镰刀湾探区延长组长2油层组沉积体系特征分析

徐 娇， 严卫宏， 陈全红， 刘昊伟

(1.延安大学能源与环境工程学院， 陕西 延安 716000；2.西北大学地质学系, 陕西 西安 710069; 3.中国海洋石油总公司北京研究总院, 北京 100027；4.中国石油勘探开发研究院， 北京 100083)

0 引 言

鄂尔多斯盆地镰刀湾探区长2期整体水体较浅，基底稳定，主要为河流沉积、河道砂坝发育、河漫滩沉积不发育或者以废弃相保存部分[1-3].通过对镰刀湾探区100余口井的岩心观察及对镰106井、化3井、化45-28井等的重点分析，结合岩电特征、沉积模式等图谱资料的对比研究，对镰刀湾探区延长组长2油层组河流沉积体系的特征进行了研究.根据沉积相划分的主要标志，综合研究了镰刀湾地区延长组长2油层组的沉积特征，认为该区可划分为河流相和辫状河、曲流河、交织河3类亚相沉积(表1).

表1 镰刀湾地区长2沉积体系划分表

从平面上看，各个单独的河段从低弯度到高弯度都有，它们构成了一个连续系列.河流作用是大陆环境中很重要的地质营力之一，河流沉积主要为垂向加积.在适宜的构造条件下，有时甚至可发育上千米厚的河流沉积[4，5].依据砂体的几何形态、相序特征和相变关系以及河道的平面形态，可以分为辫状河、曲河流及交织河3个亚相，其突出特征与主要的沉积场所是河道.镰刀湾地区长2油层组主要为河流相沉积，其中长23以辫状河沉积为主，长22以曲流河沉积为主，长21大部分为交织河.

1 辫状河

辫状河通常发育在地形梯度相对较大的地区，其河水往往携沙量大，以推移质为主，河道宽而浅，流量变化大，垂向加积快，在河道中常常形成一系列河道砂坝.辫状河的“二元结构”不明显，下部粗碎屑组分占的比例大，上部细碎屑组分不发育[6].本区的辫状河沉积主要发育于长23油层组，由砂岩构成了巨厚的层系，缺乏河道间细粒沉积夹层.砂岩段的厚度较大，而泥质岩段小于10 m.砂岩一般由一系列不完整的沉积旋回反复切割叠置而成，由此造成了垂向剖面上粒序性不明显，自然电位曲线呈顶底突变的箱状负异常，自然伽玛曲线形态大体上与自然电位曲线一致，2.5 m视电阻率曲线为中、低阻，砂岩以中细粒为主(图1、图2).通过与邻井对比，发现河道复合砂体形态在剖面上呈上平下凸的透镜体，充填于大型河谷中，谷底强烈起伏，从垂向上看，砂体由多个旋回反复叠置而成，每个旋回都具有由下而上由粗变细的正旋回层序，并依次发育粒序层或槽状交错层、板状交错层以及一些沙纹交错层理.

(1)辩状河河道沙坝.以灰、灰白色中砂岩或中细长石砂岩为主，含砾粗砂岩、粗砂岩，砂泥比值较大，砂体厚度大，反映了河道横向迁移频繁，河道顺直，连续性好，多期河道纵向叠置，造成了巨厚的块状砂体和较高的砂泥比.垂向上表现为旋回不完整且彼此叠置的巨厚砂层，河道沉积的下部为大型槽状交错层理的粗砂岩，位于河道基底冲刷面之上，常含滞留沉积，上部为具大型板状交错层理的河道砂沉积，自下而上显示了由粗变细的正旋回层序.自然电位为光滑的箱状曲线，顶、底界面多为突变型，少数呈钟形，底部突变型和顶部渐变型.

图1 镰106井长2辫状河岩电关系特征 图2 延河剖面辫状河沉积序列特征

(2)泛滥平原.由于辩状河河道迁移迅速，稳定性差，所以泛滥平原沉积不发育.主要由粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、薄层状粉砂岩和中厚层状粉-细砂岩组成，粉砂岩具丰富的沙纹交错层，泥质岩富含粉砂质纹层或植物根迹，二者常组成透镜状-波状复合层理并呈频繁互层产出，有时还可见到各种变形层理.

2 曲流河

曲流河河道一般呈明显的弯曲状，凹岸侵蚀，凸岸堆积，形成特征的曲流砂坝，其特征往往是河道砂质沉积与河漫细粒沉积之比相近[7，8].本区的曲流河沉积主要发育在长22油层组.沉积层序中正粒序明显，具二元结构，下部结构为河道砂坝沉积，以侧向加积为主；上部结构为河漫滩沉积，以垂向加积为主[9]，二者沉积之比接近于1.上述这些特点显然是曲流河沉积所特有.河道砂岩一般为细粒状，砂体厚8～ 15 m，最厚达30 m.正粒序发育，自然电位曲线呈钟状或箱状负常，自然伽玛曲线形态与自然电位曲线基本一致，2.5 m视电阻率曲线呈齿状中低阻，局部高阻.根据相邻井的对比，砂体在横剖面上呈上平下凸的透镜体，侧向延伸在数千米以内，四周均为泥质岩所包围.砂体基底具明显的冲刷面，冲刷面起伏强烈(图3、图4).河漫滩沉积主要为泥岩、泥质粉砂岩夹粉砂岩及细砂岩.

(1)曲流河河道沙坝.由于曲流河河床中水流对沉积物的搬运以底负载搬运为主，故边滩沉积的岩性以砂岩为主，其矿物成分复杂，成熟度低，不稳定组分多，不稳定矿物含量也比心滩有所减小，长石含量高.垂向上，自下而上长出现由粗至细的粒度或岩性正韵律.以发育大型槽状交错层理为其主要特征,也可形成平行层理及板状交错层理.基底冲刷面起伏较大，砂体在剖面上可分为一系列完整或不完整的旋回反复叠置.序列顶部常有废弃河道成因的泥质沉积物.

(2)河漫滩.河漫滩沉积以粘土岩沉积为主，并有粉砂岩出现，是河流相中最细的沉积类型，层理一般发育不好，有时见薄的水平层理.泥岩中泥裂、干裂缝常见，生物繁茂，可形成丰富的有机质沉积，并可保存较完整的动植物化石.漫滩沼泽沉积的垂向层序与天然堤类似，但沉积物更细，为细一粉砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩，也具正粒序、小型波状交错层理以及上攀沙纹层理和水平层理发育，富含碳屑及植物茎干.

(3)决口扇.决口扇沉积为中厚层状粉-细砂岩，发育各种小型交错层理波状层理及平行层理，常见小型冲刷-充填构造、植物碎片及其他化石遗体.砂体形态往往呈舌状，底界截然，向河漫平原方向变薄、尖灭，剖面上呈透镜状.

研究区曲流河分布范围更广，而且大部分分布在辫状河的前缘，其沉积物往往是河道砂质沉积与河漫滩细粒沉积之比接近于1，沉积层序正粒序性明显，具二元结构.下部结构为河道砂坝沉积，以侧向加积为主；上部结构为河漫滩沉积，以垂向加积为主.这些特点显然是曲流河沉积所特有.

图3 塞313井长2曲流河岩电关系特征 图4 清涧河剖面曲流河沉积序列

3 交织河

交织河是指其河道分枝成若干条次级河道，流经一般数倍于河道宽的距离后又重新汇合的河流.它的一个重要特征是河道一旦形成便极为固定，当河岸发生冲裂作用时河道才发生迁移.交织河出现地段地势十分平坦，常常被泛滥盆地沉积分为若干彼此分隔而又汇合的持久性河道系统，其单河道既可能是顺直的低弯度型，也可以是高弯度的曲流型，其突出特征是泛滥盆地十分发育.天然堤之外往往发育大片漫滩沼泽、河漫湖及决口扇等沉积，它们与河道砂体沉积之比大多在2～4之间[10].本区交织河主要发育，在上三叠统延长组长21期.常有沼泽与其共生，河岸十分固定，植被繁茂，无论河道或是洪泛平原碎屑均以垂向加积为主(图5、图6).

交织河河道砂体主要为灰色细砂岩或灰色粉-细砂岩.在纵向上常常呈不完整旋回的反复叠置，厚度一般在3 m左右，厚者可达10 m.砂体基底具冲刷面和滞留沉积，内部常见槽状交错层理.在露头区砂体一般呈近于对称的下凸透镜体，横向延伸仅数百米，侧向上往往被河漫等河道间细粒沉积物所包围.

(1)交织河河道砂坝.主要为细砂和粉砂组成的深而狭窄的条带状沉积体.底部具有明显的侵蚀面，周围被湿地环境的细粒沉积物所包围.河道充填的砂岩具槽状交错层理，底部出现跞岩沉积，为多层向上变细的层序.厚而狭窄的带状砂体反映了交织河道的稳定性和垂向加积为主的型式.在露头区砂体一般呈近于对称的下凸透镜体，横向延伸仅数百米，侧向上往往被河道间细粒沉积物所包围.河道沉积在平面上呈鞋带状，剖面上呈相互叠置的透镜状.

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图5 镰127井长2交织河岩电关系特征 图6 无定河交织河沉积序列图

(2)河漫滩.交织河的河道间大量发育着河漫滩沉积，其特征与曲流河的河漫滩相类似.沉积物质主要为富含泥岩的粉砂和粘土，侧向上可相变为河道沉积，垂向上可与因洪水漫溢作用形成的决口扇沉积交互成层.

本区的河道间沉积包括河漫滩、决口扇、天然堤和漫滩沼泽等，主要为粉砂质泥岩和泥质粉砂岩夹粉砂岩、碳质泥岩及薄层细砂岩，常含植物茎叶和根迹，粉细砂岩中常见沙纹层理、包卷层理及水平纹层.长22处于曲流河河道,河湾部位面积较大，在洪水期更容易发生决口，因此洪泛沉积较为发育.长222期河流水流进一步变强，早期沿长3期河道高速推进的长23期的河道在高速水流的冲刷作用下，不断地决口改道，河道的规模也明显变大，河道宽度逐渐加大.沉积剖面上多为河道砂体叠置的厚层砂体，河流沉积逐渐达到鼎盛.到长221期，河道逐渐趋直，曲流河开始进入稳定沉积期，在高速水流的侵蚀下，河道变宽，形成宽广的砂体沉积区.由于此时期河道决口的机会大大减小，河道开始稳定，河道间漫滩沉积明显向南移动，面积扩大.在垂向剖面中，此段沉积多表现为大段的厚层砂岩沉积，物性较好，也是此段油气显示最好的原因.在长221期，由于长222期形成了宽广的河道，加之地势逐渐平坦，水流流速减小，动能降低，水流继续沿长222期冲刷的河道流动，河道宽度变小，局部地区早期的河道逐渐废弃.到长221后期，随着地势越来越平坦，曲流河逐渐网状交织化.到长212期，网状交织河沉积已经开始在全区发育，主要表现为河水动力较弱，河流侧向侵蚀能力减小，河道相对稳定，规模变小，交织河道纵横交叉，彼此连通构成网格状，河道间沉积范围扩大.到长211期，随着交织河的充填淤积，加之供给水流减少，部分河道废弃，交织河河道主要沿南北向的一些主河道发育，河漫滩沉积范围扩大.

4 结 论

镰刀湾地区在进入长2期，随着构造的缓慢抬升，曲流河沉积在继承长3期河流沉积格局之上，从长23期开始高速推进，河道局限地沿长3期河谷推进，水流湍急，沉积物粒度较粗，岩石成分成熟度较低，长石含量高，以长石石英砂岩为主.研究区长23期辫状河主要为河谷充填型辫状河，它沿晋陕古河谷的支流自北东向南西方向流经研究区北区.在随后的河流发展中，河谷充填型辫状河发生决口，并随之形成了一条新的河流-决口改道型辫状河，主要分布在研究区中部一带.长22期以曲流河沉积为主，层序中正粒序明显，具二元结构，下部结构为河道砂坝沉积，以侧向加积为主；上部结构为河漫滩沉积，以垂向加积为主.长21期发育交织河沉积，常与沼泽共生，河岸十分固定，植被繁茂，无论河道或是洪泛平原碎屑均以垂向加积为主.

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