华庆地区长63深水重力流沉积及油气地质意义

阮 昱 ，王 超 ，代 超

（1．西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065；2．中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西西安 710200；3．中国石油长庆油田分公司第十一采油厂，甘肃庆阳 745000）

深水重力流沉积一直是当今沉积学研究的热点问题。近些年来，我国深水沉积研究取得了一定成果，特别是鄂尔多斯盆地深水沉积储层油气勘探的成功，更是推动了我国陆相湖盆深水重力流沉积研究的发展[1]。因此，研究及总结深水重力流沉积特征对油气勘探具有重要意义。

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长6油层组储层发育层位多、分布面积广、勘探潜力大，现已建成了亿吨级大油田。华庆地区长63储层是延长组含油性最好、砂体最发育的层段，但其储层物性较差，是典型的低孔低渗储层[2]。勘探开发结果表明，长63储层非均质性强，开发风险大，储层主要分布在三角洲前缘水下分流河道、河口坝砂体及大型浊积砂体之中，烃源岩的分布和沉积相展布对三叠系延长组油藏的分布控制作用比较明显。因此，研究沉积相特征，对油藏的分布规律具有重要的地质意义，本文在长63亚段沉积微相划分和储层非均质性研究的基础上，系统研究深水重力流沉积微相对储层非均质性的控制作用，总结储层非均质性的变化规律，为预测优质储层区带、降低勘探开发风险以及下一步油藏评价及开发提供地质依据。

1 地质概况

华庆地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西南部，西邻天环凹陷；地理位置处于甘肃省华池县和庆阳县境内，面积约5 500 km2（图1）。中生界延长组为一套内陆湖盆沉积，主体发育三角洲砂体，该区以岩性油藏为主，储集条件差、非均质程度高、油水关系复杂、隐蔽性强[3-4]。华庆地区上三叠统延长组按沉积旋回及含油性划分为10个油层组，其中，长63亚段为主力油层组，可进一步划分为长三个小层[2]。长63亚段为三角洲前缘湖底扇沉积，厚度为50～65 m，是本次研究的主要目的层段。

2 深水重力流沉积特征

鄂尔多斯地区延长组沉积期为大型内陆湖泊沉积，陇东华庆地区位于半深湖-深湖区，处于东北和西南等多物源体系的交汇部位，经历了长8浅水三角洲、长7最大湖泛和长6深水重力流广泛发育等湖盆演化阶段。其中长63亚段沉积期华庆地区位于陡坡带，水体较深，物源供给充沛，发育深水重力流沉积体系。鄂尔多斯盆地重力流的研究始于20世纪 70年代，前期大多数是以浊积扇模式为基础进行研究。在解释鄂尔多斯盆地上三叠统延长组深水砂体成因时，出现了滑塌浊积扇与坡移浊积扇、滑塌浊积岩与厚层块状浊积岩等多种解释。近年来，随着重力流理论的进一步发展，砂质碎屑流理论逐步被运用到三叠系延长组重力流研究中。李相博等通过岩心和野外剖面观察，发现湖盆中心白豹、合水地区的长6段块状砂岩属于砂质碎屑流；邹才能等也认为白豹地区长6期三角洲前缘发育砂质碎屑流；付锁堂等发现在湖盆中心长 6、长 7 沉积期广泛发育厚层块状砂质碎屑流砂体；更有学者认为鄂尔多斯盆地南部地区上三叠统延长组长7段发育广泛的深水重力流沉积，如滑移-滑塌沉积、砂质碎屑流沉积、浊流沉积[5]。

图1 研究区构造位置示意图

根据研究区岩心、测井及地震等资料，分析认为华庆地区长63亚段主要发育陡坡背景下的三角洲湖底扇沉积，具有多物源扇体相互叠加、以砂岩储层为主的特点，根据成因将重力流沉积体系分为砂质碎屑流、泥质碎屑流、浊流、滑塌四种微相类型。沉积微相是指具有独特的岩性、岩石结构、构造、厚度、韵律性及一定平面分布规律的最小沉积组合[6]，通过沉积微相识别标志、微相类型、平面展布特征对该区沉积微相进行研究。

2.1 沉积微相识别标志

2.1.1 储层岩石学特征

根据研究区近 30口井的岩心观察以及样品实验分析表明，长63储层主要以还原坏境形成的灰色、灰褐色以及深灰色碎屑岩为主，岩性以细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为主，发育少量的钙质砂岩。长63储层砂岩类型以岩屑长石砂岩为主，其次是长石砂岩（图2），碎屑颗粒粒度均值为0.257 mm，一般小于0.500 mm，砂岩粒度较细，分选差-中等，杂基含量较高，原生粒间孔隙不发育，成分成熟度低，填隙物含量较高，主要由黏土矿物和碳酸盐岩矿物组成。总体上长63亚段砂岩结构成熟度较低，为低能环境中快速混乱堆积的结果。

图2 华庆地区长63储层砂岩分类

2.1.2 沉积构造和古生物特征

沉积构造一直被视为分析和判断沉积环境的重要标志，是确定沉积相类型最直接的标志之一[7-8]。华庆地区长63亚段中的原生沉积构造类型多样，包括粒序层理、沟模、块状层理、重荷模、泥质撕裂屑、槽状交错层理、滑塌变形、韵律层理、火焰状构造、透镜状层理、砂纹层理以及包卷层理，含撕裂碎屑等（图3），均是识别浊流沉积的重要标志。浊积岩是指具有不同层段鲍马层序或序列的浊积岩（Bouma，1962）[9]。研究区长63亚段自下而上出现A段底部递变段、B段下平行纹层段、C段流水波纹层段、D段上平行纹层段，显示包含近源至远源的浊流沉积类型[10]。长 63油层组细砂岩、泥质粉砂岩和泥岩中发育植物茎叶化石，古生物化石较少，可见到炭化的植物屑。

2.2 主要微相类型及特征

根据研究区长63油层组的沉积背景及相标志的分析，认为长63油层组为三角洲前缘湖底扇沉积。主要发育内扇、中扇和外扇亚相，进一步划分为砂质碎屑流、泥质碎屑流、浊流、滑塌四种微相。其中，砂质碎屑流、滑塌沉积主要属于内扇亚相，砂质碎屑流与浊流间互为中扇，薄层浊流主要属于外扇亚相，泥质碎屑流发育相对较少。四种微相的形成机理包括整体冻结、摩擦固结以及悬浮沉降。

2.2.1 砂质碎屑流微相

砂质碎屑流是一种塑性流变、层流状态的沉积物流，沉积物通常以整体“冻结”的方式发生沉积，常呈现为塑性成层的黏着流动状态，块状搬运沉积物[11]。砂质碎屑流微相主要发育于研究区的东南部。由于沉积物经较长距离搬运入湖，湖水的阻力使碎屑颗粒的搬运能力减弱，因此，长63储层砂质碎屑流微相岩石粒度较细，以细砂岩和泥质粉砂岩为主，分选和磨圆度较差，支撑方式为颗粒支撑，偶夹薄层深灰色泥岩。底部可见印模，自下而上发育递变层理、平行层理，砂岩中夹黑色泥砾、泥质条带等沉积构造，自然电位、自然伽马曲线呈中-高幅箱形、齿化箱形。主要发育连续叠加型、间隔叠加型砂体结构，是长期加积、持续沉降的结果，砂体间以冲刷面为界，冲刷面泥砾和顶底中发育钙质胶结。

2.2.2 浊流微相

浊流是一种沉积物由湍流支撑的具有流变学特征的沉积物重力流，颗粒被湍流支撑且悬浮沉降。浊流微相主要分布在研究区的中部，发育细砂岩、粉砂岩。底部发育印模、沟模以及包括火焰构造、砂球构造和重荷模在内的同生变形构造，向上发育植物枝干化石、搅混构造以及裂缝等。常见正粒序，可见平行层理、槽状交错层理及沙纹层理等牵引流构造，由于新加入的水体稀释了浊流的体部和尾部中细小的颗粒，流态发生转变而变为牵引流[12]。自然电位、自然伽马曲线呈中-高幅钟形、指状。砂体结构以多期互层型为主，隔夹层以夹层为主，发育钙质胶结。

2.2.3 滑塌微相

滑塌是指块状沉积物随着滑动面的移动，经历旋转变形或崩塌坠入正在沉积的异地沉积物中的重力流沉积[13-14]。流体向上流动所产生的超孔隙压力作为滑塌的原支撑，在异地整体固结沉积，以朵体、孤立砂体的形态分布，主要发育灰色细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩。常发育包卷层理、砂质褶皱、球枕构造、砂质注入体以及底面重荷模等构造。砂泥高度混杂，发育搅混构造和滑塌变形构造，整体呈块状。砂体结构为侧向单层型，发育堤岸滑塌沉积。

图3 华庆地区典型岩心照片

2.2.4 泥质碎屑流微相

泥质碎屑流是一种以泥质为主（泥质含量大于75%），混杂少量砂质团块、不规则泥砾和粉砂质泥岩的塑性流体。长63亚段泥质碎屑流微相发育较少，主要沉积泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，在灰黑色泥岩中发育致密炭质碎屑、泥岩中夹砂纹以及泥质条带等，大多为块状，反映了整体冻结的沉积方式。

2.3 沉积微相的平面展布特征

鄂尔多斯盆地西南部在延长组沉积期具有西部、东北和南部 3个方向的物源[15]。通过观察与描述研究区的大量岩心，结合测井和地震资料，对华庆地区长63亚段沉积微相展布特征进行研究。

华庆地区长63亚段主要发育厚层砂质碎屑流，边部发育薄层浊积岩，局部发育少量滑塌岩。在地震剖面上具有明显的楔形叠瓦状前积反射结构或丘形反射特征，反映具有坡折的陆架边缘背景的低水位体系域扇三角洲或湖底扇沉积（图4）。

鄂尔多斯盆地中生界上三叠统延长组经历了完整的湖进-湖退沉积旋回，发育湖泊-三角洲相沉积，储层主要为三角洲砂体和浊积砂体，油藏类型主要为岩性、构造-岩性油气藏[16]，在三叠纪末期，鄂尔多斯盆地受印支运动的影响发生整体抬升，延长组顶部遭受风化、河流侵蚀等作用，形成水系广布、沟壑纵横、丘陵起伏的古地貌景观[17]。现阶段构造特征整体表现为一个东高西低，北高南低的单斜，长63亚段油层处于湖盆开始坳陷的特殊时期，受构造影响主要发育的微相包括正常沉积作用的半深湖-深湖相和事件沉积作用的砂质碎屑流沉积、滑塌沉积和浊流沉积。砂体呈北东向展布，受西部和东北物源共同影响，中部发育大量的重力流沉积。沉积相基本控制了砂体的展布，厚层砂体主要发育于靠近物源方向的中部及东北部，西南部主要发育薄砂层（图5）。通过对部分井的岩心观察发现，砂体构成形式变化不大，一般由盆缘向盆地中心发育砂质滑塌、碎屑流、泥质碎屑流、浊流沉积。即来自东北部的厚层砂体表现为大段块状，偶见泥质条带，上部常见不规则接触面或扭曲层理、褶皱层理等滑塌变形构造，主要是由前缘坡折带滑塌形成的砂质碎屑流；西南部砂体相对较薄，发育浊流沉积，沉积物较为混杂，岩心常表现为不完整的鲍马序列。

图4 B245井-B476井地震剖面

3 储层的非均质性特征

储层非均质性是储层的性质随其空间位置而变化的属性。由于沉积和成岩后生作用的差异，碎屑岩储层的矿物组成、基质含量、胶结物含量均不同，使孔隙形状、大小和储层物性发生变化，进而形成储层层内、平面和层间的非均质性[18-20]。不同沉积微相孔隙发育及物性特征不同（表1），水下分流河道砂体粒间孔发育程度高，孔渗相对较好，砂质碎屑流和浊流粒间孔发育程度低，物性相对较差。

图5 华庆地区长63亚段沉积微相

表1 不同沉积微相孔隙类型及物性差异统计

物性参数的平面分布特征反映储层物性的平面非均质性，通常利用孔隙度和渗透率来表征[21]。从孔渗参数可以看出，研究区储层的非均质性较强，油层段平均孔隙度为 9.40%；平均渗透率为 0.30×10-3μm2，东北部储层物性较好，非均质程度相对较弱；中部和西南部砂质碎屑流、浊流微相发育，非均质性强。

华庆地区长63亚段纵向渗透率主要发育三种韵律类型，其中砂质碎屑流以均质韵律为主，浊流主要为正韵律，储层的整体渗透率较低，主体砂带部分层段存在高渗透段，加剧了非均质程度。如B437井平均孔隙度为7.48%，平均渗透率为0.15×10-3μm2，变异系数为 1.89，级差系数为 624，突进系数为20.93；B432井平均孔隙度为10.52%，平均渗透率为0.26×10-3μm2，变异系数为1.27，级差系数为343，突进系数为9.37；S157井平均孔隙度为 7.62%，平均渗透率为 0.04×10-3μm2，变异系数为 1.20，级差系数为 9.07，突进系数为 191。以上参数表明储层非均质性强，钙质、泥质隔夹层加剧了层内及层间非均质性。

4 重力流沉积对储层非均质性的作用

华庆地区长63亚段为三角洲前缘湖底扇沉积，三角洲前缘水道进入深湖区，依次发育湖底扇内扇、中扇及外扇亚相，形成砂质碎屑流、砂质碎屑流与浊流组合、浊流3类砂体成因模式（图6）。以湖底扇为沉积体系的重力流沉积，重力流进入湖盆中心后，对先期的沉积物进行搬运及再沉积，沉积序列上常表现出如图所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型厚砂体多期叠置的样式。不同的砂体叠置模式，形成了不同的沉积微相。沉积物常发育于坡折带处，从物源区沿坡折带向下滑塌，一般经历滑动、滑塌、碎屑流、浊流四个阶段。浊积体分布范围广，厚度薄，与湖相泥岩互层。砂体发育程度及沉积微相分布特征综合影响储层非均质性[22]。结合岩心与测录井数据观察分析本区三角洲沉积特征，识别相标志，划分出砂质碎屑流、浊流与滑塌三个主要的沉积微相。沉积微相展布控制了储层平面非均质性，其中，砂质碎屑流与浊流是本区储层的主体相带，从而导致储层层内、层间及平面非均质性较强，隔层分布于远离物源的方向，砂体连通性差[23]。

图6 华庆地区长63亚段沉积相及砂体形成模式

5 油气地质意义分析

延长组沉积期鄂尔多斯湖盆水体振荡表现在两个方面，一方面经历了多次的湖侵、湖退，另一方面是沉积中心的振荡迁移。这两方面控制了烃源岩与储集砂体在横向上尖灭或侧变，纵向叠置的沉积组合关系。湖盆的震荡发展，有利于形成大型岩性油气藏。研究区长63油藏主要为岩性油藏，而影响长63储层含油性的主要沉积微相类型为砂质碎屑流、浊流，勘探有利区位于河道砂体的主体部位，该部位一般砂层较厚、粒度较粗、储层物性相对较好。

低渗透储层中的相对物性高值区（“甜点”），是油气聚集的主要场所，油气优先进入物性好的河道中央部位，河道边部由于泥质含量增加，物性变差，含油性也随之变差。非均质性是影响油气运移及分布的重要因素，非均质程度强，导致油气运移不畅，充注程度不高，饱和度低。

研究区长63亚段优势砂体主要发育在河道的主体部位，厚度较大、隔夹层发育少、连通性好、非均质性弱、平均物性高于长63亚段骨架砂体整体平均物性，“甜点”区发育，勘探潜力大。

6 结论

（1）华庆地区长 63亚段为三角洲前缘湖底扇沉积，发育深水重力流沉积，可识别出砂质碎屑流、浊流、滑塌、泥质碎屑流四种沉积微相。

（2）华庆地区长 63储层岩石类型多样，砂体成因复杂，连通性差，加剧了纵向层间的非均质性。

（3）长 63亚段砂质碎屑流砂体主要发育在东北部，西南部主要发育浊流砂体，而中部则受到砂质碎屑流与浊流共同影响。沉积微相展布控制了储层平面的非均质性，砂质碎屑流与浊流发育区是华庆地区长63亚段优质储层的主体相带，但储层层内、层间及平面非均质性较强。