鄂尔多斯盆地环江地区前侏罗纪古地貌恢复研究

2014-10-25刘瑞东王宝清

石油地质与工程 2014年5期

刘瑞东，王宝清，王博，狄翔，郭斌，刘伟

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065；2.中国石油长庆油田分公司第七采油厂；3.斯伦贝谢长和油田工程有限公司）

大量的勘探实践表明，鄂尔多斯盆地前侏罗纪古地貌形态对侏罗系油藏具有明显的控制作用［1－3］。环江油田经过近几年的勘探和开发，发现了众多“小而肥”的侏罗系油藏，这些油藏的分布同样与前侏罗纪古地貌具有一定的相关性，而该区原有的前侏罗纪古地貌图已不能适应目前侏罗系勘探开发的需要，为加大该区侏罗系油藏的勘探开发力度，有必要对其前侏罗纪古地貌进行重新认识。本文在前人工作基础上，结合最新研究成果，从沉积学角度对环江地区前侏罗纪古地貌进行了恢复研究。

1 区域构造背景

鄂尔多斯盆地是西伯利亚－蒙古大陆板块和华北－塔里木大陆陆缘区在海西晚期对接拼合之后，至印支运动才从中国北部大陆及陆缘构造域中分化出来，为一重力负荷补偿作用形成的大型坳陷盆地［4］。鄂尔多斯盆地划分为六个一级地质构造单元，即西缘逆冲带、西部天环坳陷、中部伊陕斜坡、南部渭北隆起、东部晋西挠褶带和北部伊盟隆起。研究区位于盆地西部天环坳陷的中部，其西部跨越天环坳陷至西缘逆冲带之东缘，东部跨越天环坳陷至伊陕斜坡之西缘（图1），其范围：北起甜水堡，南至肖关，东抵元城，西达毛井，面积约3371 km2。研究层位主要为鄂尔多斯盆地上三叠统－中下侏罗统。

2 古地貌恢复方法研究

图1 鄂尔多斯盆地构造分区及研究区位置

2.1 侏罗纪沉积前地质背景

环江地区位于鄂尔多斯盆地中西部，侏罗纪沉积前，印支运动促使鄂尔多斯盆地整体抬升，形成一个西南高、东北低的大型平缓斜坡。侏罗纪早期自西向东发育一条横贯盆地中部的一级古河（甘陕古河），自北而南发育多条二级河谷，如宁陕古河、蒙陕古河、晋陕古河等。这些古河流强烈的下切侵蚀作用，使延长组顶面遭受剥蚀，将盆地刻划成了一幅北部丘陵起伏、阶地层迭，南部坡系连绵、沟谷纵横，东部平原开阔的古地貌景观。早侏罗世富县期地形切割差异大，以河谷下切充填沉积为主，为古地形的初期充填。中侏罗世延10期继承了富县组沉积时的古地貌轮廓，以辫状河沉积为主，为超覆河谷充填，古地形差异逐渐变小。至延10末期，古地形基本上已经被填平。延9期盆地开始大幅度下沉，盆地内高地、残丘等正地形消失，盆地普遍接受河湖三角洲沉积，三角洲平原上广泛发育平原沼泽，沉积了一套含煤岩系［5－7］。

图2 环江地区延10期古水流方向及沉积相平面分布

由于研究区内富县组和延10之间没有明显的分层标志，且至延10末期，古地形已经基本被填平，所以本文通过对延10＋富县组地层沉积厚度的研究，利用古水流方向判别物源方向，并结合大量的测井资料以及岩心资料，采用沉积厚度印模法对研究区前侏罗纪的古地貌进行恢复。

2.2 古流向及物源分析

河流一般是由高地势流向低地势，因此河流的古流向也是判别古地形的重要依据。古流向可以通过对指向标志（如流水波痕、冲刷模、槽模、沟模、砾石产状等）的测量统计、物源区分析、沉积物粒度变化趋势分析等来进行标定［8］。通过对侏罗纪富县期各条古河流的指向标志进行测量分析，并结合前人对古流向的分析以及所得的岩相古地理图，表明研究区的物源方向为西北方向（如图2所示）。

2.3 岩性分析及砂体展布

富县组岩相复杂、岩性及厚度变化很大，可以分出“粗富县”、“细富县”等沉积碎屑组合。所谓“粗富县”是由冲积扇、砾砂质河道及边滩相的含砾粗砂岩、中粗粒砂岩等粗碎屑组成，为干旱环境下山间谷地的河床充填沉积，具有洪水期近源迅速堆积的特征，厚度变化大，多发育于富县组下部。“细富县”由河漫滩、洪泛平原相的灰黑色、灰绿色、紫红色及杂色的泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩等细碎屑组成，厚度变化相对较小［9－10］。研究区内“粗富县”主要分布在东南部，其余地方多为“细富县”沉积。

延10期的岩性以浅灰白色砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩为主，夹有泥岩，整体向上变细，顶部为泥岩与煤层沉积。其中砂岩成分以石英为主，长石及暗色矿物次之，含黄铁矿结核，颗粒呈次圆状，分选差－中等，泥质胶结，疏松。在高地残丘处缺失沉积，沟谷处沉积厚度大，在河床向高地的斜坡处呈超覆沉积。沉积厚度变化大，一般16～121 m。

延9段为一套深灰色泥岩、碳质泥岩与灰白色粉细砂岩互层沉积，顶部煤层发育。砂岩较粗，多为粗砂岩、中砂岩、细砂岩，以中砂岩为主。泥岩质纯，较硬。砂岩岩性为长石石英砂岩，以石英为主，长石及暗色矿物次之，颗粒次圆状，分选中等，泥质胶结，胶结较疏松－致密。延9岩性具下粗上细特征，顶部煤层分布稳定，可作为区域对比标准层。泥岩含砂，夹有薄层细砂岩和粉砂岩，且富含碳化植物茎、叶和碎片。

富县＋延10期砂体主要分布在研究区东北－东南部，西南部仅呈零星分布，其展布明显受古地貌形态控制。研究区北部和东部有较大范围砂厚大于20 m。

延9期除西南角外，大部分地区均有砂体分布，砂体呈北西－南东向展布，接受河湖三角洲沉积。砂体分布范围较延10期大，但砂体厚大于20 m的范围较小，且分散。大于20 m厚的砂体往往被薄砂体包围。

图3 环江地区前侏罗纪古地貌图

3 古地貌恢复及其构造单元划分

通过地层对比，结合沉积相、砂体展布、古流向物源等分析资料，对延10＋富县组地层沉积厚度进行研究，采用印模法对研究区前侏罗系的古地貌进行恢复；并根据现有的试油资料，在图中标出了已发现的油藏位置（图3）。

在恢复出古环境和古地形地貌的基础上，根据古地形相对高差、沉积前遭受剥蚀情况及沉积后早期沉积地层厚度，并结合沉积相与沉积体系发育特点及古地貌特征，将环江地区古地貌划分为以下几种单元类型：

（1）高地剥蚀区：是主要的剥蚀地区，与低山丘陵相邻，主要分布于研究区中部。延10＋富县的地层沉积厚度约为15～50 m。

（2）坡地与残丘：系古水系侵蚀切割而成，发育在高地剥蚀区周缘，其外为河谷。向高地砂层沉积厚度逐渐变小，为边滩相砂体的主要沉积场所。

（3）古河谷：地形上为低洼地带，延10＋富县组地层厚度在60 m以上，主要为辫状河充填沉积，分布于研究区东西两翼。

（4）河间丘：被河谷包围的、地势相对较高的地带，仅在研究区罗13井附近有分布。

古地貌斜坡地带具有良好的物性和构造相对较高的位置，是侏罗系油藏的主要分布地带。从图3中可以看出，已发现的侏罗系油藏大部分都分布在前侏罗纪古地貌斜坡地带，只有少量油藏分布在古河谷和高地地带。通过以上研究认为环江地区前侏罗纪古地貌是控制富县期、延安早期沉积相的分布及油藏分布的主要因素，且古地貌斜坡地带最有利于油藏的形成。