镇原地区长8油层组层序-岩相古地理特征及砂体展布规律

段 悦，侯长冰，郑荣才，王海红，王昌勇

（1.成都理工大学沉积地质研究院，成都610059；2.中国石油长庆油田超低渗透油藏第四项目部，甘肃庆阳745100）

镇原地区长8油层组层序-岩相古地理特征及砂体展布规律

段 悦1，侯长冰2，郑荣才1，王海红2，王昌勇1

（1.成都理工大学沉积地质研究院，成都610059；2.中国石油长庆油田超低渗透油藏第四项目部，甘肃庆阳745100）

延长组长8油层组是鄂尔多斯盆地镇原地区重要的储集层之一。通过岩心观察以及测井和分析测试资料的研究，结合前人研究成果，对长8油层组进行了精细的沉积相分析，确定长8油层组属于辫状河浅水三角洲沉积体系，并从中识别出主河道、分流河道、决口扇、水下分流河道、分流间湾、分流间洼地、河口坝及远砂坝等沉积微相。在精细高分辨率层序地层分析和建立等时地层格架的基础上，以相当于小层砂体的短期旋回层序为等时地层单元编制层序-岩相古地理图，并分析各类成因砂体的发育、组合和演化特征及展布规律。研究结果可为该区长8油层组的储层预测和岩性油藏的高效勘探开发提供精细的沉积、层序资料。

浅水三角洲；层序-岩相古地理；砂体展布；储层预测；长8油层组；镇原地区；鄂尔多斯盆地

0 引言

图1 鄂尔多斯盆地构造分区图Fig.1 The tectonic zonemap ofOrdos Basin

鄂尔多斯盆地发育在华北克拉通盆地之上，是一个多旋回叠合型盆地［1］。该盆地以太古代、元古代结晶岩与变质岩系为基底，其上被古生代、中生代和新生代沉积所覆盖。盆地边缘断裂褶皱发育，其构造形态为东翼宽缓、西翼陡窄的不对称大向斜。按构造形态特征，该盆地可划分为伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环坳陷及西缘逆冲断裂构造带等6个一级构造单元［2］。总体来看，盆地构造性质以长期稳定为特征，具有整体抬升、持续沉降、坡度宽缓、低隆起及新老地层接触整一的特点。镇原地区位于鄂尔多斯盆地西南部，其构造位置主要处于伊陕斜坡（图1），为西倾单斜构造，构造平缓，倾角不足1°。

镇原地区上三叠统延长组沉积旋回性很强，按岩性组合、沉积构造、生物组合和电性特征，特别是根据10个标志层（K0～K9），自上而下可依次划分为长1到长10共10个油层组。位于下部的长8油层组厚80～100m，为一套浅灰、灰绿色中厚层中—细粒和中—粗粒砂岩与灰色、深灰色粉砂岩和灰黑色泥岩互层组合，局部夹黑色炭质泥岩、油页岩及薄煤层的含油岩系（图2），偶夹薄层凝灰质泥岩，按岩性组合特征可进一步划分为长81和长82共2个油层。长8油层组致密砂岩储层的油气勘探近期已取得重大突破，展现了长8油层组巨大的勘探开发潜力［3-5］，是镇原地区有利储集层发育的重要层位之一。

1 沉积相标志

1.1 岩石学特征

镇原地区长8油层组主要为一套灰色细—中粒砂岩与深灰色粉砂岩、泥岩互层组合，局部夹煤线。岩石类型主要为长石岩屑砂岩，含较少量岩屑长石砂岩（图3），砂岩成分成熟度较低，并以岩屑含量异常高为显著特征，可鉴别的岩屑组分主要为火山岩岩屑，杂基含量极低。颗粒分选中等，但磨圆较差，以次棱角状为主，显示近源、高能的三角洲前缘（水下）分流河道沉积特征［5-6］。砂岩以颗粒支撑为主，碎屑颗粒多呈点—线式接触（图版Ⅰ-1）。次生绿泥石为主的薄膜状环边胶结物较为发育（图版Ⅰ-2），并以剩余原生粒间孔为主，孔隙保存良好，部分被方解石胶结物强烈充填，次生孔隙也较发育，包括粒间溶孔（图版Ⅰ-3）、粒内溶孔（图版Ⅰ-4）、铸模孔（图版Ⅰ-5）、晶间微孔（图版Ⅰ-3）和微裂缝（图版Ⅰ-6）。

图3 长8油层组砂岩分类投点图Fig.3 Plot of sandstone com ponent for Chang 8 oil reservoir set

1.2 原生沉积构造和古生物标志

通过对钻井岩心中所发育原生沉积构造的观察，根据其类型、组合和分布规律，可确定长8油层组中主要发育与牵引流成因相关的沉积构造、古生物化石及生物遗迹化石，指示河湖过渡的浅水三角洲沉积环境［7-8］。

1.2.1 底冲刷构造

底冲刷构造为镇原地区长8油层组中常见的层面构造类型，常发育在上覆粗粒沉积物与下伏细粒沉积物之间，主要表现为平直或波状起伏的岩性突变面（图版Ⅱ-1），代表一个小尺度的侵蚀间断面，在强水动力条件下的河道环境中极为常见。

1.2.2 层理构造

镇原地区长8油层组中常见反映较高能量环境的槽状交错层理（图版Ⅱ-2）、板状交错层理（图版Ⅱ-3）、楔状交错层理（图版Ⅱ-4）和平行层理（图版Ⅱ-5），以及反映静水环境的水平层理（图版Ⅱ-6）和水下弱水动力条件的浪成交错层理（图版Ⅱ-7），此外，尚见有正粒序递变层理（图版Ⅱ-8）。

1.2.3 同生变形构造

镇原地区长8油层组中同生变形构造在粉—细粒砂岩中发育，主要表现为泄水构造（图版Ⅱ-9）和液化变形，常与沙纹层理相伴生，在具有较大沉积坡度的三角洲前缘河口坝中较为常见。

1.2.4 古生物标志

镇原地区长8油层组古生物成因标志较发育，如在暗色泥岩段常含有炭化芦木和植物根迹化石（图版Ⅱ-10、图版Ⅱ-11），在泥岩与粉—细粒砂岩薄互层组合中常见生物钻孔和扰动构造（图版Ⅱ-12），它们对于识别沉积环境和湖岸线位置及迁移方向具有重要意义，如指示沼泽化湖岸环境的富含炭化植物化石的暗色泥岩，垂向上与指示水下环境的浪成交错层理频繁互层，反映了长8沉积期湖平面高频率的升降所导致的湖岸线大范围往复摆动，具有较明显的浅水湖泊性质［8］。

2 沉积相特征

综合沉积构造和砂体发育特征，确定镇原地区长8油层组属于典型的浅水辫状河三角洲沉积体系，可划分出三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲共3种亚相10种微相（参见图2和表1）。

表1 镇原地区长8油层组沉积相划分方案Table1 Them icrofaciesdivision of Chang 8oil reservoir set in Zhenyuan area

2.1三角洲平原亚相和各微相特征

三角洲平原亚相主要包括主河道（心滩）、分流河道、分流间洼地及决口扇等4种沉积微相。

2.1.1 主河道（心滩）微相

主河道或心滩沉积主要发育灰色中—粗砂岩，砂岩中发育大量平行层理及大型板状、楔状交错层理，垂向上可见自下而上粒度由粗变细的正粒序结构，并连续叠置为厚度巨大的砂体，未见泥质夹层，不同期次的河道砂岩呈冲刷面接触。自然伽马测井曲线一般表现为大段的齿状箱形。

2.1.2 分流河道微相

分流河道沉积以灰色细—中砂岩为主，少量粗砂岩，砂岩中发育中型板状交错层理、槽状交错层理及楔状交错层理，平行层理也较为发育。自然伽马测井曲线多呈钟形或小段的齿化箱形。

2.1.3 分流间洼地微相

分流间洼地沉积以灰和灰黑色泥岩、炭质泥岩及粉砂质泥岩为主，夹薄层粉砂岩及泥质粉砂岩，水平层理和虫孔较为发育，含大量植物茎干、叶片及根迹化石。自然伽马测井曲线表现为齿状起伏的高值，电阻率测井曲线一般为低值，但有时由于炭质的影响，电阻率值出现偏高现象。

2.1.4 决口扇微相

决口扇沉积厚度较小，以灰色粉—细砂岩为主，含少量深灰色泥岩及粉砂质泥岩，常发育滑塌变形构造和包卷层理，垂向上在分流间洼地中以夹层形式出现。自然伽马测井曲线表现为指状或漏斗状。

2.2 三角洲前缘亚相和各微相特征

三角洲前缘亚相主要包括水下分流河道、分流间湾、水下决口扇及远砂坝等4种沉积微相。

2.2.1 水下分流河道微相

水下分流河道沉积以灰色细—中砂岩为主，少量粗砂岩，发育平行层理、小型槽状交错层理、板状交错层理及楔状交错层理。自然伽马测井曲线多呈钟形或指形。

2.2.2 分流间湾微相

分流间湾沉积厚度一般＜2m，主要为深灰色泥岩及粉砂质泥岩，偶夹少量洪泛期漫溢出河道的泥质粉砂岩夹层。由于水动力微弱，水体较安静，以发育水平层理为主，可见少量虫孔，层面上含有少量炭化植物碎片。自然伽马测井曲线表现为高值锯齿状，对应的电阻率测井曲线表现为低值，常在水下分流河道沉积间呈夹层出现，或与水下分流河道呈中—厚层的互层状出现。

2.2.3 水下决口扇微相

岩性主要为灰色泥质粉砂岩、粉砂岩夹少量细砂岩组合，常见液化变形构造及包卷层理。自然伽马测井曲线一般表现为中—低幅的漏斗状或指状特征，以夹层形式分布于分流间湾之间。

2.2.4 河口坝及远砂坝微相

河口坝主要为灰色粉—细砂岩，发育大量浪成交错层理及液化变形构造；远砂坝主要为灰色泥质粉砂岩夹深灰色粉砂质泥岩，泥质粉砂岩中可见明显的沙纹层理。河口坝及远砂坝沉积在自然伽马测井曲线上表现为典型的漏斗状，具有粒度向上变细的特征。

2.3 前三角洲亚相

前三角洲沉积主要为深灰色泥岩及少量粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，由于水动力相对微弱，水体安静，主要发育水平层理，可见少量生物钻孔。自然伽马测井值普遍较高，多表现为大段低幅起伏的曲线特征，电阻率测井曲线为平滑的低谷。

3 层序-岩相古地理特征及砂体展布

3.1 层序地层划分与对比

通过众多单井剖面的沉积相和地层的旋回性分析，按层序结构类型和叠加样式［9-10］，可将镇原地区长8油层组划分为1个长期、2个中期和6个短期基准面旋回层序，各级次基准面旋回分别与长8油层组、长81和长82油层及长811至长823小层砂体相对应（参见图2），在研究区内和区域上，乃至整个鄂尔多斯盆地南部都具有很好的可对比性［11］。

3.2 等时地层格架

在单井沉积相和高分辨率层序精细分析的基础上，按旋回等时对比法则［12］建立长8油层组等时地层格架（图4），并对地层格架中小层砂体进行划分和追踪对比，作为编制等时岩相古地理图和预测、描述砂体展布规律的依据。

通过等时地层格架中的小层砂体划分和等时追踪对比，发现小层砂体分布具有如下特点：①小层砂体具有沿中期和短期旋回层序底界面和上升相域分布的显著特点。②沿三角洲延伸的南西至北东进积方向，水上→水下分流河道砂体可长距离追踪对比。顺分流河道方向，砂体的厚度与砂/泥岩比呈现由高到低的变化趋势，说明各类分流河道砂体进积能力强，连续性和连通性好［13］。③垂直三角洲进积的南东至北西方向，水上→水下分流河道与分流间湾交替发育，砂体的可追踪性和对比性变差，砂体厚度和砂/泥岩比变化大，总体趋于下降趋势，且砂体的侧向尖灭快，连续性和连通性明显变差，仅部分厚层砂体仍可横向追踪数千米远的距离，反映浅水三角洲前缘毯状砂体的分布特征。

图4 镇原地区长8油层组等时地层格架和小层砂体追踪对比图（平行三角洲延伸方向）Fig.4 The isochronous stratigraphic fram ework and sublayer sand body correlationsof Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area

3.3 层序-岩相古地理特征

传统的岩相古地理图编制以岩石地层为编图单元，具有时间跨度大和等时性差等缺点，很难真实反映岩相古地理面貌和相带展布规律。而以层序分析为基础，利用层序界面和其他关键界面为等时对比标志，以短时间尺度的高分辨率层序或相域为等时地层单元的层序-岩相古地理编图新方法［14］，其最大优点是将古地理研究与层序地层学研究紧密结合起来，有效地提高了编图单元的等时性和岩相古地理图件的分辨率，可更加精细地描述砂体平面分布规律和提高有利区块的评价预测水平。

为了深入了解长8油层组的砂体分布状况，在对研究区内已钻井的沉积相、层序分析和建立等时地层格架的基础上，分别以中期和短期旋回层序为等时地层单元编制层序-岩相古地理图。编图结果表明，稳定的构造沉降背景，南西高、北东低的缓倾斜地形和浅水条件，以及南西至北东的主物源始终控制着镇原地区长8油层组继承性发展演化的岩相古地理面貌和砂体展布规律。因篇幅所限，笔者仅以勘探效果较好的长81油层简要介绍和描述层序-岩相古地理编图结果与砂体展布规律。

3.3.1 中期旋回层序-岩相古地理及砂体展布特征

以相当于长81油层的MSC2中期旋回层序为例，该层序沉积期为浅水三角洲强烈进积期，研究区内以庙渠乡—镇原一线为界，南西侧为三角洲平原发育区，北东侧为三角洲前缘发育区，这2个亚相带的各沉积微相均呈南西至北东方向延伸［图5（a）］，砂岩总体较发育，其中在郭塬—方山乡—吴城子乡—演武—殷家城一带的以南和以西的水上→水下主河道发育区，沿主物源方向发育的砂体累计厚度较大，普遍＞30m，砂体（连续性和连通性均较好）呈毯状分布［图5（b）］。而在合道—吴城子乡—方山乡—孟坝—镇原一线以北和以东的水下分流河道发育区，砂体厚度明显减薄，且与分流间湾泥岩沉积区呈网状分布，厚度一般为15～20m，仅偏西侧的局部位置厚度可达20m，砂体多呈连续性和连通性中等的宽带状分布，有较大的延伸距离，而偏北东侧的砂体明显变薄，厚度≤15m，连续性和连通性变差，延伸距离缩小。

图5 镇原地区MSC2中期旋回层序（长81油层）沉积相（a）和砂体（b）平面展布图Fig.5 The sedimentary facies（a）and plane sand body distribution（b）ofMSC2 of Chang81sublayer in Zhenyuan area

3.3.2 短期旋回层序-岩相古地理及砂体展布特征

以相当于长813～长811小层的SSC4～SSC6这3个短期旋回层序为例，此3个短期旋回的层序-岩相古地理格局［图6（a）～6（c）］和砂体平面展布特征［图6（d）～6（f）］具有继承性发展演化的特点。由于MSC2层序为一次级湖进—湖退旋回，沉积过程中受不同幅度的湖平面韵律性升降的影响，地层发育和演化过程中湖岸线有大幅度往复迁移的特点，因此，各短期旋回的层序-岩相古地理特征和砂体展布规律仍有较大的差别。

（1）SSC4短期旋回（长813小层）沉积期，因受到前期（相当于长82油层的MSC1中期旋回）湖平面大幅度下降的影响，湖岸线向北东的湖盆中心方向大幅度推进到合道—吴城子乡—镇207井一带［图6（a）］，湖岸线的南西方向为三角洲平原沉积区，面积最大，自南西向北东延伸入研究区的3条彼此连通的辫状主河道和分流河道的分布范围最大，河流作用最强，河道的侧向迁移频繁。由河道连续叠置形成的宽带状和毯状展布的砂体累计厚度较大，一般为10～15m，在镇原—镇9井一带＞15m［图6（d）］，河道之间广泛分布分流间洼地，该湖岸线的北东方向为三角洲前缘沉积区。研究区湖岸线附近发育多条入湖的水下分流河道及河口坝，水下分流河道之间被广泛发育的分流间湾所分割，砂体呈较窄带状与分流间湾泥岩形成相间的网状分布，砂岩累计厚度较小，多数地区＜6m，仅在偏北西侧的主河道入湖处的水下分流河道砂体累计厚度可达8～10m。

（2）SSC5短期旋回（长812小层）沉积期，受湖平面持续上升的影响，湖岸线向南西方向大幅度退缩到演88井—镇原一带［图6（b）］，该湖岸线的南西方向为三角洲平原沉积区，相对于SSC4短期旋回，其分布范围大幅缩小，发育有3条彼此间被分流间洼地分割的辫状主河道，但自南西向北东延伸的较宽带状河道砂体仍有8～10m的较大厚度；该湖岸线的北东方向为三角洲前缘沉积区，面积大幅度向南西方向扩大，由于河流作用减弱，河道侧向迁移能力和侵蚀能力开始减弱，泥质沉积物增多，较窄带状分流河道砂体被分流间湾泥岩强烈分割而形成相间的网状分布。研究区内砂体累计厚度较小，多数地区≤6m［图6（b）］，特别是在天池乡—吴城子乡—太白梁一线的以北地区为砂体欠发育区，累计厚度一般＜5m，在主河道入湖处的水下分流河道砂体累计厚度为6～8m。

（3）SSC6短期旋回（长811砂组）沉积期，受湖平面再次较大幅度下降的影响，湖岸线向北东方向推进到演70井—演56井—庙渠乡—孟坝—镇70井一带［图6（c）］，三角洲平原沉积区面积向北东方向明显扩大并且河流作用增强，但仍继承了前期3条彼此间被分流间洼地分割的、自南西向北东延伸的较宽辫状主河道的沉积格局，砂体累计厚度较大，一般为10～15m［图6（f）］，局部可达20m以上；三角洲前缘沉积区虽然向北东方向退缩，但仍有较大的面积，并完全继承了前期由较窄带状分流河道砂体与分流间湾泥岩相间分布的网状格局，厚度一般为6～8m，由于同时受河流作用减弱和输砂量减少的影响，导致自南西向北东延伸的砂体厚度很快减薄，在研究区北部砂体累计厚度普遍不足5m。

图6 镇原地区SSC4～SSC6短期旋回层序（长813～长811小层）沉积相（a～c）和砂体（d～f）平面展布图Fig.6 The sedim entary facies（a～c）and p lane sand body distribution（d～f）of SSC 4～SSC6 of Chang 813～Chang811sublayer in Zhenyuan area

4 结论

（1）镇原地区长8油层组储层主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，颗粒分选中等，磨圆度以次棱角状为主，杂基含量低，成分成熟度低，结构成熟度中等，反映近物源的快速堆积特征。

（2）反映能量较高的各种沉积构造很发育，有底冲刷构造、平行层理、槽状交错层理、板状交错层理和楔状交错层理等。炭化芦木化石和植物根迹化石较为常见，反映长8沉积期湖平面的频繁升降及古湖岸线大幅度往复迁移的辫状河浅水三角洲沉积体系特征。

（3）长8油层组可划分为1个长期、2个中期和6个短期基准面旋回层序，各级次基准面旋回分别与油层组、油层及小层砂体相对应，在研究区和区域上具有很好的可对比性。

（4）层序-岩相古地理编图结果表明，稳定的构造沉降背景，南西高、北东低的缓倾斜地形和湖岸线大幅度往复迁移的浅水条件，以及南西至北东的主物源方向是控制镇原地区长8油层组继承性发展演化的岩相古地理面貌和砂体展布规律的复合因素。

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图版Ⅰ

图版Ⅱ

（本文编辑：杨琦）

Sequence-based lithofaciespaleogeography and sand body distribution of Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area,OrdosBasin

DUAN Yue1，HOU Changbing2，ZHENGRongcai1，WANGHaihong2，WANGChangyong1
（1.InstituteofSedimentary Geology，Chengdu UniversityofTechnology，Chengdu 610059，China；2.The Fourth Section ofUltra-low Permeability Reservoirs，PetroChina ChangqingOilfield Company，Qingyang745100，Gansu，China）

TheChang8 oil reservoir setisoneof the important reservoirsin Zhenyuan area,OrdosBasin.Based on core observation,well logging and analyticaldataand previous research results,thispaper studied the sedimentary faciesof Chang8 oil reservoirset.The Chang8 oil reservoirsetwasdeposited by shallow-waterbraided riverdelta.Microfacies such asmain channels,distributary channel,crevasse splay,underwater distributary channel,interdistributary estuary, depression,mouth bar and distalbarwere identified.According to the fine high resolution sequence and stratigraphic framework,we compiled the sequence-based lithofacies palaeogeographymaps on the basis of the short-term base cyclicunitswhichwereequal toasublayersand body,and analyzed thecauses,assemblage,distribution and evolution ofvarious typesofsand bodies.The resultscan provide fine depositionaland sequence data for the reservoirprediction and efficientexploration and developmentofthe lithologic reservoirsofChang8oilreservoirsetin thestudyarea.

shallow water delta；sequence-based lithofaciespaleogeography；sand body distribution；reservoir prediction；Chang8 oilreservoirset；Zhenyuanarea；OrdosBasin

P618.13 < class="emphasis_bold">文献标志码：A

A

1673-8926（2014）01-0036-09

2013-09-20；

2013-11-05

国家“十二五”重大科技专项“鄂尔多斯盆地重点探区碎屑岩沉积体系、储层特征与主控因素”（编号：2011ZX05002-001-001）部分研究成果

段悦（1977-），女，成都理工大学在读硕士研究生，研究方向为层序地层学。地址：（610059）四川省成都市成华区二仙桥东三路1号成都理工大学。E-m ail：2419680355@qq.com。