鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)延長組長8沉積相分析

楊志文

(西北大學地質(zhì)學系/大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)延長組長8沉積相分析

楊志文

(西北大學地質(zhì)學系/大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

[摘要]三疊系延長組長8是鄂爾多斯盆地西南緣鎮(zhèn)涇油田代家坪地區(qū)的重要勘探開發(fā)層位之一。前人根據(jù)露頭、鉆井資料礦物成分和含量統(tǒng)計認為長8段為南西-北東向三角洲前緣分流河道沉積。結(jié)合三維地震資料和鉆井、地質(zhì)等資料，得出研究區(qū)長8油層組主河道發(fā)育方向與前人研究一致，但沉積相研究結(jié)果卻不同。結(jié)合巖石特征、地震反演、測井相以及單井相和連井相分析認為該區(qū)長8為三角洲平原亞亞相，主要發(fā)育分流河道、河漫灘和決口扇微相。通過相平面展布和前人研究綜合分析認為長8古物源來自工區(qū)的西南部。

[關(guān)鍵詞]鄂爾多斯；長8；沉積相；古物源

代家坪工區(qū)地處甘肅省鎮(zhèn)原、涇川之間，且位于涇河(Ⅰ)工區(qū)正北部，構(gòu)造位置位于鄂爾多斯盆地西南緣天環(huán)坳陷最南端(見圖1)。代家坪地區(qū)從上世紀七十年代都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了油氣構(gòu)造，直到2003年華北石油分公司才對其加大了勘探力度，發(fā)現(xiàn)延長組長8為該區(qū)的主力產(chǎn)油層。從45口已完鉆探井和水平井的產(chǎn)油情況可看出產(chǎn)油井的日產(chǎn)量都小于5 t，皆屬于低產(chǎn)井，通過前人研究，這是由于長8儲層特征為低孔低滲，而沉積相往往是儲層物性的決定因素。

圖1　代家坪地區(qū)工區(qū)位置圖

前人對盆地西南緣長8段沉積相做過大量研究，但都未取得一致觀點。吳旭光[1]等認為紅河油田鎮(zhèn)涇地區(qū)長8段沉積相為陸相辮狀河-曲流河過渡河流相沉積，物源方向主要為西南方向，其次為北西和南東方向；張哨楠[2]等認為是常規(guī)的河流相三角洲沉積，優(yōu)質(zhì)儲集層砂體主要為水下分流河道砂體和河口壩砂體；王志坤等[3]、鄭希民等[4]認為是辮狀河三角洲沉積相，而優(yōu)質(zhì)儲集體為河口壩沉積；付金華等[5]認為是沖積扇—扇三角洲沉積；楊斌虎等[6]認為是發(fā)育扇三角洲沉積相，儲層砂巖主要為前緣的水下分流河道砂體；鄧秀琴[7]、劉化清等[8]認為是淺水湖泊三角洲沉積，儲層主要為水下分流河道砂體， 而河口壩、重力流不發(fā)育。多數(shù)學者認為， 盆地西南部長8段物源主要來自西南方向[6,9-11]。

本次研究基于國內(nèi)首次用三維地震資料和區(qū)域二維地震資料，在三疊系延長組發(fā)現(xiàn)了很多現(xiàn)象級的地質(zhì)現(xiàn)象，尤其在工區(qū)附近或工區(qū)內(nèi)的砂體展布研究具有很大意義。綜合巖石特征、地震反演、測井相、單井相和連井相綜合分析認為，研究區(qū)長8段發(fā)育三角洲平原亞相，主要發(fā)育分流河道、河漫灘和決口扇微相。結(jié)合前人研究物源方向可判斷該區(qū)主要物源方向來自西南方向。

圖2　紅河油田長8骨架顆粒三角圖

1巖性特征

由于該研究區(qū)缺乏巖芯資料，所以不能詳盡的描繪出其巖性特征，只能通過代家坪區(qū)塊相鄰紅河油田的取芯資料加以類比。

目前砂巖分類普遍采用三角形圖解，本文依據(jù)Folk制作三角圖(圖2)。根據(jù)4口井的176個薄片的統(tǒng)計結(jié)果來看，研究區(qū)內(nèi)長8砂巖主要為長石巖屑砂巖，碎屑顆粒以巖屑為主，平均含量為42.4%，石英平均含量為30.8%，長石平均含量為26.4%(圖2)。長石主要由斜長石和鉀長石組成，其中鉀長石含量相對高一些。巖屑成分復(fù)雜，骨架顆粒中巖屑類型主要為噴出巖、花崗巖、石英巖、云母，少量千枚巖、片巖，沉積巖巖屑較少，常見巖屑泥化，個別巖屑綠泥石化或鐵礦化。

2地震反演預(yù)測砂體平面展布

地震反演就是利用把地震、測井、地質(zhì)資料所反映的消息有機的結(jié)合起來，在一定模式的約束下進行反演，信息包括巖性、構(gòu)造、層位、振幅、波阻抗等。目前地震反演分為疊前反演和疊后反演。常用的反演方式一般為疊后反演，此次研究區(qū)對長8的反演也采用Jason測井約束疊后反演。疊后反演包括：測井曲線標準化，數(shù)據(jù)加載，合成記錄制作，建立反演模型，反演計算，效果分析6個方面。

圖3　長81密度反演(右)和伽馬反演(左)砂的百分含量圖

經(jīng)Jason反演出的體文件，往往由于Jason里的屬性提取方法較少，只能提取到普通的振幅屬性，實際效果受到影響，須導(dǎo)入到landmark里根據(jù)需要的進行參數(shù)方法提取。一般取密度反演、聲波時差反演、自然伽馬反演和孔隙度反演。密度反演和自然伽馬反演可以區(qū)分砂泥巖，聲波時差反演可以區(qū)分頁巖和煤層，孔隙度反演可以得到有效砂體厚度。

本次地震反演分別提取出了長81的自然伽馬反演和密度反演砂的百分含量圖，在反演時密度小于2.55 g/cm3，自然伽馬小于95API。因為通過鉆井資料分析,長82小層主要顯示為“泥包砂”，砂體總體不發(fā)育.又因為本次地震反演的目的是研究長8的砂體展布,故只對長81小層提取了地震屬性。通過對比發(fā)現(xiàn)，密度反演屬性圖在反應(yīng)砂體上沒有伽馬反演屬性圖效果好(圖3)。故在此工區(qū)分別提取了長812和長813的伽馬屬性砂的百分含量圖(圖4)來解釋說明。圖中暖色調(diào)表示砂地比相對較高，即砂體相對發(fā)育地區(qū)，紫色為泥巖含量高的區(qū)域。整個工區(qū)地層基本等厚，因此砂巖百分含量也就能夠反映了砂巖厚度的變化。

圖4　長812(左)和長813(右)伽馬反演砂巖百分含量圖

從長812伽馬反演砂巖百分含量圖可知，砂體分布明顯高于長813。該反演圖井位約束較好，工區(qū)的ZP2、ZP3、HH50、HH64、HH76、HH77等井完全符合反演結(jié)果，這說明反演效果較好。砂體整體集中于中北部呈條帶狀北東向分布，平均厚度在10～18 m之間，此處也是整個區(qū)域砂體最厚的地帶。圖上還分布有明顯呈近南北向的窄的亮色條帶，這可以推測可能是三條分流河道由南往北匯聚于中北部的主河道區(qū)域，這也解釋了該處厚砂的發(fā)育特點。圖中的西北角有一塊亮色區(qū)域但又和中北區(qū)塊是間斷的，所以可以推測在之上還發(fā)育一條分流河道。長813反演效果沒有長812好，這可能是由于工區(qū)環(huán)境復(fù)雜，子波標準化處理時不太恰當所致。但整體趨勢和長812相同，從圖中明顯可以看出發(fā)育南北向的三條支流然后匯聚于中北，然后往北東向流出。暗色區(qū)域較多，推測可能為河漫灘沉積。

3測井相分析

所謂的測井相分析就是通過分析取芯井典型沉積微相類型對應(yīng)的測井曲線響應(yīng)，建立巖性和電性之間的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)根據(jù)測井曲線即能判別巖性和沉積相，最終將在取芯井確定的沉積微相類型推廣到非取芯井。對比研究區(qū)測井曲線發(fā)現(xiàn)，自然伽馬曲線對巖性識別較為敏感，能夠準確反映泥質(zhì)含量的多少。長8純砂巖、粉砂巖和泥巖的伽馬值逐漸變大，有明顯的幅度差。

圖5　代家坪地區(qū)長8測井相類型

分流河道砂體伽馬曲線形態(tài)主要有鋸齒狀鐘形、鋸齒狀箱型(圖5A，B，C)，巖性為中—細砂巖，砂體內(nèi)部常常有“砂包泥”現(xiàn)象，伽馬值一般在50～80 API，底部常和泥巖或粉砂質(zhì)泥巖成突變接觸，巖心上觀察到的沖刷面構(gòu)造，往往伴隨泥礫的存在。決口扇砂體伽馬曲線形態(tài)為指狀或小型鐘狀，巖性為粉—細砂巖，單層厚度較薄，一般為3～5 m，伽馬值70～95 API，通常頂?shù)诪槟鄮r包圍(圖5B)。漫灘沼澤沉積伽馬曲線常為鋸齒狀高幅(圖5D)，伽馬值100～120 API，巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，部分夾有炭質(zhì)頁巖，伽馬值大于120 API。

4單井相和連井相分析

圖5為紅河72井長81單井綜合柱狀圖，分析認為是三角洲平原亞相，主要沉積微相有分流河道、河漫灘和決口扇。2 172.42～2 184 m伽馬曲線呈齒化鐘形，向上依次為細砂巖、粉砂巖和泥巖，反映向上的正粒序特征，為典型的河道二元結(jié)構(gòu)。2 186～2 189 m為一套深灰色泥巖，水平層理發(fā)育，其底部為50 cm厚的炭質(zhì)頁巖，手摸染色變黑，伽馬值異常偏高，大于150 API，密度、聲波時差變小，電阻升高，為漫灘沼澤沉積。從2 189～2 197 m過渡為河漫灘和決口扇的交互沉積，偏離主河道位置，形成泥巖和粉砂巖疊置堆積，決口扇主要為粉—細砂巖，厚度5 m左右，伽馬形態(tài)為低平背上的指狀。

下圖為研究區(qū)沿北東向(圖6)和北西向(圖7)兩條連井剖面對比，黑色表示為長7底部“張家灘頁巖”。砂體為多期單河道在某個主河道帶內(nèi)縱向切割疊置、橫向拼接合并而成，形成下切谷充填透鏡體，單期河道砂體一般厚度最大為15 m，厚度在20 m以上砂體系多期復(fù)合河道沉積。北西向連井剖面可以看出，研究區(qū)西北部長813、長821分流河道砂體發(fā)育，呈透鏡體；東南部相對砂體較薄，連通性較好；中部有薄層透鏡體殲滅，復(fù)合疊置河道帶發(fā)育。北東向連井剖面可以看出，砂體橫向連通較好，長812、長813砂體發(fā)育。研究區(qū)長811砂體整體不發(fā)育，多為粉砂質(zhì)泥巖夾一套3～5 m薄層砂巖，判斷為決口扇砂體。

圖6　北西向沉積相對比剖面

圖7　北東向沉積相對比剖面

圖8　長813沉積相平面展布圖

圖9　長812沉積相平面展布圖

5平面展布及物源分析

平面相分析是單井相分析、剖面相分析及測井相分析的基礎(chǔ)上，針對每一個時間單元在不同井上的巖性、物性、地震屬性及電性特征，確定出每口井上的各個沉積時間單元的相類型，再根據(jù)各相砂體形態(tài)在空間變化組合特征，確定出各個時間單元的沉積相平面分布圖[13-16]。

圖8為根據(jù)長813砂體百分含量屬性圖(圖3左)和鉆井砂厚綜合勾繪的沉積相平面圖，可以看出砂體沿著河道呈帶狀分布且在河道邊緣呈片狀分布。主河道寬度大約3 km，砂厚介于5～20 m，認為它是辮狀河-曲流河之間的河道特征。從圖中可看出該區(qū)總體有兩條北東向河道，其中一條由三條分流河道匯聚而成,且分流河道都呈近南北向和北北西向.從河道的平面分布可看出當時長813沉積期物源可能來自工區(qū)西南方。沿河道方向砂體連通性較好，與前人研究結(jié)果一致[6]。分流河道間主要微相為河漫灘微相，巖性主要為泥巖和粉砂巖，多口鉆井發(fā)現(xiàn)炭質(zhì)頁巖；也有洪水沖破天然堤，發(fā)育決口扇微相，巖性主要為細、粉砂巖和泥巖，在圖3(右)的反演圖上可以看出砂的含量約占30%左右。

長812沉積相分布和長813略有不同，物源方向一致，也是NE向，分流河道方向發(fā)生遷移，為近北北東向(圖9)，河道整體也在往西偏移。長812砂厚介于5～20 m，主河道及分流河道寬度都大于長813沉積時期，辮狀河河道特征比較突出。在長813廢棄的分支河道里，發(fā)育向上變細的正粒序沉積，頂部為水平層理的泥巖，為廢棄分流河道沉積。在兩期河流都發(fā)育的地方，發(fā)生河道砂體疊置，砂地比較大，如紅河50井和紅河77井。此外，洪水期河水沖破河堤，水流攜帶細砂巖、粉砂巖在漫灘發(fā)生沉積，形成決口扇砂體，向河漫平原方向逐漸減薄尖滅，砂體一般厚度為幾十厘米到十幾米。

前人通過前積反射，證明鄂爾多斯盆地西南部延長組湖盆底型具有“南陡北緩、西陡東緩”的特點[12-14]。再結(jié)合河道的平面展布方向，可初步判定該區(qū)長8古物源方向為工區(qū)的西南向[15]。

6結(jié)語

通過對鎮(zhèn)涇油田代家坪地區(qū)的地層、沉積相、砂體展布及古物源分析可得出以下結(jié)果：

(1) 根據(jù)巖性特征、測井相特征、單井相及連井相特征和地震反演特征可將長8沉積相劃分為辮狀河三角洲相，其亞相為三角洲平原，主要發(fā)育的微相有分流河道、河漫灘和決口扇。

(2) 根據(jù)巖性特征和沉積相平面展布圖特征綜合分析，認為長8的古物源來自工區(qū)的西南部，與前人研究一致。

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[收稿日期]2016-01-08

[作者簡介]楊志文(1991-)，男，陜西漢中人，在讀碩士研究生，主攻方向：礦產(chǎn)普查與勘探。

[中圖分類號]TE121.3

[文獻標識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)03-0230-04