鄂尔多斯盆地镇泾油田长81小层沉积相类型及沉积演化研究

冉令波,丁晓琪,张 熙 (成都理工大学 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川成都610059)

鄂尔多斯盆地构造形态总体显示为一东翼宽缓,西翼陡窄的不对称大向斜的南北向矩形盆地。镇泾油田处于鄂尔多斯盆地西缘天环向斜的南段,地层平缓西倾,构造比较简单,局部发育小型低幅度鼻状隆起 (图1)。镇泾油田长8油藏是一个大面积、低丰度、特低渗、平面和垂向上非均质性较强的岩性油藏,向东、向西及向南仍有较大的扩展空间。对镇泾油田延长组长8油层组的沉积相认识一直存在较大争议,主要存在以下4种认识:①水下冲积扇 (水下扇)[1];②扇三角洲[2];③辫状河三角洲[3];④曲流河三角洲[4]。为了加快长8油层组的勘探,深入了解长8油层组的地质特征,寻找相对高渗高产区,有必要对长8油藏的主力储层长81小层的沉积微相进行详细研究。

图1 镇泾油田区域位置

1 相标志

相标志是指最能反映沉积相的一些标志,它是相分析及岩相古地理研究的基础。沉积环境与沉积相划分标志较多,如原生沉积结构与沉积构造标志;物质成分标志;生物学标志;此外还有测井相和地震相等。确定沉积相,要依靠微相配置、相组合、测井响应及地震反射特征[5]综合考虑。

1.1 岩石学特征

通过岩心观察及岩石薄片的综合研究,研究区长81小层岩石类型主要为深灰、浅灰色细砂岩,浅灰色中-细砂岩,深灰色细-粉砂岩,灰黑色、黑色泥岩。粒度上以细粒砂岩为主 (63%),其次为中粒砂岩 (30%),微粒砂岩少量 (7%)。成分成熟度和结构成熟度均较低,表明距离物源区相对较近。

研究区长81小层砂岩粒度表明其砂岩成分成熟度中等、结构成熟度高。粒度概率累积曲线多为3段式,偶尔可见4段式 (图2),表征其河道水动力条件减弱,沉积物粒度逐渐变细。

1.2 沉积构造特征及组合

图2 三角洲前缘沉积粒度概率累积曲线图

研究区长81小层沉积构造主要有:交错层理、平行层理、块状层理、水平层理、透镜状层理、脉状层理、韵律层理、火焰构造、包卷层理、滑塌构造;局部还有潜穴和生物扰动构造。

研究区长 81小层的沉积构造组合分为 6种:①突变面※平行或低角度交错层理※脉状层理※突变面※水平层理;②突变面※平行或低角度交错层理※沙纹层理或小型交错层理的多个旋回※突变面※水平层理;③突变面※平行或低角度交错层理※变形层理※突变面※水平层理;④突变面※块状构造 (含扁平泥砾的砂岩)※突变面※水平层理的多个旋回;⑤水平层理、虫孔构造※沙纹层理※小型交错层理;⑥水平层理※小型交错层理※平行层理※突变面※水平层理。

1.3 测井相

选择自然伽马曲线和自然电位曲线,并结合声波、中子密度、深感应测井曲线来进行沉积微相的研究。根据取心段的岩心分析确定测井相,建立岩-电响应模式,进而利用测井相对未取心井段进行沉积微相分析。研究区识别出的测井相如图3。

2 沉积相类型

通过对研究区的岩心观察、薄片鉴定、沉积构造及其组合和测井曲线响应分析等综合分析发现,研究区长81小层三角洲相主要属于辫状河三角洲前缘沉积[6]。具体可以细分为水下分流河道、水下天然堤、水下决口扇、河口坝和水下分流间湾5种微相。

2.1 水下分流河道

岩性主要为深灰色、灰色和浅灰色细砂岩,中砂岩少量,岩相主要有平行层理中砂岩相,平行层理细砂岩相,砂岩的顶部与泥岩也呈突变接触,反映出三角洲的突然废弃[7]。分流河道砂岩具有较高的结构成熟度,表明河流较强的水动力对砂体有较强的分选和带出细粒物质的改造作用。

水下分流河道在沉积过程中会经常发生河道迁移,河流改道等,使在剖面上出现河道的多个旋回沉积,在自然伽马GR曲线上多为中-高幅圣诞树形或箱形。由于河流对河道底部的沉积物的侵蚀作用,下伏河道砂体上部的细粒天然堤沉积物被侵蚀掉,而形成连续叠置的河道砂体 (图4)。

2.2 水下分流间湾

岩相以水平层理粉砂岩相、灰黑色水平层理泥岩相、黑色块状层理泥岩相为主,颜色主要为黑色、深灰色,沉积构造以水平层理为主,表明其处于相对安静的低能环境,具有较高的自然伽马值。分流间湾形成于中期基准面加速上升阶段到中期基准面由上升向下降转折的阶段,可容空间较大,水动力较弱,故分流间湾以垂向加积为主,包络线近似平直。

图3 镇泾油田长81小层测井相模版

2.3 河口坝

岩相为交错层理细砂岩相和块状层理细砂岩相,颜色以灰色、浅灰色为主,单个砂体常具有向上粒度变粗的反韵律特征。下部发育水平层理和沙纹层理,顶部出现平行层理。此外可见滑塌变形层理,易见黑色炭质纹层,由于沉积速率高和堆积坡度随三角洲进积作用加强而快速变陡易发生滑塌作用。先期发育的河口砂坝常被后期的水下分流河道截切超覆。

2.4 水下天然堤

岩相以灰色水平层理和沙纹层理粉砂岩相为主,浅灰色的粉砂岩和泥质粉砂岩互层,常夹灰色泥质条带,略具向上变细的正粒序,底部与水下分流河道砂体以渐变的形式接触,指示其沉积时水动力能量较弱,GR曲线主要为低幅特征。厚度较薄,一般为0.2～2m。剖面结构上,常处于水下分流河道的顶部,与分流河道相伴生,但由于受基准面的下降,易被侵蚀而不易保存,故天然堤保存较差。

2.5 水下决口扇

图4 镇泾油田长81小层单井综合柱状图

岩相以变形层理粉-细砂岩相,沙纹层理粉砂岩相为主,粒度较水下天然堤粗。垂向剖面上,水下决口扇常发育于水下分流间湾沉积的泥岩间,与水下分流间湾微相伴生,且底部与分流间湾存在突变的接触关系。GR曲线为中幅指形。水下决口扇的形成常与突发性事件有关,为不正常沉积,一般在雨季雨水较充足时,河流发洪水时易形成决口扇。

3 沉积相展布

通过优势相结合砂地比,并充分考虑测井相组合形态来绘制研究区长81小层沉积微相的平面展 (图5)。

在长81小层沉积早期,研究区自西向东,自南向北发育3条水下分流河道,由于物源供应不足,砂体厚度不大,分流间湾相对发育;到长81小层的晚期,水下分流河道十分发育,是整个长81小层最为发育微相。从西部和南部流入到东北部流出,两条河道在HH26井处汇聚成一条河道,河道宽度明显大于前几个时期沉积的河道,物源供应充足,河道宽度大,所以沉积厚度也大。另一支分流河道在HH10井附近,呈东西向,砂体厚度大,砂地比高。

图5 镇泾油田长81小层沉积微相展布

4 沉积演化

鄂尔多斯盆地从长10油层组沉积期开始发育,围绕湖盆中心,形成一系列环带状三角洲裙体,进入长9油层组沉积期快速下沉,长10油层组沉积期的三角洲体系全部淹没水下。到长8油层组沉积期,湖盆的规模和水深均已加大。长7油层组沉积期湖盆发展到全盛期,广大范围被湖水淹没,深湖区的面积也急剧扩大。进入长6油层组沉积期,湖盆下降速度变缓,沉积作用大大加强,经过长4+5、长3到长2油层组沉积期,湖盆逐渐消亡。沉积总体显示为西厚东薄、南厚北薄的态势[8]。研究区长8油层组沉积期为大规模湖侵期的前奏期,湖盆层序演化明显控制辫状河三角洲沉积体系及相带的发育和分布[9]。长81小层是长8油层组沉积的晚期沉积,该时期湖盆强烈下降,沉积速率减小,以退积层序发育为主。湖侵过程中,三角洲平原亚相向湖岸退缩,使得研究区主要发育为三角洲前缘水下分流河道与分流间湾。

长81小层沉积时,是湖盆强烈下降的沉积阶段。早期研究区自西向东,自南向北发育3条水下分流河道,物源来自于西南方向,但由于湖盆沉降速率快,物源供应不足,因此该时期砂体厚度不大,此时期是分流间湾最为发育的时期。晚期研究区物源来自西部和南部,由于湖盆沉降速率没有早期快,物源充足,河道宽度明显大于前几个时期沉积的河道,河道砂体厚,是水下分流河道最发育的时期。

5 结 论

1)镇径油田长81小层为一套辫状河三角洲前缘沉积,是整个长8油层组发育最好的储层,主要包括水下分流河道、水下天然堤、水下决口扇、河口坝、水下分流间湾5种微相。

2)长81小层砂体发育,厚度大,主河道区的水下分流河道具有砂体厚度大、成层性好、稳定性较强、连续性较好等优点,是有利储集相带,其晚期砂体沉积时的水下分流河道砂最为发育,厚度普遍大于10m,主要发育在工区北东方向。

3)长81小层是长8油层组的晚期沉积阶段,该时期湖盆强烈下降,沉积速率减小,以退积层序发育为主。湖侵过程中,三角洲平原亚相向湖岸退缩,使得研究区主要发育为三角洲前缘水下分流河道与分流间湾。长81小层晚期是水下分流河道最为发育的时期。

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