鹽膠結物和硅質(zhì)膠結物為主，含少量長石類膠結物。粘土礦物主要以伊利石、綠泥石為主，其次為高嶺石。碳酸鹽膠結物則主要為鐵方解石和方解石。長8 各小層從北西-東南方向巖屑含量明顯減少，石英含量明顯增加，可推斷古水流方向為北西到南東。

2 長8 油層組沉積相分析

2.1 地層劃分與對比

紅井子地區(qū)長8 地層總厚度70～85 m，剖面上厚度穩(wěn)定。K1 標志層位于“張家灘頁巖”長73底部，是劃分長7 湖相與長8 三角洲相的區(qū)域標志層。長9 中粗粒砂巖高幅平直箱狀自然電位特征也是區(qū)分長8 和長9 的輔助標志層。通過綜合運用沉積模式、標志層、厚度旋回，將長8 分為長81、長82兩小層，各層厚度35～42 m，橫向上厚度穩(wěn)定。

2.2 沉積相標志

相標志是反映沉積相的一些標志。包括巖性特征（巖石的顏色、成分、結構等）、古生物特征（生物的種屬和生態(tài)）、地球化學特征。

2.2.1 巖性 通過巖心觀察，研究區(qū)長8 油層組巖石類型全部由陸源碎屑巖組成，包括泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細砂巖及中粗粒砂巖等。但以細粒巖屑長石砂巖或長石巖屑砂巖為主，粒徑主要集中分布在0.06～0.25 mm，平均粒徑0.125 mm，分選中等，碎屑組分中石英、長石、巖屑含量大致相當（見表2）。巖石顏色以淺灰色、灰色為主，油砂顏色為褐色、灰褐色。泥巖主要為灰色、深灰色，部分地區(qū)見灰黑色泥巖。影響砂巖、泥巖顏色的主要因素是含有較多的二價鐵和有機質(zhì)，這與水體相對穩(wěn)定，氧化還原介質(zhì)環(huán)境有關，據(jù)此推斷研究區(qū)當時沉積環(huán)境為弱還原環(huán)境。

2.2.2 沉積構造特征 沉積構造由沉積物的成分、結構、顏色等的不均一性而引起的宏觀特征，是劃分沉積相的重要特征之一，碎屑巖中的沉積構造，特別是物理成因的原生沉積構造最能反映沉積物形成過程中的水動力條件。通過巖心觀察，本區(qū)原生沉積構造包括層面構造和層理構造。

2.2.2.1 底沖刷構造 長8 油層組發(fā)育河控三角洲相沉積體系，巖心觀察層面構造主要為砂巖層面上的沖刷面及植物碎片以及泥巖層面上的植物莖、葉的碎片化石（見圖1，圖2）。

圖1 黃69 井長811，2 602.08 m，泥礫

圖2 黃48 井，長82，2 690 m，沖刷構造、泥礫

底沖刷構造的發(fā)育與水動力條件突發(fā)性地由弱變強過程有關，表現(xiàn)為一個不平整的沖刷面和巖性突變面。沖刷面上部的巖石粒度明顯粗于下部，或含有來自下伏層的泥礫或碳屑。因此，沖刷面可代表一個不同程度的侵蝕間斷面，通常發(fā)育在水動力條件強弱變化頻繁的、以水道為主的沉積環(huán)境中，反映砂體頻繁疊置，相互截切。

2.2.2.2 層理構造 層理是巖石沿垂向通過礦物成分、結構、顏色的突變或漸變而顯現(xiàn)出來的一種層狀構造。紅井子地區(qū)主要層理類型有塊狀層理、平行層理、水平層理、板狀交錯層理、楔狀交錯層理、沙紋層理、遞變層理等層理類型。

（1）塊狀層理：砂體內(nèi)分選好，無明顯粒度變化的塊狀，巖性一般為微-細粒長石砂巖，為快速沉積充填的產(chǎn)物，主要發(fā)育在長8 油層組的分流河道微相中，偶見于決口扇沉積微相。

（2）平行層理和水平層理：紋層呈直線狀互相平行，并且平行于層面，是較為穩(wěn)定的水動力條件下的產(chǎn)物。平行層理一般出現(xiàn)在細砂級以上沉積物中，代表急流和高能環(huán)境，主要發(fā)育在河道沉積中；而水平層理一般發(fā)育在（泥質(zhì)）粉砂巖和（粉砂質(zhì)）泥巖中，代表安靜和相對低能環(huán)境，主要發(fā)育在平原沼澤沉積中。

（3）交錯層理：由一系列斜交于層系界面的紋層組成，斜層系可以彼此重疊、交錯、切割的方式組合。主要有小-中型板狀交錯層理、楔狀交錯層理、沙紋層理等。巖性多為灰色細-中砂巖，多見于分流河道沉積微相中。

2.2.2.3 煤層（線） 煤線、煤層在長8 各小層中均有發(fā)育，煤層厚度3～6 cm，手感較輕，污手，多與黑色泥巖伴生。煤線為水體較淺或間歇暴露地表的標志，表明長8 為三角洲平原相沉積（見圖3，圖4）。

圖3 黃39 井，長811，2 671.48 m，煤線

圖4 黃36 井，長82，2 786.7 m，煤線

圖5 黃48 井，長81，2 656.2 m，植物葉片

圖6 黃205，長822，2 543.4 m，植物葉片

圖7 黃39 井，長81，2 672.6 m，垂直蟲孔

圖8 長81 粒度頻率累積曲線

圖9 長82 粒度頻率累積曲

2.2.2.4 古生物標志 本區(qū)長8 油層組中植物莖、葉碎片化石較常見，植物化石多為完整蘆木化石，反映了平原相泥炭沼澤沉積環(huán)境。局部偶見蟲孔構造，說明長8 沉積時，水體較淺（見圖5，圖6，圖7）。

2.3 粒度分析

紅井子地區(qū)長8 油層組砂巖以細砂巖為主，碎屑顆粒粒徑一般在0.13～0.25 mm，平均粒徑0.2 mm，標準偏差0.5～0.93，顆粒分選中等-較好；偏度平均值為大于0.3，為極正偏和正偏為主，反映其具有河流沉積的特點（見圖8，圖9)。

本區(qū)長8 各層位的概率累計曲線均為二段直線型曲線及具過渡段的二段直線型，分別代表懸浮總體及跳躍總體，缺乏滾動總體，曲線以跳躍總體為主，其含量高于80 %以上，跳躍總體斜率高，分選較好，懸浮總體含量低，分選相對較差，截點為突變式，表明研究區(qū)砂體的形成主要受河流作用控制。

2.4 測井相特征

不同沉積微相，其測井曲線響應特征不同，本次研究主要從自然電位、自然伽瑪?shù)葴y井曲線韻律、平滑度、幅度、接觸關系和組合形態(tài)等特征進行分析對比，結合長8 油層組巖心特征，建立測井相模型，以此為標準進行沉積微相研究。本區(qū)主要曲線形態(tài)有以下幾種。

2.4.1 鐘形曲線 底部呈突變和頂部呈漸變關系的鐘形曲線，反映了由粗變細的分流河道砂體沉積特征。如由多個沖刷面、疊置河道砂體與河間洼地泥質(zhì)巖夾層組合在一起，因每個疊置砂體的粒級及含泥量的韻律性變化，可使鐘形曲線多次疊加。

2.4.2 齒化箱形曲線 底、頂部呈突變關系或略顯正韻律變化過渡為箱形的齒化箱形曲線，反映由細砂巖和粉細砂巖組成的具有多韻律疊置的水上分流河道沉積特征；內(nèi)部結構不均勻，可能發(fā)育有多個泥巖夾層。

2.4.3 疊置漏斗形曲線 曲線幅值向下減小，底部呈漸變而頂部呈突變關系的疊置漏斗形曲線，往往對應于反韻律的薄層砂巖、粉砂巖、泥巖互層的巖性組合，砂巖主要發(fā)育于上部。

2.4.4 平滑曲線 較平滑的高伽瑪值曲線，反映較連續(xù)的大套炭質(zhì)泥巖段沉積，但由于炭屑和有機質(zhì)含量較高，其視電阻率值明顯高于普通的泥巖，為平原沼澤環(huán)境沉積。

2.4.5 尖刺狀指形曲線 以箱狀和鐘形曲線為背景的尖刺狀指形曲線，往往與水道砂體中夾有鈣質(zhì)膠結層有關，出現(xiàn)在水道砂體的底部。

2.5 沉積相劃分及其特征

根據(jù)巖石學、沉積構造、古生物和測井相等特征分析認為紅井子地區(qū)長8 油層組為三角洲平原沉積體系，微相類型（見表3）。

表3 紅井子地區(qū)長8 油層組沉積相劃分表

2.6 沉積相平面展布

紅井子地區(qū)長8 期為北西物源體系，處于三角洲平原區(qū)，為網(wǎng)狀河沉積。分流河道、平原沼澤分布面積大，發(fā)育廣泛。

長81發(fā)育4 條分流河道，砂體北西南東向，寬度2～15 km，與河間沼澤相間分布。分支河道兩側發(fā)育決口扇、天然堤，決口扇面積小，砂體厚度大，尖滅快。研究區(qū)東南部河間低洼地帶，沼澤呈串珠狀分布于分支河道間，說明古河流分支河道相互切割，頻繁改道，拼接分叉，結構形式上呈網(wǎng)狀，與現(xiàn)代河流三角洲發(fā)育形式一致。

長82發(fā)育6 條分流河道，砂體北西南東向，寬度2～12 km，與河間沼澤相間分布，砂體連續(xù)性差，規(guī)模明顯小于長81油層組。分支河道丙側發(fā)育決口扇、天然堤。分布于分支河道間的平原沼澤星羅棋布，與長81相似，具平原網(wǎng)狀河形態(tài)。

3 結論

（1）根據(jù)沉積背景、重礦物及砂巖組份特征綜合研究表明，紅井子地區(qū)長8 油層組為西北物源體系。

（2）粒度分析成果表明，紅井子地區(qū)長8 油層組砂巖以細砂巖為主，概率累計曲線為二段直線型曲線及具過渡段的二段直線型，以跳躍總體為主，缺乏滾動總體，表明研究區(qū)砂體的形成主要受河流作用控制。

（3）紅井子地區(qū)長8 油層組中煤線大量發(fā)育，見蟲孔構造，表明沉積環(huán)境水體較淺或間歇暴露地表；油層組中植物莖、葉碎片化石常見，可見植物根須化石，反映了平原相泥炭沼澤沉積環(huán)境。

（4）本區(qū)長81、長82砂體尖滅快，連片性差，具平原網(wǎng)狀河流特征。分支河道、平原沼澤構成了沉積體系主體，綜合分析認為，本區(qū)長8 油層組為三角洲平原沉積。

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