鄂尔多斯盆地子洲气田北部山2段沉积体系研究

杨 博，魏 颖，马 瑶，赵 敏

(西北大学 大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)

鄂尔多斯盆地子洲气田北部山2段沉积体系研究

杨 博，魏 颖，马 瑶，赵 敏

(西北大学 大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)

通过野外观察、岩心描述与室内研究相结合的方法，对鄂尔多斯盆地子洲气田北部山西组山2段研究，分析研究区山西组山2段的沉积相特征及沉积相带空间展布规律，确定研究区山2段主要为三角洲沉积体系。进行沉积微相的划分，掌握研究区储层砂体叠置形态规律。

沉积相;山西组;子洲气田;鄂尔多斯盆地

1 区域地质背景

鄂尔多斯盆地位于中国大陆的中西部，是我国陆上第二大沉积盆地和重要的能源基地，具有丰富的石油、天然气和煤炭资源。研究区子洲气田北部构造上属于伊陕斜坡构造单元(图1)。研究区的构造基本上继承了鄂尔多斯盆地区域构造的整体特征，从北到南发育若干个规模大小不一的鼻隆(状)构造，鼻状构造具较好的继承性。鼻隆的起伏形态和倾没方向与斜坡的倾向近于一致，无断层发育。鼻状隆起与河道砂体配合，对油气富集起到一定的控制作用，具有重要的研究意义。

2 沉积演化历史

太原期末或山西期初，受克拉通南北秦岭、兴蒙海槽于海西中晚期自西而东纵向迁移、关闭的影响，区域构造格局和沉积环境发生了显著变化。因华北地块整体抬升，海水从鄂尔多斯盆地东西两侧迅速退出，盆地性质由陆表海盆演变为近海湖盆，沉积环境由海相多转变为陆相，东西差异基本消失，而南北差异沉降和相带分异增强，中央古隆起没入水下，总体沉积面貌以吴旗、富县、宜川、延长地区为盆地沉降中心，发育浅海沉积，而周缘滨海区则以三角洲沉积为特征，可分为盆地北部、西部—西南部和东南六个三角洲沉积体系，砂体具向湖盆强烈进积的层序结构。盆地北部乌达—东胜一带为冲积扇和冲积平原分布区，冲积平原内主要为河道和河漫滩沉积，向南到呼鲁斯台—鄂托克旗—伊金霍洛旗发育呈东西向展布且分布宽广的三角洲平原，银川—靖边—米脂地区则发育三角洲前缘沉积。盆地西南部固原—平凉地区为三角洲平原发育区，环县—西峰一带为三角洲前缘沉积。盆地东南部蒲城—澄城区发育三角洲平原，向北到旬探1井—黄龙—韩城区则以三角洲前缘沉积为特征。该期总体上可划分出米脂、靖边、杭锦旗、石咀山、平凉和韩城6个三角洲体系(何自新，2003)。

图1 研究区位置图

山2时期，特别是山2早期，处于海盆向湖盆转化和区域构造活动的重新分化与组合的过渡时期，区域构造活动较为强烈，导致北部物源区的快速上升，作为地壳均衡响应的沉积作用，在研究区形成大面积的砂体富集区，成为储集砂体发育的有利地带，加之气候温暖潮湿，河间洼地普遍发育沼泽，形成一套陆源碎屑沉积的含煤层系，其是盆地重要的气源岩之一。

山1期古地理格局与山2期基本相似，不同之处在于滨浅湖体系向北扩展，河流、三角洲体系相应向北退缩，沉积相带相应北移，致使三角洲平原相区缩小，三角洲前缘相区扩大，总体呈现湖进河退的特征(陈全红，2007)。

3 沉积相标志

前人已对鄂尔多斯盆地区域沉积背景进行了大量的研究，并已取得了丰硕的成果。此次研究进行了大量的野外露头观察、岩心观察以及室内分析化验实验，结合所观察到的沉积相标志特征，对研究区山西期所发育的沉积体系进行了研究。

3.1 颜色特征

通过对四十余口取芯井进行岩心观察，发现山32段砂岩颜色主要为灰白色和灰褐色，泥岩以深色为主，富含碳化植物茎杆化石，局部发育炭质泥岩及煤线;黑色泥岩中可见黄铁矿，总体上表现为还原条件下的暗色特征，表明山2气层组沉积期气候温暖湿润，沼泽相发育，碎屑物沉积时大多处于水下环境。其中山32段主要观察到的有植物化石等遗迹。

3.2 沉积构造特征

沉积构造特别是物理成因的原生沉积构造，最能反映沉积物形成过程中的水动力条件，兼之它们在成岩阶段受影响又较小，所以一直被视为分析和判断沉积环境的重要标志。由于沉积构造序列是当时沉积物理变化过程的产物，客观地记录着当时的水动力条件和生物活动情况，因而是确定沉积相类型最为直接的标志之一。研究区地表及井下岩心中均保存有相当丰富的各种沉积构造，成为划分沉积相的有效资料。研究区山西组沉积物粒度粗、发育底砾岩、底部含泥砾、具冲刷面。沉积构造以块状层理、平行层理和板状交错层理等反映强水动力条件的沉积构造为主，特别是反映横向水流侧向迁移的板状交错层理较为常见，另外局部可见槽状交错层理、楔状交错层理和波状砂纹层理。

3.3 沉积物的粒度分布特征

沉积物的粒度分布受沉积时水动力条件的控制，是反映原始沉积状况的直接标志，可直接提供沉积时的水动力条件。其中包括:了解搬运介质性质，判断搬运介质的能量和能力，确定搬运方式等，从而为沉积环境分析提供重要依据。目前用于环境研究的粒度方法中，莫斯(M.J.Moss)和维希尔(G.S.Visher)所提出的概率累积曲线应用最为广泛，且效果较好。

子洲地区细砂岩颗粒磨圆度中等，多为次棱角状，以孔隙—薄膜式接触为主;分选中等—好;研究区山2段粒度频率曲线峰值20%左右，主峰位于细粒一侧，以细粒组分为主，指示了水下沉积特征。粒度概率曲线以跳跃组分和悬浮组分的两段式组合为主，跳跃组分含量高，一般为75% ～85%，斜率较缓。悬浮组分含量较少，一般为15% ～25%，这一特征反映了研究区沉积水动力条件较强，沉积颗粒分选好的特点，代表了水下分流河道沉积。同时，山2段砂岩粒级以中砂为主(占76.8%)，其次为粗砂岩或细砾岩(占13.4%)和细砂(占9.8%)。粒度中等，平均值 Mz为0.56 ～2.41;最大粒径9.5 mm，主要粒径 0.1 ～4.0 mm，标准偏差 σ 值分布于0.60～1.75，分选中等;偏度均为正偏，峰度 K 值分布于 3.9～16.7(表1)，说明颗粒中等－尖锐。上述特征表明山2段砂体的形成主要受河流作用控制。

表1 子洲地区盒8、山2储层粒度分析统计表

根据萨胡判断沉积环境的判别函数(Sahu，1964)，即:

Y{河流(三角洲)，浊流}=0.721 5×(Mz) －0.403 0×(SD)2+6.732 2 × (SK)+5.292 7 × (K)

其中:Y ＞9.843 3，为河流(三角洲)相;Y ＜9.843 3，为浊流相。

通过对研究区74个样品的统计计算，其结果全部大于9.843 3，最大值为 107.95，最小值为 30.41，平均 Y 值为68.76，说明研究区盒8、山2砂层组为河流(三角洲)相。

4 沉积相类型及特征

在盆地整个沉积背景认识的基础上，通过搜集子洲气田及其周缘地区大量室内及野外资料，在沉积特征分析的基础上，结合古生物化石、沉积韵律、沉积旋回、沉积厚度及岩电组合等资料，广泛的收集各个方面的沉积相标志，对沉积相类型行了详细地划分及研究。通过对沉积相标志进行多方面分析，来重塑当时的古地理环境。本次在研究区山2段识别出三角洲沉积体系，并进行了沉积微相的划分。

三角洲沉积体系在研究区所发育的亚相主要为三角洲前缘亚相，这是三角洲沉积的主体部分，系三角洲分流河道进入湖盆内的水下沉积，由水下分流河道、水下分流间湾、席状砂等微相组成，研究区在山32段主要发育三角洲前缘沉积。又可以细分为水下分流河道微相、分流间湾微相、席状砂微相与间湾沼泽微相。

4.1 水下分流河道微相

水下分流河道为三角洲平原分流河道的水下延伸部分，从岩性特征上看主要为含砾中砂岩、细砂岩组成。三角洲前缘水下分流河道是主体，其沉积与三角洲平原分流河道是继承性的，但由于水下河流受湖水阻滞，能量降低，携带的沉积物粒度较水上分流河道粒级细，颜色深。岩性以岩屑砂岩为主，岩屑石英砂岩次之，碎屑矿物中石英占46.6% ～80.5%，平均 62.1% ，岩屑 19.0% ～ 52.4% ，平均 36.9% ，长石仅占1%左右。分选中等—好，次棱—次圆状，以孔隙式胶结为主，少量接触式和再生式胶结。沉积构造主要有底部冲刷面、板状交错层、槽状交错层、平行层理及波状层理等。三角洲前缘水下分流河道砂体与一般河道类似，都呈上平下凸的透镜体，平面上呈朵状或鸟足状向湖内伸展。当其向湖盆进一步延伸时，将变浅、变宽，直至消失。水下分流河道沉积的特点是厚层的砂体与厚层的前三角洲泥岩或分流间湾泥岩相互叠置，形成特征的沉积序列。

三角洲前缘水下分流河道砂体的自然伽玛曲线呈现较高的幅值，单一砂层由下至上略显正粒序，故自然伽玛曲线的幅值向上逐渐降低，呈钟形、齿状钟形或箱形。薄层砂岩段自然伽玛曲线呈指状或尖峰状。

4.2 分流间湾微相

水下分流河道之间与湖水相通的低洼地区即为水下分流间湾。岩性主要为一套细粒悬浮成因的泥岩、粉砂质泥岩所组成，发育水平层理和透镜状层理，可见浪成波痕。由于水下分流河道的改道和不同期次沉积的叠加，分流间湾沉积在单井剖面上与水下分流河道密切共生，反复叠置。由于分流间湾沉积多由泥岩、粉砂质泥岩组成，其自然伽玛曲线总的表现为低幅值，呈锯齿状或小的尖峰状(图2)。

4.3 席状砂

席状砂是水下分流河道或河口坝砂岩经波浪改造而成，在三角洲前缘呈薄层席状展布，岩性为分选较好的细砂岩及粉砂岩，发育波状及小型交错层理。在研究区山西组呈薄互层。自然伽玛表现为中幅尖峰状或指状，厚度较小，介于0.5～2 m之间(图2)。

4.4 分流间湾

分流间湾是水下分流河道之间与湖水相连的低洼地区。其环境比较闭塞，水动力弱，沉积物由灰色、深灰色、黑色的细碎屑物质和泥质组成，常形成泥质粉砂岩和粉砂质泥岩的互层，或者泥岩中夹细砂岩和粉砂岩的条带或透镜体，发育水平层理和透镜状层理，见块状层理、沙纹层理及波状层理。见植物叶片、植物茎干化石及茎干印模。分流间湾由于水动力弱，平水期很少有沉积物的注入，因此，易于发育虫孔及生物扰动构造。洪水期，由于大量沉积物的注入，可以使动植物的遗体及遗迹快速埋藏并保存下来，因此，分流间湾沉积中常见植物碎片和动物的遗体及遗迹化石。在单井剖面上，分流间湾沉积常与水下分流河道密切共生，反复叠置。

由于分流间湾多为泥岩、粉砂质泥岩，其自然伽玛曲线总体表现为低幅值，或呈锯齿状或呈小的尖峰状(图2)。

图2 子洲气田Y73井山2段岩性岩相柱状剖面图

结合地层层序划分与对比，对山23段的连井沉积相对比进行研究。选择了平行和垂直物源的两个方向，通过研究区内的4横4纵共8条连井剖面进行沉积相剖面对比，分析沉积相在横向和纵向的变化，并绘制沉积相图。

从图3中可以看出这四支水系在子洲－十里铺地区汇合，之后又分叉为两支水下分流河道。第一支为Y64井－老君殿－Y67井水系，河道很宽，为15～20 km，砂地比值为30% ～50%，在M12井一带达到最厚，河道较宽，约为7～14 km，在M11井处河道最宽达16.5k;第二支为 M8井 －M20井－Y10井－ZC8井－龙镇水系，砂地比值比第一支水系的低，为30% ～40%，河道宽度为4～11km;第三支水系为M37井－T8井－Z15－21井水系，砂地比值较低，一般为30% ～40%，仅在T8井处达到50%，河道宽度约为4～8 km;第四支水系为Y46－20井－Z8－14井－Q2井水系，砂地比值较低，一般为 30% ～40%，仅在 Z8－14井和 Q2井处达到50%，河道宽度约为3～10 km。;第二支为Y75井－Y60井－Y92井水系，河道宽14～17 km，砂地比值为30% ～50%。

沉积相带控制砂体的发育程度，因此，在河道发育的地方，相应的砂体也发育。该期砂体总体上呈南北向条带状分布(图3)，砂/地值为30～50%，砂厚为3～15m，局部地区砂体厚度大于15 m(如Y39井处水下分流河道砂体厚度达28.9 m)，包括了以下几个井区:Y81井 －Y47井 －Y29井－Y56井井区，Z16－22井 －Z19－20井 －Z21－21井井区，Z20－26井－Y45井井区，M4井－P1井－Y75井－Z30－44井－Y39井井区，Y64井附近。这几个井区的砂/地值高，砂体厚度大，因而是良好的储集层，也是产气的主力层。

5 结语

山2段岩性总体上西部岩性较粗，砂体发育，南部较北部岩性粗。地层在研究区中部和南部发育一系列近似北东－南西轴向隆起，山2段隆起幅度较大。研究区山2段发育曲流河三角洲前缘沉积体系，其中山23段为湖相三角洲前缘。分流河道及水下分流河道微相为研究区的骨架相;砂体的发育完全受控于沉积相的展布。

［1］杨俊杰.鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律［M］.北京:石油工业出版社.2002.

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Study on Deposition System of Northern Shan2of Zizhou Gas Field in Ordos Basin

YANG Bo，WEIYing，MA Yao，ZHAO Min
(State Key Laboratory，Continental Dynamics，Northwest University，Northwest University Xi’an 710069，Shaanxi)

The article is based on comprehensive analysis on field observation，core description and indoor studies，for section 2 of Xizu shan，Northern shan of Zizhou gas field in Ordos Basin，studies the sedimentary phase characteristics and the space distribution rule of the deposition phase of the area.it clarifies the Section 2，Xishan Group mainly to be the deltaic depositional system.It carries on the sedimentary microfacies and master stacked shape rules of the reservoir sand bodies.

The deposition phase;Shanxi Group;Zizhou Gas Field and the Ordos Basin

P618.130.1

A

1004－1184(2013)01－0161－03

2012－11－09

陕西省教育厅专项科研计划项目(09JK507)

杨博(1989－)，女，陕西西安人，硕士研究生，主攻方向:沉积学与石油地质学研究。