东胜气田锦58井区盒1段岩相特征及沉积模式研究

2018-08-18周家林

石油地质与工程 2018年4期

周家林

周家林

（中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450000）

东胜气田锦58井区盒1段为冲积扇–辫状河沉积环境，主要的沉积方式为牵引流；发育9种岩相，以块状层理砂岩相最为常见，其次为含砾粗砂岩相；发育的沉积微相主要为心滩、辫状河道、河漫沉积及其垂向组合；北部以冲积扇辫状河为主，发育中–细砾岩，见大套厚层状砂岩，以块状层理和槽状交错层理为主；南部以冲积平原辫状河为主，发育中砂岩–细砂岩，砂体厚度较小，以槽状交错层理和平行层理为主；多层叠合的大型岩性圈闭构成了锦58井区盒1段主力产层，有利储层主要分布于心滩和辫状河道微相中。

东胜气田；锦58井区；盒1段；沉积序列；沉积模式

1 区域地质概况

东胜气田位于鄂尔多斯盆地北部，横跨鄂尔多斯盆地伊盟隆起、伊陕斜坡、天环向斜三个构造单元。锦58井区属泊尔江海子断裂带以南的十里加汗区带，面积980 km2，位于伊陕斜坡和伊盟隆起两个构造单元，总体上呈南西向倾斜的平缓单斜，局部发育低幅鼻状隆起（图1）。锦58井区二叠系下石盒子组储层为岩性气藏，盒1、盒3段气藏储层物性好、产能高，其中盒1段为主力开发层位。锦58井区自下而上发育太古界、元古界、上古生界、中生界、新生界地层，盒1段埋深2 800～3 300 m、平均3 000 m，山西组和太原组在研究区西北部不同程度缺失。锦58井区烃源岩为太原组、山西组煤层及暗色泥岩，储层为太原组、山西组和下石盒子组砂岩，上石盒子组泥岩形成区域盖层[1]。

2 沉积相标志

2.1 粒度分布特征

–图是一种综合性成因图解，是表示沉积物结构与沉积作用关系的样品集合图，属于粒度参数散点图。值和值这两个粒度参数最能反映介质搬运和沉积作用的能力，将这两个参数分别作为双对数坐标上的纵横坐标，构成–图；值为累积曲线上含量为1%的粒径值，值为累积曲线上含量为50%的粒径值。

锦58井区盒1段岩心粒度–图（图2左）可划分为和两段，不同区段反映了不同沉积作用的产物，主要表现为河流携带的粗粒沉积物和悬浮物。最粗粒的沉积物由递变悬浮物和少量滚动颗粒所组成，多位于河流上游，向下游因水动力减弱而明显降低；悬浮沉积物，常见于水流下部，由下向上粒度逐渐变细，密度逐渐变低。根据不同重力流和牵引流沉积物的–图版，锦58井区––段发育，为明显牵引流沉积特征，沉积环境为冲积扇和辫状河。粒度概率累积曲线（图2右）呈典型的三段式，主要有滚动、跳跃、悬浮三种搬运方式。

2.2 岩相特征

岩相是表示在特定能量条件下所形成岩石特征的总和，以岩性和沉积构造特征组合为主，反映各沉积成因单元砂体形成过程的水动力条件，对分析沉积环境、沉积动力条件具有重要意义。划分和识别岩相的主要标志是岩性、粒度、沉积构造及颜色等，岩石粒度粗细和层理类型的不同，可以反映出水动力条件强弱及搬运方式的差异。通过岩心观察，归纳总结出锦58井区盒1段9种岩相类型（表1），其中块状层理砂岩相和含砾粗砂岩相最为常见。

图1 东胜气田锦58井区构造位置

图2 锦58井区盒1段粒度C–M特征图和概率累积曲线

东胜气田锦58井区盒1段岩性主要为含砾砂岩、中细砂岩和泥岩，砂、砾岩以灰色、灰白色为主，泥岩以深灰色为主。砂岩中常见块状层理和槽状交错层理，偶见平行层理和小型沙纹层理，泥岩层理不发育。砾岩多发育在砂岩底部，为河道滞留沉积，可见定向排列。由岩心沉积构造可知，盒1段以牵引流沉积特征为主[2]。

不同的沉积微相的岩心特征总结如下：

碎屑水道：红褐色、杂灰色中粗砾岩，成分以岩屑砂岩为主；下部分选较差，上部较好；以多级或同级颗粒支撑为主，磨圆中等，叠瓦状排列。多呈块状，可形成槽状交错层理；多级颗粒或杂基支撑，垂向序列为Gm–Sm，泥砂俱下[3]。

心滩：灰白色中粗砂岩或砂砾岩，反粒序。砂岩中可见槽状或板状交错层理，砂质纯，物性好；砾石呈悬浮状砂质支撑，分选较好，呈定向排列；垂向序列为Sp–Sg，水动力强，物源供给充足。

北部辫状河道：灰色、浅灰色中粗砂岩，砂质纯；发育槽状或板状交错层理，偶见小型流水沙纹，可见底部滞留沉积砾石，以砂质支撑为主，正粒序；垂向序列为Sg–St，反映水动力较强，沉积速率快[4]。

南部辫状河道：灰色、浅灰色中细砂岩，砂质纯；发育槽状或板状交错层理，顶部常见粉砂岩小型流水沙纹，可见底部滞留沉积砾石，以砂质支撑为主，正粒序；垂向序列为Sg–St–Sd，反映水动力较强，与北部相比，粒度较小。

表1 锦58井区盒1段岩相类型

3 测井相特征

不同的沉积微相具不同的测井响应形式，不同的测井响应形式是不同沉积微相的体现[5]。利用测井曲线形态分析沉积环境主要依靠如下几个要素：幅度、形态、顶底接触关系、光滑程度、齿中线、幅度组合包线类型、形态组合方式。测井相分析主要是研究有成因联系的岩石类型及其电测曲线的形态特征及组合关系[6]。

锦58井区盒1段主要发育辫状河相，常见微相主要有辫状河道、心滩和河漫沉积（图3）。其中辫状河道微相测井曲线主要呈钟形，其底部突变、顶部渐变接触，具正粒序结构，反映了水动力逐渐减弱的沉积特征[7]。心滩呈砂体的加积状，自然伽马曲线呈漏斗形，砂体和底部与钟形的辫状河道渐变接触，具有逆粒序结构，表明水体能量较强，物源供给充足，沉积物持续进积。心滩还有一种测井相相应为箱形，曲线呈锯齿状，顶、底均与辫状河道呈渐变接触，水动力条件强且物源供给充足，具有强弱频繁交替的特征[8–11]。箱形是下石盒子组地层中最为常见的测井相类形。河漫沉积泥岩，自然伽马曲线成齿状或者平滑状的直线形，说明形成时的水体能量弱。辫状河道边部显示为指形，自然伽马曲线呈细指状，与上下泥岩突变接触，与河漫沉积微相泥岩叠置互层发育。

4 沉积微相类型及特征

通过对研究区野外剖面的详细观测、有关钻井岩心的精细描述、测井曲线的综合分析，依据上述粒度分析、岩相特征、测井相特征及单井综合特征等相标志，结合众多的前人研究成果，认为东胜气田锦58井区盒1段在冲积扇–辫状河沉积体系上主要发育心滩、辫状河道及泛滥平原沉积微相，其中心滩微相沉积占绝对优势。

辫状河道沉积位于河床底部，其上部发育心滩沉积，多为粗粒碎屑物沉积，呈叠瓦状排列。心滩发育于辫状河道内，又称河道砂坝，是辫状河最典型的沉积类型。辫状河道不断移动、游荡，在两条分叉河道之间发育心滩沉积；主剖面上河道砂明显多于泛滥平原细粒沉积物，形成“砂包泥”的特点。从垂向上看，砂体由多个旋回反复叠置而成，每个旋回都具有由下而上由粗变细的趋势，并依次发育粒序层、槽状或板状交错层理、平行层理，以及一些沙纹交错层理；成分及结构成熟度低，水动力条件强。由于辫状河中河床均不固定，泛滥平原微相在辫状河沉积体系中厚度薄，主要为一套灰褐色砂质泥岩夹粉砂岩组成，见水平层理。河漫平原沉积常被上覆河道亚相沉积所侵蚀。

5 沉积微相及砂体展布特征

沉积相展布及演化受构造作用及古地貌所控制。研究区从晚石炭世太原期至早二叠世晚期下石盒子期经历了由海到陆的古地埋演化过程，下石盒子组盒1段发育冲积扇–辫状河沉积体系。盒1期物源方向主要为北西向，受构造运动影响抬升，物质丰富，沉积物粒度大，下石盒组沉积期主要由砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、粗中砂岩、中砂岩等碎屑物质堆积，垂向上由多套厚层砂体叠置组成。锦58井区盒1段受北西向物源方向控制，自西向东发育多条辫状河道（图3），心滩普遍发育，砂体厚度较大的部位主要分布在锦110–锦98–锦112井附近。

图3 锦58井区下石盒子组盒1段沉积相

6 沉积模式

锦58井区北部盒1段为冲积扇–辫状河沉积环境，沉积亚相以辫状河道为主。以典型井锦110井为例（图4），该井位于锦58井区冲积扇扇中位置，微相以辫状河道和心滩为主，底部发育多期碎屑流沉积块状砾岩，岩性以中–细砾岩为主，分选磨圆较差，排列无序；向上可见多期大套厚层状砂岩，每期均为正粒序，沉积构造以块状层理和槽状交错层理为主，偶见砾石滞留沉积。

锦58井区南部盒1段为冲积平原–辫状河沉积环境。以典型井锦95井为例，该井位于锦58井区南部冲积平原，沉积微相以辫状河道和心滩为主，多期河道叠置发育，与北部相比厚度较小，说明水道发育期次多，每期均为正粒序，河道迁移摆动频繁。每期水道常见底部滞留砾石沉积冲刷面，为典型的河道底部滞留沉积特征，沉积构造以槽状交错层理和平行层理为主。

在上述研究的基础上，结合研究区的构造背景和沉积环境，建立了能够反应该区沉积微相和岩心相相匹配的冲积扇–辫状河沉积模式图（图4），该模式重点强调了以下几个方面的特点:

（1）整体反映出辫状河沉积“二元结构”的特征，虽然南部发育多期河道叠加，但单期河道明显反映出“二元结构”的特征；

（2）每期沉积旋回的河道砂体中–粗砂岩的成熟度很低，分选性差，具有近物源的特征；

（3）储层的形态和岩石相的构成与心滩相似，储层间沉积为泛滥平原和决口扇细粒沉积或河道充填的、含泥质较高的细砂岩沉积，证实了该辫状河模式的正确性；

（4）储层砂体在宏观上表现为连续性较好的连通体，但有效砂体仅呈透镜状（心滩形态）分布；由于垂向上辫状河的侧向迁移，透镜状的有效砂体在河道的迁移方向上呈侧向叠置。

图4 锦58井区下石盒子组盒1段沉积模式

7 结论

（1）锦58井区盒1段–图和粒度概率累计曲线反映出主要的沉积方式为牵引流；存在有9种岩相，以块状层理砂岩相（Sm）最为常见，其次为含砾粗砂岩相（Sg），反映了强水动力的洪流携带沉积物快速沉积是主要的沉积过程。

（2）锦58井区盒1段发育4种典型测井相组合，代表微相主要为心滩、辫状河道、河漫沉积；北部以冲积扇–辫状河为主，发育块状砾岩，岩性以中–细砾岩为主、见大套厚层状砂岩，以块状层理和槽状交错层理为主；南部以冲积平原–辫状河为主，发育中砂岩–细砂岩、砂体厚度较小，以槽状交错层理和平行层理为主；两者在碎屑粒度、沉积构造、砾石结构特征及砂地比、旋回厚度方面均存在显著区别。

（3）锦58井区盒1段沉积模式建立和不同相带典型岩心序列的标注，为沉积体系展布提供了证据，也为沉积体系预测奠定了基础。

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