张家湾地区长2储层沉积微相研究

李 冰 ，孙 卫 ，李长政 ，王 强 ，石 坚

（1.西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069；2.西北大学地质学系，陕西西安 710069）

张家湾地区位于富县西北角，隶属于直罗油田，构造上位于鄂尔多斯盆地的伊陕斜坡的南部，地层平缓，区内构造简单，无大的变形与褶皱，因差异压实作用在局部地区形成幅度较小的鼻隆构造，对油气富集具有一定的控制作用[1]。虽然前人积累了大量的基础地质资料、钻井、测井及分析测试资料，但是还没有对本区块做过细致深入的研究,对整个区域长2油层富集规律把握不清，勘探开发难度加大。

通过综合分析研究区各层段沉积岩石相标志、沉积构造、测井相等标志，建立骨架井相剖面，研究长2沉积微相特征，分析沉积演化规律，分析有利沉积相带的展布规律，描绘研究区各小层的沉积微相，进而从平面上和纵向上综合研究砂体的展布特征。应用岩性特征、沉积旋回、电性组合与岩性剖面观察等地质资料,结合前人研究成果与本次研究，以K7、K8、K9为标志层将研究区长2划分为长21、长22、长23三个小层，其中长22为主要含油层，岩性主要为灰色细-中粒长石砂岩。沉积微相决定着砂体的成因，砂体的几何形态，空间展布规律和内部特征，这些因素又是决定地下油水运动和富集规律的重要地质因素，对地质勘探开发具有重要意义。

1 沉积背景

延长组沉积时期鄂尔多斯具有整体升降、平起平落的特点，南北三角洲沉积体系围绕固定的湖盆中心对称式发育。研究区位于富县三角洲中部，主要物源方向为北东向，该区在晚三叠世受印支运动的影响，出现了大型的湖泊，湖盆的沉积演化经历了早期的初始沉降，到加速扩张和最大扩张，再到萎缩，最后湖盆消亡，完成湖盆从发生、发展以至消亡的沉积演化过程。长10~长9期为湖泊-三角洲发育早期，长8~长6期为湖泊-三角洲发育中期，长4+5~长1期为湖泊消亡期，三角洲发育晚期[2-4]。其中，长2期处于湖盆回返收缩期，水体变浅，湖盆边缘三角洲多连成一体，湖岸线外退明显，深湖亚相消失，浅湖亚相范围减小，三角洲前缘亚相的规模收缩，三角洲平原亚相发育，局部见沼泽化现象。

2 沉积微相研究

相标志是指能反应沉积相的一些标志，主要为沉积学标志、古生物标志、测井相标志、地震相标志及地球化学标志。沉积构造及其组合特征是判别沉积相的重要标志。沉积相标志包括岩心的颜色、岩石类型、粒度、沉积构造和测井相标志，电性特征主要是电性曲线特征与岩相标志对应解释[5-6]。以下根据这些相标志和电性特征对沉积相作出研究。根据这些标志开展相应层系沉积相的分析和对比，并在纵、横向上研究沉积相的特征类型、分布及其变化规律[7]。

2.1 岩相标志

（1）岩石类型：以细砂岩、中-细粒砂岩（见图1a）为主，普遍发育在分流河道中，粉砂岩、泥质粉砂岩主要发育于分流河道边缘。

（2）岩石颜色：主要为深灰色或黑色（见图1b），砂岩颜色以灰色、深灰色为主，无水上氧化条件下的红色沉积和湖岸线过渡带内的杂色泥岩，整体表现为水下还原环境的暗色特征。

（3）沉积构造：沉积构造主要有水平层理、沙纹层理、块状层理、平行层理、低角度楔形、板状（见图1c）、槽状交错层理、包卷层理（见图1d）、冲刷面等，它们均是识别沉积相和微相的重要标志。

2.2 粒度特征

沉积物的粒度分布受沉积时水动力条件的控制，是反映原始沉积状态的直接标志，可直接提供沉积时的水动力条件[8]。根据研究区长2砂岩储层的粒度分析（见图2），样品粒度频率为双峰，粒度概率图是典型的两段型，由悬浮总体和跳跃总体组成。跳跃总体含量55%～90%不等，斜度在45°～70°，分选中等-好，与悬浮总体的截点在2.5～4 φ；悬浮总体含量在10%～35%，含量较高，斜度在 10°～30°。为典型的河流沉积。

2.3 测井相分析

图1 研究区岩心照片Fig.1 The core photo of study area

图2 研究区粒度概率累积曲线Fig.2 Grain size accumulation curve of study area

通过测井相的研究，可以最大程度地了解和认识井下未取心井段地层的岩性特征与岩相组合及其垂向演化序列，分析沉积时的水动力条件、物源供给情况，以及划分与对比层序地层。

不同的沉积相具有不同的测井曲线特征和不同的岩性组合，其测井曲线的响应特征也不同。结合现场岩心描述、沉积构造等资料，总结出张家湾地区长2油层组测井相特征：分流河道曲线形态多表现为箱形、钟形；天然堤多为中低幅指状；泛滥平原表现为低幅的平直曲线或微齿化曲线（见图2）。

2.4 沉积微相划分

通过岩心观察，结合岩石类型、岩性组合、粒度分析、沉积构造、测井相和剖面结构等特征的综合分析，结合前人研究，研究区长2油层组沉积时期的沉积类型为湖泊三角洲沉积，将研究区的三角洲平原亚相进一步细分为分流河道、天然堤、决口扇、泛滥平原4类沉积微相，其中决口扇特征不明显。

（1）分流河道微相：研究区分流河道砂体十分发育，在垂向上具下粗上细的间断性正韵律，岩性主要为灰色厚层中砂岩、中-细砂岩，其次是粉砂岩，少量泥质粉砂岩和粉砂质泥岩。砂岩沉积层中发育平行层理、板状交错层理、槽状交错层理，具有冲刷-充填构造。SP曲线呈齿化或者光滑的中-高幅钟型或箱型，GR曲线呈低值齿状箱型、齿状钟型，薄层砂岩两类曲线都呈指状、尖峰状。

（2）天然堤微相：位于河道边缘，岩性主要为灰色细砂岩、粉砂岩。主要发育水平层理、砂纹层理、波状层理及流水波痕。SP曲线低平，GR曲线表现为中高值，呈指型或齿形。

（3）决口扇微相：决口扇附属于河床，与天然堤共生。岩性主要为细砂岩、粉砂岩，粒度稍粗。具有小型交错层理、波状层理及水平层理。SP低平指形，GR中高幅指形。

（4）泛滥平原微相：为洪水期被淹没而平时暴露的宽阔平坦沉积环境，主要为富含有机质的悬浮的泥质沉积，发育深灰色、黑色泥岩、碳质泥岩和粉砂质泥岩。测井曲线表现为低幅的平直曲线或微齿化特征。

2.5 沉积微相平面展布特征

平面上:长2沉积期亚相为三角洲平原，水下分流河道微相为主体微相，以北东物源为主，发育北东-西南方向延伸的水下分流河道、天然堤呈条带状分布。纵向上:水下分流河道微相在长21、长22发育。

（1）长21小层沉积微相平面展布特征：研究区长21期主要发育三支分流河道砂体，三支分流河道宽度接近，均呈北东－南西方向分布，砂体连续性较好，砂层最大厚度为56.8 m，最小为2.3 m，平均厚度为18.23 m。厚度大的砂体主要发育在主河道部位。分流河道边部及天然堤部位的砂体相对较薄，不发育决口扇。

（2）长22小层沉积微相平面展布特征：研究区长22期主要发育三支分流河道砂体，分布范围较长21期向南偏移，三支分流河道均呈北东－南西方向分布。砂层最大厚度为39.9 m，最小为2.5 m，平均厚度为14.63 m。砂体连续性好，在主河道附近连片发育。

（3）长23小层沉积微相平面展布特征：研究区长23期沉积范围缩小，主要发育三支分流河道砂体，前两支河道又主要流向西南向的河道，中部的西方河道消失，另外一支河道方向不变，三支分流河道均呈北东－南西方向分布。砂层最大厚度为28.8 m，最小为2.2 m，平均厚度为11.29 m。砂体连续性较好。分流河道边部及天然堤部位的砂体相对较薄，决口扇不发育。

3 沉积微相对油气富集的影响

沉积相对油气的富集成藏、大面积分布起着至关重要的作用，有利的沉积相是油气运移聚集的最有利载体，不同沉积相带砂体的厚度、粒度、分选性、杂基含量等均有差异，即便在同一沉积相带，由于水动力条件的变化，沉积物成分会发生变化，从而导致储层渗透率存在差异[9]。研究区分流河道砂体孔隙度范围在8.0%～60.4%，平均 12.5%，渗透率为 0.03~11.2×10-3μm2，平均0.68×10-3μm2，天然堤砂体孔隙度为5.6%～7.9%，平均 7.3%，渗透率 0.000 3～0.102×10-3μm2，平均 0.06×10-3μm2。统计结果显示孔隙度、渗透率峰值与平均值均是分流河道较大，天然堤最小。储层分布面积最广的分流河道砂体是有利的储集相带，分流河道的不断分叉作用及侧向迁移，易形成复合叠置连片的砂体，并且分流河道经常发生废弃，被细碎屑的沼泽和间湾沉积物覆盖而形成比较好的局部储盖组合，因此分流河道应是研究区主力勘探、开发微相，分流河道主砂体带是相对优质储层发育的重要基础。

4 结论

图3 研究区沉积微相图Fig.3 Sedimentary micro facies of study area

（1）研究区地层平缓，构造简单，物源为北东向，地层可划分为长21、长22、长23三个小层；粒度概率图是典型的两段型，由悬浮总体和跳跃总体组成为典型的河流沉积；岩性以灰色细-中粒长石砂岩为主。

（2）研究区长2油层组沉积时期的沉积类型为湖泊三角洲沉积，进一步细分为分流河道、天然堤、决口扇、泛滥平原4类沉积微相，其中决口扇特征不明显；其中分流河道测井曲线形态表现为箱形、钟形，天然堤多为中低幅指状，泛滥平原表现为低幅的平直曲线或微齿化曲线；水下分流河道沿北东-西南方向延伸、天然堤呈条带状分布。

（3）研究区长2油层组砂岩的发育分布受沉积相的控制，水下分流河道砂体普遍发育，是研究区主力勘探、开发微相；含油砂体主要集中在水下分流河道，水下分流河道侧翼分布较少。

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