鄂尔多斯盆地大路沟地区长63 沉积特征分析

2021-10-20南北杰王高虎吴大全曹树金

科学技术创新 2021年28期

南北杰王高虎吴大全曹树金

（1、中国石油长庆油田分公司第四采油厂地质所，陕西靖边 718500 2、长庆油田第三采油厂大水坑采油作业区，宁夏银川 750000）

鄂尔多斯盆地是我国主要的含油气盆地之一，晚三叠世延长期主要发育河流-三角洲-湖泊相沉积，根据岩性和湖盆地演化特征，自下而上划分为长10 到长1 十个油层组[1]。白于山-大路沟地区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部，属北东向物源的志丹-靖边曲流河三角洲沉积体系。长6 油层组是工区主力含油层段，早期主要勘探对象是中上部地层。随着勘探开发的深入，长6 下部的长63层逐渐成为新的勘探领域，但是却面临着沉积相特征不清楚，砂体展布特征不明的地质问题，直接影响了井位的部署。从区域研究背景上看，工区主要发育三角洲沉积，但到底是水上的三角洲平原沉积还是水下的三角洲前缘沉积需要进一步研究，因此，判别湖岸线位置，进而确定沉积亚相是工区长63层研究的重点和难点。

1 湖岸线位置确定的依据

湖盆沉积时期湖岸线位置的确定是正确划分三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相带的关键问题，亦是影响油田勘探开发有利目标区选择的重要问题。在前人研究基础上，依据研究区沉积古地理背景及丰富的钻岩岩心、测井等资料，综合分析湖岸线位置判别标志。

1.1 沉积物颜色

沉积学标志是判别湖岸线最重要的依据之一，如：沉积物颜色深浅及变化趋势。岩石颜色是一项直观的重要标志，因为岩石的颜色往往反映沉积过程中所处的古地理位置、氧化还原状况以及水动力条件。

在水体较浅、沉积介质具有氧化性的情况下形成的沉积物呈浅灰色、灰白色、灰色、灰黄色等浅色特征。反之，在水体较深、沉积介质具有还原性的情况下，形成的沉积物（岩）往往表现为深灰色、黑灰色、黑色等深色特征。研究区长63层钻井岩心观察表明，三角洲平原亚相分流河道砂体以灰白色、浅灰色等氧化色为主，反应位于湖岸线之上氧化环境（图1a、b、c、e、f），泥岩由于有机碳含量较高，通常深灰色（图1d），用手触摸污手。

三角洲前缘亚相水下分流河道砂体则以灰色、深灰色、黑灰色为主，反应水体较深、弱-较强还原环境。同时，研究区长63层三角洲沿北北东向入湖，三角洲平原亚相沉积逐步转变为三角洲前缘沉积，储集砂岩颜色亦由浅灰色、灰白色、灰色等氧化色逐步过渡为深灰色、黑灰色等还原色（图2a、c、e），泥岩颜色深灰色，水平层理发育（图2f），指示了研究区长63时期沉积水体沿北北东向逐步加深。

1.2 沉积构造

沉积构造是识别沉积环境、气候及水动力条件最重要的标志之一。值得注意的是单一沉积构造往往在不同沉积微环境均可出现，具有多解性，因此，通过目的层取心段岩心的详细观察，寻找典型环境下的典型构造及沉积构造组合，是沉积微相的划分重要手段。

研究区长63层沉积构造丰富，三角洲平原亚相为三角洲沉积的陆上部分，其沉积环境及沉积特征与河流相有较多共同之处，常见的沉积构造包括平行层理、槽状交错层理、块状层理、冲刷面构造、平行-交错层理等（图1a、b、c），反映分流河道微相强水动力特征。

三角洲前缘亚相位于三角洲入湖后河流的自然延伸方向，处于湖平面以下，为河流及湖水的共同作用地带，其水动力条件及沉积环境与三角洲平原亚相带区别较大，典型的沉积构造常见有波状交错层理、波状层理、变形层理、逆粒序层理、斜层理及变形层理等（图2a、b、c、d、e）。特别是浪成波状层理具有标志性，浅水水下发育的典型指示性沉积构造，具有波峰波谷较圆滑，对称性较好等识别特征。

图1 大路沟地区长63 水上沉积岩心特征

图2 大路沟地区长63 水下沉积岩心特征

1.3 植物化石

钻井岩心资料中丰富的生物化石及化石组合为判别湖岸线位置提供了重要标志。

三角洲平原陆上环境中，植物生长较发育，植物根、茎、叶片、果实等埋藏后形成化石。植物根迹化石随着向湖岸线位置的临近，由直根、辐射状根迹、须状根迹向单根迹转变。研究区主要是辐射状根迹和直根迹较为常见（图1e）。有时植物茎秆被水流冲携后一起沉积，在砂岩中有时能见到碳化的植物茎秆。沼泽等泥岩中植物化石含量高的形成炭质泥岩或煤线，由于就近堆积，叶片多较为完整。

三角洲前缘植物化石含量相对较少，多为陆上冲携带入湖水中，叶片等完整度较低，多为碎屑分布在层面。

1.4 动物化石

一般而言，双壳类及腹足类化石等往往生活在水体较浅的环境。此外，管状潜迹亦可指示沉积时期的水体环境。三角洲平原环境中多发于大型潜迹，多为垂直（图1f），管壁平直较厚，或具生物加工衬里，内壁充填物多见逃逸构造。

三角洲前缘多发于小型潜穴，多为斜交潜穴（图2e、f），潜穴内多为砂充填，这类潜穴一般可指示具有一定水动力条件的水下环境。此外，螺旋潜穴一般为觅食迹，代表湖水体较安静的环境。有时能见到双壳类和介形虫化石。

1.5 侵蚀构造

侵蚀构造是突发性水流对下部底床侵蚀冲刷形成的，常表现为砂泥岩突变接触，泥砾发育等特征。

三角洲平原环境由于河流水动力较强，改道频繁，冲刷面十分发育。常见的是砂岩底部的泥砾层，泥砾具有分选差、顺层分布、一定的磨圆度等特征（图1c），反映了瞬时冲刷后水动力快速降低特征。

三角洲前缘环境中随着河流入湖，受湖水阻挡，水动力快速降低，冲刷能力降低，冲刷面相对不发育。

1.6 测井相

受成本制约，不可能每口井都取芯，而测井成本相对较低，每口井都有测井曲线，因此，在已取芯井曲线特征的总结下，可以对未取芯井段的沉积相进行分析，这是测井沉积相分析的基本原理。通常从测井曲线幅度、形态、旋回、齿化程度等方面进行分析。

三角洲平原环境测井曲线主要表现为幅度较大，钟型或箱型为主，正旋回发育，齿化程度较弱，这与分流河道砂体相对发育、粒度相对较粗等有关。

三角洲前缘环境测井曲线主要表现为幅度较小，漏斗型-箱型为主，反旋回发育，齿化程度较强，这与分流河道砂体相对不发育、粒度相对较细、湖水频发摆动等有关。

根据以上识别标志，综合分析可以判别出湖岸线的位置，进而分析出不同三角洲亚相空间范围，为沉积相的进一步分析奠定基础。

2 沉积相剖面特征

该剖面位于研究区西南部，为平行物源方向。湖岸线基本位于杨241 井～塞39 井区域，该区域以南主要发育三角洲前缘亚相沉积，以北发育三角洲平原亚相沉积。相较而言，三角洲平原亚相区分流河道砂体较三角洲前缘亚相区水下分流河道砂体规模较大，砂体连通性较好（图3）。

图3 大路沟地区柳8-天232 井沉积相剖面图

3 沉积相平面特征

长63期，研究区东北部三角洲平原亚相优势发育，以分流河道为骨架。湖岸线基本位于大路沟-化子坪沿线，西南部地区主要发育三角洲前缘亚相沉积，水下分流河道及水下分流间湾较为发育。

北部及东部广大区域被三角洲平原亚相占据，主要发育分流河道微相及分流间湾微相。三角洲（水下）分流河道呈北东-南西向条带状展布，河道砂地比介于0.3-0.6 之间。（水下）分流河道微相连片发育，（水下）分流间湾（砂地比小于0.3）亦呈北东-南西向分布于河道间（图4）。

图4 大路沟地区长63 沉积相平面图

在综合研究基础上，明确了工区沉积相模式。长63时期，鄂尔多斯盆地沉降作用趋于减慢，湖盆开始收缩，沉积作用明显增强，湖泊进入三角洲建设时期。长63湖岸线退至研究区南部区域，志靖三角洲总体呈北北东向展布，三角洲平原亚相在研究区优势发育，至大路沟-化子坪沿线入湖，形成三角洲前缘沉积，并不断向湖盆中心延伸。