鄂尔多斯盆地延长组长82小层厚层砂体沉积特征及成因分析

姚泾利，楚美娟，白嫦娥，袁晓明，郭正权

（1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安710018；3.中国石油长庆油田分公司勘探部，西安710018）

鄂尔多斯盆地延长组长82小层厚层砂体沉积特征及成因分析

姚泾利1，2，楚美娟1，2，白嫦娥1，2，袁晓明3，郭正权1，2

（1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安710018；3.中国石油长庆油田分公司勘探部，西安710018）

通过岩心观察，结合测井和分析化验等资料，分析了鄂尔多斯盆地延长组长82小层的沉积特征，恢复了其沉积环境及沉积演化过程。结果表明：长82小层属SQ2长期旋回的水退体系域，为1个完整的湖进—湖退中期旋回；早—中沉积期发生湖进，水体相对较深，以三角洲前缘亚相沉积为主，河口坝微相比较发育；晚沉积期为平原沼泽化沉积过程，主要发育分流河道微相，砂体厚度较薄，物性较差；由湖岸线控制的河口坝砂体的快速堆积是形成长82小层厚层砂体的主要原因。

层序地层；沉积演化；沉积模式；长82小层；鄂尔多斯盆地

0 引言

鄂尔多斯盆地从晚三叠世开始，进入了大型内陆坳陷盆地的形成和发展时期［1-2］。北部的阴山山系、西部的阿拉善—陇西古陆和南部的北秦岭向盆地持续供屑，在晚三叠世延长组沉积期沉积了厚度约1 000 m的碎屑岩，自下而上可划分为长10～长1共10个油层组［3-5］。其中，长8油层组是盆地西南与西北地区的主力产层。近年来，随着勘探向湖盆中心推进，在湖盆中心长8油层组勘探中也取得了较大突破，尤其是在长82小层发现了相对高渗储层，显示出较好的勘探前景。但是，长82小层相对高渗储层在区域上的分布存在较大的不稳定性，且其岩性、沉积构造、粒度特征及其砂体展布规律等均与长81小层的浅水三角洲沉积存在较大差异。目前，对长8油层组的研究已比较普遍［6-13］，它们主要针对整个长8油层组，或偏重于长81小层，而对长82小层的系统性研究较少，对其沉积特征的研究仅仅停留在浅水三角洲认识的水平上，对其厚层砂体的成因解释一直没有取得新的突破。因此，笔者通过大量岩心观察及砂体解剖，结合沉积特征与沉积演化分析，认为长82小层厚层砂体以河口坝微相沉积为主，早—中沉积期为湖进砂退、晚沉积期为快速湖退砂进及平原沼泽化的演化过程。其中，水进体系域有利于河口坝砂体的保存。

1 沉积层序特征

通过区域不整合面、沉积环境转换面、河道冲刷面、地层结构转换面、岩性及其颜色变化面和湖泛面等6种成因界面的识别和沉积旋回分析，可将鄂尔多斯盆地延长组划分为1个顶、底为构造不整合面限制的超长期旋回，5个长期旋回（SQ1—SQ5）和17个中期旋回［14］（图1）。其中，长8油层组整体处于超长期旋回的首次洪泛面（长91小层顶部）和最大洪泛面（长73小层下部）之间，位于超长期旋回水进体系域；同时跨越2个长期旋回，即SQ2和SQ3。长82小层位于SQ2的顶部，为水退体系域，长81小层位于SQ3的下部，为水进体系域。长81和长82小层之间存在层序界面（SB3），它们所处体系域的差别造成了沉积相类型的差异［15］。

图1 鄂尔多斯盆地延长组层序地层划分Fig.1 Stratigraphic sequences of Yanchang Formation in Ordos Basin

应用层序旋回分析软件对长8油层组沉积期湖平面变化进行分析。在延长组碎屑岩地层中自然伽马曲线最能敏感地反映泥质含量变化，因此，用它进行地层层序研究比较有效。根据自然伽马频谱属性综合分析曲线（INPEFA-GR）及其分段曲线，可进行长期旋回和中期旋回的划分；对INPEFA-GR曲线进行不同波段的滤波处理，可进行短期旋回的划分［16］。层序演化分析和前期研究成果均表明：长82小层发育1个完整的中期旋回，早—中沉积期水体范围较广且水深较大；晚沉积期，随着水体逐渐变浅和丰富的物源供给，湖盆萎缩，大面积滨湖沼泽化，煤系地层发育，岩心中普遍见保存完好的植物根系、（炭化）植物茎干、炭质泥岩和煤线。在湖盆中心白豹、华池与姬塬东部等地区长81小层中均发现较多的垂直或高角度倾斜虫孔，指示动荡的浅覆水富氧沉积环境。长81小层沉积期水体逐渐扩张，至长7油层组沉积期盆地快速下沉扩张，进入鼎盛期。

2 沉积体系分析

2.1 沉积相分析

2.1.1 岩性及沉积构造

根据鄂尔多斯盆地200余口井长8油层组岩心资料分析，长82小层岩性以细砂岩和粉细砂岩为主（图版Ⅰ-1），厚度大于2 m，最厚可达10 m，局部发育平行层理（图版Ⅰ-2）、沙纹层理和波状层理，厚度小于0.1 m。从盆地周缘到湖盆中心，沉积物中由植物碎片形成的炭屑非常发育，常见垂直虫孔、高角度的生物扰动构造（图版Ⅰ-3）和植物根系（图版Ⅰ-4），说明沉积水体较浅，为滨浅湖沉积。在吴起—志丹—白豹一带，发育质地比较纯净的灰黑色泥页岩（图版Ⅰ-5），见水平页理，层面见介形虫和藻类团块（图版Ⅰ-6），说明长82小层沉积期在汇水区存在较深水体，应用微量元素Co含量恢复古水深的方法［17］计算了长82小层沉积期水体最深达30 m。

2.1.2 沉积序列

长82小层砂体厚度一般为5～10 m，常由多个旋回叠置组成，旋回之间为薄层泥岩分隔。单砂体厚度一般为1～5 m，以块状为主，仅在砂体底部发育薄层的平行层理或沙纹层理。单砂体粒度由下向上略有变粗的趋势，与下部泥岩呈突变接触，接触面比较平整。自然电位曲线为漏斗形，呈明显的反旋回沉积序列。单砂体物性由下向上呈现变好的趋势，为河口坝沉积微相。底部发育薄层砂体，见明显的河道冲刷面，炭屑比较发育，属三角洲平原分流河道沉积；顶部多发育煤层、煤线、炭屑和植物根系等，砂体单层厚度较薄，见板状层理，泥岩颜色较浅，自然电位和自然伽马曲线为钟形，属三角洲平原分流河道沉积（图2）。

图2 鄂尔多斯盆地长82小层沉积相剖面Fig.2 Sedimentary facies profiles of Chang 82sublayer in Ordos Basin

2.1.3 沉积相划分

受沉积物源和湖盆底形的控制，鄂尔多斯盆地延长组长82小层沉积体系主要来自东北、西北、西部和西南4大物源方向［11］，沉积相类型主要为三角洲平原和三角洲前缘。湖岸线分布于正宁—宁县—镇远—环县—盐池—定边—安塞—延安一带。三角洲平原亚相砂体类型主要为分流河道砂体，河道宽度一般为5～10 km；三角洲前缘分布较广，面积约5万km2。东北沉积体系分流河道宽度相对较窄，一般为5 km左右；西南沉积体系沉积微相主要为河口坝，沿湖岸线平行展布；西北和西部沉积体系局部见分流河道，表现为正旋回沉积，底部见冲刷面和泥砾，与下伏泥岩呈凹凸接触，自下而上为块状构造、平行层理与波状层理细砂岩，平行层理比较发育，砂体展布与湖岸线平行或斜交；东北沉积体系以远砂坝和小型河口坝为主，波状与平行层理比较发育，砂体展布与湖岸线平行或斜交。

2.2 沉积演化及砂体展布

图3 Xi60井—Wu215井长82小层沉积相演化剖面及沉积模式Fig.3 Evolution of sedimentary facies and sedimentary model of Chang 82sublayer across Xi60 well to Wu215 well

图4 鄂尔多斯盆地延长组长82小层沉积相平面图Fig.4 Sedimentary facies map of Chang 82sublayer in Ordos Basin

长82小层沉积早期水体范围比较局限，在湖岸线附近的坡脚区形成了第Ⅰ期河口坝砂体，纵向上位于长82小层的下部（图3），平面上分布于甘泉—志丹—吴起—华池一带，位于湖盆中心位置（图4）。中期随湖平面上升，湖岸线扩张至正宁—宁县—镇远—环县—盐池—定边—安塞—延安一带，同样在湖岸线和坡折带的控制下，在湖岸线附近形成第Ⅱ期河口坝砂体，纵向上主要分布于长82小层的中上部（参见图3），平面上分布于湖岸线控制的滨湖带，沿湖岸线平行展布。中期为长82小层砂体最发育的沉积期。长82小层沉积晚期发生快速水退，形成平原化湖沼环境，砂体类型以分流河道为主，河道砂体较薄，分布局限，纵向上主要分布于长82小层的顶部，规模较小（参见图3）。

3 砂体沉积模式分析

通过对鄂尔多斯盆地延长组长82小层沉积特征和砂体展布规律的分析，建立了其沉积模式。长82小层沉积期，湖盆底形及沉积体系的差异决定了盆地内不同地区砂体形态的差异。西南地区湖盆底形较陡，发育坡折带，波浪改造作用较强，沉积物在入湖处快速堆积，形成厚层河口坝沉积砂体，且呈明显的带状展布，是西南沉积体系厚层砂体主要成因微相类型，沉积特征表现为反旋回沉积序列，为水动力骤减和快速卸载沉积，以块状厚层砂体为主（厚度大于10 m），底部与泥岩突变接触，沉积构造单一，局部见平行层理；东北地区底形平缓单一，波浪改造作用相对较弱，顺物源方向砂体连续性较强，主要发育河口坝和远砂坝，是形成东北沉积体系砂体的主要沉积微相类型，沉积特征表现为反旋回沉积序列，波状与平行层理均比较发育；西北和西部地区距物源较近，物源供给充分，河流搬运能力较强，河流入湖动力大于波浪的改造能力，分流河道和水下分流河道砂体相对比较发育，是形成西北和西部厚层砂体的主要成因微相，沉积特征表现为正旋回沉积序列，底部见冲刷面和泥砾，与下伏泥岩呈凹凸接触，自下而上为块状构造、平行层理与波状层理细砂岩，平行层理比较发育（图5）。

图5 鄂尔多斯盆地延长组长82小层砂体沉积模式Fig.5 Sedimentary model of Chang 82sublayer in Ordos Basin

4 结论

（1）鄂尔多斯盆地延长组长8油层组跨越SQ2与SQ3共2个长期旋回，其中长82小层位于SQ2长期旋回顶部，属水退体系域，为1个完整的中期旋回；长81小层位于SQ3长期旋回下部，属水进体系域。

（2）鄂尔多斯盆地延长组长82小层早—中沉积期发生湖进，水体相对较深，以三角洲前缘沉积为主，主要发育河口坝微相；由湖岸线控制的河口坝砂体堆积是形成长82小层厚层砂体的主要原因；长82小层晚沉积期发生短暂快速的湖盆萎缩，以三角洲平原亚相沉积为主，砂体类型以分流河道砂体为主，厚度较薄，分布局限。

（3）受湖盆底形差异的影响，鄂尔多斯盆地延长组长82小层不同沉积体系砂体形态存在差异，西南地区以河口坝沉积微相为主，呈明显的带状展布；东北地区主要发育河口坝和远砂坝沉积微相，顺物源方向砂体连续性较强；西北和西部地区主要发育分流河道和水下分流河道沉积微相，砂体规模大，连续性好。

［1］刘化清，袁剑英，李相博，等.鄂尔多斯盆地延长期湖盆演化及其成因分析［J］.岩性油气藏，2007，19（1）：52-56.

［2］杨华，刘显阳，张才利，等.鄂尔多斯盆地三叠系延长组低渗透岩性油藏主控因素及其分布规律［J］.岩性油气藏，2007，19（3）：1-6.

［3］付金华，郭正权，邓秀芹.鄂尔多斯盆地西南地区上三叠统延长组沉积相及石油地质意义［J］.古地理学报，2005，7（1）：34-44.

［4］夏嘉，段毅，高苑，等.鄂尔多斯盆地林镇地区长4+5油层组油气成藏条件与机制［J］.岩性油气藏，2013，25（4）：11-16.

［5］李书恒，方国庆，杨金龙，等.鄂尔多斯盆地超低渗透储层成因研究及意义［J］.岩性油气藏，2012，24（6）：32-37.

［6］李元昊，刘池阳，独育国，等.鄂尔多斯盆地西北部上三叠统延长组长8油层组浅水三角洲沉积特征及湖岸线控砂［J］.古地理学报，2009，11（3）：265-274.

［7］罗静兰，李忠兴，史成恩，等.鄂尔多斯盆地西南部上三叠统延长组长8、长6油层组的沉积体系与物源方向［J］.地质通报，2008，27（1）：101-111.

［8］刘化清，李相博，完颜容，等.鄂尔多斯盆地长8油层组古地理环境与沉积特征［J］.沉积学报，2011，29（6）：1086-1095.

［9］王成玉，淡卫东，方艳兵，等.鄂尔多斯盆地长8油层组浅水三角洲沉积特征及其地质意义［J］.石油天然气学报，2013，35（3）：12-15.

［10］楚美娟，李士祥，刘显阳，等.鄂尔多斯盆地延长组长8油层组石油成藏机理及成藏模式［J］.沉积学报，2013，31（4）：683-692.

［11］楚美娟，郭正权，齐亚林，等.鄂尔多斯盆地延长组长8储层定量化成岩作用及成岩相分析［J］.天然气地球科学，2013，24（3）：477-484.

［12］楚美娟，郭正权，白嫦娥，等.鄂尔多斯盆地延长组长81油层浅水三角洲沉积模式［J］.石油天然气学报，2013，35（6）：10-16.

［13］李士祥，楚美娟，黄锦绣，等.鄂尔多斯盆地延长组长8油层组砂体结构特征及成因机理［J］.石油学报，2013，34（3）：435-444.

［14］付金华，邓秀芹，楚美娟，等.鄂尔多斯盆地延长组深水岩相发育特征及其石油地质意义［J］.沉积学报，2013，31（5）：928-938.

［15］楚美娟，郭正权，白嫦娥.鄂尔多斯盆地延长组长8油层组沉积及其演化特征［J］.石油天然气学报，2012，34（2）：13-18.

［16］路顺行，张红贞，孟恩，等.运用INPEFA技术开展层序地层研究［J］.石油地球物理勘探，2007，42（6）：703-708.

［17］吴智平，周瑶琪.一种计算沉积速率的新方法——宇宙尘埃特征元素法［J］.沉积学报，2000，18（3）：395-399.

图版Ⅰ

（本文编辑：李在光）

Sedimentary characteristics and genesis of thick layer sand body of Chang 82sublayer in Ordos Basin

YAO Jingli1，2，CHU Meijuan1，2，BAI Chang’er1，2，YUAN Xiaoming3，GUO Zhengquan1，2
（1.Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China；2.National Laboratory of Low Permeability Oil and Gas Fields Exploration and Development，Xi’an 710018，China；3.Department of Exploration，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China）

Based on core observation,combining with data analysis of well log and laboratory test,this paper analyzed the sedimentary characteristics of Chang 82sublayer,and restored the sedimentary environment and sedimentary evolution.The result shows that Chang 82sublayer belongs to regressive system tract,and experienced a complete MSC（from lake ingress to lake retreat）.In the early-middle period,lake district expanded with relatively deeper water, and the sedimentary environment is mainly delta front subfacies,with mouth bar developed.In late period,it is plain and swamping deposition,and mainly developed distributary channel microfacies,the thickness of the sand body is thin,and physical properties are poor.Rapid accumulation of the mouth bar controlled by lake shoreline is the main cause of the growth of Chang 82thick sand body.

sequence stratigraphy；sedimentaryevolution；sedimentarymodel；Chang82sublayer；Ordos Basin

TE121.3

A

1673-8926（2014）06-0040-06

2014-04-02；

2014-06-06

国家重大科技专项“鄂尔多斯盆地大型低渗透岩性地层油气藏开发”（编号：2011ZX05044）资助

姚泾利（1964-），男，博士，高级工程师，主要从事油气勘探及综合地质研究工作。地址：（710018）陕西省西安市未央区凤城四路兴隆园小区。电话：（029）86592830。E-mail：yjl_cq@petrochina.com.cn。