乌审旗地区苏75井区盒8段沉积相及其展布特征

吴 南，陈开远，徐晓峰，王婷婷，王 飞，杨 奇

(1.中国地质大学(北京) 能源学院，北京 100083；2.中国石油华北油田分公司 苏里格项目部，内蒙古 鄂尔多斯 017300)

乌审旗地区苏75井区盒8段沉积相及其展布特征

吴 南1，陈开远1，徐晓峰2，王婷婷1，王 飞1，杨 奇2

(1.中国地质大学(北京) 能源学院，北京 100083；2.中国石油华北油田分公司 苏里格项目部，内蒙古 鄂尔多斯 017300)

结合岩心相标志和测井相标志,对乌审旗地区苏75井区10余口探井取心段岩石学特征、沉积构造现象、剖面结构的详细研究,认为苏75井区盒8段属辫状河沉积,发育河道和泛滥平原2个亚相。河道亚相可进一步划分为河床底部滞留沉积和心滩2个微相。在微相分析的基础上,编制了盒8段5个小层沉积微相平面图,揭示了河道心滩砂体呈南北向展布的规律。根据沉积微相平面展布图，结合工区沉积背景,建立了本区盒8段的沉积相模式。该成果为苏里格气田苏75井区盒8段气藏有效砂体的预测指出方向,也为水平井整体开发方案的制定和调整提供了地质依据。

辫状河；沉积微相；盒8段；苏里格气田

苏75井区是华北油田鄂尔多斯探区的主力气田，但由于储层地质条件复杂，其储层发育具有相变快速的特点，在辫状河沉积背景下，虽砂体发育，但优质储层分布零散，难以预测，这为优选富气区带、实施整体水平井开发带来很大困难。因此，苏75井区急需开展盒8目的层段的沉积微相研究，指导水平井整体开发。

1 区域地质概况

苏75井区位于苏里格气田西区北部乌审旗一带，井区南北长65 km，东西宽约19.6 km，面积989 km2(图1)。苏75井区上古含气层位主要发育于中二叠统下石盒子组盒8段和下二叠统山西组山1段[1]。其中盒8段厚度约90 m，为研究区主力产层,有多口井在该层位钻获高产气流，根据层序地层学理论将盒8进一步划分为盒81段、盒82段、盒83段、盒84段、 盒85段5个小层。 鉴于研究区沉积特征的特殊性以及资料的不完备性，国内外学者对鄂尔多斯盆地苏里格气田西区主力含气层段盒8段沉积相类型分歧较大，主要的观点包括：海陆交互相(障壁砂坝体系)、海陆过渡相(三角洲体系)、陆相(冲积河流体系)3大类沉积环境。本文充分利用当前最新最全的岩心、测井、分析化验资料，综合多手段进行沉积环境分析，认为研究区盒8段为辫状河沉积，在此基础上划分了沉积微相，总结了相模式[2-4]。

图1 乌审旗地区苏75井区工区位置

2 沉积相标志

相标志可归纳为岩性特征(例如沉积岩颜色、碎屑颗粒结构、原生沉积构造、物质成分、岩石类型及其组合、相序)、古生物特征、地球化学特征等。露头和岩心中的沉积构造和结构特征直接反映沉积物形成时占优势的水动力条件，如沉积水体性质、水深、流动状态和流向等。岩石物质组成和古生物学特征反映了沉积环境的物理化学条件、水深、沉积速率、古气候以及物源区方向特征。在前人研究成果基础上，根据野外露头、实地岩心描述(共描述探井岩心长度约300 m)，总结了研究区盒8段沉积相类型。

2.1 粒度分布特征

粒度分析与薄片资料表明，苏75井区盒8段砂岩粒度分布以粗砂与中砂为主,体积分数62.16%,其次为细砂,体积分数23.36%,砾石和粉砂含量较少。

粒度标准偏差是表示分选程度的参数，反映颗粒大小均匀程度；尖度用来衡量粒度频率曲线的尖锐程度；偏度则用于判别粒度分布的不对称程度。分析表明，研究区标准偏差为0.77～1.31(矩法)，尖度为3.36～14.18(矩法)，所有粒度均为正偏态，这说明研究区砂岩具有较差的分选性，推测为河控砂体，距离物源较远。其次，研究区不正常的偏度和峰度值反映沉积物具有双峰或者多峰性，推测为多物源沉积，由于研究区尖度有极端高值，推测研究区是由多组沉积物混合沉积而成，这类情况在河流相中最为常见。在粒度概率曲线中可以看出样品是以跳跃组分为主，含有悬浮组分的两段式组合，滚动组分少见，基本呈现出3个次总体，其中跳跃次总体概率累计40%～60%，Φ中值为1.0～3.0。斜率代表着分选性，不难看出研究区分选程度较低，基本不存在滚动组分，为典型的河道沉积特征。C-M图中(图2)，样品点多落在滚动和悬浮搬运段(OP段)， 其次落在悬浮和滚动搬运段(PQ段)，落在滚动搬运段(NO段)较少，由样品的C值(相当于最粗颗粒粒径)、M值(代表水动力平均能量)可以得出研究区具有较快的沉积速率与较强的水动力条件，二者的矛盾导致了沉积物分选结果较差，沉积物以悬浮、跳跃组分为主，为河道沉积。

图2 苏A井盒8段粒度概率曲线和C-M图

从粒度分析与薄片资料中可以看出，研究区内岩石粒径分布范围：0.3～1.6 mm，最大砾径可达10 mm,研究区粒度整体较粗；分选中等—偏差，少量砂岩的分选较好；磨圆度次棱—次圆，以孔隙胶结、颗粒支撑、线状接触为主。

2.2 岩石组分

根据研究区薄片资料统计(图3)，该区盒8段砂岩主要有2种类型：石英砂岩、岩屑石英砂岩。虽然各小层砂岩类型有所不同，但均以石英砂岩为主，岩屑石英砂岩次之；苏75井区盒8段的碎屑组分主要为石英类(包括石英、燧石及石英岩岩屑)，次为岩屑组分，仅局部偶见少量长石颗粒，体积分数平均小于1%。盒8段石英体积分数平均为87.6%，岩屑体积分数平均为12.4%，岩屑组分以火成岩岩屑和中浅变质的片岩、板岩及变质砂岩岩屑为主。由此可见,盒8段砂岩沉积时环境对沉积物有较大改造，砂岩矿物成分成熟度高，是经历一系列地质作用的远物源沉积产物。

图3 乌审旗地区苏75井区上古生界盒8段砂岩岩石类型

2.3 沉积岩颜色

研究区盒8段砂砾岩颜色主要为灰白色和灰色,泥岩多为灰色、深灰色、棕色，次为灰绿色和黑色，自生色种类多样，个别井可见杂色泥岩(桃花泥岩)，现场岩心观察发现，棕色、杂色泥岩多与灰色、灰绿色泥岩互层，且出现于盒8段的中、上部。盒8段底部泥岩多为深灰色、黑色，偶见植物碎屑，自生色是沉积环境的良好指示剂(图4(a)—图4(d))。沉积岩颜色特征表明研究区盒8段在以干旱河流为主的环境沉积，水体流量变化大，沉积岩时常暴露，氧化与还原物理化学条件频繁交替更迭，是一套以辫状河沉积为主的体系[2]。

2.4 沉积构造

现场岩心观察发现工区盒8段冲刷面非常发育,单块岩心底部常见底冲刷构造,冲刷面规模有大有小且起伏不平,冲刷面上常可见砾石与泥砾定向排列(顺层或斜交于层面),这种现象表明沉积时期水流单向并指明了流向，而反映水流能量较低的波纹层理、水平层理少见；层理构造多发育在砂岩段,以反映高水流能量沉积特征的粒序层理、板状交错层理，楔状交错层理为主，槽状交错层理、平行层理次之。沉积构造现象表明工区是一套高能牵引流沉积(图4(e)—图4(i))。

2.5 植物根茎痕

工区盒8段未见到生物遗迹,在泥岩段发现炭屑、植物茎干、孢粉或植物叶片印模等化石(图4(c)—图4(d))，其种类多样,植物碎屑局部富集可形成煤线,有时还可见到薄煤层。

3 沉积相特征

3.1 辫状河沉积相特征

3.1.1 河床亚相 研究区辫状河沉积主要包括河床亚相与河漫亚相，其中河床亚相为辫状河沉积主体，微相类型以心滩和河床滞留沉积为主(图5、图6)，两微相特征如下[3-4]：

(1)心滩微相

研究区盒8段(4，5小层)发育有连片的辫状河道，大部分河道沉积的主体是由连续叠置的心滩组成，砂体在平面上呈短条带状或串珠状分布，在侧向上砂体叠置现象明显[3]，高能水道叠置带内可形成2～3个砂体切割叠置，剖面上常呈透镜状产出，这种特征符合辫状河侧向迁移迅速、砂体相互叠置的特点[5]。沉积物主要以石英砂岩、岩屑石英砂岩为主，两者成分成熟度和结构成熟度较低。岩石类型主要包括含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩等，细砾岩少见，分选性中等。粒度概率曲线上表现为跳跃组分和悬浮组分两者组合,跳跃组分分选中等到差。单砂体观察发现层理发育,包括板状交错层理、楔状交错层理,槽状交错层理、平行层理少见，各种规模较小的交错层理也常常出现在较细的沉积物中。电测曲线特征为中高幅箱形，齿化箱型为主，底部均突变接触(图5)。

(2)河床滞留沉积

该微相岩石类型主要包括粗砂岩、含砾粗砂岩、砂砾岩,为洪水期(河流流量最高峰)短距离搬运的产物。在流水的长期冲刷与分选作用下，沉积物中的细粒物质不断被带走,砾石沉积残留在河床底部。在河流沉积剖面中河床滞留沉积位于最下部,粒度向上逐渐变细并过渡为心滩微相,其底界为明显的侵蚀面。电测曲线特征以中—高幅的齿化、微齿化的箱形或钟形为主,钟型—箱型叠加次之，其底部为突变接触方式(图5)。

3.1.2 河漫亚相 辫状河沉积时期稳定性差,辫状河道侧向迁移迅速,造成了堤岸亚相不发育,在洪水期来临时形成广泛而平坦的河漫沉积区[6]。沉积物中砂泥混合现象多见，层理多为波纹与水平层理,含有较丰富的植物碎屑,与下伏心滩砂体呈岩性和岩相渐变关系从而构成下粗上细正韵律的二元结构，由于该亚相的沉积物主要为细粒沉积,因而在测井曲线上以低—中幅的微齿化或光滑的泥岩基线作为特征，伽玛曲线为典型的低幅平缓指型、微齿型[7]，与上覆钟形或箱形呈突变关系(图5)。

图4 研究区主要岩石类型照片

图5 乌审旗地区苏75井区盒8段测井相模版

图6 苏75井区苏E井盒8段沉积相柱状图

4 沉积相平面展布

通过单井相和剖面相分析，结合测井曲线特征，以段为单位，在砂地比等值线图基础上绘制了盒8段砂岩厚度、地层厚度等值线图(图7)，分析了盒8段5个小层各沉积期沉积相带及砂体的平面展布特征。以下以盒85为例。

图7 苏75井区盒85段等值线

从盒85等值线图不难看出研究区西部、东南部地层发育较厚，中部较薄。砂体厚度等值线图与砂地比等值线图形态上具有很强的相似性。河道砂体在顺河道方向上有较好的连通性，特别是西部，砂体已经大面积连通，分布范围较广。此小层的厚层河道砂体与上覆广泛分布的泥岩可在垂向上形成较好的储盖组合，这也符合研究区东西部高值区是油气高产区的事实。

在单井及连井沉积相研究的基础上，结合地层厚度、砂岩厚度、砂地比等多图叠合，绘制了研究区盒8段5个小层的沉积相平面展布图(图8)。这里主要描述盒85这一小层。

辫状河道沉积在研究区内呈近南北向(北东南西向)大面积分布，泛滥平原在研究区盒8段均有发育，整体上看，盒85这一小层河道砂体明显变宽，河道砂体呈带状交织，河道内心滩发育，砂体大面积连通，从等值线图可以看出地层厚度增大，砂体厚度高值明显，进一步证实了研究区为辫状河沉积。

图8 苏75井区盒85沉积相平面图

5 沉积模式

以研究区内沉积相演化规律为基础,结合苏里格地区宽缓西倾的单斜构造形态,建立了工区盒8段辫状河沉积环境的相模式(图9)。河道及心滩砂体呈近南北向(北东—南西)展布,河道之间局部构造高部位在洪水期接受沉积。受辫状河道频繁迁移控制，心滩砂体多相互叠置发育[7-8]。

图9 苏75井区盒8段沉积模式

对该模式的解释如下:①砂体发育规模及几何形态严格受到辫状河道的宽度控制,其中粗粒砂体主要分布在心滩微相内；②河道的宽度与心滩规模在河道交汇处最大，同时有效砂体最为发育；③心滩分布不均、规模大小不一,各个心滩砂体在侧向与细粒砂岩和泥岩相互叠置发育，造成砂体与砂体间的分割；④河道带之间的地势高带发育一定规模的泛滥平原，使各河道中发育的储集砂体间相互阻隔；⑤辫状河道砂体内部存在较大结构差异，主要表现为粗粒心滩沉积与中-细粒河道、泥粉砂质的废弃河道充填沉积作用的交替发育[7-12]。

6 结 论

(1)现场露头和岩心观察、粒度分析、测井相分析表明，苏75井区盒8段发育辫状河沉积，亚相为辫状河河床亚相和河漫滩亚相。其中河床亚相分为河床滞留微相、心滩微相，河漫滩亚相包括泛滥平原微相。

(2)岩心观察表明，研究区沉积序列自上而下由粗粒的含砾砂岩渐变到细砂岩甚至泥岩，具正韵律特征；发现单个旋回底部冲刷作用强烈，可见扁平状泥砾，自下而上发育槽状交错层理、楔状交错层理，偶见平行层理，反映水动力较强。

(3)通过对研究区辫状河沉积各个沉积微相发育特点研究，建立了辫状河沉积相模式，该模式特点为：①心滩分布不均、大小不一,多呈相互叠置发育，以盒85小层最为明显；②河漫亚相中泛滥平原微相发育，使各河道中的砂体相互分隔，有效砂体厚度受到影响；③河漫滩相粉砂岩、泥质粉砂岩较常见，使得河道砂体的横向连续性和连通性较差。

[1] 魏红红,李文厚,邵磊,等.苏里格庙地区二叠系储层特征及影响因素分析[J].矿物岩石，2002,22(3):42-46. WEI Hong-hong，LI Wen-hou，SHAO Lei，et al.The effect factors andcharactristics of Permian reservoir in SuLi Ge Miao region[J].Journal of Mineralogy and Petrology,2002,22(3):42-46.

[2] 文华国,郑荣才,高红灿,等.苏里格气田苏6井区下石盒子组盒8段沉积相特征[J].沉积学报，2007,25(1):90-98. WEN Hua-guo,ZHENG Rong-cai,GAO Hong-can,et al.Sedmientary facies of the 8thMember of Lower Shihezi Formationin Su6 Area,Sulige Gas Field[J].Acta Sedimentologica Sinica,2007,25(1):90-98.

[3] 沈玉林,郭英海,李壮福.鄂尔多斯盆地苏里格庙地区二叠系山西组及下石盒子组盒八段沉积相[J].古地理学报，2006,8(1):53-62. SHEN Yu-lin，GUO Ying-hai，LI Zhuang-fu.Sedimentary facies of the Shanxi Formation and Member 8 of Xiashihezi Formation of Permianin Suligemiao area,Ordos Basin[J].Journal of Palaeogeography,2006,8(1):53-62.

[4] 苏楠.鄂尔多斯盆地苏里格气田东区下石盒子组盒8段沉积相和储层特征研究[D].成都:成都理工大学,2011:1-77.

[5] 廖保方,张为民,李列,等.辫状河现代沉积研究与相模式：中国永定河剖析[J].沉积学报，1998,16(1):34-39. LIAO Bao-fang,ZHANG Wei-min,LI Lie,et al.Study on modern deposit of a braided stream and facies model:taking the Yongding river as an example[J].Acta Sedimentologica Sinica,1998,16(1):34-39.

[6] 何顺利,兰朝利,门成全.苏里格气田储层的新型辫状河沉积模式[J].石油学报，2005,26(6):25-29. HE Shun-li,LAN Chao-li,MEN Cheng-quan.New braided rivermodel in Sulige Gas Field of Ordos Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2005,26(6):25-29.

[7] 陈兆荣,侯明才,董桂玉，等.苏里格气田北部下石盒子组盒8段沉积微相研究[J].沉积与特提斯地质，2009,29(2):39-47. CHEN Zhao-rong,HOU Ming-cai,DONG Gui-yu,et al.Sedimentary microfacies of the eighth member of the Lower Shihezi Formation in northern Sulige Gas Field,Ordos Basin[J].Sedimentary Geology and Tethyan Geology,2009,29(2):39-47.

[8] 王继平,任战利,单敬福,等.苏里格气田东区盒8段和山1段沉积体系研究[J].地质科技情报，2011,30(5):41-48. WANG Ji-ping,REN Zhan-li,SHAN Jing-fu,et al.He 8 and Shan 1 Members depositional system research in east of Sulige Gasfiled[J].Geological Science and Technology Information，2011,30(5):41-48.

[9] 费世祥,冯强汉,安志伟,等.苏里格气田中区下石盒子组盒8段沉积相研究[J].天然气勘探与开发,2013,36(2):17-22. FEI Shi-xiang,FENG Qiang-han,AN Zhi-wei,et al.Sedimentary facies of Shihezi 8 member in middle area,Sulige Gasfield[J].Natural Gas Exploration & Development,2013,36(2):17-22.

[10] 尹志军,余兴云,鲁国永.苏里格气田苏6井区块盒8段沉积相研究[J].天然气工业，2006,26(3):26-27. YIN Zhi-jun,YU Xing-yun,LU Guo-yong.Sedimentary facies of 8th Member of Shihezi Fm in block Su 6 in Sulige Gasfield[J].Natural Gas Industry,2006,26(3):26-27

[11] 徐蒙,王家豪,徐东浩,等.苏里格气田苏120区块盒8段浅水辫状河三角洲砂体演化规律[J].沉积学报，2013,31(2):340-349. XU Meng,WANG Jia-hao,XU Dong-hao,et al.The sandbody evolution of shallow-water braided river deltas inthe Eighth Member of Shihezi Formationin Block Su120，Sulige Gas Field[J].Acta Sedimentologica Sinica,2013,31(2):340-349.

[12] 朱筱敏.沉积岩石学[M].4版.北京：石油工业出版社，2008:261-262.

责任编辑：王 辉

2014-10-04

国家自然科学重点基金项目(编号：41330315)

吴南(1980-)，男，硕士，主要从事石油地质研究。E-mail:logoswn@sina.cn

1673-064X(2015)01-0023-07

TE122.3+1

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