彭陽-鎮(zhèn)北地區(qū)長8段沉積特征研究

郭小軍，余建國，楊 琦，李德勝

（1.中國石油長慶油田分公司第十一采油廠，甘肅慶陽 745000；2.中國石油長慶油田分公司第二采油廠，甘肅慶城 745100）

彭陽-鎮(zhèn)北地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，北起殷家城，南至小峴，西抵彭陽，東達(dá)三岔，面積約1 500 km2。橫跨天環(huán)坳陷和西緣逆沖帶兩個(gè)構(gòu)造單元，區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜。研究區(qū)主要勘探層位為三疊系延長組和侏羅系延安組，近年來，三疊系長8 油層組成為該區(qū)重點(diǎn)勘探與開發(fā)的含油層系，但由于該區(qū)及鄰區(qū)研究工作相對(duì)薄弱，對(duì)沉積物源及沉積體系還存在不同認(rèn)識(shí)，在一定程度上制約了油氣勘探的快速推進(jìn)。

本文主要利用區(qū)內(nèi)探評(píng)井鉆探資料、分析試驗(yàn)資料、結(jié)合西部延長組典型露頭剖面的相關(guān)資料，厘定長8 小層沉積時(shí)的物源方向，刻畫長8 段的沉積相平面展布特征，總結(jié)提煉骨架砂體的沉積模式，以期對(duì)彭陽地區(qū)長8 油層組砂體空間展布和油氣勘探部署起到積極的作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，屬于鄂爾多斯盆地西南三角洲沉積體系。晚三疊世早期，鄂爾多斯盆地開始大規(guī)模沉降，周邊水體進(jìn)入，整個(gè)盆地開始接受沉積。從長10 油層組沉積期開始，盆地持續(xù)下降。長9油層組沉積晚期是第一次最大湖泛面時(shí)期。長8 油層組沉積時(shí)期構(gòu)造穩(wěn)定，盆地持續(xù)沉降，湖盆規(guī)模不斷擴(kuò)大，但水體輸送保持不變，所以水體面積短暫縮小，湖盆邊緣沉積物陸續(xù)露出水面，形成沉積間斷。長7 油層組早期開始第二次湖泛，兩次湖泛時(shí)期深水區(qū)均發(fā)育大規(guī)模的半深湖-深湖亞相[1，2]。

中三疊世晚期至晚三疊世在鄂爾多斯盆地西緣形成了巨厚的內(nèi)陸碎屑沉積（紙坊組和延長組），在盆地的西緣出現(xiàn)逆沖擠壓，晚三疊世開始，西緣南北向逆沖帶的活動(dòng)逐漸增強(qiáng)，大量粗碎屑物質(zhì)在盆地西緣形成一系列沖積扇裙[3]。

三疊紀(jì)末期的印支運(yùn)動(dòng)使鄂爾多斯盆地發(fā)生構(gòu)造抬升，先前沉積的延長組地層露出水面，其中，西部和西南部隆升強(qiáng)烈，因風(fēng)化侵蝕及季節(jié)性洪水的沖刷，延長組頂部受到強(qiáng)烈侵蝕切割，形成了溝谷縱橫的丘陵地貌[4]，延長組自東向西逐漸剝蝕至長3～長8 地層。

2 基本沉積特征及物源分析

2.1 地層對(duì)比與劃分

研究區(qū)長7 與長8 分界線是一組凝灰質(zhì)泥巖，其上部為高阻油頁巖，表現(xiàn)為低電位、高聲波時(shí)差、高伽馬、高電阻等特點(diǎn)。此組合分布廣泛，是該區(qū)發(fā)育穩(wěn)定的區(qū)域性標(biāo)志層（K1）。內(nèi)部分界依據(jù)單尖峰狀凝灰質(zhì)泥巖特征劃分，結(jié)合沉積旋回和巖性厚度，將長8 油層組細(xì)分為長81小層和長82小層，長81平均地層厚度一般為45～60 m，長82平均地層厚度一般為35～45 m。長8 段地層剝蝕線在紅河-草廟一線。

2.2 巖石學(xué)特征

研究區(qū)長8 段巖性主要為灰色中-細(xì)粒長石砂巖、巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，在彭陽境內(nèi)巖心見礫巖及含礫粗砂巖，崆峒山剖面主要為礫巖。砂巖成分成熟度比較低。顆粒分選性好-中，基本為次棱狀，顆粒接觸關(guān)系以線-點(diǎn)為主。多為方解石膠結(jié)，其次為鐵白云石膠結(jié)。

2.3 物源分析

2.3.1 野外剖面流向?qū)崪y 鄂爾多斯盆地三疊系古流向主要方向有兩個(gè)，即東北向和西南向；其次為西北緣露頭古流向[5]。西緣露頭古水流從甘肅景泰流經(jīng)寶積山，直到環(huán)縣，總體流向由西向東；南部旬邑-銅川（山水河剖面、金鎖關(guān)剖面）古流向?yàn)槟舷虮盵6，7]。

劉超等對(duì)盆地西南緣的窯山、炭山、崆峒山、汭水河等剖面進(jìn)行踏勘，并對(duì)出露地層的砂巖交錯(cuò)層理和礫石扁平面進(jìn)行測量。借助赤平極射投影方法將測量的走向和傾向恢復(fù)到原始沉積狀態(tài)，獲得原始古水流方向，交錯(cuò)層理和礫石扁平面所揭示的古流向主要為南西-北東向。

2.3.2 輕、重礦物含量 自研究區(qū)西部崆峒山-彭陽一線向東部廟渠-演武一線，鋯石、石英等穩(wěn)定礦物含量逐漸增加，而白鈦礦、長石等不穩(wěn)定礦物含量逐漸降低，表明彭陽-鎮(zhèn)北地區(qū)長8 期主要物源方向?yàn)槲髂戏较颉?/p>

2.3.3 磁組構(gòu)古水流分析 古地磁學(xué)作為一門比較年輕的學(xué)科，曾在海底擴(kuò)張、大陸漂移、板塊構(gòu)造與地磁場起源等方面作出了重大貢獻(xiàn)?，F(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地層對(duì)比、測年及應(yīng)力場的恢復(fù)和巖石形變研究。而近年發(fā)展起來的磁組構(gòu)分析在地學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，成為確定地史期的水流方向的一項(xiàng)新方法。

鉆井巖心標(biāo)本的原始方位恢復(fù)后，需進(jìn)一步作磁組構(gòu)（巖石內(nèi)部磁性礦物分布排列特點(diǎn)）研究，最終給出AMS（磁化率各向異性）橢球體赤平投影圖。橢球體AMS 短軸基本上分布于圓心附近，長軸則接近圓邊，長軸所指示方向?yàn)樗鞣较颉?/p>

為了更直觀的反映古水流和物源方向，提取其中最可靠和可靠的試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)定于平面圖上，研究區(qū)延長組沉積主要存在兩個(gè)水流方向，（1）鎮(zhèn)北-演武一帶，水流方向?yàn)槟衔?北東向；（2）環(huán)縣北部一帶，水流方向?yàn)楸蔽?南東向。

3 沉積相特點(diǎn)

3.1 沉積相劃分

對(duì)盆地西南部長8 段沉積相研究，前人早期研究一般認(rèn)為屬于扇三角洲沉積，近期研究認(rèn)為以辮狀河三角洲平原沉積為主。本研究結(jié)合西緣崆峒山、策底坡、汭水河剖面資料及彭陽境內(nèi)重點(diǎn)取心井巖心觀察分析，綜合分析認(rèn)為長8 段在研究區(qū)西部主要為沖積扇沉積，在中東部過渡為辮狀河三角洲平原沉積。

根據(jù)其沉積構(gòu)造、巖石類型、沉積韻律、粒度特征、測井特征等資料，進(jìn)行沉積相、亞相及微相劃分（見表1）。

表1 彭陽-鎮(zhèn)北地區(qū)沉積相劃分表

3.2 沉積微相特征

3.2.1 扇中及扇端 扇中沉積物主要由砂巖、礫狀砂巖和礫巖組成，與扇根沉積相比較，砂與礫的結(jié)構(gòu)成熟度明顯變好。由于辮狀河流的下切充填作用形成槽狀交錯(cuò)層理，甚至局部可見逆行沙丘交錯(cuò)層理，沖刷構(gòu)造發(fā)育。

扇端通常由砂巖和含礫砂巖組成，其中夾粉砂巖和黏土巖（見圖1），可有變形和暴露構(gòu)造。

圖1 Y42 井長81 段沉積相綜合柱狀圖

3.2.2 分流河道沉積 辮狀河分流河道砂體巖性較粗，為雜色砂巖、含礫砂巖及中細(xì)砂巖為主，發(fā)育小型交錯(cuò)層理、脈狀層理及沖刷充填構(gòu)造。

自然電位曲線呈鐘形、箱形以及箱形鐘形的疊加，自然伽馬測井值低，砂巖厚度較大，泥質(zhì)含量較低。

3.2.3 分流河道間沉積 分流河道間沉積內(nèi)部接受細(xì)粒物質(zhì)沉積，巖性以深灰色、黑色粉砂巖、泥巖為主，常見水平層理及透鏡狀層理，局部可見滑塌構(gòu)造。

自然電位曲線呈指狀或平直，自然伽馬測井值高，泥質(zhì)含量較高。

3.3 平面相特點(diǎn)及演化

長82期，研究區(qū)西部為沖積扇沉積，發(fā)育扇中礫質(zhì)和含礫砂質(zhì)沉積，扇端一般發(fā)育砂質(zhì)沉積，在扇體側(cè)翼常見細(xì)粒砂質(zhì)和泥質(zhì)粉砂巖沉積。研究區(qū)中東部為辮狀河三角洲平原沉積，主要包括分流河道砂質(zhì)沉積和分流河道間泥質(zhì)沉積。

長81期，基本沉積格局與長82期類似，研究區(qū)西部為沖積扇沉積，中東部為辮狀河三角洲平原沉積。長81期比長82期沖積扇沉積范圍更大，反映階段性進(jìn)積特點(diǎn)，研究區(qū)東部廟渠、演武一線具向三角洲前緣過渡特點(diǎn)。

表2 彭陽-鎮(zhèn)北地區(qū)長8 油層組沉積相模式

圖2 彭陽-鎮(zhèn)北地區(qū)長8 段沉積模式圖

4 沉積模式

研究區(qū)儲(chǔ)層砂體類型主要為三角洲平原辮狀河道（分流河道）和沖積扇辮狀溝槽。砂體的沉積和疊置組成了巖性油氣藏的重要儲(chǔ)層[5]，因此有必要對(duì)長8 段沉積模式進(jìn)行研究。

通過單井相分析，連井相解剖，平面相研究，認(rèn)為研究區(qū)長8 期主要發(fā)育四種沉積模式[8]:辮狀河道連續(xù)沉積型、辮狀河道連續(xù)疊置型，辮狀河道間斷疊置型，辮狀河道-分流河道間疊置型，其中辮狀河道連續(xù)沉積和辮狀河道連續(xù)疊置形成了研究區(qū)油氣儲(chǔ)層重要的物質(zhì)基礎(chǔ)（見表2，圖2）。

5 認(rèn)識(shí)和結(jié)論

（1）利用輕礦物、重礦物、野外剖面流向?qū)崪y資料、重點(diǎn)井磁組構(gòu)古水流測試資料等，確定了研究區(qū)長8段物源方向主要為西南方向。

（2）研究區(qū)主要為沖積扇和辮狀河三角洲平原沉積，主要微相有扇中、扇端；分流河道、分流河道間等。

（3）主要發(fā)育四種沉積模式:辮狀河道連續(xù)沉積型，辮狀河道連續(xù)疊置型，辮狀河道間斷疊置型，辮狀河道-分流河道間疊置型，其中辮狀河道連續(xù)沉積和辮狀河道連續(xù)疊置形成了研究區(qū)油氣儲(chǔ)層重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。