鄂爾多斯盆地西南部S1–S15井區(qū)山13亞段沉積特征

史劉奇，張 瑞，王印章，王 博

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安 710065；2.西安石油大學陜西省油氣成藏地質學重點實驗室，陜西西安 710065）

鄂爾多斯盆地西南部天然氣勘探開發(fā)至今，已有多口探井與開發(fā)井達到工業(yè)氣流標準，表明該地區(qū)開發(fā)前景良好[1]。國內學者針對該區(qū)域沉積演化做了大量研究，如朱筱敏（2002）通過對鄂爾多斯西南部上古生界層序地層劃分，認為該區(qū)具有河流、三角洲、灘壩等多種沉積體系[2]。劉海峰（2016）通過對鄂爾多斯西南部沉積物源及沉積特征進行研究，認為該區(qū)具有淺水曲流河三角洲沉積特征，主要發(fā)育水下分流河道、水下天然堤、水下決口扇和水下分流河道間等4種沉積微相[3]?，F(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)依然存在沉積微相劃分不統(tǒng)一，砂體展布規(guī)律不清晰等問題。本文通過對S1–S15井區(qū)35口取心井巖心觀察，并結合測井相及前人研究成果，對山13亞段沉積和砂體分布特征進行研究，以期為該區(qū)油氣勘探開發(fā)提供借鑒。

1 地質背景

研究區(qū)位于甘肅慶陽西北方向，區(qū)域構造屬于天環(huán)坳陷與陜北斜坡西南緣的交界處（圖1），整體呈寬緩的西傾單斜，地勢極為平緩，據(jù)前人統(tǒng)計坡降為6.0～10.0 m/km，傾角不足1°[4]。山西期鄂爾多斯湖盆西南部主要受控于西南物源，發(fā)育曲流河淺水三角洲沉積體系[5–7]。研究區(qū)山1段按照標志層和測井響應特征可細分為3個亞段（山11–山13），其中山13亞段為一套多期河道疊加的正旋回厚層砂巖，又稱鐵磨溝砂巖，是本次研究的目的層段。

圖1 S1–S15井區(qū)構造位置

2 沉積相標志

2.1 巖石學特征

沉積巖顏色是判斷沉積環(huán)境的重要依據(jù)，灰色色系往往代表弱氧化環(huán)境，黑色色系指示還原環(huán)境。S1–S15井區(qū)山13亞段發(fā)育粗–中砂巖、細砂巖、粉砂巖和泥巖等。砂巖顏色主要為灰色、灰白色（圖2a），泥巖的顏色為深灰色、灰黑色（圖2b）?？傮w上研究區(qū)沉積巖顏色較深，表明其處于水下還原條件，符合淺水三角洲水下沉積環(huán)境特征。

圖2 S1–S15井區(qū)巖心照片

2.2 粒度特征

研究區(qū)山13亞段砂巖樣品粒度直方圖和頻率曲線以“單峰型”為主（圖3），少見“雙峰型”。單峰粒徑φ值約為1.25，說明砂巖主要屬于中砂范圍；粒徑的平均φ值約為1.30，相對較粗；標準偏差σ1為0.56，屬于分選較好的級別，說明搬運距離較遠；SK值約為0.35，屬于正偏態(tài)；峰度（尖度）KG約為1.30，屬于中等偏尖銳（正態(tài)）。峰形和尖度均表明砂巖粒度分布相對集中，分選性較好。

粒度概率曲線以“假三段式”為主，靠近湖岸線時偶見“三段式”。“假三段式”較為常見，發(fā)育兩段“跳躍”次總體，組分含量在70%左右，粒徑φ值為0.75～2.75，表明砂巖為中等分選性；懸浮次總體含量較“跳躍”次總體含量偏小，含量不高于30%；懸浮次總體與跳躍次總體的截點粒徑φ值為2.25～3.25（圖3a），該點位置變化較小，表明水動力基本穩(wěn)定?！叭问健绷６雀怕是€不多見，“滾動”次總體不明顯（圖3b），說明山13沉積時期水動力中等–較弱。

圖3 山13亞段砂巖粒度曲線

2.3 沉積構造

沉積構造特征是沉積時占優(yōu)勢的沉積環(huán)境和水動力條件的綜合響應[8]。通過對山13亞段巖心觀察發(fā)現(xiàn)，S1–S15井區(qū)主要發(fā)育平行層理（圖4a）、交錯層理、板狀交錯層理（圖4b、4c），以及水平層理（圖4d）。其中，平行層理、交錯層理和板狀交錯層理主要發(fā)育于水動力條件較強的水下分流河道和分流砂壩沉積微相，巖性多為粗–中砂巖和細砂巖；水平層理則主要發(fā)育于水動力條件較弱的分流間灣或淺湖泥沉積微相，巖性較細，以泥質粉砂巖為主。該沉積構造反映山13沉積時期水動力條件不穩(wěn)定，具有明顯的強弱變化。

圖4 S1–S15井區(qū)山13亞段沉積構造

2.4 測井相標志

測井曲線是沉積微相識別與劃分的重要表征[9]。通過觀察分析研究區(qū)自然伽馬（GR）曲線發(fā)現(xiàn)，砂體的自然伽馬曲線以箱形、漏斗形、指形以及齒狀箱形疊加為主（圖5）。例如S74井山13亞段自然伽馬曲線在4 337.0～4 346.0 m處呈箱形，一般為水下分流河道沉積微相；4 332.0～4 333.5 m處呈漏斗形，一般發(fā)育于河口壩沉積微相；4 329.5～4 330 m處呈指形，多為席狀砂沉積微相（圖5a）；S60井山13亞段4 425.0～4 440.0 m處自然伽馬曲線呈齒狀箱形疊加，砂體厚度大，為分流砂壩沉積微相（圖5b）。

圖5 S1–S15井區(qū)山13測井相標志

3 沉積相類型及特征

在系統(tǒng)分析山13亞段相標志的基礎上，結合區(qū)域沉積背景，認為鄂爾多斯盆地西南部S1–S15井區(qū)山13亞段屬于曲流河淺水–三角洲沉積體系，發(fā)育三角洲相和湖泊相，進一步劃分為兩種亞相及7種微相（表1）。下面僅對區(qū)內主要控砂的水下分流河道和分流砂壩沉積微相特征進行描述。

表1 山13段沉積相劃分

3.1 水下分流河道

研究區(qū)山13亞段水下分流河道沉積微相以灰白色、灰色粗–中砂巖為主，底部見沖刷面。砂巖厚度較大，以中–厚層為主，最厚可達10.0 m以上，多見交錯層理、板狀交錯層理、平行層理等。自然伽馬曲線也多呈箱形、鐘形–箱形疊加，地層發(fā)育由下而上逐漸變細的正韻律（圖5a）。

3.2 分流砂壩

一般位于分流河道中部或河水與湖水的交匯處，巖性多為灰白色、灰色粗–中砂巖，偶見細–粉砂巖。砂巖粒度整體為下粗上細的正旋回，可見多期河道疊加。沉積構造與水下分流河道沉積微相相似。砂巖厚度一般大于水下分流河道砂體，最大砂巖厚度達20.0 m，自然伽馬曲線多呈高幅厚層狀齒化箱形疊加，底部多為突變式，且見沖刷面，頂部多為漸變式（圖5b）。

4 沉積微相展布特征

研究沉積微相展布，是明確沉積相特征的主要方式之一，為弄清S1–S15井區(qū)山13亞段沉積微相平面空間展布特征，本次研究從橫向展布和平面展布兩個角度入手。

4.1 橫向展布

通過在研究區(qū)建立垂直和平行物源的多條骨架沉積微相橫剖面，發(fā)現(xiàn)山13亞段橫向上以水下分流河道、河口壩、席狀砂、分流間灣等沉積微相為主。以位于研究區(qū)中部偏西的南西–北東向（平行物源）的S1–S21井山1段沉積微相橫剖面（圖6）為例，其中，山13亞段S1井–S26井一帶發(fā)育一套連續(xù)中–厚層狀水下分流河道砂體；S28井附近發(fā)育厚層狀分流河道砂體疊加，頂部見河口壩砂體；S21井附近發(fā)育薄層河道、席狀砂砂體；其余部分主要發(fā)育分流間灣沉積微相。

圖6 S1–S21井山1段沉積微相橫剖面

4.2 平面展布

在對研究區(qū)山13亞段沉積微相識別與劃分，以及沉積微相橫剖面分析的基礎上，綜合砂地比數(shù)據(jù)，繪制山13亞段沉積微相平面展布和砂體厚度平面展布（圖7）。由圖可以看出，研究區(qū)山13亞段沉積時期南西–北東向有三條規(guī)模較大的水下分流河道進入，且在研究區(qū)中部有所交匯，河道主要分布在研究區(qū)的中部及東部區(qū)域。水下分流河道砂地比為0.3～0.7，砂體厚度普遍大于6.0 m；分流砂壩呈團塊狀分布在河道中部區(qū)域，砂地比為0.7～1.0，砂體厚度一般大于10.0 m；水下分流河道側翼呈條帶狀將水下分流河道與分流間灣隔開，砂地比為0.1～0.3，砂體厚度一般小于4.0 m；分流間灣多分布在研究區(qū)的邊緣位置，砂地比較低，一般小于0.1，砂體厚度不大于2.0 m。

圖7 S1–S15井區(qū)山13亞段沉積微相及砂體平面展布

5 結論

（1）研究區(qū)山13亞段屬于曲流河淺水–三角洲沉積體系，主要發(fā)育三角洲相和湖泊相，可細分為三角洲前緣和淺湖兩種亞相，以及水下分流河道、分流砂壩、分流間灣、分流河道側翼、河口壩、席狀砂、淺湖泥等7種沉積微相。

（2）水下分流河道和分流砂壩沉積微相是研究區(qū)主要控砂微相，也是尋找氣藏的主要有利相帶。研究區(qū)主要發(fā)育三條南西–北東向分流河道，呈條帶狀展布于研究區(qū)中部，且砂體規(guī)模大；分流砂壩沉積微相呈團塊狀分布于河道間，面積雖小，但砂體厚度大，可作為下步井位部署的重點關注區(qū)域。