靖边气田中区盒8段储层沉积微相特征及其演化

何 鎏 薛云龙 韩少飞 刘海锋 乔 博

1. 中国石油长庆油田公司勘探开发研究院 2.低渗透油气田勘探开发国家工程试验室 3.中国石油长庆油田分公司

1 工区概况

靖边气田位于鄂尔多斯盆地中东部，构造隶属于盆地伊陕斜坡中部（图1），构造相对平缓，倾角小于1°。依据中二叠统石盒子组沉积特征和岩性组合的不同，自下而上划分为盒8—盒1段共8个岩性段。其中，盒8段为该区主力开发层系，地层厚度介于50～70 m。根据沉积旋回及等时对比，进个小层[1]。储层岩性以中—粗粒岩屑石英砂岩为主，孔隙类型以岩屑溶孔为主，约占总面孔率的52%。储层孔隙度平均值为8.3%，渗透率0.81 mD。气藏分布主要受岩性控制，受构造影响不明显。

图1 鄂尔多斯盆地构造及研究区位置图

研究区盒8段气藏为典型的致密砂岩气藏，气层厚度薄、储层展布纵横向变化快。沉积微相研究工作开展相对较少，对砂体分布规律认识不足，气藏开发风险较大。笔者基于多方法物源分析与精细地层划分，通过岩心相、测井相分析，划分盒8段单井沉积微相类型，研究垂向及平面上的沉积微相组合关系与变化规律，确定不同时期沉积微相平面展布特征，以期为砂体展布预测提供依据。

2 物源分析

研究区盒8段砂岩中重矿物组分统计显示：①重矿物类型及含量较为接近，重矿物以锆石石榴石＋电气石＋绿帘石组合为主，反映母岩变质岩特征；②碎屑石英颗粒的阴极发光以蓝光为主（图2），表明其来源于变质岩系，即属于自北部阴山变质岩[2]。因此推测沉积物来自北部阴山古陆中段变质岩系。

3 沉积微相特征

3.1 岩心相标志

3.1.1 颜色

研究区盒8段泥岩颜色多见杂色、 灰绿色、褐色、灰色和棕色；砂岩以浅灰色、浅灰白色等弱氧化环境色调为主，反映其沉积环境水位变化频繁，水体常在氧化环境与还原环境之间变化，沉积物经常暴露。

图2 靖边气田中区盒8段石英阴极发光展示图

3.1.2 沉积构造

砂岩中高流态牵引流沉积的板状交错层理、楔状交错层理以及平行层理广泛发育，砂体底部可见底冲刷构造，其上常见大量再沉积泥砾，主要见于较强水动力的（辫状）分流河道和水下分流河道等沉积环境中[3]。

3.1.3 粒度分布特征

根据砂岩粒度图像分析结果（图3），砂岩粒度以中砂岩为主，其次是粗砂岩，少量含砾粗砂岩和细砾岩。粒度标准偏差介于0.52～3.05，平均为1.22，总体上砂岩分选较差；砂岩的粒度偏度介于0.17～0.76，平均为0.43，为正偏态—很正偏态，显示出河流或三角洲沉积成因砂体的特征。

图3 砂岩的粒级分布图

研究区盒8段以砂质沉积为主，砂岩粒度概率图（图4）主要表现2段式，斜率大，且砂岩颗粒磨圆度以次棱角—棱角状为主，表明沉积环境水动力较强，整体反映距离物源区较近和以河道牵引流机制为主的沉积特点。

图4 典型粒度累积曲线图（T56井，盒8段，3 047.5 m）

3.2 测井相

研究区测井相主要以心滩沉积和分流河道沉积为主，前者自然伽马曲线呈箱状或微齿化箱状[3]，后者多呈钟状（图5-a、5-b）[4]。其次为河道间沉积类型，自然伽马曲线为低幅线状或齿化线状（图5-c）。偶见低中幅指状自然伽马曲线，低密度，高声波时差特征的河漫沼泽相沉积（图5-d），还有少许在低幅背景下表现为中高幅指状自然伽马曲线，呈正韵律特征测井响应，代表废弃河道沉积（图5-e）。

3.3 沉积微相划分

综合沉积物颜色、沉积构造、粒度分析及野外地质剖面特征[5-6]，认为盒8期沉积相为浅水强水动力条件下的辫状河三角洲平原沉积，结合测井响应特征，细分出5类不同沉积微相。

3.3.1 分流河道

分流河道砂体是三角洲平原的骨架砂体，岩石类型一般由分选不好的含砾粗砂岩、粗砂、中砂、细砂等组成[3]。砂岩的成分成熟度和结构成熟度都较低，砂岩底部发育块状层理、粒序层理和平行层理，中上部发育板状交错层理和槽状交错层理等。砂岩底面具有明显的底冲刷构造。自然伽马曲线以钟形为主，其次为箱形和钟形—箱形叠加（图5-b）。

3.3.2 心滩

心滩是辫状河区别于其他河流相的典型标志，也称河道砂坝。岩性较粗，以砾岩、含砾粗砂岩及中—粗砂岩组成，可见黑色薄层落淤层。发育板状交错层理和平行层理。自然伽马曲线以箱形、齿化箱形、箱形叠加为主（图5-a）。

3.3.3 河道间微相

分流河道间与湖相通的相对低凹地区，水动力较弱，环境较为闭塞。河道间沉积相对典型，岩性为灰绿色、灰色泥岩、含碳屑泥岩为主，偶见褐红色泥岩，沉积构造少见。自然伽马曲线明显偏低，靠近基线，起伏平缓，呈线状（图5-c）。

3.3.4 河漫沼泽微相

河漫沼泽是一个周期性被水淹没的低洼地区，以灰黑色、深灰色泥岩、碳质泥岩为主，有时可形成薄煤层（煤线）。见丰富的植物茎干及碎片化石及垂直虫孔构造。自然伽马曲线表现为靠近基线的不规则齿状起伏，而对应电阻率、密度曲线亦有降低，声波时差、补偿中子均有升高（图5-d）。

3.3.5 废弃河道微相

辫状分流河道稳定性差，河道经常改道，或水动力条件的突然增强，容易形成废弃河道充填沉积。岩石类型一般有含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥岩等。沉积体往往呈下凸上平的透镜状，岩层向两端收敛变薄、尖灭。充填沉积物从下向上粒度明显变细，具有正韵律的剖面结构。平行层理和交错层理一般发育在剖面的中下部，剖面上部可见水平层理和小型的交错层理，生物碎片可见。测井曲线特征一般为中高幅自然伽马值，低声波时差，上、下通常为代表河道间微相沉积的泥岩（图 5-e）。

辫状分流河道砂体构成研究区沉积体系的骨架砂体，水动力较强的心滩、河道中部为该区有利沉积微相，砂体厚度大，砂岩粒度较粗，储集性能好[7]。

4 沉积相展布特征及沉积模式

4.1 纵向展布特征

连井剖面沉积相研究是在单井剖面沉积相研究的基础上进行的，同时也是进行沉积相平面展布规律研究的基础。笔者以单井剖面沉积相研究为依据，综合利用测井和录井资料，全面考虑剖面井位的代表性和剖面对于研究区的控制作用，选择具有代表性的南北和东西向2条连井剖面，探讨了各沉积微相在垂相和横向上的变化规律[5-6]。

4.1.1 S70井—J31-27井沉积相剖面

该剖面垂直于物源方向，由剖面可以看出，盒8期发育辫状河三角洲平原亚相，微相类型有心滩、分流河道、废弃河道和河道间。其中盒8下期辫状河分流河道普遍发育，多期河道叠置，横向连续性好，局部发育心滩；期主要发育河道间沉积，仅东部局部发育分流河道，横向连续性差；期辫状河分流河道主要发育在研究区中西部（图 6）。

4.1.2 J34-1—Z96井沉积相剖面

4.2 平面展布特征

以单井相和连井剖面相分析为基础，考虑物源方向，编制砂/地等值线图反映沉积物分散样式，结合碳质泥岩（煤线）分布情况，选取地层优势沉积微相作为编图要素，编制各个时期沉积微相平面图。

图6 S70—J31-27井沉积微相剖面图（东西向）

图7 J34-1—Z96井沉积微相剖面图（南北向）

图 8 期沉积微相平面展布图

图 9 盒 8下1期沉积微相平面展布图

图 10 盒8上2期沉积微相平面展布图

图11 盒 8上1期沉积微相平面展布图

4.3 沉积模式

研究区主要发育辫状河三角洲平原沉积，辫状河三角洲平原沉积随着构造幕式隆升引起的沉积物供给变化发生不同程度的幕式变化，总体上从盒8段沉积早期到盒8段沉积晚期，三角洲平原分流河道辫状化程度由强减弱，早期为强辫状化河道为主到晚期为弱辫状化河道为主，有向曲流河演化趋势。据此建立了研究区两种沉积砂体展布模式（图12、图 13），即期—期“宽广式大面积连片分布分流河道与心滩砂体”与期“局限式网状狭窄河道砂体”2种砂体分布模式[11-12]。

5 结论

1）采用重矿物组分、阴极发光、锆石定年等手段对研究区物源进行分析，认为沉积区为同一物源，沉积物来自北部阴山古陆中段变质岩系；

图12 期—期沉积模式图

图13 期沉积模式图

2）综合沉积物颜色、沉积构造、粒度分析及剖面特征，明确研究区盒8段沉积环境为辫状河三角洲平原，结合测井响应特征，进一步细分出分流河道、心滩、废弃河道、河道间、沼泽五种沉积微相，有利的沉积微相为心滩和分流河道。