姬塬地区长81结构及成因亚油层组浅水型三角洲砂体

刘桂珍，高 伟，张丹丹，陈 龙，李爱荣

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，西安710065；2.中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，西安710018；3.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，西安710018；4.中国石油长庆油田分公司第三采油厂，银川750006）

0 引言

鄂尔多斯盆地延长组可划分出多套含油层系，其主要勘探层系为长6油层组。近年来，油气勘探在长8油层组也取得了突破，发现了大型低渗透岩性油气藏。鄂尔多斯盆地姬嫄地区延长组长8油层组主要为一套浅水三角洲沉积［1-3］，发育于物源供给充足且沉降缓慢的敞盆缓坡背景，具有河流能量强、河道摆动频繁的特点，导致不同期次的河流成因砂体在横向和纵向上复合叠置，产生了大面积叠置的厚层砂体［4］。前人从物源［5］、沉积相［6-7］、储层特征［8-10］和成藏规律［11-12］等方面对该区长 8 油层组做过研究，为该区油气勘探和开发打下了一定的基础。随着该区油气勘探开发程度不断加深，储层非均质性、复杂的砂体叠置关系及多变的砂体平面展布特征均成为影响油气运移和分布的重要因素。

近年来，国内外学者从不同角度对砂体结构进行了探索性研究。在高分辨率层序地层格袈内，根据基准面升降的不同阶段，对河流相砂体结构叠置样式及演化进行了研究［13-15］；基于对单砂层成因的分析开展了复合砂体叠置研究［16］，基于对现代三角洲沉积的考察开展了砂体组合关系研究［16-18］，针对浅水三角洲沉积开展了河道砂体结构解剖研究［19-21］；从砂体形成机理方面对典型砂体结构类型的差异性进行了研究［22］，基于测井形态对单一砂体结构进行了描述［23-24］等等。这些研究均表明，砂体结构是储层表征的一个重要组成部分。储层砂体结构是沉积环境中综合沉积特征的反映，体现了储层宏观非均质性，影响着油、气、水的运移［25-26］。姬塬地区砂体结构类型、特征和成因机理的研究均较薄弱，基于该区取心井资料、测井资料分析及与现代浅水三角洲沉积类比，对该区浅水三角洲砂体结构类型、特征、成因机理和分布规律进行研究，以期为该区进一步油气勘探和开发提供参考。

1 地质概况

鄂尔多斯盆地是我国第二大沉积盆地，总面积约25万km2，可划分为伊盟隆起、渭北隆起、西缘冲断带、天环坳陷、伊陕斜坡及晋西挠褶带等6个一级构造单元（图1），盆地内部构造相对简单，地层平缓，倾角一般小于1°。姬嫄地区位于鄂尔多斯盆地中西部，构造上处于伊陕斜坡西部。

图1 鄂尔多斯盆地姬塬地区构造位置Fig.1 Structural location of Jiyuan area in Ordos Basin

鄂尔多斯盆地三叠系延长组是一套内陆湖泊—三角洲沉积体系，具有多旋回、多期三角洲的进退组合特征，发育了大面积垂向叠置、平面连片分布的砂体，是该区良好的油气储层；盆地沉积中心的暗色湖相泥岩、油页岩均是良好的烃源岩，沼泽相泥岩为主要盖层。

鄂尔多斯盆地延长组长10—长8油层组沉积时期是河流向湖泊快速发展的阶段，至长7油层组沉积时期湖盆发育达到鼎盛，长6油层组沉积时期三角洲大规模进积，湖盆开始萎缩。姬嫄地区长8油层组为三角洲前缘沉积，由上、下2套浅灰色中—细砂岩韵律层组成，中间夹薄层泥岩以及暗色泥岩。根据沉积旋回，可将长8油层组划分为长81和长82等2个亚油层组，其中长81亚油层组总厚度为40～50 m，根据砂体发育特征，该亚油层组自上而下又可细分为长811、长812、长813等3个小层。

2 砂体结构划分及特征

图2 姬塬地区长81亚油层组砂体结构Fig.2 Sandbody structure of Chang 81reservoir in Jiyuan area

2.1 砂体结构类型

姬塬地区延长组长81亚油层组砂体横向上变化快，厚度为2～40 m，厚层叠置砂体尤其发育，通过岩心观察、测井标定和测井相分析，将该区长81亚油层组砂体结构划分为4种类型，即叠合箱型、齿化钟型、孤立箱型和孤立指状（图2）。

（1）叠合箱型

叠合箱型砂体岩性为中—细砂岩，以大型板状、槽状交错层理为主，厚度大于10 m，测井曲线形态呈中—高幅光滑—微齿化箱型，成因为多期分流河道叠置，其中晚期分流河道冲刷早期分流河道，分流河道冲刷、切割比较严重的部位，界面处泥质沉积保存少，砂体呈块状叠合箱型［图2（a）］；若晚期分流河道规模小，冲刷微弱，界面处分布大量晚期分流河道滞留沉积或早期分流河道泥质沉积，分流河道间为叠置型接触，早期分流河道上部的细粒沉积保存较完整，砂体呈层状叠合箱型［图2（b）］。

块状叠合箱型砂体内部夹层不发育，具有复合正韵律特征，且厚度较大，物性和含油性均较好；分析试油、试采和测井响应特征，块状叠合箱型砂体含油气比较均匀，油气在垂向上的分布比较均一，主要为油层，其顶、底为差油层或干层［图2（a）］。层状叠合箱型砂体内部发育泥质或物性夹层，以正韵律或叠加突变正韵律为主；层状叠合箱型砂体含油气在垂向上有明显的分带性，其中部为油层，顶、底为干层或差油层，表明储层内部非均质性较强［图2（b）］。

（2）齿化钟型

齿化钟型砂体岩性为中—细砂岩，以板状、槽状交错层理为主，厚度大于5 m，测井曲线形态呈中—高幅微齿化钟型；成因为单期分流河道沉积，因分流河道沉积后其上被天然堤或分流河道间泥质沉积覆盖，细粒沉积厚度大，分流河道底部滞留沉积也保存较好，故砂体叠置程度相对较弱且厚度较小。

齿化钟型砂体厚度小，内部夹层不发育，表现为不规则正韵律特征；储层物性及含油性变化均较大，一般中部物性和含油性较好，顶、低部物性和含油性均较差［图 2（c）］。

（3）孤立箱型

孤立箱型砂体岩性为粉—细砂岩，以小型槽状层理为主，厚度为2～5 m，测井曲线形态呈中幅微齿化箱型；成因为单期的决口河道或废弃河道沉积，砂体呈孤立分布，厚度较小，底部、顶部突变与泥岩接触［图2（d）］。

孤立箱型砂体厚度小，无夹层发育，表现为较弱的正韵律特征，储层物性和含油性在垂向上分布都较均匀，测井显示为含油气较均匀油层或差油层［图 2（d）］。

（4）孤立指状

孤立指状砂体岩性为粉砂岩，以小型流水成因的沙纹层理为主，厚度小于2 m，测井曲线形态呈低幅指状；成因为天然堤和决口扇沉积，厚度小，底部、顶部突变与泥岩接触，呈孤立状分布［图2（e）］。

孤立指状砂体厚度小，无夹层发育，无明显韵律；此类砂体物性较差，基本不含油［图2（e）］。

2.2 砂体结构的识别标准

根据岩心特征、测井曲线的形态和砂体厚度，建立姬嫄地区长81亚油层组砂体结构的识别标准（表1）。

表1 姬塬地区长81亚油层组砂体结构识别标准Table 1 Identification standard of sandbody structure of chang 81reservoir in Jiyuan area

2.3 砂体结构剖面特征

砂体结构剖面特征与砂体沉积演化密切相关。分析横切主河道剖面，块状叠合箱型和层状叠合箱型砂体主要分布在河道中心部位，齿化钟型砂体主要分布在河道边部，而孤立箱型和孤立指状砂体均呈孤立状分布。侧向上不同的砂体结构类型相互过渡，一般块状叠合箱型逐渐向层状叠合箱型或齿化钟型过渡，齿化钟型向孤立箱型或孤立指状过渡（图3）。

2.4 砂体结构平面分布及演化

平面上，块状叠合箱型和层状叠合箱型砂体主要分布在近物源区即研究区西北部（图4），二者都呈条带状沿着河道方向展布，孤立箱型砂体呈短条带状分布，孤立指状砂体呈树枝状分布；在靠近物源的研究区西北部长811、长813小层主要以齿化钟型砂体为主，研究区东南部主要为孤立箱型和孤立指状砂体；长812小层砂体叠置连片发育，在研究区西北部主要为块状叠合箱型砂体，东南部主要为层状叠合箱型和齿化钟型砂体。

图3 姬塬地区长81亚油层组砂体结构连井剖面Fig.3 Well-tie section of sandbody structure of Chang 81reservoir in Jiyuan area

图4 姬塬地区长81亚油层组砂体结构平面图Fig.4 Distribution of sandbody structure of Chang 81reservoir in Jiyuan area

垂向上，长811、长813小层砂体结构主要以孤立箱型和齿化钟形为主，表明河道砂体规模小，水动力相对弱。长812小层砂体结构以块状叠合箱型和层状叠合箱型为主，表明河道砂体切割叠置，水动力强。从长813→长812→长811小层砂体结构从孤立箱型和孤立指状向叠合箱型和齿化钟型再到孤立箱型和孤立指状演变，反映出了一种沉积旋回特征，表明砂体结构演化同样具有旋回性。

3 砂体结构成因解释

长81亚油层组砂体结构在垂向上和平面上的分布均呈现出规律性，控制砂体结构类型及其分布的主要因素有古构造、古地貌、基准面旋回、物源供给及古气候等。

3.1 古构造与古地貌

鄂尔多斯盆地延长组沉积早期（长10—长8油层组沉积期）古湖盆地形较为平坦，盆地内不发育明显的坡折带，南北坡降无明显的差异。在延长组中晚期（长7油层组沉积期及以后），受印支运动的影响，盆地内出现了陡坡地形，因此，延长组早期沉积时期，盆地更多地具有克拉通盆地的性质［7］，在稳定的构造和平坦的底形条件下，长8油层组发育厚层叠置的砂体和大范围连片分布的砂体。

3.2 基准面旋回与物源供给

砂体结构样式受控于基准面变化和物源供给的影响。鄂尔多斯盆地长9油层组沉积期为湖水扩张期，长8油层组沉积期继承了长9油层组沉积期的特征，仍然处于基准面上升阶段，但其内部存在次级小规模的基准面升降旋回。该时期，盆地东北、西北部物源供给稳定且供给量较为充足，形成了退积-加积沉积的厚层砂体［3］。砂体结构类型随着基准面升降呈现出不同的样式，如长813小层沉积期为基准面上升期，可容纳空间增大，砂体不发育，主要砂体结构类型为孤立箱型和孤立指状；长81和层状叠合箱型；长811小层沉积期为基准面上升期，可容纳空间增大，砂体不发育，主要砂体结构类型为孤立箱型和孤立指状。

2小层沉积期为基准面缓慢下降期，可容纳空间减小，砂体发育，主要砂体结构类型为块状叠合箱型

3.3 古气候

姬塬地区长81亚油层组砂体结构类型与古气候相关。盆地底形决定着沉积体系的分布和组合形态。长8油层组沉积时期，盆地底部地形平坦，没有坡折带存在，且气候干旱，湖泊水体受季节性洪水影响补给量有限，属于浅水沉积环境，发育浅水三角洲成因砂体［2-3，7，27］。浅水三角洲砂体的展布方向主要受控于主分流河道，河道平面上来回摆动，伴随着湖岸线的升降，造成了不同期次砂体的空间叠置，使砂体整体呈坨状环绕湖岸线分布［28］。

3.4 与现代沉积类比

通过对现代浅水三角洲沉积进行考察发现，其三角洲前缘主要发育水下分流河道和废弃河道，鄱阳湖赣江三角洲便属于此类三角洲。鄱阳湖湖底地势平坦，湖水较浅，三角洲进入湖泊后，河流发生分叉，分为4条分流河道，随河流继续向前推进，河道分叉、改道增多，入湖时形成8条主要分流河道及其他数条小型分流河道。分流河道具有曲流河沉积特征，曲流点坝及废弃河道发育（图5），水下分流河道频繁分叉、交汇，形成树枝状，其前缘河口坝与远砂坝不发育。

图5 鄱阳湖现代三角洲沉积卫星图（引自Google Earth，2018）Fig.5 Satellite sensing images of morden delta sedimentation of Poyang Lake

通过与鄱阳湖现代浅水三角洲沉积进行类比，并结合研究区井资料加以验证，研究区长81亚油层组砂体为分流河道砂体，具有垂向交错叠置的特征，基本不发育河口坝砂体，横向上河道摆动、交汇，使砂体连片分布，且向湖中心延伸较远。

4 结论

（1）鄂尔多斯盆地姬塬地区长8油层组为浅水三角洲沉积，其中长81亚油层组砂体结构可划分为4种类型，即叠合箱型、齿化钟型、孤立箱型和孤立指状，其中叠合箱型、齿化钟型砂体油气分布较为均匀，为主要含油砂体。

（2）姬塬地区长81亚油层组砂体结构是不同成因砂体组合的结果。叠合箱型砂体的成因主要为多期分流河道砂体叠置，主要发育在河道中心部位；齿化钟型砂体的成因为单期分流河道沉积，分布在河道边部；孤立箱型砂体的成因为单期决口水道或废弃河道沉积，呈短条带状孤立分布；孤立指状砂体的成因为天然堤和决口扇砂体叠置，这2种砂体均镶嵌在泥岩中。侧向上，砂体结构从块状叠合箱型逐渐向层状叠合箱型或齿化钟型过渡，齿化钟型向孤立箱型或孤立指状过渡。

（3）浅水三角洲砂体结构类型及分布与古构造、古地貌、基准面旋回、物源供给及古气候等相关。稳定的构造沉降、充足的物源供给和平坦的湖底地形决定了浅水三角洲砂体为多期分流河道砂体垂向叠置，平面上具有连片分布的特征。