苏里格气田西区S47区块石盒子组八段沉积微相

王振国, 杨仁超, 路中奇, 赵忠军, 崔明明, 远义飞

(1. 山东科技大学地质学院,山东 青岛 266590;2. 中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心，陕西 西安 710018)

地质与矿产

苏里格气田西区S47区块石盒子组八段沉积微相

王振国1, 杨仁超1, 路中奇2, 赵忠军2, 崔明明1, 远义飞1

(1. 山东科技大学地质学院,山东 青岛 266590;2. 中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心，陕西 西安 710018)

鄂尔多斯盆地苏里格气田是我国陆上产能最大的气田，其主力产气层——二叠纪石盒子群八段岩性致密，储层的分布主要受沉积微相控制。但S47区块作为苏里格气田西区一个重要的新区，有关沉积微相的认识仍存在分歧。在岩心观察、钻井资料及样品分析的基础上，重点研究了S47区块盒8段沉积微相，认为该区盒8段属辫状河三角洲前缘沉积，并识别出水下分流河道、河口坝、席状砂、水下天然堤、分流间湾等5种微相；最有利的储集砂体主要为水下分流河道叠置砂体，其次为河口坝砂体。沉积微相及其展布特征的新认识为该区储层预测、水平井整体开发提供了地质理论依据。

鄂尔多斯盆地；苏里格气田；石盒子组；辫状河三角洲；沉积微相

0 引言

苏里格气田为我国陆上产能最大的天然气气田。S47区块位于鄂尔多斯盆地苏里格气田西区南部，行政区属内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克前旗与陕西省榆林市定边县所辖。该区属于典型的内陆干旱气候区，区块面积1745km2，截至2012年底S47区块天然气探明地质储量1886.74×108m3，其中盒8段探明地质储量达1271.46×108m3，为主力产气层位。鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西缘，北跨伊盟隆起与河套盆地为邻，南越渭北隆起与渭河盆地相望，东接晋西挠褶带与吕梁隆起呼应，西经冲断构造带与六盘山、银川盆地对峙，面积约2.5×105km2[1，2]。研究区晚古生代地层主要由晚石炭世本溪组和二叠纪太原组、山西组、石盒子组至石千峰组组成，经历了泻湖、障壁岛、潮坪和三角洲的陆表海盆，到以发育河流—湖泊三角洲为主的内陆湖盆沉积的演变历史[3]。苏里格气田西区S47区块区域构造属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西北部，总体上为一W倾单斜，坡降4～5m/km。单斜背景上发育着多排NE-SW走向的低缓鼻隆，幅度10～20m左右(图1)。

图1 S47区块盒8段顶面构造及位置

近年来，该气田受到广大地质学家的关注，对该地区晚古生代二叠纪石盒子组八段(以下简称盒8段)储层沉积相的认识也存在不同观点，主要分歧在于：①河流相与三角洲相之争[1，4-6]；②河流相又有曲流河、辫状河和网状河之争[7-10]；③不同层位的沉积演化模式之争[3，10，11]。关于三角洲类型则有辫状河三角洲与曲流河三角洲之争。S47区块作为苏里格气田一个重要的产能接替新区，有关储层沉积微相的研究更是薄弱环节。对于致密砂岩气而言，储集砂体的空间展布主要受控于沉积相的类型和分布，对沉积相的不同认识直接影响到储层预测以及气田开发。因此，关于S47区块盒8段沉积相研究具有重要的现实意义。

该文以测井资料、岩心观察和薄片鉴定为基础，运用沉积学方法，通过对苏里格气田西区S47区块盒8段岩石颜色、岩石组分、岩石结构、沉积构造、测井相标志、古生物特征等相标志进行分析，认为研究区盒8段为辫状河三角洲前缘沉积，并对沉积相的展布特征及其演化规律进行了分析。

1 沉积相标志

1.1岩石的颜色

S47区块盒8段的砂岩主要为灰白、灰绿和灰色(图2-d, e, f, h, j)，泥岩主要为灰黑色、深灰色和灰绿色(图2-b, c, k)，次为杂色、紫红色、灰色和棕色(图版Ⅰ-a)。其中杂色、棕色和紫红色泥岩多见于盒8下亚段、盒8上亚段的中、上部，并且杂色或棕色(紫红色)泥岩常与灰绿色、灰色泥岩呈互层状产出，反映了研究区盒8时期沉积水体流量变化大且经常暴露，为一种经常变化的氧化与还原物理化学条件。

图2 S47区块盒8段储集砂岩图版a—S149井，盒8上，3569.77m，杂色泥岩；b—S174井，盒8下，3665.52m，深灰色粉砂质泥岩，植物碎片；c—S344井，盒8下，3621.40m，灰绿色粉砂质泥岩；d—S161井，盒8下，3625.29m，灰色细砂岩，平行层理；e—S47井，盒8下，3585.65m，灰绿-灰白色石英中砂岩，板状层理；f—S309井，盒8下，3619.76m，灰绿色岩屑细砂岩，脉状层理；g—S149井，盒8下，3617.94m，浅灰色细砾岩，砾石、泥砾；h—S163井，盒8下，3612.61m，灰白色中-细砂岩，槽状层理；i—S315井，盒8上，3700.50m，冲刷面；j—S163井，盒8下，3615.79m，灰绿色中砂岩，楔状层理；k—S174井，盒8下，3662.20m，深灰色粉砂质泥岩夹浅灰色细砂岩条带，透镜状层理；l—S163井，盒8下，3618.32～3619.06m，2个逆旋回；m—S163井，盒8下，3617.00～3617.5m，4个正旋回

1.2岩石组分

研究区盒8段岩性主要为石英砂岩，其次为岩屑石英砂岩，而岩屑砂岩很少见(图3)；砂岩碎屑组分以石英为主，次为岩屑，长石含量很低。石英含量在49%～86%之间，平均69.3%，岩屑含量在4%～16%之间，平均8.3%，长石含量很少，通常不超过2%；对研究区盒8段含砾砂岩和砾岩的成分统计表明，其砾石成分主要为石英岩，其次为泥砾，含少量燧石。由此可见，盒8段砂岩矿物成分成熟度中等，说明沉积环境对沉积物进行了一定程度的改造，沉积区距物源区较近。

图3 S47区块盒8段岩石成分三角图

1.3岩石结构特征

研究区盒8段储集砂岩结构成熟度较低，以中-粗粒结构为主，主要粒径区间分布在0.2～2.0mm范围内。颗粒分选中等-较差，磨圆度多呈次棱-次圆状(图4-A)，颗粒间以点-线接触(图4-B)和线接触(图4-C, I)为主，其次为点接触(图4-H)，少数呈凹凸状接触(图4-D)。胶结类型以孔隙式为主(图4-E)，基底式次之(图4-F)，镶嵌式少量(图4-G)。这种岩石结构特征说明这些砂岩是在距物源区较近的情况下，水流携带泥砂快速推进、堆积而成，符合浅水辫状河三角洲的沉积规律。

图4 S47区块盒8段砂岩图版A—颗粒多呈次棱-次圆状，S149井，3616.6m，(+)；B—颗粒为点-线接触，S47井，3590.3m，(+)；C—颗粒为线接触，S163井，3615.4m，(-)；D—颗粒为凹凸状接触，S315井，3690.12m，(+)；E—孔隙式胶结，S315井，3700.33m，(-)；F—基底式胶结，S309井，3618.74m，(+)；G—镶嵌式胶结，S47井，3587.95m，(+)；H—颗粒为点接触，S163井，3610.5m，(+)；I—颗粒为线接触，S334井，3617.65m，(+)

1.4沉积构造

S47区块盒8段层面构造中底冲刷构造发育，砂体底部常见起伏不平的冲刷面，其上可见泥砾与石英砾石的不定向排列(图5-a, c; 图4-g, i),指示受多向水流影响的发育特征；层理构造也十分发育，尤其在中粗粒砂岩和含砾粗砂岩中以反映高流态沉积特征的楔状交错层理、槽状交错层理、块状层理为主(图5-a, d; 图2-h, j)，次为平行层理、板状交错层理和粒序层理(图5-b, c; 图2-d, e, l, m)，在粉砂-细砂岩中以反映受水流和波浪作用影响较强的脉状层理非常发育(图2-f)，以上沉积构造充分反映了较高能态的辫状河三角洲沉积特征。

图5 S47区块盒8段辫状河三角洲前缘沉积层序

1.5测井相标志

特定的沉积环境和成岩作用过程造就了特定的沉积岩，从而具有特定的岩石学特征，进而又对应特定的物理学特征。因此，测井方法能从不同角度、不同程度上反映沉积相[12-13]。测井相分析就是利用测井曲线的形态、幅度、光滑程度、组合特征等方面进行沉积相分析[14]。S47区块辫状河三角洲前缘亚相的主要沉积微相在自然伽马测井曲线上都有明显的响应特征：水下分流河道主体呈箱形或中高幅齿化钟形(图6-A, B)，河口坝为中高幅齿化—微齿化漏斗形(图6-C)，席状砂多呈低幅指形(图6-D)，水下天然堤为低幅刺刀形(图6-E)，分流间湾则呈低幅似直线形或低幅齿状线形(图6-F)。

图6 研究区盒8段测井相标志A—箱形，水下分流河道微相，X46-44井，3609.16～3621.41m；B—中高幅齿化钟形，水下分流河道微相，X58-76井，3602.73～3607.57m；C—中高幅齿化漏斗形，河口坝微相，X55-50井，3672.89～3680.42m；D—低幅指形，席状砂微相，X49-53井，3644.90～3653.91m；E—低幅刺刀形，水下天然堤微相，X36-43井，3665.63～3679.60m；F—低幅齿状线形，分流间湾微相，X64-73井，3617.15～3624.63m

1.6古生物特征

S47区块盒8段动物化石少见，但在泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩中含有丰富的植物碎屑、植物叶片印模、炭屑和根迹等化石(图5-d; 图2-b)，其类型丰富多样，主要包括苏铁纲、石松纲、种子蕨纲和楔叶纲等半湿地和湿地植物化石，其局部富集可形成煤线，乃至形成薄煤层[15]。此外，在静水区沉积的泥岩中，可见底栖动物钻孔觅食形成的虫孔、虫迹和生物扰动构造。

2 沉积相类型及特征

根据上述沉积相划分的主要标志，综合分析了研究区盒8段的沉积特征，认为研究区盒8段为辫状河三角洲前缘亚相沉积，并根据其不同的沉积特点进一步细分为水下分流河道、河口坝、分流间湾、水下天然堤和席状砂等5种微相。

2.1水下分流河道

水下分流河道微相在研究区最为发育，是辫状河三角洲前缘亚相最重要的骨架砂体。主要由灰白色、灰绿色含砾粗砂岩、粗砂岩及中砂岩组成(图5-a,b,c,d; 图2-e,h,j)，沉积物粒度总体较粗。垂向上呈下粗上细的正旋回沉积序列(图5-a,b,c;图版2-m)，反映水动力条件由强变弱的周期性变化，底部常含灰色、灰黑泥砾和冲刷面(图5-a,c;图版Ⅰ-g,i)。砂岩中块状层理、槽状交错层理、楔状交错层理、板状交错层理和脉状层理等较为发育(图5-a,b,d; 图2-e,f,h,j)，粒度分布以跳跃总体发育为特征。测井曲线(GR)呈中-高幅钟形、箱形或两者的复合(图6-A,B)，底部突变接触，顶部呈渐变或突变接触。砂体形态上呈上平下凸的透镜体，平面上呈宽条带状向湖内伸展[11]。在向湖盆延伸的过程中，能量逐渐衰减，河道变浅加宽且分叉逐渐增多，直至尖灭。

2.2河口坝

水下分流河道入湖后，因河道变浅加宽，流速降低，粗粒物质在河口处沉积下来，便可形成河口坝。该微相主要由灰色、灰白色和灰绿色的中、细砂岩组成(图5-b,c;图2-d)，砂体自下而上粒度由细变粗呈反旋回沉积(图5-b,c;图2-l),形态上呈上凸下平的透镜体。砂体中通常发育板状交错层理、槽状交错层理以及流水或波浪成因的沙纹层理，还可见到平行层理和块状层理(图5-c;图版2-d)。测井曲线(GR)多为漏斗形(图6-C),表现为底部渐变、顶部突变的特征。单个沉积序列的厚度一般为2～10 m不等。由于处在浅水台地三角洲前缘，水下分流河道快速向前推进，研究区河口坝不发育。

2.3分流间湾

分流间湾微相环境比较闭塞，水动力弱，沉积物以深灰色、灰色、灰黑色、灰绿色泥岩和粉砂质泥岩为主，夹有特大洪水带来沉积的薄层细砂岩和泥质粉砂岩(图5-a,b,c,d; 图2-b,c,k)。垂向上常形成粉砂质泥岩和泥质粉砂岩互层，或泥岩中夹粉砂岩和细砂岩的条带或透镜体[16]。沉积构造以水平层理为主，见透镜状层理、块状层理和浪成波痕，虫孔和生物扰动构造发育，含植物碎屑化石、根迹等(图5-d;图2-b,k)。测井曲线(GR)表现为中高值，呈低幅似直线形或低幅齿状线形(图6-F)，反映了一个水体较平静的沉积环境。

2.4水下天然堤

分布于水下分流河道两侧，呈背向河道的楔状体，垂向上位于水下分流河道之上，上部常被水下决口扇或水下分流河道截切而保存不完整，或者连续过渡为分流间湾微相[17]。沉积物主要为极细的砂、粉砂和泥质粉砂(图5-c)，一般不利于储层发育，多是形成储层间的夹层[18]。沉积构造以流水形成的波状层理为主，局部出现流水和波浪共同作用形成的交错层理、沙纹交错层理。因沉积厚度薄，测井曲线(GR)为低幅刺刀形(图6-E)。

2.5席状砂

席状砂是由水下分流河道或河口坝砂体经波浪搬运和改造而成，岩性主要为分选好、砂质纯的细砂岩及粉砂岩(图5-d)，发育沙纹交错层理及波状层理。砂体在平面上分布广泛，厚度较薄，多介于0.5～3 m，常与泥质沉积呈薄互层出现。测井曲线(GR)表现为中低幅指形(图6-D)。

3 沉积相展布特征及演化规律

3.1物源分析

沉积物物源分析是盆地分析的重要内容，是再现沉积盆地演化规律、恢复古环境的重要依据，对沉积相研究、砂体空间展布特征分析以及资源预测具有重要意义[19-27]。该文主要通过对研究区碎屑岩的岩石类型、碎屑组分和结构成熟度、沉积岩轻重矿物、单井柱状图、砂体平面和剖面展布特征进行分析并结合研究区古地理演化特征和前人研究成果[28-32]，认为研究区物源来自于盆地北部阴山古陆前寒武系的沉积变质岩和中基性火山岩。

3.2沉积相展布及演化

由沉积相标志分析、单井相分析结合研究区物源分析，沿物源方向(南北向)选取了一条沉积相剖面(图1，图7)以及两幅盒8下、盒8上亚段的沉积相平面图(图8)对研究区沉积相展布特征和演化特征进行分析。从图7和图8可以看出研究区主要发育水下分流河道微相和分流间湾微相，其次为席状砂和水下天然堤，河口坝微相在研究区不发育。水下分流河道微相是研究区最重要的储集相带。砂体分布受沉积微相控制，顺物源方向连通性较好，垂直物源方向连通性较差。

图7 研究区盒8段沉积相剖面图

从平面图(图8-a)可以看出，研究区盒8下亚段在北部发育5条水下分流河道，在向南推进的过程中河道频繁交汇、分叉，河道数量增多，宽度变窄，最终由南部流出。水下分流河道沿物源方向由北向南展布，在研究区非常发育，河道之间由分流间湾、水下天然堤和席状砂隔开。河口坝沉积在研究区不发育，仅在局部地区出现，且主要分布在研究区南部。盒8上亚段(图8-b)与盒8下亚段(图8-a)相比，水下分流河道数量明显增多且河道宽度也变窄，砂体不如盒8下亚段发育，呈条带状分布。虽然2个时期河道的发育程度有所不同，但整体来看表现出一定的继承性。

图8 研究区盒8段沉积相平面图 a—盒8下亚段沉积相平面图；b—盒8上亚段沉积相平面图

4 结语

(1)苏里格气田S47区块盒8段为辫状河三角洲前缘沉积，可识别出水下分流河道、河口坝、水下天然堤、席状砂、分流间湾等5种微相；水下分流河道微相和分流间湾微相在研究区最为发育，其次为席状砂和水下天然堤，河口坝微相在研究区不发育。

(2)S47区块盒8段砂体分布受沉积微相控制，顺物源方向(南北向)连通性较好，垂直物源方向(东西向)连通性较差；最有利的储集砂体主要形成于水下分流河道微相，其次为河口坝微相。

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DetailedSedimentaryFaciesofthe8thMemberofShiheziFormationintheBlockS47inWesternSuligeGasField

WANG Zhenguo1, YANG Renchao1, LU Zhongqi2, ZHAO Zhongjun2, CUI Mingming1, YUAN Yifei1

(1. Geological Science and Engineering College of Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266590, China;2. Institute of Sulige Gas Field of Changqing Oilfield Company, CNPC, Shanxi Xi'an 710018, China)

Sulige gas field in Ordos basin is the largest terrestrial gas production field in China. As a typical tight sandstone gas pool, distribution of reservoirs of the main gas-producing strata in Sulige gas field—— the 8th member of Shihezi formation in Permian system (P2h8 for short), is mainly controlled by detailed sedimentary facies. But disagreements about detailed sedimentary facies still exist in the Block S47——an important new region in the western part of Sulige gas field. Detailed sedimentary facies of P2h8 in the Block S47 were studied on the basis of drilling core observation, analysis of well logs and samples. It is considered that the strata of P2h8 in the Block S47 was deposited in braided delta front, which can be further sub-divided into subaqueous distributary channel, estuary bar, sand sheet, subaqueous levee and interdistributary bay etc. 5 detailed sedimentary facies. The most favorable reservoir is subaqueous distributary channel overlaid sand bodies and estuary bar sand bodies secondarily. New understandings on detailed sedimentary facies and distribution features provide theoretical foundations for reservoir prediction and integrated exploitation by horizontal wells in the Block S47.

Ordos basin; Sulige gas field; Shihezi formation; braided delta; detailed sedimentary facies

TE122

：A

2014-01-23；

：2014-03-08；编辑：陶卫卫

王振国(1987—)，男，山东济宁人，硕士研究生，研究方向为储层地质学及油藏描述；E-mail:wzg8793@163.com。