鄂尔多斯盆地陇东地区长9油层组层序-岩相古地理

王欣欣，王海红，郑荣才，侯长冰，王昌勇

（1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610059；2.中国石油天然气集团公司长庆油田超低渗透油藏第四项目部，甘肃庆阳745100）

鄂尔多斯盆地陇东地区长9油层组层序-岩相古地理

王欣欣1，王海红2，郑荣才1，侯长冰2，王昌勇1

（1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610059；2.中国石油天然气集团公司长庆油田超低渗透油藏第四项目部，甘肃庆阳745100）

通过岩心描述、岩石薄片鉴定、古生物、物源区及测井曲线等资料的综合分析，对鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组长9油层组沉积相和层序地层学特征进行了详细研究，确定长9油层组属于浅水三角洲沉积体系，可划分为1个长期、2个中期和4个短期旋回层序。以古盐度的定量计算和盐度分区为依据，进一步确定了陇东地区长9油层组沉积期的古湖岸线位置。在此基础上，以物源区、沉积相和层序分析等资料为基础，选取中期旋回层序的上升和下降相域作为等时地层单元编制陇东地区长9油层组各时期层序-岩相古地理图。结果表明，各时期古地理面貌和砂体展布格局主要受湖平面升降和物源区方向控制，最有利储层发育的水上和水下分流河道主要出现在各中期旋回的湖侵相域，砂体的延伸方向与西南部的主物源方向相平行。该研究成果对陇东地区长9油藏的后续勘探具有一定的指导意义。

层序-岩相古地理；古盐度；古湖岸线；三角洲沉积体系；长9油层组；陇东地区；鄂尔多斯盆地

0 引言

陇东地区位于鄂尔多斯盆地西南部（图1），区域构造属于伊陕斜坡西南部，跨越天环坳陷东南边缘［1］。该区长9油层组分布较广，勘探开发潜力巨大，为重要的评价及开发接替层系。然而，该区长9油层组研究程度普遍偏低，特别是层序地层学特征和岩相古地理尚缺乏系统研究。笔者在最新钻井资料整理及单井沉积相和层序地层分析的基础上，结合物源区和古盐度分析结果，认为其下部的长92油层属于典型的浅水三角洲，伴随湖侵扩大和水体加深，向上部逐渐过渡为长91油层的正常缓坡型三角洲沉积［2-3］，总体为一完整的湖侵沉积序列。

图1 鄂尔多斯盆地构造分区图Fig.1 The tectonic zoningmap of Ordos Basin

1 沉积相特征

1.1 岩石类型

陇东地区长9油层组储层岩石类型主要为岩屑长石砂岩，其次为长石砂岩和长石岩屑砂岩，含少量岩屑石英砂岩，总体上具有成分成熟度低的特征。砂岩大部分为细—中粒，极细粒次之。颗粒呈次棱角状，分选中等—好，杂基含量极低。碎屑颗粒分选差，普遍具颗粒支撑，接触关系以线接触为主，部分为凹凸—缝合线接触。胶结类型主要为接触式胶结，局部为孔隙－接触式胶结。

1.2 沉积相标志

陇东地区长9油层组沉积构造较为丰富，可识别出平行层理、槽状交错层理、板状交错层理、楔状交错层理及浪成交错层理等，为明确其属于浅水三角洲沉积体系提供了可靠证据［2-3］。同生变形构造在该区长9油层组地层中也较为常见，主要为滑动变形、包卷层理和液化变形构造，一般发育在粉—细粒砂岩中，常与浪成交错层理及爬升沙纹层理伴生，指示三角洲前缘具有较大的地形坡度。大量煤化的芦木和植物根迹化石在该区长9油层组中较为常见，垂向上与指示水下环境的浪成交错层理呈韵律性互层，反映了长9沉积期受高频率的湖平面升降影响，导致湖域间歇性暴露、沼泽化和淹没非常频繁，具有浅水湖泊性质［3］。同时，该区长9泥岩颜色偏浅，有机质含量较低，泥岩中很少含有黄铁矿，也可作为指示湖泊水体较浅，并处于弱氧化—弱还原环境的一个辅助证据。综上所述，可以确定陇东地区长9油层组属于典型的浅水三角洲沉积体系。

1.3 测井响应特征和剖面结构

以岩-电转换模型及其组合特征作为解释非取心井段岩性和沉积相的依据（图2）。分析36口井的测井解释结果，认为陇东地区长9油层组为一套砂、泥岩互层韵律性旋回，每个韵律性旋回都具有下粗上细的二元结构和河道相沉积特征。结合前述典型沉积构造及古生物标志，不难确定陇东地区长9油层组具有典型的浅水三角洲沉积体系剖面结构。在综合考虑自然电位、自然伽马、电阻率、声波时差、密度和补偿中子等测井曲线的基础上，结合岩心观察结果，建立该区长9油层组各沉积微相测井相标志：①主河道或心滩微相自然伽马曲线主要表现为低值齿化箱形，反映垂向上多期河道叠加为巨厚砂体（厚度可超过40m）的特征，冲刷面上局部的自然伽马值相对较高，主要因含较多泥砾所造成；②水上和水下分流河道微相的自然伽马曲线都表现为低值钟形-箱形，厚度一般不超过10m；③分流间洼地和分流间湾微相的自然伽马曲线非常相似，主要表现为齿化高值，偶夹中值指状低峰，反映了泥岩、炭质泥岩夹薄层粉砂质泥岩、粉砂岩及煤层的特征；④水下决口扇微相的自然伽马曲线表现为低—中值的齿化漏斗形，反映了泥岩夹薄层粉砂岩到粉—细砂岩为主的逆粒序沉积组合特征；⑤垂向上相邻发育的河口坝和远砂坝微相的自然伽马曲线均表现为明显的漏斗形，其中远砂坝微相的自然伽马曲线较低平，显示其沉积序列中含有更多的泥岩。

图2 陇东地区长9油层组沉积-层序综合柱状图（元428井）Fig.2 The com prehensive stratigraphic column of sediment and sequenceof Chang 9 oil reservoirs set in Longdong area

1.4 物源区分析

根据砂岩的岩屑类型、石英含量及重矿物组分分析，结合阴极发光性、稀土和微量元素环境判别模式讨论，以及前人研究成果进行物源区综合分析，结果表明陇东地区长9油层组物源区有如下特点：①碎屑组分具有富长石、云母和火山岩岩屑等近物源区的不稳定组分特征，反映母岩主要为火山岩、花岗岩与低—中级变质岩组合的杂岩体。②重矿物种类较多，包括锆石、无色石榴子石、淡红石榴子石、榍石和绿帘石等。从重矿物组合平面分布看，在西南部为“无色石榴子石+锆石+绿帘石”较稳定组合，东北部为较单一的“锆石”稳定组合，而东部为“淡红石榴子石+榍石+绿帘石”欠稳定组合。由此可判断研究区西南部和东部为近物源供给，而东北部为远物源区的多物源供给。③在陇东地区长9油层组砂岩石英含量等值线图中（图3），石英含量自西南方向向东北方向逐渐增高的趋势非常明显，显示出西南物源区为主物源区和沉积物自西南方向向东北方向的搬运、沉积以及砂体的延伸。

图3 陇东地区长9油层组湖岸线位置和砂岩石英含量等值线图Fig.3 The lake strand line and isogram of quartz content of Chang 9 oil reservoir set in Longdong area

综上所述，可以确定陇东地区长9油层组的主要物源区位于该区的西南部，其次是东部和东北部。据区域资料和前人研究成果［4-7］，研究区西南部的物源区为近源的陇西古陆及南部的祁连—秦岭古陆的花岗岩与变质杂岩体母岩，东北部和东部的物源区为远源的太古代花岗岩与元古代变质杂岩体。

2 古湖岸线位置推测与古盐度恢复

湖岸线的相对位置与岩性-地层油气藏的分布规律有重要联系［8］，但陇东地区长9油层组沉积期尚缺乏被认定的湖岸线位置。本次研究运用典型沉积构造如浪成交错层理、植物化石和煤层的分布特征，作为推测湖岸线迁移的最高和最低位置及确定湖岸线进、退摆动活动范围的依据［3］。根据近百口井的岩心观察结果，区内可作为指示陆生植物向湖盆方向推进的最远距离，即相当于最低湖岸线位置的植物根迹化石和煤层等标志，主要分布在耿湾—元城—华池—安置农场—罗山府一线以西地区，而可作为指示湖平面向岸淹没的最大距离，即相当于最高湖岸线位置的浪成交错层理的分布范围，限于木钵—贺旗—正宁一线以东地区（参见图3）。陇东地区长9沉积期最低和最高湖岸线位置相距甚远，说明该区湖岸带地形非常平缓和宽广，也反映了浅水三角洲沉积体系湖岸线具有大幅度迁移的显著特点。

湖泊水体的盐度对有机质的保存具有重要意义［9-10］。硼元素对于盐度的反应比较敏感，对沉积环境及各种地质作用具有明显的指示意义［9-13］，因此，硼元素常被作为反映盐度的指标来使用。黏土矿物可从溶液中吸收硼，且所吸收数量与溶液中硼的浓度有关［12］。对陇东地区20余口均匀分布的取心井采集了30块长9油层组泥岩样品，并分别进行X射线衍射定量分析和微量元素硼、钠、钾分析，然后分别运用Couch公式［12］和Adams公式［13］定量计算长9油层组古盐度。针对陇东地区长9沉积期湖泊水体，利用Couch公式计算的盐度为2.7‰～7.7‰，平均为5‰，湖泊水体具半咸水性质；利用Adams公式计算的盐度为0.4‰～22.3‰，平均为8.6‰，显示湖泊水体具微咸水—咸水性质。考虑到研究区长9油层组伊/蒙混层含量较高，而伊/蒙混层在成岩过程中蒙皂石将逐渐向伊利石转化，导致“校正硼含量”比原始沉积物计算得出的数值偏小，从而造成计算出的古盐度低于真实情况，而根据Adams公式恢复的最大盐度值明显高于Couch公式的计算结果，其古盐度跨越了微咸水、半咸水和咸水3个盐度带，更符合河流入湖后对湖水盐度的稀释规律，因此认为利用Adams公式对湖泊水体古盐度的恢复结果更为可靠。有意义的是，以上述2种不同方法恢复的古盐度在平面上的变化趋势极为相似，均显示了如下古盐度分布特点：①研究区西北、东北和西南部均为盐度相对低值区，而环县—太白梁—华池所在的三角形区域及马家砭—太白一带为高盐度区；②古盐度分布具有自西南、西北和东北3个方向向湖盆中央逐渐升高的变化趋势，分别代表了3个河流（或三角洲）延伸入湖的方向，其中以西南部湖泊水体盐度最低，可代表河流/淡水输入量最大的方向，与物源分析结果相一致；③古盐度高值区与岩心观察所确定的前三角洲或湖湾区相一致；④长9沉积期研究区湖泊水体具有微咸水—半咸水的性质，这一特点非常有利于湖相泥岩有机质的保存和烃源岩的发育。

3 层序-岩相古地理特征

笔者以层序分析为依据，以地层等时对比为手段，结合物源分析及古盐度分析结果，分别以中期基准面上升、下降半旋回相域（分别相当于水进、水退体系域）和中期旋回层序为2种时间尺度的等时地层编图单元，编制陇东地区长9油层组各小层砂岩累计厚度等值线图、层序-岩相古地理图。

3.1 层序地层划分与对比

利用36口井的岩心观察资料和沉积相、沉积旋回及高分辨率层序结构的精细分析结果，将陇东地区长9油层组划分为1个长期、2个中期旋回层序（表1）；再根据层序与地层的对应关系以及旋回等时对比法则［14-15］，对陇东地区长9油层组进行等时地层对比并建立高分辨率等时地层格架（图4）。

表1 陇东地区长9油层组层序地层对比关系Tab le1 The correlation of sequence stratigraphy of Chang 9 oil reservoir set in Longdong area

在等时地层中，长9油层组的砂体分布有如下特点：①长92油层的砂体较长91油层更为发育，多期河道砂体的连续叠置厚度可达70m，砂体侧向连通性较好，而且泥岩夹层较少；②长91油层的砂体相对较薄，大部分区域的多期河道砂体连续叠置厚度不超过40m，砂体侧向连通性较差，而且泥岩夹层较多；③无论是长92油层还是长91油层，沿南西—北东方向砂体均可追踪较远距离，说明各油层的砂体主要都呈南西—北东方向延伸（图5）；④连续叠置的多期河道砂体都有泥岩分隔包饶，对形成岩性-地层油气藏非常有利［16］。

图4 陇东地区镇118井—张15井长9油层组地层及小层砂体对比图Fig.4 The contrastof small layerssand body of Chang 9 oil reservoir set from Zhen 118well to Zhang 15wellin Longdong area

3.2 层序-岩相古地理特征

以沉积相分析为基础，以高分辨率层序分析和区域等时对比为手段，编制以层序为等时地层单元的岩相古地理图，是对砂体进行描述的最有效的技术方法之一［14］。本次研究在沉积相、物源区、古盐度和高分辨率层序等分析及砂岩厚度等值线图编制的基础上，结合区域地质背景和前人研究成果，选择中期旋回层序的上升和下降相域作为等时地层编图单元，编制长9油层组各沉积单元的层序-岩相古地理图，并对长9油层组各演化阶段的砂体分布进行精细刻画和预测，取得了很好的效果。

图5 陇东地区长9油层组砂岩厚度等值线和砂体延伸方向图Fig.5 The isogram of sandstone thicknessand sand body trend of Chang 9 oil reservoir set in Longdong area

3.2.1 长9油层组岩相古地理基本特征

陇东地区长9油层组属于河控型浅水三角洲沉积体系，西部和南部的大片区域主要为三角洲平原亚相带，以发育连片分布的分流河道为特征，仅在局部发育有分流间洼地。由于湖泊水体较浅，入湖后的河流作用仍较强并长距离延伸，来自西南部主物源区的大型三角洲朵叶体与来自东北部和西北部2个次要物源区的小型三角洲朵叶体在高116井及耿湾—黄米庄科附近发生交会。环湖发育有很宽的三角洲前缘亚相带，其中来自西南部主物源区的三角洲前缘亚相带宽度最大，呈南西—北东方向延伸且呈网状交织分布的水下分流河道最发育。水下分流河道砂体常延伸至马家砭—太白附近后尖灭，于入湖口处形成少量细—粉砂级的河口坝—远砂坝沉积，并在高、低湖岸线之间形成众多分流间湾。马家砭—太白以东地区湖泊水体逐渐加深，主要发育前三角洲—浅湖相泥岩沉积。

3.2.2 各阶段层序-岩相古地理演化特征

（1）MSC1上升半旋回相域［长92油层中部及下部，图6（a）］

该时期具有低湖平面位置向高湖平面位置上升的湖侵沉积序列。高湖平面位置的湖岸线大致位于木28井—白518井—庄86井—板6井—宁59井一线，该线的西南侧以发育三角洲平原亚相为主，其东北部为三角洲前缘亚相发育区，而前三角洲亚相仅分布在研究区东北部及东部，面积较小。由于该时期河流作用较强烈，无论三角洲平原还是三角洲前缘，水上和水下分流河道沉积都很活跃，不仅频繁侧向迁移和长距离延伸，而且在垂向上连续叠置，形成连片的呈宽带状分布的大砂体。分流间洼地及分流间湾仅在局部发育，除镇118井及宁县附近以外，规模一般不大，以形成大砂体内的局部隔层为主。

图6 陇东地区长92、长91中期上升、下降半旋回相域层序-岩相古地理图Fig.6 Sequence-based lithofaciesand paleogeographymaps form iddle-term cycleof Chang 9 oil reservoir set in Longdong area

（2）MSC1下降半旋回相域［长92油层上部，图6（b）］

该时期具有高湖平面位置向低湖平面位置下降的湖退沉积序列。低湖平面位置的湖岸线大致位于罗88井—白35井—白519井—庄46井—庄85井—宁45井一线，三角洲平原亚相面积有所扩大，而三角洲前缘亚相面积相对缩小。由于河流作用减弱，河道侧向迁移能力和侵蚀能力降低，泥质沉积物增多，特别是三角洲平原以条带状的分流间洼地分隔分流河道为特征。同时，由于河流输砂能力的减弱，导致水下分流河道延伸距离缩短，研究区东部和北部的前三角洲亚相面积相对前期有所扩大。

（3）MSC2上升半旋回相域［长91油层中部及下部，图6（c）］

该时期又恢复为低湖平面位置向高湖平面位置大幅度上升的湖侵沉积序列。高湖平面位置的湖岸线向西迁移至环77井—虎3井—木3井—蔡103井—西77井—宁62井—正8井一线附近，三角洲平原亚相后退至研究区西部，以发育分流河道沉积为主，分流间洼地仅出现在镇探1井—贺旗一带和西64井区及早胜附近。三角洲前缘亚相在研究区中部较为发育，但分流间湾对水下分流河道的分隔性较强，前三角洲亚相的分布面积相对前期进一步扩大，可向西推进到研究区中部，与向湖盆方向延伸的水下分流河道相间分布，形成储集砂体之间普遍发育的泥岩隔层。

（4）MSC2下降半旋回相域［长91油层上部，图6（d）］

该时期再次恢复为高湖平面位置向低湖平面位置下降的湖退沉积序列。低湖平面位置的湖岸线大致位于环77井—木3井—蔡103井—正8井一线，湖岸线较前期下降幅度不大，三角洲平原亚相面积略向东北方向扩大而三角洲前缘亚相面积有所缩小，总体继承了前期的岩相古地理面貌和砂体展布格局。由于河流作用的减弱和输砂量的减少，泥质沉积物增多，因此向湖盆方向延伸的水下分流河道发育规模有所减小，而分流间湾和前三角洲泥岩的分隔性增强。

4 结论

（1）鄂尔多斯盆地陇东地区长9油层组属于河控型浅水三角洲沉积体系，其沉积作用和砂体展布同时受东北、西北及西南方向等多物源控制，但以西南方向物源为主。

（2）长9沉积期，陇东地区湖泊水体具有微咸水—半咸水性质，古湖岸线位置的迁移幅度很大。

（3）在沉积相、层序和物源区分析的基础上，结合古盐度和古湖岸线恢复结果，以中期上升和下降相域为等时地层单元编制的层序-岩相古地理图，可清晰刻画陇东地区长9油层组沉积相演化、平面展布特征以及砂体的分布规律，可作为砂体预测和储层精细描述的依据。

［1］长庆油田石油地质志编写组.中国石油地质志（卷12）［M］.北京：石油工业出版社，1992.

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（本文编辑：于惠宇）

Sequence-based lithofaciesand palaeogeographic characteristicsof Chang 9 oil reservoir set in Longdong area,Ordos Basin

WANG Xinxin1，WANGHaihong2，ZHENGRongcai1，HOU Changbing2，WANGChangyong1
（1.State Key Laboratory forOiland GasReservoirGeology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.The Fourth Section ofUltra-low Permeability Reservoirs，PetroChina Changqing Oilfield Company，Qingyang 745100，Gansu，China）

Based on comprehensiveanalysesofcoredescription,thin section observation,paleontology,sourceareaand well logs,thispaperstudied the characteristicsofsedimentary faciesand sequence stratigraphy ofChang9 oil reservoir set in Longdong area,Ordos Basin.It is determined that Chang 9 oil reservoir set belongs to shallow-water fluvialdominated delta system and itcan bedivided into one long-term,twomiddle-term and four short-term sequences.On the basis of the quantitative calculation of paleosalinity and its subarea,the position of palaeo-lakeshore during Chang 9 depositional stagewasdetermined.According to thesourcearea,sedimentary faciesand sequence,the risingand falling base level phases ofmiddle-term sequence cycles were selected as the isochronic stratigraphic unit to draw up the sequence-based lithofaciesand paleogeographymap ofChang 9 oil reservoir set in Longdong area.It is concluded that paleogeography features and sand body distribution are controlled by lake level fluctuation and source direction. Distributary channels and underwater distributary channels during the transgressive phasesare favorable for reservoir development,and the sand body direction isparallel to themajor source direction.The results canlguide the followingexploration for theChang9 reservoirsin Longdongarea.

sequence-based lithofaciesand paleogeography；paleosalinity；palaeo-lake strandline；delta depositional system；Chang9oilreservoirset；Longdongarea；OrdosBasin

TE121.3 < class="emphasis_bold">文献标志码：A

A

1673-8926（2014）01-0067-08

2013-09-20；

2013-10-25

国家重大科技专项“陇东地区长9油藏特征及油藏富集规律研究”（编号：2008ZX05003-001）资助

王欣欣（1984-），女，成都理工大学在读博士研究生，研究方向为沉积学、储层矿物学。地址：（610059）四川省成都市成华区二仙桥东三路1号成都理工大学沉积地质研究院。E-mail：369627478@qq.com。