鄂爾多斯盆地馬嶺地區(qū)長8油層組物源及沉積展布特征

雷啟鴻，高瓊瑤，成良丙，李繼紅，楊永興，高軍鋒

（1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，西安710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，西安710018；3.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安710069；4.西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室，西安710069）

鄂爾多斯盆地馬嶺地區(qū)長8油層組物源及沉積展布特征

雷啟鴻1，2，高瓊瑤3，4，成良丙1，2，李繼紅3，4，楊永興1，2，高軍鋒3，4

（1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，西安710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，西安710018；3.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安710069；4.西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室，西安710069）

通過對鄂爾多斯盆地馬嶺地區(qū)長8油層組15口鉆井巖心的巖石學(xué)特征、沉積構(gòu)造、生物化石及粒度特征等的綜合研究，結(jié)合輕、重礦物組合平面展布特征、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變差函數(shù)分析及砂巖百分含量平面分布規(guī)律等，對該區(qū)物源及古水流方向進行了分析。結(jié)果表明：研究區(qū)物源與古水流方向為北東向和南西向，發(fā)育淺水三角洲前緣沉積，各小層沉積微相的展布隨雙向水流強弱的不同而變化。

物源分析；沉積相展布特征；長8油層組；馬嶺地區(qū)；鄂爾多斯盆地

0　引言

馬嶺地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南緣，橫跨伊陜斜坡和天環(huán)坳陷2個構(gòu)造單元（圖1）。晚三疊世，盆地內(nèi)部形成大型內(nèi)陸湖泊，發(fā)育了一套完整的陸相河流—三角洲—湖泊沉積體系［1］。三疊系主力含油層系延長組自上而下劃分為10個油層組，依次為長1～長10油層組［2］。馬嶺地區(qū)長8油層組物源主要來自北東和南西（南）2個方向［2-3］，其中北東部物源來自盆地北部陰山，而南西部物源主要來自隴西和秦嶺古陸［4］。研究區(qū)北東部離物源較遠(yuǎn)，經(jīng)過長距離搬運在湖盆坡度較緩的地方形成了曲流河三角洲—湖泊沉積體系［1，4-6］；南西（南）部離物源較近，在凹陷陡坡的邊緣形成了扇三角洲［6］或辮狀河三角洲沉積體系［2，7-8］。兩大沉積體系在研究區(qū)混合，使得沉積條件更為復(fù)雜，而物源及古水流方向認(rèn)識不清，砂體平面展布規(guī)律復(fù)雜，直接影響到長8油層組油氣勘探開發(fā)的進度。因此，認(rèn)清物源方向、精確描述沉積相平面展布特征是該區(qū)突破勘探開發(fā)瓶頸的直接手段。在前人［6，9-13］利用輕、重礦物平面展布特征和地球化學(xué)等方法分析鄂爾多斯盆地南西部物源及古水流方向的基礎(chǔ)上，引入砂巖百分含量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變差函數(shù)分析方法，進一步定量化物源方向，有利于研究區(qū)砂體展布趨勢及展布規(guī)律的深入研究，可為類似巖性油氣藏的勘探提供借鑒。

圖1　馬嶺地區(qū)位置Fig.1 Location ofM aling area

1　基本沉積特征

1.1巖石學(xué)特征

根據(jù)鄂爾多斯盆地馬嶺地區(qū)15口取心井的巖心觀察及薄片與圖像粒度分析，目的層段儲層主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，顏色主要為灰色和深灰色，部分泥巖與泥質(zhì)粉砂巖為灰黑色和黑色。巖屑以變質(zhì)巖和火成巖巖屑為主，體積分?jǐn)?shù)分別為13.75%和9.49%；沉積巖體積分?jǐn)?shù)極低，為1.57%；長石和石英的體積分?jǐn)?shù)分別為34.21%和40.98%。顆粒粒度均勻，以細(xì)砂巖為主（67.67%），中砂巖次之（24.25%），個別見粗砂巖（0.66%）。平均粒徑為2.959Φ，標(biāo)準(zhǔn)偏差平均為0.728Φ，偏度平均為2.959（正偏度），峰度為0.83～4.47，尖銳型，分選中等—較好（圖版Ⅰ-1），以點、線接觸為主，次棱角狀（圖版Ⅰ-2～Ⅰ-3），為典型的“懸移載荷”搬運，以孔隙-薄膜式膠結(jié)為主（圖版Ⅰ-4），結(jié)構(gòu)成熟度中等—好，成分成熟度低。

1.2粒度分布特征

馬嶺地區(qū)長8油層組粒度概率曲線主要有三段式和兩段式2種類型，其中兩段式又分為兩段式Ⅰ型和兩段式Ⅱ型（圖2）。

圖2　馬嶺地區(qū)長8油層組粒度概率曲線Fig.2 Probability curve of grain size of Chang 8 oil reservoir set in M aling area

三段式：主要由滾動總體、跳躍總體和懸浮總體組成。在研究區(qū)少量樣品中可見三段式，以跳躍總體為主，斜率為60°～70°，分選中等，反映沉積物沉積時水動力強，河道底部發(fā)育底沖刷構(gòu)造［圖2（a）］。

兩段式Ⅰ型：在研究區(qū)廣泛發(fā)育，主要由跳躍總體和懸浮總體組成。其中，跳躍總體占60%～80%，斜率為60°～75°，分選中等；懸浮總體含量低，分選相對較差，在研究區(qū)解釋為水下分流河道［圖2（b）］。

兩段式Ⅱ型：主要由跳躍總體和懸浮總體組成，仍以跳躍總體為主，分選中等—好。跳躍總體呈現(xiàn)為兩段直線，這是由于其沉積組分受到了沖刷和回流2種沉積作用所致。懸浮總體和跳躍總體的過渡段通常解釋為河口壩粒度分布特征［圖2（c）］。

1.3沉積微相特征

鄂爾多斯盆地延長期以亞熱帶潮濕型氣候為主［14］，整體具有盆大、坡緩、水淺、多物源及構(gòu)造穩(wěn)定的特征［1］，在湖底坡度平緩、大型河流入湖的地區(qū)極易形成特殊的淺水三角洲沉積體系［15］。馬嶺地區(qū)長8油層組沉積期，周邊地形平緩，傾角小，沉積環(huán)境主要為淺水湖泊，湖平面波動頻繁，岸線擺動幅度大而迅速。綜合15口取心井的巖心觀察，結(jié)合測井相等研究，認(rèn)為研究區(qū)長8油層組主要為淺水三角洲沉積體系，發(fā)育三角洲前緣亞相、前三角洲亞相和淺湖亞相。其中，三角洲前緣亞相發(fā)育有效儲集砂體，主要包括水下分流河道和河口壩，分流間灣與遠(yuǎn)砂壩等微相砂體不發(fā)育。

1.3.1水下分流河道

水下分流河道是水上分流河道向水下的延伸。馬嶺地區(qū)長8油層組水下分流河道沉積以細(xì)砂巖和中細(xì)砂巖為主，砂體底部也見粗砂巖和含礫砂巖，礫石以泥礫居多，且呈現(xiàn)順河道流向的疊瓦狀排列（圖版Ⅰ-5）。每條分流河道微相為周期性水位變化的單向水流所形成的向上變細(xì)的正旋回層序［16］，由于河道的頻繁下切侵蝕往往形成疊置厚砂層，發(fā)育多種沉積構(gòu)造，如底沖刷構(gòu)造（圖版Ⅰ-6）、槽狀交錯層理（圖版Ⅰ-7）、平行層理（圖版Ⅰ-8）及板狀層理（圖版Ⅰ-9）等。測井響應(yīng)特征明顯，自然伽馬曲線多呈中高幅微齒化的鐘形［圖3（a）］、箱形［圖3（b）］和鐘形-箱形組合，自然電位呈現(xiàn)明顯的負(fù)異常。

圖3　馬嶺地區(qū)沉積微相測井曲線Fig.3 Logging curvesof sedimentarym icrofacies in M aling area

1.3.2河口壩

分流河道向湖泊方向延伸時能量減弱，大量河水?dāng)y帶物快速堆積下來，在河口處形成了河口壩［1］。馬嶺地區(qū)河口壩主要為反韻律特征，單砂體一般厚1～3m，常形成沙紋交錯層理、低角度交錯層理（圖版Ⅰ-10）及波狀層理（圖版Ⅰ-11），局部可見滑塌變形構(gòu)造（圖版Ⅰ-12）和透鏡狀層理（圖版Ⅰ-13）。由于水體較淺，湖平面變化受氣候和大氣降水影響明顯，生物繁盛，巖層中發(fā)育垂直于層面的生物鉆孔（圖版Ⅰ-14）和生物遺跡化石（圖版Ⅰ-15），可見沿層面分布的云母碎片（圖版Ⅰ-16）等。由于后期分流河道的不斷進積，河口壩沖刷侵蝕嚴(yán)重，保存不完整或發(fā)育局限，很難從測井曲線上進行識別。

2　物源分析及其對沉積相平面展布的影響

利用輕、重礦物組合平面分布特征，對馬嶺地區(qū)砂質(zhì)含量進行了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變差函數(shù)分析，并結(jié)合砂巖百分含量平面分布規(guī)律，確定了該區(qū)物源及古水流方向。

2.1輕、重礦物組合特征

水動力條件和埋藏成巖作用是影響物源信息的2個主要的因素［12，17］。在相似的水動力條件和成巖作用下，穩(wěn)定重礦物可以反映出物源的方向［17］。根據(jù)馬嶺地區(qū)30余塊樣品輕、重礦物組合的平面分布規(guī)律，可看出研究區(qū)南西部中等穩(wěn)定重礦物占有一定的比例，且從研究區(qū)南西部到中部石英和長石的含量變化均不大，總體物源來自北東—南西方向（圖4）。

圖4　馬嶺地區(qū)長8油層組輕、重礦物含量平面分布圖Fig.4 The lightand heavym ineralscontentof Chang 8 oil reservoir set in Maling area

2.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變差函數(shù)分析

對于同一地區(qū)同一區(qū)域化變量來說，相似的變差函數(shù)表明其具有相似的地質(zhì)成因，不同的變差函數(shù)則說明其地質(zhì)成因有差異［18-19］。由于變差函數(shù)強調(diào)三維空間上的數(shù)據(jù)構(gòu)形，因此可定量描述區(qū)域化變量的空間相關(guān)性，即地質(zhì)規(guī)律所造成的儲層參數(shù)在空間上的相關(guān)性［19］。對馬嶺地區(qū)長8油層組100余口井砂質(zhì)含量數(shù)據(jù)進行變差函數(shù)分析后得出，總體上砂體展布的優(yōu)勢方向為北東36°～南西54°（圖5），這與前人［6，11-16，20-23］所研究的區(qū)域沉積相結(jié)果是一致的。對各小層砂體砂質(zhì)含量分別進行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果（表1）表明：砂體展布在主方向上（角度）存在差異，這主要是由于受雙向物源的控制所致。通過對研究區(qū)砂質(zhì)含量數(shù)據(jù)進行變差函數(shù)分析，確定了各小層砂體發(fā)育的優(yōu)勢方向，并定量化描述了其物源方向，有利于后期沉積相平面展布規(guī)律的分析。

圖5　馬嶺地區(qū)長8油層組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變差函數(shù)分析示意圖Fig.5 The variation function analysisof data structure of Chang 8 oil reservoir set in M aling area

表1　馬嶺地區(qū)長8油層組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變差函數(shù)分析結(jié)果Table 1 The variation function analysisof data structure of Chang 8 oil reservoir set in M aling area

2.3砂巖百分含量分布

砂巖百分含量、最大單砂層厚度及其在平面上的變化與物源息息相關(guān)［24］。對同一個沉積體系而言，砂巖百分含量越大，表明其距離沉積物源區(qū)越近，同時其變化規(guī)律與古水流特征一致，不同的高值帶對應(yīng)不同的古水流體系［25-27］。因此，可根據(jù)研究區(qū)100余口井測井二次解釋的最大單砂層厚度和砂巖百分含量平面展布特征來判斷物源方向及砂體展布特征。以長812小層為例（圖6），研究區(qū)北東部和南西部砂體較為發(fā)育，向研究區(qū)中心有逐漸減弱的趨勢，呈北東—南西向條帶狀展布，同樣反映出該區(qū)受北東部和南西部2個物源區(qū)和古水流體系的影響。

圖6　馬嶺地區(qū)長812小層最大單砂層厚度（a）與砂巖平面展布特征（b）Fig.6 Themaximum single sand thickness（a）and percentage contentof sand（b）of Chang 812sublayer in M aling area

圖7　馬嶺地區(qū)長812（a）與長813（b）小層沉積相平面展布Fig.7 Planar distribution of sedimentary faciesof Chang 812sublayer（a）and Chang 813sublayer（b）in M aling area

2.4沉積相平面展布特征

根據(jù)沉積相標(biāo)志與測井相標(biāo)志的分析，結(jié)合砂地比平面分布及物源方向，確定了馬嶺地區(qū)長8油層組沉積微相平面展布規(guī)律，并認(rèn)為在雙物源的控制下，雙向水流的強弱是各小層沉積相帶展布各異的主要原因。如圖7所示：長813沉積期物源來自北東和南西2個方向，其中南西向水動力較強，水下分流河道呈網(wǎng)狀交織，砂體較為發(fā)育，因此H305井區(qū)為該小層的“甜點”區(qū)，而北東向水動力相對較弱，砂體不發(fā)育；長812沉積期具有繼承性，但來自北東向的水動力能量明顯增強，河道發(fā)生了明顯的北西向遷移，砂體也更為發(fā)育（參見圖6），因此M30井區(qū)為該小層的“甜點”區(qū)，而南西向的水動力較弱，使得研究區(qū)中部及西部廣泛發(fā)育（濱）淺湖亞相。對長813和長812這2個小層變差函數(shù)分析的結(jié)果也表明，砂體發(fā)育的優(yōu)勢方向具有一定差異。與長812小層相比，長813小層砂體發(fā)育的主方向發(fā)生了較大偏移，物源雖都是來自北東和南西2個方向，但由于雙向物源水動力強弱的不同，造成平面上沉積相帶展布方向有10°左右的偏差，進而致使每個小層有利“甜點”區(qū)塊發(fā)生變化。

3　結(jié)論

（1）馬嶺地區(qū)長8油層組沉積相主體為淺水三角洲前緣，主要發(fā)育水下分流河道，河口壩與遠(yuǎn)砂壩不發(fā)育。

（2）馬嶺地區(qū)物源與古水流方向為北東向和南西向，砂體展布在研究區(qū)相對復(fù)雜。水下分流河道不斷發(fā)生改道與遷移，且頻繁交織與匯合，使得長8油層組各小層沉積微相展布發(fā)生不同程度的變化。水動力強弱的差異造成研究區(qū)不同小層沉積中心不斷遷移，總體呈現(xiàn)退積型特征。

（3）在分析物源方向時嘗試引入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變差函數(shù)分析方法，在確定砂體發(fā)育優(yōu)勢方向的同時也指出了平面上沉積相的展布方向，為類似多物源控制下的巖性油氣藏沉積相的研究提供了一種定量化方法。

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圖版Ⅰ

（本文編輯：王會玲）

Provenanceand sedimentary faciesevolution of Chang 8 oil reservoir set in M aling area，OrdosBasin

LEIQihong1，2，GAOQiongyao3，4，CHENG Liangbing1，2，LIJihong3，4，YANG Yongxing1，2，GAO Junfeng3，4
（1.Research Institute ofExploration and Development，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration and Developmentof Low-permeability Oiland Gas Fields，Xi'an 710021，China；3.DepartmentofGeology，NorthwestUniversity，Xi'an 710069，China；4.State key laboratory ofcontinentaldynamics，NorthwestUniversity，Xi'an 710069，China）

Based on the petrology characteristics，sedimentary structure，biological fossilsand grain-size distribution of cores from 15 drilling wells of Chang 8 oil reservoir set in Maling area，combined with heavy and lightmineral combination characteristics，variational function of data structure and plane distribution of sand content，this paper analyzed the direction of provenanace and palaeocurrent.The results show that the provenanace and palaeocurrent came from the southwestand northeastof the study area，Chang8 oil reservoirsetdeveloped shallow water frontdelta facies，and the sedimentarymicrofacies distribution of each sub-layer changed according to thewater flow intensity from the twodifferentdirections.

provenance analysis；sedimentary facies distribution characteristics；Chang 8 oil reservoir set；Maling area；OrdosBasin

技術(shù)方法

TE121.3

A

1673-8926（2015）02-0070-07

2014-11-15；

2014-12-29

中國石油天然氣集團公司重大攻關(guān)項目“鄂爾多斯盆地致密油勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”（編號：2011E-13）資助

雷啟鴻（1974-），男，碩士，高級工程師，主要從事油田開發(fā)方面的研究工作。地址：（710018）陜西省西安市未央?yún)^(qū)長慶興隆園小區(qū)中國石油長慶油田勘探開發(fā)研究院。E-mail：lqh_cq@petrochina.com.cn。