鄂尔多斯盆地西南缘泾河油田长7—长8古流向及沉积相分析

潘杰，刘忠群，蒲仁海，周思宾，范久霄，刘祎楠

1.西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系，西安 710069 2.中国石化华北分公司研究院，郑州 450006

鄂尔多斯盆地西南缘泾河油田长7—长8古流向及沉积相分析

潘杰1，刘忠群2，蒲仁海1，周思宾2，范久霄2，刘祎楠1

1.西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系，西安 710069 2.中国石化华北分公司研究院，郑州 450006

泾河油田；物源方向；长7—长8沉积相；重矿物分离；前积反射

泾河油田位于鄂尔多斯盆地西南缘泾川和正宁县之间(图1)，长7—长8砂岩为主要的产油层，但目前对其沉积微相类型和沉积物来源尚无统一认识。部分学者通过测量西南缘露头古流向、分析砂岩轻重矿物组分和微量元素特征等认为盆地西南部晚三叠世早期(长10—长8)沉积物来源于西南的祁连山—秦岭造山带[1-8]，另一部分学者通过研究西南缘或秦岭碎屑锆石年代学特征和其构造地质意义认为该时期盆地西南缘有水道与秦岭相通[9-12]，物源主要来自于盆地北部和东北部。关于盆地西南缘长8沉积相类型有学者认为是冲积扇—扇三角洲沉积[4,13-14]，有学者认为是河流三角洲沉积[15-17]，还有学者认为是浅水湖泊三角洲沉积[18-19]。以上认识具有两个共同点：一是均依据录井暗色泥岩认为长8具有水下沉积背景；二是依据钻井统计砂岩含量较高，厚度较大认为长8砂体具近源特点。泾河油田靠近延长组湖盆南缘偏西，该区长8的研究成果对认识该区延长组沉积特征有重要参考意义。本文通过岩芯观察、岩矿分析结果、测井资料分析和三维地震解释主要解决三个问题，一是泾河油田长7、长8的古流向及砂体展布方向;二是泾河油田的长8河道砂岩沉积微相类型；三是接近湖盆南缘的长7砂岩微相是属于三角洲还是重力流？

图1 鄂尔多斯盆地泾河油田位置及采样井Fig.1 Location and sampling sites of Jinghe oilfiled, Ordos Basin

1 泾河油田长7—长8物源与古流向分析

此次古流向分析主要是依据三维地震剖面上的前积反射、泾河油田长7、长8岩芯砂岩样品的轻重矿物分离以及测井曲线砂体剖面结构横向对比三种方法。前积反射结构是沉积物沿古沉积斜坡向其下倾方向逐期向前推进的过程形成的一种反射现象，能够明确指示古流向和水动力大小[20-23]。由于重力分异作用和抗风化程度的差异，轻重矿物随着离物源区距离的远近其种类和含量会发生规律性变化，据此可以判断物源和古流向[24-29]。砂体剖面结构对比指同一微相类型的“箱型”分流河道砂体在平面上可以和同类型的砂体对比，也可以与下游“漏斗型”河口坝砂体对比，但不能同虽有较高砂岩百分含量的“齿型”砂体对比[30-35]。

1.1 前积反射指示的古流向

研究区内前积体主要发育在长6—长7段，三维地震数据较为完整的记录了前积体空间分布，可以从各个方向对前积体进行切片显示。泾河油田3维区面积约158 km2，此次研究分别从线和道方向每隔1线/道对前积反射进行追踪，解释出前积反射的平面展布，并通过不同色标显示前积体各点与长7底张家滩页强反射的时间距离如图2所示。泾河油田三维区存在4套前积反射，红黄色代表前积体顶端，蓝紫色表示前积体底端。其中东部发育两套(3、4号前积体)，西部和中部各发育一套(1号和2号)，图3为平行流向的各个前积体切片(已拉平长7底)。

1号前积体位于武2井西北部，面积约30 km2，坡度1.35°，前积方向为北东向，顺前积方向延伸较约3.5～4 km，垂直前积方向延伸约9.5～10 km，平面上前积体呈平行于湖底斜坡的裙状分布。2号前积体位于泾河2井—泾河6井区，面积约26 km2，坡度1.5°，倾向北东，平行前积方向延伸约9～10 km,垂直前积方向延伸约7～8 km，平面上呈朵状分布。3号前积体位于泾河23井—泾河29井区，面积约36 km2，坡度0.6°，倾向为近北东东，顺前积方向延伸较远约14 km，而垂直前积方向仅4～5 km。4号前积体位于泾河11井区，面积约25 km2，坡度0.65°，倾向北东，平行前积方向延伸9～10 km，垂直前积方向延伸5～6 km。平面上3号和4号前积均呈垂直湖岸线的窄带状延伸，且相互平行。前积方向即为古水流方向[12-14]，从4个前积体方向可以看出三维区长6—长7水流方向在研究区西部及中部为南西—北东，在工区东部为南西西—北东东。

1.2 重矿物类型与古流向

作者在泾河油田采集了31块岩芯砂岩样品进行轻重矿物分离分析，其中9块样品位于长72，22块样品位于长81。砂岩中重矿物类型及组合特征是沉积物搬运距离和岩性变化敏感的指示剂，是物源区分析的重要依据之一[24-29]。

研究区内主要重矿物为锆石和石榴子石，二者含量之和占重矿物总量的80%以上；其次为金玉石、单斜辉石和白钛石，各矿物百分含量介于1%～5%，其中泾河41井长72白钛石含量较为异常高达21.36%。电气石、黄铁矿和磁铁矿含量变化较大，单矿物百分含量从百分之零点几到百分之十几不等，如泾河19井长81电气石含量为14%，泾河541井磁铁矿含量为17%，泾河41井长72黄铁矿含量高达26%，其余如磷灰石、锐钛矿、独居石和钛铁矿等含量均小于2%。样品中出现了大量岩浆岩矿物、高级变质矿物、低级变质矿物及蚀变矿物，因而推测母岩为岩浆岩及正变质母岩。锆石、电气石和锐钛矿等稳定重矿物含量越高表示离物源越远，石榴子石、独居石和磁铁矿等不稳定矿物含量越高表示离物源越近[19-20]。轻矿物中石英的含量越高说明砂岩搬运越远，而长石、岩屑和云母的含量较高说明砂岩搬运距离较短。

图2 泾河油田北部三维地震区前积反射平面位置图指示了长7—长6三角洲前缘—重力流的平面展布形态和古流向。前积体顶面与长7底的时间厚度由厚至薄反映了前积体的倾向，1、2号前积体指示古流向为SW—NE，3、4号前积体指示古流向为SWW—NEE。Fig.2 Progradation reflections location in the 3-D seismic survey, north of the Jinghe oilfield

图3 长7底拉平的前积反射地震剖面剖面a—a’上1号前积高64 m，长2 759 m，坡度为1.35°；剖面b—b’上2号前积高157 m，长5 860 m，坡度为1.5°；剖面c—c’上3号前积体高124 m，长11 879 m，坡度为0.6°；剖面d—d’上4号前积体高120 m，长10 380 m，坡度为0.65°。自西而东4套前积反射的坡度变缓，顺水流延伸距离变短。Fig.3 3-D flatted seismic profiles of the progradation reflections

相同物源的砂岩轻重矿物组分应该相似，研究区内稳定重矿物以锆石为主，不稳定重矿物以石榴子石为主。长7砂岩重矿物以锆石为主平均含量58%，其次为石榴子石和白钛石，仅泾河41井和泾河17井锆石含量小于50%(图4)。长8砂岩轻矿物成分大致可以划分为2类4个相互大致平行的北东向条带(图5)：Ⅰ类条带石英含量>岩屑含量>长石含量，位于泾河60井—泾河20井—泾河17井一带和泾河501井—泾河32井—泾河10井一带；Ⅱ类条带岩屑含量>石英含量>长石含量，位于泾河81—泾河54一线和泾河502井—泾河505井一线，位于Ⅰ类条带的钻井较多。砂岩重矿物亦分为两类4个北东向条带(图6)：Ⅰ类石榴子石百分含量>锆石百分含量区，位于泾河60井—泾河37井—泾河66井和泾河501—泾河54—泾河17；Ⅱ类锆石百分含量>石榴子石百分含量区，位于泾河81井—泾河20井—泾河23井和泾河502—泾河505井。研究区内轻重矿物条带位置接近，仅个别井轻重矿物分类有差异，如泾河20井属于轻矿物的Ⅰ类，重矿物的Ⅱ类，泾河541属于轻矿物的Ⅱ类、重矿物的Ⅰ类。

在晚三叠世延长组地层沉积时期，鄂尔多斯盆地存在北部阴山古陆、西北阿拉善古陆、西南陇西古陆和南部秦岭褶皱带4个供源古陆[5]。晚三叠世中期(长7—长4+5)秦岭造山带活动增强[9]，盆地西缘抬升加剧[1]，南部秦岭带物源开始发育，造成鄂尔多斯盆地西南缘晚三叠世早期(长10—长8)沉积地层中砂岩重矿物组合以不稳定石榴子石为主[2-3,36]，晚三叠世中期砂岩重矿物以稳定的锆石为主[2-6,37]。

张才利[23]对盆地延长组长7物源进行深入研究后认为，长7时期存在西北、东北、西南、西部和南部五个方向的物源，其中西北和东北物源锆石平均含量小于38%，西南和南部物源平均锆石含量大于58%，西南物源平均白钛石含量小于5%，南部物源平均白钛石含量大于10%。研究区9口长7采样井砂岩重矿物锆石含量较高，其中泾河41井白钛矿含量为21%，总体表现为自西南至东北，自南向北石榴子石含量降低，锆石含量增高，研究区长7时期沉积受西南和南部物源共同影响。

图4 泾河油田长7重矿物含量图(长7重矿物以锆石为主，指示流向为SW—NE)Fig.4 Distribution of heavy mineral assemblages of Chang 7 Member in Jinghe oilfield

图5 泾河油田长81骨架矿物含量分布图(长81砂岩成份按轻矿物分为两个类型条带，条带呈NEE向延伸)Fig.5 Distribution of matrix mineral assemblages of Chang 81 Member in Jinghe oilfield

图6 泾河油田长81重矿物含量图Fig.6 Distribution of heavy mineral assemblages of Chang 81 Member in Jinghe oilfield

图7 鄂尔多斯盆地延长组长8重矿物平面分布图(据罗静兰等，2007; 杨华等 2013；吕强等，2008；聂永生等，2004； 张建新等，2006； 杨斌虎等，2008)Fig.7 Distribution of heavy mineral assemblages of the Chang 8 Member

盆地西南缘长8物源方向争议较大，一种认为以西南物源为主，西南缘东北部亦受北东物源影响；一种认为以北东物源为主，西南物源为次。文中结合前人对鄂尔多斯盆地长8重矿物组合研究成果和研究区资料分析研究区乃至盆地西南缘物源方向。盆地西南缘环县——马岭—西峰—宁县和东北部横山—延安—吴起长8砂岩重矿物均以石榴子石为主[1-2,38-39]，而白豹—南梁—玄马—庆阳一带和富县地区长8砂岩重矿物则已锆石为主[3-4,40]。即从西南缘平凉—镇原—白马—南梁、自定边—吴起—白豹—华池和自安塞—延安—富县地区砂岩重矿物中不稳定的石榴子石含量减少，稳定的锆石和白钛矿等含量增加(图7)。根据砂岩中各重矿物含量变化推断，盆地西南缘长8时期应以西南物源为主，白豹—南梁—玄马—庆阳一带为西南物源和北东物源混合的混源区。若以北东物源为主则南梁—白马地区锆石含量低于镇原—泾川地区，这不符合长8砂岩重矿物分布规律。

研究区长8砂岩重矿物分为2类4个条带，其中Ⅰ类条带各井点石榴子石含量均大于60%，其次为锆石和白钛矿，与前人研究西南物源重矿物组合一致。Ⅱ类条带重矿物组合与长7类似，且表现为自工区南部至北部石榴子石含量降低，锆石含量增加，物源可能来自南部。研究区长8物源以西南物源为主，其次为南部物源，几乎不受北东物源影响。

1.3 砂体剖面结构对比与河道延伸

所谓砂体剖面结构指的是砂岩粗细旋回变化及其组合，即通常在自然电位或自然伽马测井曲线上所看到的箱型、漏斗型、钟型和齿型及组合[26-31]。同一时代的相同微相往往具有相似的剖面结构或测井相。根据井点砂岩累加厚度勾绘小层砂岩厚度等值线和河道延伸时，到底河道如何延伸？这时参考砂岩剖面结构可以给出较合理的勾绘结果。例如长81水下河道具箱型剖面结构，决口河道或浅滩砂则为齿形组合，尽管两口井的长81累加砂厚或砂地比相同，但剖面结构不同，则不能作为同一河道微相连接起来，只有均为箱型组合或箱型与钟形组合时才能连接成河道。順直河道形成箱型组合(心滩)，弯曲河道形成钟形组合(边滩或点坝)。由于三角洲平原分流河道的箱型可以向下游演变为三角洲前缘的河口坝漏斗型砂岩结构，所以，同样砂厚的箱型和下游方向的漏斗型可以连成同一分流河道—河口坝组合。根据这种思路，我们在制作长81砂岩剖面结构(测井相)平面图的基础上，勾绘了泾河油田长81河道砂岩的延伸，此时，只能连成北东向，才能符合上述要求。所以，由此反推可知，长8的河道古流向为南西—北东向，自然伽马曲线平面图见后文。

2 沉积相类型及特征

图8 泾河35井—泾河37井—泾河41井—泾河57井长7—长8沉积相对比剖面图(井位平面位置见图4)Fig.8 A cross well profile of Well Jinghe 35-Jinghe 37-Jinghe 41-Jinghe 57 of the Chang 7-Chang 8 Member(Well Location in Fig.4)

图9 泾河35井长测井曲线特征、第3回次岩芯剖面和植物根须岩芯照片Fig.9 The lithological profile and core images of Chang of Well Jinghe 35

图10 泾河37井、泾河36井长浅湖相沉积岩芯照片Fig.10 The core images of the shallow lake facies of Chang of Well Jinghe 37 and Jinghe 36

泾河油田长7整体为深—浅湖相沉积，长73深湖相中可见砂质碎屑流、浊流等砂岩，长72为半深湖沉积相，砂体为浊流和砂质碎屑流沉积。单砂体最厚处可达十几至二十几米，但其向四周迅速尖灭，延伸较短。长71则发育五种微相砂岩，即水下分流河道、砂质碎屑流、浊流、河口坝、浅滩等，其中前三种较多见，后两种较少[43]。研究区浊流沉积多可见鲍马序列[44]B段、C段和D段，A段较为少见，测井曲线呈齿状漏斗(图13)。鲍马A段为块状油迹中—细砂岩，底部发育冲刷面(图13下泾河29井岩芯)，B段平行层理细砂岩、C段波状层理粉砂岩、D段水平层理泥岩呈薄层交互，单个岩性段厚度一般为10～50 cm不等。岩芯可见重荷模、槽模、火焰构造和包卷层理等[45]。

图11 泾河41井第2、3回次延长组长—长浅湖—半深湖沉积岩芯剖面图和岩芯照片2、3回次连续取芯。3回次岩芯以沙纹层理泥质粉砂岩为主，夹灰黑色泥岩和浅灰色平行层理细砂岩。粉砂岩中见垂直生物钻孔(照片4)，细砂岩中含泥质角砾，发育高角度裂缝(照片3)。2回次底部为灰黑色泥岩，顶部为含泥质角砾的深灰色细砂岩(照片1)，砂岩底部冲刷(照片2)。Fig.11 The lithological profile and core images of Chang —Chang of Well Jinghe 41

图12 泾河41、泾河36井和泾河32井长浅湖—半深湖沉积岩芯照片a.泾河41井2回次长取芯中可见褐色凝灰岩薄、纹层；b.泾河36井2回次长取芯见灰黑色半深湖泥岩夹斜层理细砂岩，灰黑色泥岩底部为泥质粉砂岩；c.在泾河32井1回次长灰色粉砂质泥岩沿层面分布大量介形虫。Fig.12 The core images of the shallow lake-semi-deep lake facies of Chang of Wells Jinghe 41, Jinghe 36 and Jinghe 32

3 长72与长81砂体展布

根据古流向分析、岩芯观察、测井相和钻井砂厚统计等资料绘制了长72和长81沉积相平面图。长8分流河道砂地比大于15%(图15)，河道内砂地比大于15%。研究区内长81河道砂岩自然伽马测井曲线一般为箱型或者钟型，漫滩泥质含量较高的区域GR曲线表现为齿状(图6，15)。研究区长81发育3条北东向河道，南边两个河道交汇于泾河41井和泾河32井附近，中部和北部河道交汇于泾河36井和泾河2井附近，河道沉积较厚的地方分别位于泾河6井—泾河2井、泾河535井、泾河32井及泾河22井周围。工区东缘接近延长湖盆的正南位置，泾河64井—泾河18井—泾河53井一线河道可能呈南北向。

图13 泾河17井第3回次延长组长72齿化箱型测井相与岩芯剖面泾河17井第3回次长取芯见浊积沉积，多见鲍马序列B、C、D段，A段较为少见。Fig.13 The lithological profile and core images of Chang 72 of Well Jinghe17

图14 长7、长81粒度累计概率曲线图a.长7为低缓多段式；b.长81为具混合段的两端式Fig.14 The cumulative probability curves of the Chang 7, Chang 81 sandstone grain size

图16 泾河油田长72自然伽马测井曲线与沉积相平面图(长72发育9个北西—南东向浊积水道)Fig.16 The Gamma Ray curves and sedimentary facies map of Chang 72, Jinghe oilfield

4 结论

(1) 研究区内长7和长8砂岩碎屑主要来自于西南部陇西古陆，其次来自于南部秦岭物源，长7和长8Ⅰ类条带稳定重矿物锆石百分含量高，搬运距离长，离物源距离较远；长8Ⅱ类条带不稳定的重矿物石榴子石含量高，说明砂岩搬运距离短，离物源较近。长8—长7河流方向均为南西—北东向，局部为北东东和北北东向。

(3) 长72为半深湖沉积相，砂体为浊流和砂质碎屑流沉积，发育9个北东向延伸的浊积水道砂体，砂体测井曲线为齿化漏斗型，砂地比大于10%。虽然岩芯也可见到含交错层理的水下分流河道砂岩，但比例较少。

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Provenance Direction and Sedimentary Facies of Chang7-Chang8 Members in Yanchang Formation of Jinghe Oilfield, Southwest Margin of Ordos Basin

PAN Jie1，LIU ZhongQun2，PU RenHai1，ZHOU SiBin2，FAN JiuXiao2，LIU YiNan1

1. State Key Laboratory of Continental Dynamics/ Department of Geology, Northwest University, Xi’an 710069, China 2. Research Institute of Exploration and Exploitation, North China Brach of SINOPEC, Zhengzhou 450006, China

Jinghe oilfield; provenance direction; Chang 7-Chang 8 sedimentary facies; separation of the heavy minerals; progradation reflection

1000-0550(2017)01-0124-15

10.14027/j.cnki.cjxb.2017.01.013

2016-02-24；收修改稿日期： 2016-05-17

国家自然科学基金重大项目(批准号：41390451)；中石化华北分公司企业委托项目[Foundation： National Natural Science Foundation of China (Major Program) No. 41390451; Project Supported by North China Brach of SINOPEC]

潘杰，男，1987出生，博士研究生，石油地质和地震资料解释，E-mail：420181295@qq.com

蒲仁海，男，博士生导师，E-mail：purenhai@nwu.edu.cn

P618.13

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