靖边气田二叠系石盒子组盒8段沉积微相研究

焦 鑫，杨仁超，樊爱萍，张洪美，王军杰

（1.大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，陕西西安，710069；

2.山东科技大学地质科学与工程学院，山东青岛，266510；3.长庆油田第一采气厂，陕西靖边， 718500）

靖边气田二叠系石盒子组盒8段沉积微相研究

焦 鑫1，杨仁超2，樊爱萍2，张洪美2，王军杰3

（1.大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，陕西西安，710069；

2.山东科技大学地质科学与工程学院，山东青岛，266510；3.长庆油田第一采气厂，陕西靖边， 718500）

靖边气田二叠系的主要含气层为石盒子组盒8段，为了查明该区砂体展布特征，笔者在资料收集、岩心观察和测井曲线综合解释的基础上，对研究区60余口井的石盒子组盒8段沉积微相进行了详细研究，认为1）三角洲-湖泊沉积体系是靖边气田二叠系主体沉积类型之一。2）砂体分布明显受沉积微相的控制：本区北部，砂体受河道、分流河道和水下分流河道控制，砂体呈近南北向展布；本区南部，砂体主要为滨浅湖滩坝和席状砂，砂体呈近东西向展布。3)频繁的脉动式的湖平面升降和湖岸进退控制了相带的迁移和砂体的展布,湖平面下降，三角洲作用活跃时期，砂体相对发育。因此，盒8下2段、盒8上2段水下分流河道砂体、河口坝砂体是本区最有利的储集层段。

鄂尔多斯盆地；靖边气田；二叠系；石盒子组；沉积微相

近年来，随着鄂尔多斯盆地上古气藏的发现，针对其主力气层段二叠系石盒子组的研究成为了热点。二叠系石盒子组属陆相沉积，具有相变快的特点，增加了储层预测的难度。对该层段沉积微相和砂体展布规律存在较大争议，有人认为该层段是滨浅湖滩坝沉积[1]，也有人认为是河流或三角洲沉积[2-4]，这种争议已经成为制约该区油气生产急需解决的关键性问题。在本文中，笔者运用沉积学、岩相古地理学及测井地质学等理论，在资料收集、岩心观察和测井曲线综合解释的基础上，对该区盒8段的沉积微相类型和砂体展布特征进行了详细研究。

1 区域概况

研究区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中北部的靖边气田（图1）。地质史上鄂尔多斯盆地受加里东运动影响随华北地台整体抬升，遭受130～150 Ma的风化剥蚀，直至海西运动中期，盆地在以拉张为主的构造背景下缓慢下沉接受沉积，海水越过盆地中央隆起，形成海相与浅水三角洲共存沉积体系[5-6]。直到海西运动末期，由于南北海槽再次对挤，海水被迫从东西两侧退出，结束海相沉积[7]。从早二叠世山西期开始，研究区进入以湖泊三角洲为主的陆相沉积[8]。

图1 鄂尔多斯盆地区域构造单元划分图及研究区Fig.1 The tectonic division of the Erdos Basin and location in the study area

2 靖边气田沉积微相研究

2.1 靖边气田沉积相标志

对60余口井的研究分析表明，靖边气田的形成与沉积微相的时空展布关系十分密切。盒8段的岩性标志主要体现在发育砂泥岩互层，砂岩粒度较粗，多为灰白色和浅灰色，泥岩多为灰绿色、灰褐色。本文应用测井相标志对沉积微相进行初步划分。例如，箱形曲线反映水动力强而稳定，物源供给充分，可划分成分流河道；钟形曲线反映水流能量逐渐减弱和物源供应越来越少的表现，垂向上反映为正粒序，可划分为河道砂坝[9]。此外，由于沉积构造可直接反应沉积时期的水动力环境，对微相划分有重要指向意义，因此，对数口重点井位岩心的详细观察与描述，统计沉积构造的分布特征，回归初步的测井相分析并加以矫正，就可以合理地应对测井解释的多解性。研究发现，区内主要发育水平层理及少数的粒序层理（图2左）、板状交错层理（图2右），底部可见冲刷构造。这为寻找区内不同时期河道、砂坝及湖岸线的分布提供了可靠的证据。

2.2 靖边气田单井分析

由于各井所处地理环境不同，所以在垂向上的相序组合也不尽相同，但总体上都表现为辫状河三角洲相－湖泊相。在此，特选出两口特征明显的井进行分析。

G22-5井（图3左）位于研究区南部，二叠系出露地层为石盒子组及下伏山西组，研究层位的盒8段岩性较单一，主要为泥岩、砂岩。从上到下可看出砂岩含量虽高，但多为泥质砂岩，可大致分为滨浅湖亚相。再根据泥岩和砂岩的分布及交错层理和水平层理的发育特征，划分出滩坝及滨浅湖泥微相。

图2 粒序层理（左）和板状交错层理（右）Fig.2 Graded bedding(left)and tabular cross bedding(right)

G9-7井（图3右）位于研究区北偏西部，出露地层与岩石类型基本一致。从上到下可看出砂岩段由厚变薄，局部由细砂岩变为中砂岩，且泥岩含量较高，可先将盒8下亚段及盒8上2段分为辫状河三角洲相，盒8上1段分为湖泊相。砂岩段测井曲线由下到上形态展现出钟形、柱形、漏斗形，及板状交错层理、水平层理的分布，可划分出河道砂坝、水下分流河道、河口砂坝、滩坝。亚相可划分出三角洲平原、三角洲前缘及滨浅湖亚相。

从两口井的沉积相类型可以看出研究区主要呈现辫状河三角洲向湖泊的过渡环境，可初步识别研究区南部为湖泊，向北逐渐过渡为三角洲，因受湖平面运动的影响，湖泊及三角洲位置随时间而发生变化。

2.3 沉积微相平面特征

从盒8下亚段微相分布图中（图4左）可看出，研究区在二叠系石盒子组盒8下亚段时期可分为三角洲平原、三角洲前缘及滨浅湖三个亚相，亚相中又分别可划分出分流河道、河道间、水下分流河道、河口砂坝、分支间湾、滨浅湖泥、滩坝、席状砂8个沉积微相。区内北部可看出两条由北向南的分流河道，河道之间砂地比值变小，过渡为河道间微相；再向南，则演变成三角洲前缘亚相，河道砂地比值略微变低成为水下分流河道微相，且河道分支变强，其间为分支间湾微相，水下分流河道向南逐渐过渡为河口砂坝微相；最终，在区内南部演变成滨湖亚相，出现南北展布的滩坝微相，两侧则为薄的席状砂微相和大面积的滨浅湖泥微相。

图3 靖边气田石盒子组盒8段岩性岩相剖面图Fig.3 The lithology and lightfaces well coring part of Shihezi formation,He8 in Jingbian area

从盒8上亚段微相分布图（图4右）可看出，研究区在该时期可分为三角洲前缘及滨浅湖两个亚相，亚相中又分别可划分出水下分流河道、河口砂坝、分支间湾，滨浅湖泥、滩坝、席状砂6个微相。滨浅湖亚相发育较大面积。北部可见四条水下分流河道向南延伸，而滨浅湖亚相几乎占了区内65%的面积，其中可辨别出三个面积较大的滩坝微相，周围被形状较窄而延伸远的席状砂微相包围，其余为极大面积的滨浅湖泥微相。

2.4 砂体展布特征

由于砂体在平面及纵向上展布均受到沉积微相的控制[10]，三角洲作用活跃时期，砂体发育，泥质含量少。盒8下亚段砂厚图（图5左）及盒8上亚段砂厚图（图5右）均展示出以河道砂体为骨架，长带状分布的较厚砂体[11]，在河流交汇处及河道拐弯处，由于水能的变化，砂厚值均变高。在区内南部则由于湖浪及河流的综合作用，使得厚砂体为东西分布的较宽带状。综观盒8下段及盒8上段砂厚图，其特征体现出“两个平行，两个垂直”[12]即河道砂体分布与物源方向平行而与湖岸线垂直，三角洲前缘砂体及两侧滩坝分布方向与湖岸线平行而与物源垂直。

3 沉积相模式

为探讨盒8段沉积过程，笔者对各时期的湖岸线演变进行了研究，发现该区域在此时期内的沉积模式以频繁的脉动式湖岸线进退为特色。

由于脉动式的构造运动及周期性的气候影响，湖岸线随之发生频繁的脉动式进退[13]。盒8下1段到盒8上2段为一短暂的湖退过程（图6左）：湖岸线向湖盆方向推进时，使得湖水逐渐变浅，波浪及沿岸流作用减弱，其对前缘砂体改造作用也随之减弱[14]，因此，此时水下分流河道砂体占前缘砂体比重较大，而河口坝规模较小。

图4 靖边气田石盒子组盒8段沉积微相分布图Fig.4 The sedimentary microfacies of Shihezi formation,He8 in Jingbian area

盒8下2段到盒8下1段及盒8上2段到盒8上1段为湖侵（图6右）：北面物源区所携带的大量陆源碎屑物[15]入湖后，沉积了三角洲平原及前缘砂体，河道间及分支间湾沉积大量泥或粉砂。湖侵时，受波浪作用影响前缘砂体随湖岸线向陆移动，此外受沿岸流影响，前缘河道砂体遭破坏，形成沿湖岸线分布的砂体，最终形成区内南部大面积东西分布的滩坝砂体。

正是由于频繁的河流湖泊交替作用，区内砂体分布时常变化，所以在单井的纵向上表现出多期的砂泥互层，且很少出现极厚的单层砂或泥。

4 结论

（1）盒8段沉积环境以湖岸线频繁进退变化为特色，为辫状河三角洲、湖泊沉积相，发育三角洲平原、三角洲前缘和滨浅湖三类沉积亚相，分流河道、河道间、水下分流河道、河口砂坝、分支间湾、滨浅湖泥、滩坝、席状砂8种沉积微相。

（2）研究区相带展布特征为：由北向南依次为辫状河三角洲平原、三角洲前缘、滨浅湖亚相。

（3）盒8段砂体分布明显受沉积微相的控制，三角洲作用活跃时期，砂体发育，泥质含量少。砂体的分布明显受南北向发育的河道控制，由北至南的分流河道交汇处砂岩尤为发育，分流河道的拐弯处和端头砂体也较发育；浅湖中的滩坝砂体，受河口位置和湖浪控制。

（4）根据对单井、剖面及沉积相的研究，认为盒8段的沉积模式为三角洲－滨浅湖沉积并以频繁的脉动式湖岸线进退为特色。

图5 靖边气田石盒子组盒8段砂体展布图Fig.5 The sandbody distribution diagram of Shihezi formation,He8 in Jingbian area

图6 靖边气田石盒子组盒8段沉积模式图Fig.6 Sedimentary model of He8 gas reservoir in Jingbian gas field

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Sedimentary Microfacies Rresearch on the Permian He8 in Jingbian Area

JIAO Xin1,YANG Ren-chao2,FANAi-ping2,ZHANG Hong-mei2,WANG Jun-jie3
(1.State Key Laboratory of Continental Dynamics,Department of Geology，Northwest University,Xi'an 710069，China；2.Institute of Geoscience and Engineering,ShandongUniversity of Science and Technology,Qingdao 266510,China；3.The First Gas Factory,Changqing Oilfield Brach,Jingbian 718500,China)

The main gas-bearing reservoir of Permian in the Jingbian gas field is He8 of the Shihezi Formation.In order to identify the sand body distribution characteristics of this area,sedimentology,petrography and paleogeography,logging geology are used in this article.On these bases,the sedimentary microfacies are studied in detail.It is suggested that delta-lake depositional system is one of the main types of sedimentation in the Jingbian gas field.The distribution of sand body is clearly controlled by the sedimentary microfacies.In the north of this area,controlled by the channel,distributary channel and underwater distributary channel,sand body lanes are near north-south spread.In the south of this area,the sandbody is belong to shore shallow sandbeaches and sheet sand,sand body lanes are near east-west spread.Frequent pulse of the lake level and shoreline advance and retreat movements controls the migration of facies and sand body distribution,when the lake level drops,the role of delta actives,the sand bodies are relatively developed.So the sandbody in subaqueous distributary channel and channel-mouth bank are the most favorable reservoir sections in this area.

Ordos Basin;Jingbian gas field;Permian;Shihezi Formation;sedimentary microfacies

P588.21；P618.130.2+1

A

1672－4135（2011）04－0274-06

2011-06-07

国家“973”项目：多种能源矿产共存成藏(矿)机理与富集分布规律（2003CB214603）

焦鑫（1985-），男，硕士研究生，西北大学地质学系，从事沉积学研究，E-mail：jxin807@163.com。