鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组湖侵期沉积特征

喻建,杨亚娟,杜金良1,

(1.西北大学;2.中国科学院地质与地球物理研究所;3.中国石油长庆油田勘探开发研究院)

鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组湖侵期沉积特征

喻建1,2,3,杨亚娟3,杜金良1,3

(1.西北大学;2.中国科学院地质与地球物理研究所;3.中国石油长庆油田勘探开发研究院)

鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组沉积阶段经历了长9段沉积期、长7段沉积期、长4+5段沉积期3次主要湖侵期。运用钻井、测井等资料,综合分析了湖侵期储集砂体的沉积相类型、沉积演化规律,认为在湖盆西侧储集砂体主要为半深湖—深湖相浊积砂,东侧主要为深水型三角洲前缘水下分流河道砂。各湖侵期砂体展布特征具有差异性,长9段砂体规模大,分布范围广,单层砂体厚;长7段三角洲砂体规模较小,浊积砂体发育,局部地区具有叠合连片特征;长4+5段盆地东北三角洲砂体延伸较远,横向连片性好,三角洲前缘水下分流河道砂体单层厚度薄,纵向多层叠加。研究还表明,湖侵期发育优质烃源岩,砂体具有较好的储集空间,生储配置关系好,易形成原生油藏,是下一步勘探的目标领域。图8表1参14

鄂尔多斯盆地;晚三叠世;延长组;湖侵期;砂体展布特征;浊积砂体

近年来,随着岩性油藏勘探理论的成熟[1-4]及勘探技术的提高[5-10],鄂尔多斯盆地勘探范围和勘探领域不断拓展,在传统勘探目的层延长组长8段、长6段、长2段外,湖侵期沉积的长9段、长7段、长4+5段均取得了重大勘探突破,使得湖侵期储集砂体的展布特征越来越受到重视。本文对鄂尔多斯盆地含油区延长组沉积阶段湖侵期沉积体形态特征、分布规律进行深入分析,以期为拓展湖侵期沉积体勘探领域提供依据。

1 研究区沉积背景

鄂尔多斯盆地含油区(见图1)上三叠统延长组主要为一套灰绿色、灰色中厚层粉细砂岩、粉砂岩和深灰色、灰黑色泥岩沉积,下部以河流相中、细砂岩沉积为主,中部为一套湖泊-三角洲相砂泥互层沉积,上部为河流相砂泥岩沉积。延长组纵向上发育多个沉积旋回,平面上沉积物粒度总体北粗南细,厚度北薄南厚(厚约800～1 500 m),岩性自下而上呈明显的韵律变化。

图1 研究区构造位置图

据李凤杰等对多口井Fisher图(见图2)的分析[7],将延长组划分为2个Ⅱ级旋回,5个Ⅲ级旋回(长周期旋回LSC1—LSC5),代表5次显著的湖平面上升—下降旋回。由图2可见,研究区湖盆经历了初步形成(长10段沉积期)—扩展(长9段沉积期)—萎缩(长8段沉积期)—鼎盛(长7段沉积期)—收缩(长6段沉积期)—再扩展(长4+5段沉积期)—进一步收缩(长3段—长2段沉积期)—消失(长1段沉积期)这样一个由水进—水退序列构成的完整演化过程。湖盆演化过程中共经历了长9段沉积期、长7段沉积期、长4+5段沉积期3次主要湖盆扩展期。

图2 研究区延长组层序 Fisher图(据文献[7]修改)

2 沉积特征

鄂尔多斯盆地延长组沉积阶段各湖侵期湖盆扩展程度不同,边界性质也存在差异,因此其沉积特征也不尽相同。

2.1 沉积相类型及特征

根据盆地内探井岩心观察和对岩石类型、沉积结构和构造、沉积旋回、岩电组合等资料的综合分析,延长组沉积阶段湖侵期沉积相主要以湖泊相和三角洲相为主,可细分为4个亚相、6个微相(见表1),储集砂体主要为湖盆西侧半深湖—深湖相浊积砂,以及东侧“深水型”三角洲前缘水下分流河道砂。

表1 研究区延长组沉积阶段湖侵期沉积相分类表

延长组沉积时期,盆地西南缘受晚三叠世早期印支运动影响,地形相对变陡、坡降较大,盆地东北地形缓、坡降较小,整个湖盆为不对称型坳陷盆地,呈北西—南东向展布[9]。

湖盆西侧主要发育半深湖—深湖相浊积砂体,是洪泛河水直接注入和浅水沉积物大规模滑塌的产物。砂体粒度较细,以细粒为主(约占40%～80%),局部发育粉细粒、中粒砂体(仅占0～5%)。浊积岩中通常可见到较完整的由ABCD段或ABCE段组成的鲍马序列或 ABC、ABD、ABE、AB、ADE、BCE、ACE 组合(见图3a),砂岩底部具明显的突变,可见槽模、沟模、重荷模或出现砂球、火焰构造等沉积现象[10](见图3b、图3c)。还有一种砂岩底面为典型的浊流沉积底面构造,但砂岩以块状层理为主(见图3d),底部或侧翼经常出现一套特殊的砂泥混杂沉积物,包括砂岩脉、液化的砂泥混杂变形层及砂泥层相互包卷现象。

湖盆东侧主要发育“深水型”三角洲,其突出特点是具有厚而完整的进积序列,骨架砂体呈厚的豆荚状[8]。湖侵期储集砂体主要为三角洲前缘水下分流河道砂体,粒度主要为细粒及粉细粒,发育平行层理、交错层理、滑塌变形构造、块状层理、板状交错层理、槽状交错层理等沉积现象(见图3e、图3f),纵向上主要是一系列彼此叠置、向上变细的沉积旋回,底部为滞留沉积,常具冲刷面。

2.2 沉积演化特征

鄂尔多斯盆地延长组沉积阶段各湖侵期岩性尽管因为其沉积环境的不同而存在差异,但总体上偏泥沉积是其主要特征之一。

长9段沉积于湖盆开始发育后一次比较大的湖侵期,总体上是一套深灰色、灰黑色泥、页岩夹灰绿色粉—细砂岩或间互层建造。盆地西部和东南部沉积凹陷中主要发育厚层黑色泥岩夹油页岩(李家畔页岩)。

长9段沉积期(见图4)湖盆东北湖岸线在靖边—子长—延安一线,西部、西南、东南湖岸线在环县—镇原—灵台—旬邑—洛川—黄龙一线,浅湖区范围较大,半深湖区具有分割性,各自互不连通,主要分布在志丹—富县地区,面积约1.2×104km2。在华池、庆阳、正宁东北等浅湖地区发育浅湖砂,志丹西北等地区发育半深湖相浊积砂微相。

长7段沉积于湖盆发展演化的鼎盛时期,全区湖水伸展范围最大,以浅湖—深湖相沉积为主,为一套以深灰色、灰黑色泥岩、页岩、油页岩为主夹少量薄层粉砂岩、粉细砂岩沉积。其中典型岩性有灰黑色泥页岩、油页岩(俗称“张家滩页岩”),属于延长组的主要生油岩系,区域对比性强。

长7段(见图5)只在盆地东北部的横山地区发育三角洲平原沉积,其余地区均为湖相沉积,而且半深湖—深湖相面积达4×104km2。同时,盆地周边各三角洲相应地向湖盆边缘退积,规模明显缩小。盆地东北三角洲已退缩到靖边、安塞一线;西南、西北三角洲极不发育。勘探发现在盆地西南缘庆城—华池地区发育大面积北西—南东向浊积砂微相,面积约3 200 km2,其余半深湖—深湖相沉积范围内也发育一些小面积浊积砂微相。

长4+5段是湖盆发育后期一次规模较大的湖侵期沉积,岩性总体上为粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩或粉砂质泥岩与泥质粉砂岩间互层。

长4+5段沉积期盆地东北部湖岸线向南移至定边—安塞一线。由于是湖盆萎缩期的一次湖侵,湖盆范围虽然比长9段沉积期大,但水体变浅,半深湖区连片,主要分布在盆地中心地区,水体较长9段沉积期半深湖区也相对较浅。盆地周边各三角洲规模较长7段沉积期扩大,东北三角洲前缘已到达吴起—志丹一线。在盆地中心地区可见到浊积砂微相。

3 砂体展布特征

鄂尔多斯盆地湖侵期砂体展布明显受其沉积环境控制,总体表现为:长9段砂体规模大,长7段半深湖—深湖相浊积砂体发育,长4+5段东北三角洲砂体延伸远。

3.1 长9段砂体特征

3.1.1 砂体规模大,分布范围广

长9段三角洲砂体发育,分布范围广。盆地东北沉积体系由3个三角洲组成,方向为北东向,三角洲前缘到达靖边南50 km。盆地西北三角洲由2个主砂体带组成,前缘延伸至姬塬地区。盆地西部、西南、东南三角洲砂体分布范围也较广。

3.1.2 砂体单层厚度大

长9段三角洲前缘水下分流河道砂体单层厚度大。位于盆地西北三角洲的峰2井单层砂体厚10～40 m,累计可达100 m以上;峰6井砂体单层厚度平均为10 m;峰8井长9段共4层砂体,最厚单层可达 42 m,平均单层厚21 m;虎4井砂体单层厚度可达20 m。位于盆地东北三角洲前缘的耿68井砂体单层厚度可达15 m。

3.1.3 湖盆中心局部地区发育半深湖相浊积砂体

湖盆周边各三角洲砂体向湖心进积,在华池、庆阳、正宁东北等浅湖地区发育浅湖砂,志丹西北部等地区半深湖相中形成了浊积砂体。

3.2 长7段砂体特征

3.2.1 三角洲砂体规模较小

长7段沉积期湖盆周边各三角洲砂体规模均较小,且连片性变差,东北部三角洲砂体前缘仅在靖边—安塞一带,西南部三角洲仅出现在庆阳、宁县以南地区,发育单支砂体(见图5),西北、东南、西部三角洲砂体分布局限。

3.2.2 浊积砂体发育,局部地区具有叠合连片特征

长7段浊积砂体发育,并且局部地区叠合连片性好。在湖盆中心定边—环县—庆阳—富县—甘泉—志丹范围内浊积砂体发育,且在盆地西南缘具有较好的叠合连片性。陇东地区长71亚段砂体展布图(见图6)显示,庆阳—华池地区浊积砂体叠合连片分布面积约1 500 km2(见图6)。盆地西南缘地区庆阳—庆城一线以北长7段沉积相北东—南西向横剖面图(见图7)显示,向湖盆中心方向,在西17井—庄33井间半深湖相泥岩中沉积的浊积砂体呈透镜体状,以细砂、粉细砂岩为主,单层厚度5～20 m,纵向叠加厚度大,横向延伸短。

3.2.3 长7段不同亚段砂体特征差异明显

长73亚段沉积期是湖盆发育最鼎盛时期,因此在长73亚段主要发育半深湖—深湖相浊积砂岩,分布范围广。

长72亚段沉积期半深湖—深湖相范围缩小,湖盆周边三角洲砂体较长73亚段发育,而半深湖—深湖相浊积砂岩分布范围缩小。

图6 陇东地区延长组长71段砂体展布图

图7 西36井—庄33井长7段沉积相横剖面图

长71亚段沉积期湖盆进一步萎缩,湖盆周边三角洲砂体规模增大,但与另外两次湖侵期沉积相比,规模仍然较小。

3.3 长4+5段砂体特征

3.3.1 盆地东北部三角洲砂体延伸较远,横向连片性好长6段沉积期盆地东北部发生了掀斜式抬升,东北部三角洲砂体向西南方向大规模进积,长4+5段沉积期湖盆范围虽然较长6段沉积期有所扩展,但东北部三角洲砂体继承了长6段特征,延伸仍较远,前缘延伸至姬塬—吴起—志丹一线(见图8)。

长4+5段沉积期由于盆地东北部地形坡降幅度很小,三角洲前缘水下分流河道极易横向摆动,因此总体呈北东向延展的东北三角洲砂体横向彼此叠覆,连片性好(见图8)。

3.3.2 三角洲前缘水下分流河道砂体单层厚度薄,纵向多层砂体叠加

长4+5段三角洲前缘水下分流河道砂体单层厚度薄,纵向多层砂体叠加。如姬塬地区长4+5段,砂体单层厚度通常仅2～4 m,但累计厚度一般可达15～25 m。砂岩粒度以细粒和粉细粒为主。

图8 鄂尔多斯盆地延长组长4+5段砂体展布图

3.3.3 湖盆中心发育浊积砂体

在湖盆中心张15井区、张家湾等地区可见到长4+5段厚层块状浊积砂体(见图8),以粉细粒为主,厚度可达70余米。

4 石油地质意义

4.1 湖侵期发育优质烃源岩,为延长组储集层提供了充足油源

据中国石油长庆油田勘探开发研究院张文正最新的烃源岩研究成果[11],鄂尔多斯盆地延长组长7段暗色泥岩有机质丰度高,有机碳含量最低值均大于5%,通常有机碳含量大于10%,氯仿沥青“A”含量大于6 000×10-6。暗色泥岩干酪根镜下观察鉴定为Ⅰ型或Ⅱ型,此类干酪根生油母质具有较高产烃率,通常可达400 kg/t。陕北地区长9段半深湖相暗色泥岩厚度13～16 m,平均有机碳含量为5.04%,生烃潜量为 17.84 kg/t,Ro值为 0.92%,生油强度达80×104t/km2[12]。

4.2 湖侵期沉积体仍然存在较好的储集空间

长9段主要为长石砂岩、岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,填隙物类型主要有硅质、绿泥石和浊沸石;孔隙主要为粒间孔、长石溶孔、浊沸石溶孔,面孔率为3.00%～7.25%。

长7段主要为长石砂岩,填隙物主要为绿泥石、方解石、白云石和浊沸石;孔隙以次生溶孔(长石溶孔、岩屑溶孔)为主,面孔率为1.5%～3.0%,孔喉结构为小孔隙微喉道。

长4+5段主要为长石砂岩,填隙物主要为方解石、绿泥石、高岭石;孔隙以粒间孔为主,其次为长石溶孔,面孔率为2.6%～5.0%,局部孔隙度为8%～12%。储集层孔喉结构以小孔微喉型为主。

4.3 生储配置关系好,有利于在湖侵期沉积砂体中形成原生油藏

湖侵期沉积的砂体直接存在于生油层之中,特别是半深湖—深湖相沉积体中的浊积砂体,直接存在于生油坳陷之中,虽然粒度较细,渗透率一般小于0.3×10-3μm2,但具有“近水楼台先得月”优势[13],含水饱和度一般小于25%,含油饱和度高,试油结果几乎不产水,多口井已获得10 t/d以上工业油流的事实,为在半深湖—深湖相浊积砂岩中寻找原生油藏提供了重要依据。同时,湖侵期沉积的三角洲前缘砂体也由于烃源岩生成的原油近距离顺层运移,易于成藏[14]。

5 结论

鄂尔多斯盆地目前主要在湖退期沉积的长8段、长6段、长2段取得了明显勘探成果,通过此次对湖侵期沉积砂体展布特征的研究分析,能有效预测长9段、长7段、长4+5段三角洲砂体分布规律,为湖侵期勘探领域的拓展提供依据。

湖侵期湖盆周边各三角洲砂体呈向湖盆周边退缩趋势。湖盆中心发育的浅湖相砂体、半深湖相浊积砂体直接赋存于油源之中,三角洲前缘分流河道砂体与油源紧密接触,这些优势条件使得湖侵期砂体中易形成原生油藏。

湖侵期储集砂体主要为湖盆西侧的半深湖—深湖相浊积砂体,以及东侧的“深水型”三角洲前缘水下分流河道砂体。笔者研究认为湖侵期沉积体的勘探不但要像湖退期沉积体勘探一样重视三角洲前缘砂体,同时还要重视湖盆中心浅湖砂体、半深湖—深湖相浊积砂体。

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Sedimentation during the transgression period in Late Triassic Yanchang Formation,Ordos Basin

Yu Jian1,2,3,Yang Yajuan3,Du Jinliang1,3

(1.Northwest University,Xi’an710069,China;2.Institute of Geology and Geophysics,CAS,Beijing100029,China;3.Research Institute of Exploration and Development,PetroChina Changqing Oilf ield Company,Xi’an710018,China)

The Late Triassic Yanchang Formation in the Ordos Basin experienced three transgression periods of Chang 9,Chang 7 and Chang 4+5.Based on the drilling and logging data,the types of sedimentary facies and the evolvement of sediments are analyzed in the transgression periods.It is concluded that the reservoir sandstones are mainly semi-deep to deep lacustrine turbidites in the west of the lake basin,and are deep-water delta front distributary channel sands in the east.Distribution characteristics of sandstones are distinct in every transgression period.In particular,the Chang 9 sandstones are wide,intensive,and thick in monolayer;the Chang 7 sandstones are small,with turbidite sandstones developed,and stacked and connected locally;the Chang 4+5 sandstones in the northeastern delta of the basin are far extended,with good horizontal connection,thin monolayer of deep-water delta front distributary channel sands,and multiplayer superimposition vertically.The study also shows that in the transgression periods,good source rocks were developed,sandstones had good reservoir space,and the source,reservoir and seal rocks had good relationships,prone to form primary hydrocarbon reservoirs,and they are targets for exploration.

Ordos Basin;Late Triassic;Yanchang Formation;transgression period;sandstone distribution;turbidite sandstone

TE122.1

A

1000-0747(2010)02-0181-07

喻建(1965-),男,陕西三原人,中国石油长庆油田公司高级工程师,现为西北大学在读博士研究生,从事盆地油气地质综合研究工作。地址:陕西省西安市长庆兴隆园小区,长庆油田勘探开发研究院,邮政编码:710018。E-mail:yj_cq@petrochina.com.cn

2008-08-25

2009-12-09

(编辑 黄昌武 绘图 李秀贤)