鄂爾多斯盆地橋鎮(zhèn)地區(qū)延長組長1段沉積相分析及其油氣地質(zhì)意義

石雪峰，杜海峰，仲米劍

（1.中海油能源發(fā)展工程技術(shù)公司鉆采工程研究院，天津 塘沽 300452；2.陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司，陜西 延安 710075）

鄂爾多斯盆地是我國重要的含油氣盆地，前人針對鄂爾多斯盆地晚三疊世的沉積體系做了大量研究，并取得了許多成果[1-3]。對于延長組從長10段到長2段的沉積相展布，以及儲層分布規(guī)律有了成熟的認(rèn)識，但長1段除了被公認(rèn)為是一套重要的區(qū)域蓋層之外，對其沉積相及其油氣地質(zhì)意義方面的研究較少。長期以來，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為長1段是一套在湖盆萎縮階段形成的以泛濫平原沉積為主的含煤地層[1，2，4]，而對以子長為沉積中心且廣泛分布的湖泊-三角洲相沉積地層研究較少。

本文以盆地南部橋鎮(zhèn)地區(qū)的長1段為例，以高分辨率層序地層學(xué)理論為基礎(chǔ)，對長1段的沉積相進行了研究，指出研究區(qū)長1段兼具烴源巖、儲層、蓋層條件，進一步豐富和充實了長期以來認(rèn)為長1段僅作為區(qū)域蓋層的認(rèn)識，對該區(qū)的油氣地質(zhì)意義具有重要作用。

上三疊統(tǒng)延長組沉積時期，鄂爾多斯盆地形成了在克拉通背景上穩(wěn)定沉降的內(nèi)陸淡水湖泊-三角洲，盆地坡降很小，且物源供應(yīng)充足，淺水型湖泊-三角洲發(fā)育[1]。在整個延長組沉積時期，鄂爾多斯盆地共經(jīng)歷了長9、長7、長4＋長5和長1期4次快速沉降。其中，長7期湖盆范圍最廣，沉積中心在慶陽—華池一帶，湖岸線北到烏審旗，南到太白，沉積了延長組最重要的烴源巖——張家灘頁巖，其厚度可達(dá)上百米，也是盆地內(nèi)最重要的標(biāo)志層[2]。從長10期到長2期，沉積中心多在華池附近；到長1期早期，盆地再次沉降，沉積中心向東北轉(zhuǎn)移到子長—銅川一帶。由于差異性沉降和古地貌影響，盆地內(nèi)發(fā)育多個小型湖盆。到長1期末期盆地又開始抬升，晚三疊世以后，區(qū)域抬升加劇，延長組頂部遭受強烈不均勻剝蝕[3-4]。

橋鎮(zhèn)地區(qū)位于鄂爾多斯盆地東南部，同樣經(jīng)歷了盆地的多次沉降過程。長1期早期盆地的沉積中心由慶陽—華池一帶向東轉(zhuǎn)移至子長—銅川一帶，盆地總體上呈現(xiàn)西高東低的地形特征[5-6]。橋鎮(zhèn)和子長地區(qū)同為沉降時期的洼地，在此地質(zhì)背景下形成了一套湖泊-三角洲相沉積。長1期期末，受區(qū)域抬升影響，橋鎮(zhèn)地區(qū)地層遭受剝蝕，造成長1段上部缺失。到富縣期又發(fā)生了填平補齊作用，并且沉積了一套雜色泥巖。

1 沉積相分析

鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組屬于內(nèi)陸湖泊-三角洲沉積。根據(jù)延長組的巖性特征，前人在不同時期對延長組主要有3種地層劃分方案。地質(zhì)部第三普查勘探大隊（簡稱“三普”）（1964）將延長組自下而上劃分為5段，分別為長石砂巖段T3y1、油頁巖段T3y2、含油段 T3y3、黃鐵礦結(jié)核段 T3y4、瓦窯堡煤系 T3y5；長慶油田（1974）在原來劃分方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)巖性、電性及含油性將延長組自下而上細(xì)分為10個段，分別命名為長10段至長1段。李文厚等（1999）應(yīng)用經(jīng)典層序地層學(xué)理論對延長組進行研究，將延長組自下而上劃分為4個層序（S1～S4）（表1）。

表1 鄂爾多斯盆地延長組地層劃分對比表

隨著高分辨率層序地層學(xué)理論的引入和發(fā)展，前人對鄂爾多斯盆地長10段到長2段進行了詳細(xì)研究，對其高分辨率層序格架的劃分和沉積相的認(rèn)識也趨于成熟，但對長1段的研究相對較少。現(xiàn)在長1段被公認(rèn)為是一套湖沼相的含煤泥質(zhì)沉積，而對其廣泛發(fā)育的三角洲前緣中水下分流河道砂體及其半深湖中發(fā)育的濁積砂巖方面的論述相對較少。

本文以鄂爾多斯盆地南部的橋鎮(zhèn)地區(qū)為例，以高分辨率層序地層學(xué)理論為基礎(chǔ)，著重從露頭資料和橋鎮(zhèn)地區(qū)鉆井資料兩方面對長1段進行了劃分，并在此基礎(chǔ)上對其短期旋回沉積體系進行了研究。

1.1 露頭沉積相分析

鄂爾多斯盆地延長組長1段的露頭主要分布于榆林、神木、富縣、子長和銅川一帶，其中陜北地區(qū)大理河-清澗河剖面長1段最為完整。從大理河剖面的沉積序列來看，長1段可以劃分為一個不完整的中期旋回、4個短期旋回（圖1），其頂界為剝蝕面，底界為一套凝灰?guī)r層（K9標(biāo)志層），4個短期旋回相當(dāng)于4個層序段[7-8]。第一層序段（SSQ1）厚度較大，整體為砂泥巖互層，夾薄煤層和煤線，底部以細(xì)砂巖為主，向上逐漸變細(xì)；第二層序段（SSQ2）較薄，整體巖性偏細(xì)，以暗色泥巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，夾泥灰?guī)r，含雙殼類和魚鱗化石；第三層序段（SSQ3）最薄，巖性以泥質(zhì)粉砂巖為主，底部有薄層細(xì)砂巖；第四層序段（SSQ4）為砂泥巖互層，厚度較大但分布不均，下段夾厚煤層（瓦窯堡煤），中部油頁巖中含介殼類化石，上段以厚層砂巖為主，具鮑馬序列；與上覆侏羅系富縣組風(fēng)化殼雜色泥礫巖呈不整合接觸[4]。

圖1 鄂爾多斯盆地大理河剖面沉積序列

根據(jù)露頭巖性特征和沉積相標(biāo)志將該區(qū)長1段沉積相劃分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲-淺湖-半深湖相亞相，以三角洲前緣和淺湖亞相為主。

1.2 鉆井和測井沉積相分析

橋鎮(zhèn)地區(qū)的測井和巖芯資料同樣揭示長1段底界為一套凝灰?guī)r，即K9標(biāo)志層，頂界為富縣組的風(fēng)化殼，以疏松雜色泥巖為主。根據(jù)本區(qū)電性特征和巖芯觀察資料，把長1段劃分為一個不完整的中期半旋回，在此基礎(chǔ)上進一步劃分出兩個短期旋回SSQ1和SSQ2，分別對應(yīng)長11小層和長12小層（圖2）。在長1期期末，由于地層抬升遭受剝蝕，缺失SSQ3、SSQ4，富縣組不整合覆于長12小層之上。結(jié)合Q172井的巖、電特征，可將其單井相劃分為三角洲平原-三角洲前緣-淺湖沉積亞相。

圖2 Q172井單井綜合柱狀剖面圖

2 沉積體系分析

長1段是盆地總體抬升過程中差異沉降背景下沉積的一套地層。在盆地的大部分地區(qū)，長1期為泛濫平原及沼澤地帶，但由于盆地內(nèi)部的差異沉降，局部地區(qū)形成積水洼地和小型湖泊。從區(qū)域上來看，在長1期，子長地區(qū)為深湖相，也是該時期的沉積中心。在橋鎮(zhèn)地區(qū)，長1期主要為三角洲平原-三角洲前緣-淺湖亞相，其分支河道和水下分流河道以北東—南西向和南東—北西向為主。根據(jù)高分辨率層序地層劃分和識別結(jié)果，橋鎮(zhèn)地區(qū)長1段包括兩個短期旋回長11和長12。下面分2個地層單元進行沉積微相分析。

2.1 SSQ1（長11）沉積體系

長11地層在研究區(qū)以南的茶坊—牛武地區(qū)出露，露頭為砂巖泥巖互層夾薄煤層和煤線，砂體為具有沖刷面的上平下凸的透鏡體，泥巖中富含植物碎屑和植物根莖。從研究區(qū)的巖芯和測井曲線特征看（圖2），砂體的粒度偏細(xì)，為粉細(xì)砂巖，巖芯觀察可見砂巖發(fā)育各種小型交錯層理，泥巖顏色為灰色、灰黑色，富含植物碎屑和介殼類化石，指示沉積環(huán)境為水下還原環(huán)境。分析可知，SSQ1的短期旋回以基準(zhǔn)面上升旋回為主，基本為一個湖進過程，研究區(qū)整體為三角洲前緣和淺湖沉積，在上升的正旋回發(fā)育了一套三角洲前緣水下分流河道沉積，其主要砂體為水下分流河道砂體。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)的砂巖百分含量等值線平面圖特征，結(jié)合地層傾角測井所測的古水流方向判斷，水下分流河道分別從南西、南、南東和東側(cè)等方向匯入湖區(qū)，水下分流河道在研究區(qū)內(nèi)分布范圍大，淺湖區(qū)范圍相對局限（圖3）。

圖3 橋鎮(zhèn)地區(qū)延長組長11段沉積相圖

2.2 SSQ2（長12）沉積體系

長12期，研究區(qū)的湖區(qū)范圍達(dá)到最大，已和子長湖區(qū)相連。本段地層在子長—秀延河出露，巖性以深灰色泥巖為主，夾泥灰?guī)r、粉砂巖和粉細(xì)砂巖。研究區(qū)鉆井巖芯的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖中常見包卷層理、透鏡層理及生物擾動構(gòu)造，泥巖中含雙殼類和魚類等化石。鉆井資料揭示本區(qū)發(fā)育淺湖和三角洲前緣沉積亞相。骨架砂體中發(fā)育小型槽狀、板狀交錯層理、平行層理及波狀層理，泥巖中富含植物碎屑、雙殼類和魚類化石。平面上三角洲前緣水下分流河道分為單獨的兩支，東部一支自南東—北西流入湖區(qū)；西部一支自南西—北東流過研究區(qū)，出研究區(qū)入湖（圖4）。這一時期河道變窄，河道分支減少。在SSQ2短期旋回以基準(zhǔn)面上升為主，繼承了上期的湖侵過程，在此基礎(chǔ)上發(fā)育了一套辮狀河三角洲前緣沉積。

圖4 橋鎮(zhèn)地區(qū)延長組長12段沉積相圖

2.3 沉積演化分析

研究區(qū)長1段是在盆地整體抬升過程中局部差異沉降背景下發(fā)育的一套辮狀河三角洲-湖相沉積體系。長1期早期，研究區(qū)開始下陷，而盆地南緣抬升，水流流向發(fā)生逆轉(zhuǎn)。該時期盆地南緣坡降較大，物源距離適中，形成了一套淺水型辮狀河三角洲沉積。隨著研究區(qū)繼續(xù)沉降，物源區(qū)向南退縮，研究區(qū)長12沉積期湖盆發(fā)育達(dá)到鼎盛時期。此后，長1期晚期沉積均已被剝蝕；到富縣期，研究區(qū)開始填平補齊作用，沉積了一套雜色的泥巖。

3 油氣地質(zhì)意義

鄂爾多斯盆地三疊系延長組長1段兼具烴源巖、儲層和蓋層的特點，這是對原來普遍認(rèn)為長1段主要是一套區(qū)域性蓋層認(rèn)識的進一步拓展，具有重要的油氣地質(zhì)意義。

首先，長1段以泥巖為主，厚度大、分布廣，是重要的區(qū)域蓋層。其次，長1段沉積時期，在橋鎮(zhèn)等地區(qū)局部發(fā)育有辮狀河三角洲，存在一定規(guī)模的三角洲沉積砂體。在研究區(qū)內(nèi)，長1段主要發(fā)育三角洲前緣，水下分流河道砂體構(gòu)成了骨架砂體，因而在研究區(qū)長1段是重要的油氣儲層。第三，本區(qū)長1段的暗色泥巖富含植物碎屑等有機質(zhì)，蟠龍地區(qū)延長組長1段的烴源巖有機地球化學(xué)特征揭示，該地區(qū)長1段的烴源巖有可能是長2段油氣藏的油氣源[9]；靖邊-安塞地區(qū)長1段沉積相及烴源巖有機地化特征表明，長1段的富有機質(zhì)暗色泥巖已經(jīng)達(dá)到生烴標(biāo)準(zhǔn)，并與長2段的原油具有相似的油源關(guān)系[4]。蟠龍和陜北斜坡東部延長組的油氣特征研究結(jié)果，顯示長1段烴源巖達(dá)到有效烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)，可作為長2段油氣藏的重要烴源巖，與長2段的儲層構(gòu)成新生古儲型成藏組合，長1段內(nèi)部的烴源巖和儲層也可以構(gòu)成自生自儲型成藏組合[10]。

綜合分析認(rèn)為，鄂爾多斯盆地三疊系延長組長1段屬于三角洲前緣－淺湖沉積亞相，不僅發(fā)育厚層泥巖、薄煤層和煤線，還發(fā)育三角洲前緣水下分流河道砂體。該套地層既是重要的區(qū)域蓋層，也可以作為烴源巖和油氣儲層，這是對長1段在油氣地質(zhì)意義認(rèn)識方面的進一步拓展和加深，也是對持續(xù)加強“老油區(qū)、新層位”油氣勘探研究工作的具體落實，對積極推動國內(nèi)油氣增儲上產(chǎn)、保障國家能源安全具有重要的實踐意義。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)長1段是在盆地整體抬升過程中局部差異沉降背景下發(fā)育的一套辮狀河三角洲前緣－淺湖相沉積。高分辨率層序地層研究結(jié)果表明，長1段可以劃分為4個短期旋回，對應(yīng)4個層序段，橋鎮(zhèn)地區(qū)長1期期末地層抬升遭受剝蝕，缺失上部兩個層序段。

（2）研究區(qū)長11期和長12期以基準(zhǔn)面上升的正旋回為主，發(fā)育辮狀河三角洲前緣和淺湖亞相沉積。其中，三角洲前緣水下分流河道砂體可作為重要的儲層，尤其在長11期砂體相對發(fā)育，可與長1段內(nèi)部的烴源巖形成自生自儲的成藏組合。

（3）在長1期，研究區(qū)大部分地區(qū)為淺湖亞相，發(fā)育厚層富含有機質(zhì)的泥巖以及薄煤層和煤線，該套地層不僅是重要的區(qū)域性蓋層，還可以作為長2段和長1段油藏的烴源巖，與其下伏地層和長1段內(nèi)部儲層構(gòu)成上生下儲、自生自儲等多種類型的成藏組合。