苏里格气田苏76、苏77井区山西组岩相类型及沉积相

赵荣华，田景春，2，郝海燕，王宏，范萍，蒙晓灵

（1.成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都 610059；2.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059；3.中国石油长庆油田公司，陕西 西安 710021）

苏里格气田苏76、苏77井区山西组岩相类型及沉积相

赵荣华1，田景春1，2，郝海燕3，王宏3，范萍3，蒙晓灵3

（1.成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都 610059；2.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059；3.中国石油长庆油田公司，陕西 西安 710021）

鄂尔多斯盆地北部苏76、苏77井区山西组为研究区主力气层。通过对控制全区的39口取心井山西组岩心的观察，将研究区早二叠世山西期岩相划分为块状基质支撑砾岩相（Gmm）、板状层理砂岩相（Sp）等 19种岩相类型。分析各种岩相及其组合类型特征，并结合测井曲线特征和区域构造、沉积背景，确定了苏76、苏77井区山西组为冲洪积扇外扇沉积环境，划分出了辫状河道、河道间洼地、洪泛平原与泥炭沼泽3种亚相和若干种微相，建立了研究区山西期沉积模式图。综合研究认为，苏76、苏77区块山西期沉积物为受阴山古陆、伊盟古隆起控制形成的杭锦旗冲积扇群不断向南延伸的产物，辫状河道砂质心滩和砾砂质心滩为主要储集砂体。该成果为研究区开发方案编制提供了地质依据。

副砾岩；冲洪积扇；冲积扇外扇；辫状河道；心滩；山西组；苏76、苏77井区；苏里格气田

1 区域地质背景

苏里格气田位于长庆靖边气田西北侧的苏里格地区，区域构造横跨陕北斜坡、伊盟隆起及天环坳陷3个构造单元，行政区划属于内蒙古自治区鄂尔多斯市的乌审旗和鄂托克旗、鄂托克前旗，勘探面积约36 000 km2，天然气地质资源量为3.8×1012m3。苏76、苏77区块位于苏里格大气田北部，北起加不沙，南达乌审召，西自苏27、苏55井，东至召64井。

前人对苏里格气田上古生界的沉积相进行了较多研究［1-9］。但前人的研究偏重苏里格气田苏6井区等中心地区，对更靠近物源区的气田北部则研究较少，对主力产气层盒8段研究较多，而对山西组则研究偏少。所以对该区同为主力气层的山西组岩相类型特征及沉积相进行研究意义重大。

山西沉积期，华北地台北缘受海西构造活动影响逐渐抬升，海水逐渐向东南退缩［9-14］，盆地北部古亚洲洋向华北板块北缘之下继续俯冲，北部造山带继续抬升，南北差异升降显著，北高南低的古地形更趋明显，地表径流作用进一步加强。这不仅提供充足的物质来源，同时使伊盟古隆起继承性隆起，鄂尔多斯盆地北部成为冲洪积扇沉积。

苏76、苏77井区位于伊盟隆起南缘，伊陕斜坡的中北部，北边阴山古陆为物源区。该区上古生代沉积为杭锦旗冲积扇群舌状向南延伸时的产物。因为坡度增大，物质来源充足，水系发育，所以，研究区山西组冲积扇外扇上的辫状河道发育，分支辫状河道多，不同类型心滩叠置多。

2 岩相类型

研究区早二叠世山西期岩相划分为19种类型：块状基质支撑砾岩相（Gmm），板状交错层理基质支撑砾岩相（Gmp），槽状交错层理基质支撑砾岩相（Gmt），递变层理基质支撑砾岩相（Gmg），块状砾岩相（GGm），板状交错层理砾岩相（GGp），槽状交错层理砾岩相（GGt），递变层理砾岩相（GGg），块状含砾粗砂岩相（Gsm），板状层理含砾粗砂岩相（Gsp），槽状层理含砾粗砂岩相（Gst），递变层理含砾粗砂岩相（Gsg），块状砂岩相（Sm），平行层理砂岩相（Sl），板状层理砂岩相（Sp），槽状层理砂岩相（St），沙纹层理砂岩相（Sr），水平层理砂岩相（Sh），粉砂质泥岩相（FM）［12-13］。

2.1 砾岩相

2.1.1 洪泛型

洪泛型砾岩是洪水期泥、砂、砾悬浮搬运沉积，洪水减退、流水减缓时，泥、砂、砾混杂沉积，泥、砂充填砾岩间形成基质支撑的砾岩及泥质支撑的副砾岩，或称砾石质泥岩。洪泛型砾岩相中沉积物主要是泥、砂充填基质支撑，还有以泥充填为主，这种沉积物与洪水期泥石流沉积泥质增多、黏性增强有关，在召59井S13、苏76井S22段中、召76井S12段岩心中均见到副砾岩的存在，洪积物特征明显。

2.1.2 牵引流型

牵引流砾岩相按支撑的特点不同，可分为颗粒支撑砾岩相及颗粒镶嵌型砾岩相，岩性以中、细砾岩为主。常有2种情况：第一种为砾石磨圆度好，分选度差，如召75井山1段；第二种为砾石磨圆度差、分选性差。牵引流形成砾岩相中沉积构造主要有块状层理、递变层理（正、反）、平行层理、板状层理和槽状层理。

颗粒镶嵌接触类型砾岩相主要出现在S2段，岩石中石英、石英岩屑质量分数很高，颜色以灰黑色为主。岩石类型主要为黑色石英质细砾岩，发育块状层理、平行层理、板状层理和槽状层理。如召48井S2段。

2.1.3 冲刷侵蚀型

冲刷侵蚀型岩相是由于水动力变强对下伏层产生冲刷侵蚀形成的砾岩相，其表现为底侵蚀面明显，岩性突变，不同的岩性呈透镜分布及泥砾岩等。

2.2 含砾粗砂岩相

含砾粗砂岩以灰白色含砾巨粗粒砂岩为主，砾径大于2 mm的砾石质量分数大于15%，是由弱黏性泥石流沉积形成，或牵引流沉积形成。含砾粗砂岩常出现在砾砂质心滩的辫状河道中。砾石质量分数的多少及砂质质量分数的变化，造成目的层砂体垂向粒序变化，可出现正、反粒序的任意组合，形成递变层理［15］。这表明河道沉积水动力条件及河流携带沉积载荷能力变化快及侧向迁移快，具辫状河道沉积物特征。除此之外，还有反映沉积物快速卸载的块状层理，反映强水动力的槽状交错层理、板状交错层理和平行层理。

2.3 砂岩相

苏76、77区块在山西期靠近物源区，以粗的碎屑物沉积为主，除砾岩相、含砾粗砂岩相外，还有砂岩相。砂岩相以粗粒、中粗粒砂岩相为主，细砂岩相不发育。岩性以灰白色粗粒砂岩为主，沉积构造主要为块状层理、板状交错层理、槽状交错层理和平行层理。这说明沉积时水动力强，沉积物供给丰富。

2.4 粉砂质泥岩相

粉砂质泥岩相分黑色粉砂质泥岩相与紫红色、杂色粉砂质泥岩相2种岩相。紫红色、杂色泥岩相位于灰黑色泥质岩层中，以杂色、紫红色为特色水平层理，通常出现在洪泛平原沉积。这些岩相特征说明沉积物的沉积与洪泛、水浅及悬浮沉积有关。岩心观察，在粉砂质泥岩中可见碳屑、植物茎杆或植物叶片化石印模，其类型多样，这对研究区的陆相沉积环境判定具有一定意义。在研究区山西组中，沙纹层理砂岩相、水平层理砂岩相、粉砂质泥岩相发育。

3 沉积相类型及其特征

3.1 沉积相类型划分

统计控制全区的39口井的岩心发现，在研究区内山2段具有泥石流沉积的井占73%，山1段具有泥石流沉积的井占65%，可见多数井具有冲洪积扇的特征，但单井目的层位岩性多为中粗砂岩、含砾粗砂岩夹副砾岩，离物源区稍远且受持续构造运动影响，因此具有冲洪积扇的外扇特征。根据岩相特征、岩相组合特点及测井资料的综合分析，识别出苏76、77区山西组为冲洪积扇外扇，亚相类型有辫状河道、河道间洼地、洪泛平原，辫状河道中充填微相有砾石质心滩、砾砂质心滩、砂质心滩及砂泥质河道。

由于冲积扇上的辫状河道向侧向或向下游不断迁移，不同粒级、不同成分和岩性的沉积物组成心滩叠置，冲积扇内部结构表现为一系列在垂向上相互堆叠、横向上相互交错或尖灭的透镜体与楔状体，这就构成了冲积扇外扇沉积物的典型特征。

3.2 沉积相特征

3.2.1 辫状河道亚相

心滩是辫状河道中最典型的特征，研究区山西沉积期辫状河道发育，砾石质心滩、砾砂质心滩、砂质心滩在剖面中普遍存在，且时常叠置出现［14］。如召46井山23段（见图1），在枯水期形成块状层理、板状层理、平行层理的粗砂岩相构成砂质心滩；洪水期涨水时形成块状层理基质支撑的砾岩相交替构成砾石质心滩；洪水退却后又形成砾砂质心滩和砂质心滩。

3.2.1.1 砾石质心滩

冲洪积扇的主河道和分支河道中，由于河道心滩频繁的摆动，会形成砂体互相叠置、切割、分叉及连片。砾石质心滩沉积物一般成分复杂，成熟度低，岩性较粗，常由砾岩、含砾砂岩及砂岩组成，其中主体岩性以槽状、板状交错层理、平行层理的含砾粗砂岩为主，其次还夹有洪泛型块状砾岩，牵引流型砾岩。单个心滩电测曲线特征为中—高幅箱形，多个河道砂体连续叠置呈中—高幅齿化或微齿化箱形的曲线形态，顶底面突变接触。岩相类型组合从下而上为：Gmm—Gm—Gmp—Gsp—Gsl，反映了洪水期弱黏性泥石流泥、砂混杂悬浮搬运沉积。

3.2.1.2 砾砂质心滩

砾砂质心滩沉积物粗，以中粗砂岩、含砾粗砂岩夹砾石质泥岩为主。电测曲线特征为中—高幅钟形，多个河道砂体连续叠置，呈中—高幅齿化或微齿化钟形，齿中线水平或下倾，或下部水平上部下倾，顶底面突变接触或呈底部突变接触，顶部渐变接触。岩相组合从下而上为：Gsl—St—Sp—Sl—St—Sl，这反映了水动力强，牵引、悬浮搬运沉积均有，垂向加积、侧向加积作用强烈。

3.2.1.3 砂质心滩

通常2个砂质心滩辫状河道被河道间洼地隔开，底部是洪泛时形成的堤岸，上部为以粗砂岩相、含砾粗砂岩相为主组成的砂质心滩，其砂质心滩主要由平行层理砂岩相、板状交错层理砂岩相、含砾粗砂岩相、基质支撑块状砾岩相组成。

苏77、苏76区块砂质辫状河道岩性特征为中粗粒砂岩、中细粒砂岩相，有平行层理、板状交错层理及槽状交错层理。在剖面上，发育多个冲刷面，将河流剖面分割成为若干个向上变细或向上变粗的韵律。电测曲线特征一般为中—高幅齿化或微齿化箱形、钟形或组合型。岩相组合序列从下向上为：Sp—St—Sm—Sl—Sp—St—Sm—Sl，这种岩相组合的特征表明，开始洪水涨水沉积，迅速变为洪水退却沉积，最后为常年性牵引水流沉积为主，水流状态是高流态与低流态交替。

3.2.2 河道间洼地亚相

河道间厚度往往较大，厚度一般为4～15 m。主要由灰黑色泥岩相、粉沙质泥岩相和泥质粉砂岩相组成的河道间洼地沉积物组成，局部可见炭化植物碎片，发育水平层理和少量沙纹层理。岩相组合序列表现为：Sr—Fm—Sh—Sr—Fm—Sh交替出现，自然伽马曲线表现为高伽马值的锯齿状（见图2）。研究区广泛分布辫状河道，辫状河道不断交叉、汇聚、分叉，使得河道间洼地在研究区也十分发育。

图2 研究区召37井山1段沉积相、岩相柱状图

3.2.3 洪泛平原亚相及泥炭沼泽

辫状河道稳定性很差，侧向迁移迅速，堤岸亚相不发育，洪水泛滥形成广泛平坦的河漫沉积区，形成洪泛平原沉积。沉积特征与河道间洼地相类似，但厚度大于河道间洼地，在平面上分布于辫状河道外侧， 岩相主要由水平层理、沙纹层理泥岩相，粉砂质泥岩相，泥质粉砂岩相组成， 岩相组合序列从下向上为：Sr—Sh—Fm—Cm—Sr—Fm—Cm交替出现。这种岩相组合特征表明，水动力条件较弱、砂泥互层广泛出现。由于该类沉积主要为细粒沉积，因而在测井相上表现为直线型、微齿化、指状曲线型（见图3）。

图3 召49井山2段洪泛平原沉积相、岩相剖面

洪水泛滥时，生长于河道两岸的造炭植物被淹没并埋盖形成泥炭沼泽，炭质泥岩与煤层沉积在声波和电阻率曲线上具有明显的尖峰（即高的声波时差和高电阻），研究区煤层厚度一般为1～2 m。

4 沉积相模式

在上述研究基础上，该文提出加不沙—乌审召地区属于冲洪积扇外扇沉积相，并建立了苏76、苏77区块山西沉积期沉积相模式（见图4）。

图4 苏76、苏77区块山西沉积期沉积相模式

研究区具备形成冲积扇的有利条件［14-18］，具体为：1）充足的陆源碎屑物质，该区物源来自阴山古陆，早二叠世山西期，盆地北部构造运动频繁，阴山古陆不断隆起；2）特殊地理位置，被峡谷所限的山区河流携带着从源区剥蚀的大量碎屑物质，出山谷后，坡降减缓，河道加宽变浅，流速减弱，大量负载荷迅速堆积下来；3）气候为干旱及半干旱，多降暴雨，洪水短暂而猛烈，从岩心观察来看，副砾岩发育，洪泛特征明显。

5 结论

1）研究区岩石相识别出砾岩相、含砾粗砂岩相、砂岩相和粉砂质泥岩相4大类及若干亚类，分析了沉积特征及成因机制，为沉积相研究奠定了基础。

2）研究区储集岩岩石类型多样，粒度变化大，槽状层理、板状层理等强水动力沉积构造发育，副砾岩广泛分布，洪泛泥石流沉积特征明显，主河道中砂泥比均超过4.1，山西组27口取心井中具有泥石流沉积特征的超过65%，结合测井和物源特征，认为研究区山西沉积时期主要为冲积扇外扇上的辫状河道沉积环境。

3）将研究区冲洪积扇外扇沉积相划分为辫状河道、河道间洼地、洪泛平原3种亚相和若干种微相。其中辫状河道心滩砂体，特别是砂砾质心滩和砂质心滩为研究区山西期主要储集砂体。

4）在沉积相研究的基础上，划分了研究区目的层段沉积相体系，建立了沉积相模式，把岩相、沉积微相和沉积模式有机结合起来。

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（编辑 杨会朋）

Rock facies type and sedimentary facies of Shanxi Formation in Su 76 and Su 77 Well Area,Sulige Gas Field

Zhao Ronghua1,Tian Jingchun1，2,Hao Haiyan3,Wang Hong3,Fan Ping3,Meng Xiaoling3
(1.Institute of Sedimentary Geology,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;2.State Key Laboratory of Oil/Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;3.Changqing Oilfield Company, PetroChina,Xi′an 710021,China)

Shanxi Formation is major gas reservoir in Su 76 and Su 77 Well Area of Sulige Gas Field.Based on the core observation and analysis of Shanxi Formation in Su 76 and Su 77 Well Area,the rock facies can be classified into 19 types,including the conglomerate facies with block matrix support and the sandstone facies with tabular cross bedding,etc.Through detailedly analyzing the combination type of rock facies,Shanxi formation in Su 76 and Su 77 Well Area are determined to be the outer fan of alluvial fan deposition combined with the characteristics of log presentation,regional structure and sedimentary background.Early Permian Shanxi Formation in the study area can be classified into braid channel,interchannel subfaces and the flood plains with peat paleo-bog subfacies.Thereinto,three forms of sedimentary microfacies are divided into braid channel bar that are arenaceous channel bar, rudaceous channel bar and arenaceous conglomeratic channel bar facies.And then,the sedimentary model of Shanxi Formation in the study area is established.Comprehensive study shows that the sediments of Shanxi Formation in the study area are products of Hangjinqi alluvial fan constantly stretching to the south of Ordos basin and are dominated by Yinshan ancient land and Yimeng upwelling.The arenaceous channel bar and arenaceous conglomeratic channel bar in braid channel are the most important reservoir sand bodies in this area.This achievement can provide an important geological basis for making development program.

paraconglomerate;alluvial fan;outer fan of alluvial fan;braid river;channel bar;Shanxi Formation;Su 76 and Su 77 Well Area;Sulige Gas Field

国家油气重大专项“中国大型气田形成条件、富集规律及目标评价”（2008ZX05007-05）资助

TE122

：A

1005-8907（2012）01-0070-05

2011-03-01；改回日期：2011-11-28。

赵荣华，女，1987年生，硕士研究生，研究方向为沉积地质学。E-mail：haichengbeibei@126.com。

赵荣华，田景春，郝海燕，等.苏里格气田苏76、苏77井区山西组岩相类型及沉积相［J］.断块油气田，2012，19（1）：70-74. Zhao Ronghua，Tian Jingchun，Hao Haiyan，et al.Rock facies type and sedimentary facies of Shanxi Formation in Su 76 and Su 77 Well Area，Sulige Gas Field［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：70-74.