鄂爾多斯盆地晚三疊世湖侵期儲層砂體類型及演化規(guī)律

鄂爾多斯盆地晚三疊世湖侵期儲層砂體類型及演化規(guī)律

近年來，隨著巖性油藏勘探理論的成熟和勘探技術(shù)的提高，鄂爾多斯盆地的勘探面積和勘探領(lǐng)域不斷擴(kuò)張。在傳統(tǒng)的勘探層中，長8段、長6段、長2段的長度外，海拔高度沉積的9段、長7段和長4.5段的長度分別被打破，海拔高度中積累的沉積物特征越來越受到重視。本文對鄂爾多斯盆地含油區(qū)延長組沉積階段湖侵期沉積體形態(tài)特征、分布規(guī)律進(jìn)行深入分析,以期為拓展湖侵期沉積體勘探領(lǐng)域提供依據(jù)。1向上沉積旋回鄂爾多斯盆地含油區(qū)(見圖1)上三疊統(tǒng)延長組主要為一套灰綠色、灰色中厚層粉細(xì)砂巖、粉砂巖和深灰色、灰黑色泥巖沉積,下部以河流相中、細(xì)砂巖沉積為主,中部為一套湖泊-三角洲相砂泥互層沉積,上部為河流相砂泥巖沉積。延長組縱向上發(fā)育多個(gè)沉積旋回,平面上沉積物粒度總體北粗南細(xì),厚度北薄南厚(厚約800～1500m),巖性自下而上呈明顯的韻律變化。據(jù)李鳳杰等對多口井Fisher圖(見圖2)的分析,將延長組劃分為2個(gè)Ⅱ級旋回,5個(gè)Ⅲ級旋回(長周期旋回LSC1—LSC5),代表5次顯著的湖平面上升—下降旋回。由圖2可見,研究區(qū)湖盆經(jīng)歷了初步形成(長10段沉積期)—擴(kuò)展(長9段沉積期)—萎縮(長8段沉積期)—鼎盛(長7段沉積期)—收縮(長6段沉積期)—再擴(kuò)展(長4+5段沉積期)—進(jìn)一步收縮(長3段—長2段沉積期)—消失(長1段沉積期)這樣一個(gè)由水進(jìn)—水退序列構(gòu)成的完整演化過程。湖盆演化過程中共經(jīng)歷了長9段沉積期、長7段沉積期、長4+5段沉積期3次主要湖盆擴(kuò)展期。2聚集特征鄂爾多斯盆地延長組沉積階段各湖侵期湖盆擴(kuò)展程度不同,邊界性質(zhì)也存在差異,因此其沉積特征也不盡相同。2.1湖盆外側(cè)統(tǒng)一大地構(gòu)造運(yùn)動學(xué)根據(jù)盆地內(nèi)探井巖心觀察和對巖石類型、沉積結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、沉積旋回、巖電組合等資料的綜合分析,延長組沉積階段湖侵期沉積相主要以湖泊相和三角洲相為主,可細(xì)分為4個(gè)亞相、6個(gè)微相(見表1),儲集砂體主要為湖盆西側(cè)半深湖—深湖相濁積砂,以及東側(cè)“深水型”三角洲前緣水下分流河道砂。延長組沉積時(shí)期,盆地西南緣受晚三疊世早期印支運(yùn)動影響,地形相對變陡、坡降較大,盆地東北地形緩、坡降較小,整個(gè)湖盆為不對稱型坳陷盆地,呈北西—南東向展布。湖盆西側(cè)主要發(fā)育半深湖—深湖相濁積砂體,是洪泛河水直接注入和淺水沉積物大規(guī)模滑塌的產(chǎn)物。砂體粒度較細(xì),以細(xì)粒為主(約占40%～80%),局部發(fā)育粉細(xì)粒、中粒砂體(僅占0～5%)。濁積巖中通?？梢姷捷^完整的由ABCD段或ABCE段組成的鮑馬序列或ABC、ABD、ABE、AB、ADE、BCE、ACE組合(見圖3a),砂巖底部具明顯的突變,可見槽模、溝模、重荷?；虺霈F(xiàn)砂球、火焰構(gòu)造等沉積現(xiàn)象(見圖3b、圖3c)。還有一種砂巖底面為典型的濁流沉積底面構(gòu)造,但砂巖以塊狀層理為主(見圖3d),底部或側(cè)翼經(jīng)常出現(xiàn)一套特殊的砂泥混雜沉積物,包括砂巖脈、液化的砂泥混雜變形層及砂泥層相互包卷現(xiàn)象。湖盆東側(cè)主要發(fā)育“深水型”三角洲,其突出特點(diǎn)是具有厚而完整的進(jìn)積序列,骨架砂體呈厚的豆莢狀。湖侵期儲集砂體主要為三角洲前緣水下分流河道砂體,粒度主要為細(xì)粒及粉細(xì)粒,發(fā)育平行層理、交錯(cuò)層理、滑塌變形構(gòu)造、塊狀層理、板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理等沉積現(xiàn)象(見圖3e、圖3f),縱向上主要是一系列彼此疊置、向上變細(xì)的沉積旋回,底部為滯留沉積,常具沖刷面。2.2半深片區(qū)沉積特征鄂爾多斯盆地延長組沉積階段各湖侵期巖性盡管因?yàn)槠涑练e環(huán)境的不同而存在差異,但總體上偏泥沉積是其主要特征之一。長9段沉積于湖盆開始發(fā)育后一次比較大的湖侵期,總體上是一套深灰色、灰黑色泥、頁巖夾灰綠色粉—細(xì)砂巖或間互層建造。盆地西部和東南部沉積凹陷中主要發(fā)育厚層黑色泥巖夾油頁巖(李家畔頁巖)。長9段沉積期(見圖4)湖盆東北湖岸線在靖邊—子長—延安一線,西部、西南、東南湖岸線在環(huán)縣—鎮(zhèn)原—靈臺—旬邑—洛川—黃龍一線,淺湖區(qū)范圍較大,半深湖區(qū)具有分割性,各自互不連通,主要分布在志丹—富縣地區(qū),面積約1.2×104km2。在華池、慶陽、正寧東北等淺湖地區(qū)發(fā)育淺湖砂,志丹西北等地區(qū)發(fā)育半深湖相濁積砂微相。長7段沉積于湖盆發(fā)展演化的鼎盛時(shí)期,全區(qū)湖水伸展范圍最大,以淺湖—深湖相沉積為主,為一套以深灰色、灰黑色泥巖、頁巖、油頁巖為主夾少量薄層粉砂巖、粉細(xì)砂巖沉積。其中典型巖性有灰黑色泥頁巖、油頁巖(俗稱“張家灘頁巖”),屬于延長組的主要生油巖系,區(qū)域?qū)Ρ刃詮?qiáng)。長7段(見圖5)只在盆地東北部的橫山地區(qū)發(fā)育三角洲平原沉積,其余地區(qū)均為湖相沉積,而且半深湖—深湖相面積達(dá)4×104km2。同時(shí),盆地周邊各三角洲相應(yīng)地向湖盆邊緣退積,規(guī)模明顯縮小。盆地東北三角洲已退縮到靖邊、安塞一線;西南、西北三角洲極不發(fā)育。勘探發(fā)現(xiàn)在盆地西南緣慶城—華池地區(qū)發(fā)育大面積北西—南東向濁積砂微相,面積約3200km2,其余半深湖—深湖相沉積范圍內(nèi)也發(fā)育一些小面積濁積砂微相。長4+5段是湖盆發(fā)育后期一次規(guī)模較大的湖侵期沉積,巖性總體上為粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖間互層。長4+5段沉積期盆地東北部湖岸線向南移至定邊—安塞一線。由于是湖盆萎縮期的一次湖侵,湖盆范圍雖然比長9段沉積期大,但水體變淺,半深湖區(qū)連片,主要分布在盆地中心地區(qū),水體較長9段沉積期半深湖區(qū)也相對較淺。盆地周邊各三角洲規(guī)模較長7段沉積期擴(kuò)大,東北三角洲前緣已到達(dá)吳起—志丹一線。在盆地中心地區(qū)可見到濁積砂微相。3砂體環(huán)境控制鄂爾多斯盆地湖侵期砂體展布明顯受其沉積環(huán)境控制,總體表現(xiàn)為:長9段砂體規(guī)模大,長7段半深湖—深湖相濁積砂體發(fā)育,長4+5段東北三角洲砂體延伸遠(yuǎn)。3.19段砂巖的特征3.1.1盆地西北三角洲長9段三角洲砂體發(fā)育,分布范圍廣。盆地東北沉積體系由3個(gè)三角洲組成,方向?yàn)楸睎|向,三角洲前緣到達(dá)靖邊南50km。盆地西北三角洲由2個(gè)主砂體帶組成,前緣延伸至姬塬地區(qū)。盆地西部、西南、東南三角洲砂體分布范圍也較廣。3.1.2體厚0.0m長9段三角洲前緣水下分流河道砂體單層厚度大。位于盆地西北三角洲的峰2井單層砂體厚10～40m,累計(jì)可達(dá)100m以上;峰6井砂體單層厚度平均為10m;峰8井長9段共4層砂體,最厚單層可達(dá)42m,平均單層厚21m;虎4井砂體單層厚度可達(dá)20m。位于盆地東北三角洲前緣的耿68井砂體單層厚度可達(dá)15m。3.1.3湖泊盆的中部部分發(fā)育半深湖相湖泊群湖盆周邊各三角洲砂體向湖心進(jìn)積,在華池、慶陽、正寧東北等淺湖地區(qū)發(fā)育淺湖砂,志丹西北部等地區(qū)半深湖相中形成了濁積砂體。3.2長石粒特征3.2.1角洲砂體形態(tài)長7段沉積期湖盆周邊各三角洲砂體規(guī)模均較小,且連片性變差,東北部三角洲砂體前緣僅在靖邊—安塞一帶,西南部三角洲僅出現(xiàn)在慶陽、寧縣以南地區(qū),發(fā)育單支砂體(見圖5),西北、東南、西部三角洲砂體分布局限。3.2.2砂體疊合片段分布長7段濁積砂體發(fā)育,并且局部地區(qū)疊合連片性好。在湖盆中心定邊—環(huán)縣—慶陽—富縣—甘泉—志丹范圍內(nèi)濁積砂體發(fā)育,且在盆地西南緣具有較好的疊合連片性。隴東地區(qū)長71亞段砂體展布圖(見圖6)顯示,慶陽—華池地區(qū)濁積砂體疊合連片分布面積約1500km2(見圖6)。盆地西南緣地區(qū)慶陽—慶城一線以北長7段沉積相北東—南西向橫剖面圖(見圖7)顯示,向湖盆中心方向,在西17井—莊33井間半深湖相泥巖中沉積的濁積砂體呈透鏡體狀,以細(xì)砂、粉細(xì)砂巖為主,單層厚度5～20m,縱向疊加厚度大,橫向延伸短。3.2.3半深湖—長7段不同亞段砂體特征差異明顯長73亞段沉積期是湖盆發(fā)育最鼎盛時(shí)期,因此在長73亞段主要發(fā)育半深湖—深湖相濁積砂巖,分布范圍廣。長72亞段沉積期半深湖—深湖相范圍縮小,湖盆周邊三角洲砂體較長73亞段發(fā)育,而半深湖—深湖相濁積砂巖分布范圍縮小。長71亞段沉積期湖盆進(jìn)一步萎縮,湖盆周邊三角洲砂體規(guī)模增大,但與另外兩次湖侵期沉積相比,規(guī)模仍然較小。3.34.5段砂的長度3.3.1湖盆范圍和區(qū)域長6段沉積期盆地東北部發(fā)生了掀斜式抬升,東北部三角洲砂體向西南方向大規(guī)模進(jìn)積,長4+5段沉積期湖盆范圍雖然較長6段沉積期有所擴(kuò)展,但東北部三角洲砂體繼承了長6段特征,延伸仍較遠(yuǎn),前緣延伸至姬塬—吳起—志丹一線(見圖8)。長4+5段沉積期由于盆地東北部地形坡降幅度很小,三角洲前緣水下分流河道極易橫向擺動,因此總體呈北東向延展的東北三角洲砂體橫向彼此疊覆,連片性好(見圖8)。3.3.2多層砂體疊加長4+5段三角洲前緣水下分流河道砂體單層厚度薄,縱向多層砂體疊加。如姬塬地區(qū)長4+5段,砂體單層厚度通常僅2～4m,但累計(jì)厚度一般可達(dá)15～25m。砂巖粒度以細(xì)粒和粉細(xì)粒為主。3.3.3湖泊盆地的中心是干燥的沉積物在湖盆中心張15井區(qū)、張家灣等地區(qū)可見到長4+5段厚層塊狀濁積砂體(見圖8),以粉細(xì)粒為主,厚度可達(dá)70余米。4石油地質(zhì)意義4.1氯仿瀝青“a”含量據(jù)中國石油長慶油田勘探開發(fā)研究院張文正最新的烴源巖研究成果,鄂爾多斯盆地延長組長7段暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度高,有機(jī)碳含量最低值均大于5%,通常有機(jī)碳含量大于10%,氯仿瀝青“A”含量大于6000×10-6。暗色泥巖干酪根鏡下觀察鑒定為Ⅰ型或Ⅱ型,此類干酪根生油母質(zhì)具有較高產(chǎn)烴率,通?？蛇_(dá)400kg/t。陜北地區(qū)長9段半深湖相暗色泥巖厚度13～16m,平均有機(jī)碳含量為5.04%,生烴潛量為17.84kg/t,Ro值為0.92%,生油強(qiáng)度達(dá)80×104t/km2。4.2孔隙結(jié)構(gòu)及大小長9段主要為長石砂巖、巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖,填隙物類型主要有硅質(zhì)、綠泥石和濁沸石;孔隙主要為粒間孔、長石溶孔、濁沸石溶孔,面孔率為3.00%～7.25%。長7段主要為長石砂巖,填隙物主要為綠泥石、方解石、白云石和濁沸石;孔隙以次生溶孔(長石溶孔、巖屑溶孔)為主,面孔率為1.5%～3.0%,孔喉結(jié)構(gòu)為小孔隙微喉道。長4+5段主要為長石砂巖,填隙物主要為方解石、綠泥石、高嶺石;孔隙以粒間孔為主,其次為長石溶孔,面孔率為2.6%～5.0%,局部孔隙度為8%～12%。儲集層孔喉結(jié)構(gòu)以小孔微喉型為主。4.3地層巖性地層水湖侵期沉積的砂體直接存在于生油層之中,特別是半深湖—深湖相沉積體中的濁積砂體,直接存在于生油坳陷之中,雖然粒度較細(xì),滲透率一般小于0.3×10-3μm2,但具有“近水樓臺先得月”優(yōu)勢,含水飽和度一般小于25%,含油飽和度高,試油結(jié)果幾乎不產(chǎn)水,多口井已獲得10t/d以上工業(yè)油流的事實(shí),為在半深湖—深湖相濁積砂巖中尋找原生油藏提供了重要依據(jù)。同時(shí),湖侵期沉積的三角洲前緣砂體也由于烴源巖生成的原油近距離順層運(yùn)移,易于成藏。5湖侵期砂體分布規(guī)律鄂爾多斯盆地目前主要在湖退期沉積的長8段、長6段、長2段取得了明顯勘探成果,通過此次對湖侵期沉積砂體展布特征的研究分析,能有效預(yù)測長9段、長7段、長4+5段三角洲