周進(jìn)高 張 帆 郭慶新 鄧紅嬰 辛勇光

(1.中國石油杭州地質(zhì)研究院 杭州 310023;2.西南石油大學(xué) 成都 610500; 3.中國石油天然氣集團(tuán)公司碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 杭州 310023)

鄂爾多斯盆地下奧陶統(tǒng)馬家溝組障壁潟湖沉積相模式及有利儲(chǔ)層分布規(guī)律①

周進(jìn)高1、2、3張 帆2郭慶新1鄧紅嬰1辛勇光1

(1.中國石油杭州地質(zhì)研究院 杭州 310023;2.西南石油大學(xué) 成都 610500; 3.中國石油天然氣集團(tuán)公司碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 杭州 310023)

依據(jù)鄂爾多斯盆地古構(gòu)造古地理背景、古水動(dòng)力以及古氣候條件,結(jié)合單井沉積相分析建立了馬家溝組障壁潟湖沉積相模式,該模式分三個(gè)階段即與海侵期相對(duì)應(yīng)的以灰?guī)r沉積為主的障壁潟湖沉積階段(階段Ⅰ)、與海退相對(duì)應(yīng)的以灰?guī)r夾蒸發(fā)巖沉積為主的障壁咸化潟湖沉積階段(階段Ⅱ)和與低海平面期對(duì)應(yīng)的以膏巖鹽沉積為主的障壁膏鹽湖沉積階段(階段Ⅲ)。文章進(jìn)一步分析并總結(jié)了在上述模式下各階段儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律,認(rèn)為階段Ⅰ中的障壁灘相和階段Ⅱ中的障壁灘及潟湖邊緣坪有利于儲(chǔ)層的發(fā)育,并指出了馬家溝組儲(chǔ)層主要為巖溶型儲(chǔ)層,分布于馬一、馬三和馬五的頂部。

鄂爾多斯盆地 馬家溝組 障壁潟湖 沉積相模式 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

鄂爾多斯盆地馬家溝組由“三云三灰”六段組成,馬一、三、五段為白云巖、膏鹽和石鹽組成的蒸發(fā)巖系,馬二、四、六段為灰?guī)r夾白云巖的碳酸鹽巖序列,在縱向上構(gòu)成蒸發(fā)巖與碳酸鹽巖間互的旋回性沉積[1,2]。對(duì)于馬家溝組沉積模式,前人已做了大量研究,主要有馮增昭等提出的潮坪膏鹽湖說[3,4]、呂炳全等的蒸發(fā)邊緣海說[5]、劉群等的蒸發(fā)臺(tái)地說[6]以及侯方浩等提出的蒸發(fā)陸架盆地說[7]等等,上述學(xué)說分歧的焦點(diǎn)是對(duì)馬家溝組蒸發(fā)巖的成因認(rèn)識(shí)不同,即到底是水上成因還是水下成因?2000年以來,筆者通過盆地東南緣地表露頭及盆內(nèi)大量鉆井巖芯觀察發(fā)現(xiàn)馬家溝組蒸發(fā)巖中既有較深水沉積特點(diǎn)也包含淺水成因標(biāo)志,它實(shí)際上是由多個(gè)深水-淺水蒸發(fā)巖沉積小旋回疊置組成,因此用單一的深水或淺水模式都難以合理解釋?？紤]到馬家溝組碳酸鹽巖與蒸發(fā)巖間互實(shí)際上是由海侵和海退亦即海平面升降和古地理?xiàng)l件共同所控制,筆者從動(dòng)態(tài)演化角度分階段建立了馬家溝組海侵期到海退及至低海平面期持續(xù)演化的沉積相模式,即障壁潟湖沉積相模式。隨著障壁程度的增加,由寬廣的障壁潟湖逐漸向障壁咸化潟湖及至障壁膏鹽湖階段演化。整個(gè)馬家溝組由上述模式不同階段間互沉積構(gòu)成。

1 馬家溝組沉積背景分析

合理的沉積相模式應(yīng)反映沉積盆地古地理背景、水動(dòng)力和古氣候條件以及它們的演化特點(diǎn)等,因此,在建立鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組沉積相模式之前,有必要對(duì)其沉積背景進(jìn)行分析。

1.1 古構(gòu)造古地理背景

鄂爾多斯盆地位于華北地臺(tái)的西緣,奧陶紀(jì)尤其是早奧陶世,由于秦祁賀裂谷的強(qiáng)烈拉張導(dǎo)致沿鄂克托旗-慶陽-韓城一帶形成“L”形中央隆起,并在裂谷東北側(cè)形成以米脂-延安為沉降中心的裂谷邊側(cè)補(bǔ)償盆地[8],同時(shí)因離石斷裂西盤下降及不均勻沉降的影響,造成邊側(cè)盆地東翼較陡西翼和北翼相對(duì)平緩的不對(duì)稱狀。在此構(gòu)造背景下,鄂爾多斯盆地演化成中心凹陷四周隆起的古地理格局,即北面為伊盟古陸和烏審旗隆起,西南為中央隆起,東南為伏牛隆起,東面為離石隆起,中部為米脂凹陷,由凹陷向西部和北部隆起為寬緩的斜坡。值得指出的是,上述隆起在高海平面期主要表現(xiàn)為水下隆起,具有障壁作用,同時(shí)因中央隆起與烏審旗隆起和伏牛隆起間均存在構(gòu)造鞍部,成為鄂爾多斯盆地與外海溝通的重要通道,詳見(圖1)。

圖1 鄂爾多斯盆地奧陶紀(jì)古構(gòu)造簡圖Fig.1 Palaeostructure of Ordovician in Ordos basin

1.2 水動(dòng)力條件

海侵期和海退期的水動(dòng)力狀況完全不同,海侵期(以馬四為例),海水覆蓋全盆地,從位于邊側(cè)盆地凹陷中心的榆9井鉆井揭露來看,泥質(zhì)灰?guī)r沉積物中普遍具水平紋層,推測(cè)水體深度較大,但從其中仍夾有具波浪攪動(dòng)的“疙瘩”狀灰?guī)r以及風(fēng)暴巖推測(cè)海水深度應(yīng)在200 m以內(nèi)的風(fēng)暴浪基面之上。此外,由于周圍隆起水下門檻作用,導(dǎo)致盆地表層水體循環(huán)較好,盆內(nèi)深處水體循環(huán)受限,而水下隆起迎風(fēng)側(cè)水動(dòng)力條件較強(qiáng),可以發(fā)育灘體。海退期(以馬五為例),在四周隆起的障壁作用下,潟湖與外海的溝通受限,當(dāng)有海水間歇補(bǔ)給時(shí),潟湖水面與外海海平面相當(dāng)或略低,水動(dòng)力條件微弱;而當(dāng)隆起完全將潟湖與外海隔絕時(shí),由于強(qiáng)烈蒸發(fā),潟湖水面大大低于外海平面,潟湖邊緣坪部分暴露,而東部深凹的邊側(cè)補(bǔ)償盆地完全被濃縮的鹵水覆蓋。

1.3 古氣候條件

古地磁資料表明[9,10],鄂爾多斯盆地早古生代處于赤道附近低緯度,應(yīng)屬干旱炎熱古氣候條件。

2 單井相分析

單井相分析是建立相模式的基礎(chǔ),下面著重討論鄂爾多斯盆地不同構(gòu)造部位的重點(diǎn)鉆井沉積相序列:

2.1 榆9井相序列

榆9井位于盆地凹陷中心,馬家溝組與下伏亮甲山組平行不整合接觸。馬一段是海水侵入本區(qū)后的最早沉積,下部為深灰色含泥粗粉晶白云巖與泥巖不等厚互層,上部巖性為灰色鹽巖與中厚層含鹽泥、粉晶白云巖不等厚互層,分別代表了潟湖從海侵到海退階段的完整沉積旋回。

馬二段下部為深灰色白云質(zhì)泥晶灰?guī)r與灰色含白云質(zhì)泥晶灰?guī)r夾風(fēng)暴巖;上部為含泥細(xì)粉晶白云巖、泥晶白云巖及泥、粉晶灰?guī)r、硬石膏質(zhì)白云巖夾鹽巖、硬石膏巖及泥巖,是本區(qū)第二次海侵-海退旋回沉積。

馬三段代表了第三個(gè)旋回的緩慢海退沉積,由淺棕灰色鹽巖,灰色白云質(zhì)硬石膏巖,膏質(zhì)白云巖、泥質(zhì)白云巖及含石膏鮞粒白云巖組成,為咸化潟湖-膏鹽湖沉積。

馬四段代表了本區(qū)第四個(gè)海侵也就是最大海侵期的沉積,主要由含顆粒泥晶灰?guī)r、含泥白云質(zhì)泥晶灰?guī)r,泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r組成,屬寬廣的障壁潟湖沉積。

馬五段為第四個(gè)旋回的海退階段沉積,由大套鹽巖夾含白云質(zhì)硬石膏巖、粉晶白云巖、灰?guī)r及少量頁巖組成,為咸化潟湖-膏鹽湖沉積。

馬六段(峰峰組)殘存厚度各地不一,大多僅5 m左右,為灰色粉晶灰?guī)r,代表第五次海侵期的障壁潟湖沉積。

2.2 城川1井相序列

城川1井位于邊側(cè)盆地西翼緊靠中央隆起,馬三段直接與中寒武統(tǒng)張夏組不整合接觸,馬三段代表第三次迅速海侵到達(dá)該區(qū)后沉積,由深灰色泥晶白云巖、粉晶白云巖、膏質(zhì)白云巖、云質(zhì)硬石膏和硬石膏組成,屬障壁咸化-膏鹽湖沉積序列。

馬四段為海侵至最大海泛期沉積,由泥晶灰?guī)r、含顆粒泥晶灰?guī)r夾顆粒灰?guī)r,泥粉晶白云巖、殘余顆粒白云巖組成,屬弱障壁潟湖沉積。

馬五段因后期剝蝕強(qiáng)烈,僅保存下半部分沉積,由泥質(zhì)白云巖、泥粉晶白云巖、含膏白云巖和灰?guī)r組成,為咸化潟湖邊緣坪沉積。

2.3 天2井相序列

天2井位于中央隆起帶西部斜坡,桌子山組與下伏寒武系鳳山組呈平行不整合接觸。桌子山組下部(相當(dāng)于中東部馬四段)由淺灰、褐灰色風(fēng)暴攪動(dòng)白云巖,礫屑白云巖以及滑塌沉積組成,為邊緣淺灘-斜坡沉積。

桌子山上部(相當(dāng)于中東部馬五段)為一套“疙瘩”狀、“礫狀”風(fēng)暴攪動(dòng)白云巖,屬臺(tái)前斜坡沉積。

克里摩里組(相當(dāng)馬六段)由“疙瘩”狀、“礫狀”灰?guī)r和泥質(zhì)泥晶灰?guī)r組成夾藻屑灰?guī)r組成,水平紋層發(fā)育,屬斜坡-盆地沉積。

上奧陶統(tǒng)烏拉力克組由泥云質(zhì)灰?guī)r和云泥質(zhì)灰?guī)r組成,向西至盧參1井為鈣屑濁積巖,黑色頁巖夾泥晶灰?guī)r及硅質(zhì)頁巖組成,屬盆地相。

上奧陶統(tǒng)拉什仲組由深灰色泥巖、鈣質(zhì)泥巖和泥灰?guī)r組成,水平紋層發(fā)育,向西至盧參1井為鈣屑濁積巖,黑色頁巖夾泥晶灰?guī)r及硅質(zhì)頁巖組成,屬盆地相。

通過以上單井相分析,筆者建立了馬家溝組沉積相空間演化序列。從圖2可以看出,馬一至馬二時(shí),海水主要由東部和東南方向侵入本區(qū),覆蓋了邊側(cè)盆地凹陷中心范圍,構(gòu)成了兩個(gè)從海侵到海退的完整旋回;馬三早期,海水大規(guī)模入侵,迅速覆蓋邊側(cè)盆地的西部和北部邊緣,由于快速海侵,保存的主要是海退時(shí)期的沉積;馬四為最大海泛時(shí)期,海水由東、南和西三個(gè)方向侵入,迅速淹沒了整個(gè)中央隆起,華北海和祁連、秦嶺海槽全面貫通形成統(tǒng)一盆地,此時(shí)中央隆起成為水下障壁并以此為基礎(chǔ)逐漸發(fā)育成灘坪,其外側(cè)為斜坡-盆地,內(nèi)側(cè)為寬廣的潟湖,整個(gè)馬四期由海侵至高海平面沉積組成;馬五因海平面大幅下降及中央隆起的障壁作用,盆地逐漸與外海隔絕,記錄了從咸化潟湖至膏鹽湖演化過程;馬六為本區(qū)又一次大海侵時(shí)期,從殘存的主要為灰?guī)r來看,應(yīng)屬寬廣潟湖沉積。

3 沉積相模式

迄今為止,已有的碳酸鹽巖沉積模式如緩坡模式[11]、陸架模式[11,12]、陸表海模式[13]和蒸發(fā)巖沉積相模式[14-16]都是靜態(tài)描述模式,這些模式對(duì)海平面相對(duì)穩(wěn)定的某一段時(shí)間內(nèi)相的描述和解釋無疑是可行的,但對(duì)海平面升降頻繁或?qū)σ粋€(gè)完整的海侵至海退旋回來說卻難以準(zhǔn)確反映相序的演化。本區(qū)馬家溝組縱向上“云灰”間互的特點(diǎn)表明其由多個(gè)海侵至海退旋回組成,為了能動(dòng)態(tài)地反映馬家溝組的相序演變,筆者將一個(gè)完整的海平面升降旋回分為海侵期、海退期和低海平面期三個(gè)時(shí)段,它們分別與灰?guī)r、白云巖夾膏鹽巖和膏鹽石鹽沉積期相對(duì)應(yīng),從而建立了馬家溝組障壁潟湖沉積模式,圖3-圖5分別代表了該模式的三個(gè)階段:即障壁潟湖、咸化潟湖和膏鹽湖沉積階段。

3.1 障壁潟湖沉積階段(階段Ⅰ)

圖2 鄂爾多斯盆地馬家溝組沉積相對(duì)比圖Fig.2 Sedimentary facies section of Majiagou Formation in Ordos basin

代表海侵至最大海泛沉積階段,與侯方浩等之陸棚模式A期相當(dāng)[17]。海侵期海水由構(gòu)造鞍部及東部低隆三個(gè)方向進(jìn)入本區(qū),因與外海溝通,海水補(bǔ)給大于或等于蒸發(fā),海平面持續(xù)上升,此時(shí)以灰?guī)r沉積為主間夾少量白云巖和泥巖,如馬一、馬二和馬四的下部灰?guī)r段;海侵晚期至最大海泛時(shí)(如馬四、六),由于中央隆起被海水淹沒,鄂爾多斯盆地與外海水體循環(huán)更為通暢,主要沉積泥晶灰?guī)r和各種顆?；?guī)r。該階段與威爾遜經(jīng)典的陸表海沉積相模式相似,但本文更強(qiáng)調(diào)該階段水下隆起的障壁對(duì)后緣潟湖沉積所起的控制作用,以馬四期為例,其沉積環(huán)境主要包括潮坪、潟湖、潟湖邊緣坪、臺(tái)緣障壁灘、斜坡等。包洪平等[18]將上述環(huán)境沉積歸為與開闊海有關(guān)的微相(圖3)。

圖3 馬家溝組障壁潟湖沉積相模式(階段Ⅰ)Fig.3 Barrier-lagoon sedimentarymodel of Majiagou Formation(Phase I)

圖4 馬家溝組障壁潟湖沉積相模式(階段Ⅱ)Fig.4 Barrior-lagoon sedimentarymodel of Majiagou Fomation(PhaseⅡ)

圖5 馬家溝組障壁潟湖沉積相模式(階段Ⅲ)Fig.5 Barrier-Lagoon sedimentarymodel of Majiagou Formation(PhaseⅢ)

潮坪:主要環(huán)伊盟古陸南緣和慶陽古陸周緣分布,由于后期剝蝕強(qiáng)烈,伊盟古陸南緣潮坪沉積可能已被剝蝕,目前僅在慶深2井揭示潮坪沉積為一套泥質(zhì)泥粉晶白云巖。

潟湖:位于邊側(cè)盆地東部凹陷中心部位,由于水體較深且循環(huán)不暢,主要沉積泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r及風(fēng)暴巖。

潟湖邊緣坪:位于中央水下隆起后側(cè)環(huán)潟湖分布的寬廣淺水區(qū)。由于障壁較弱,水體與外海交替良好,含鹽度比較正常,主要沉積生屑泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r和顆粒灰?guī)r。

臺(tái)緣障壁灘:位于中央隆起帶上,以顆粒灰?guī)r、生物攪動(dòng)灰?guī)r和生物鉆孔灰?guī)r沉積為主,常因白云石化作用變成殘余顆粒白云巖和斑狀白云巖。

臺(tái)前斜坡:位于中央隆起帶的西側(cè)和南側(cè),與秦祁海槽相連,主要發(fā)育條帶狀泥質(zhì)灰?guī)r,水下滑塌礫屑灰?guī)r等。

3.2 障壁咸化潟湖沉積階段(階段Ⅱ)

代表海退沉積階段,與侯方浩等之陸棚模式B期相當(dāng)。海退期因海平面下降(馬一、馬三、馬五),中央隆起包括東面的離石隆起對(duì)海水的障壁增強(qiáng),此時(shí)的障壁島位于海平面附近,僅構(gòu)造鞍部與外海溝通,由于強(qiáng)烈蒸發(fā)作用,寬廣的潟湖逐漸演化為咸化潟湖環(huán)境,潟湖水體含鹽度增大,灰泥沉積下來后迅速轉(zhuǎn)化成白云石,在潟湖邊緣坪,硬石膏可直接從表層水晶出而沉淀下來,而在凹陷的中心因有通道間歇與外海溝通,海水鹽度相對(duì)正常,以灰泥沉積為主間夾白云巖;咸化潟湖主要包含潟湖邊緣坪、淺灘和灰(云)質(zhì)潟湖環(huán)境(圖4)。

潟湖邊緣坪:沿古陸和隆起內(nèi)側(cè)分布,水體相對(duì)較淺,以白云巖和含硬石膏白云巖沉積為主,淡化時(shí)夾少量灰?guī)r。

淺灘:散布在邊緣坪中,有鮞粒灘、砂屑灘和風(fēng)暴灘等,由鮞粒白云巖、砂屑白云巖、竹葉狀礫屑白云巖以及粉屑白云巖等組成。

灰(云)質(zhì)潟湖:位于潟湖凹陷的中心部位,局部仍存在與外海相連的通道但受限嚴(yán)重,由于水體較深加之循環(huán)不暢,主要沉積泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r或泥晶白云巖。

3.3 障壁膏鹽湖沉積階段(階段Ⅲ)

當(dāng)海平面繼續(xù)下降至低海平面時(shí),隆起完全露出水面,鄂爾多斯盆地則演化為與外海隔絕的海盆,在強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用下變成極度咸化的膏鹽湖,沉淀出硬石膏和石鹽。馬三和馬五就是由多個(gè)咸化潟湖至膏鹽湖沉積旋回組成。膏鹽湖主要有膏鹽坪和膏鹽石鹽潟湖(包括深水和淺水)環(huán)境。

膏鹽坪:這是潟湖水位極度下降時(shí),邊側(cè)盆地邊緣大部暴露形成,主要有白云巖、硬石膏和鹽殼層沉積,而鹽殼層又往往因再次淡化溶解難以保存。

膏鹽石鹽潟湖:潟湖水位極度下降時(shí)僅邊側(cè)盆地凹陷中心有殘余鹵水覆蓋,此時(shí)水體含鹽度很高,主要沉積硬石膏和石鹽,偶有含鉀石鹽和鉀鹽薄層沉積。

4 有利儲(chǔ)層分布規(guī)律

儲(chǔ)層的形成與沉積和成巖作用密切相關(guān),據(jù)研究,馬家溝組主要發(fā)育兩類儲(chǔ)層,即與巖溶作用有關(guān)的含膏模孔白云巖儲(chǔ)層[19～24]和與白云化作用有關(guān)的結(jié)晶白云巖儲(chǔ)層[25]。兩者均受沉積相帶和成巖作用的共同控制,但相控是關(guān)鍵[26]。因此,利用沉積模式可以分析和預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的宏觀展布規(guī)律,這也是建立馬家溝組障壁潟湖沉積模式的重要現(xiàn)實(shí)意義。

4.1 巖溶型白云巖儲(chǔ)層的分布規(guī)律

研究表明,巖溶型白云巖儲(chǔ)層的主要巖性是(含)硬石膏溶?？缀?或晶模孔細(xì)粉晶白云巖,該巖石類型主要形成于模式的階段Ⅱ即咸化潟湖邊緣坪環(huán)境。從鉆探結(jié)果看,這套儲(chǔ)層分布在馬一、馬三和馬五。以馬五為例,由于海平面升降頻繁,該儲(chǔ)層縱向上多次發(fā)育,如馬五1、馬五2和馬五4小層均有發(fā)育;在平面上,其發(fā)育受(含)硬石膏結(jié)核和/或細(xì)柱狀晶的細(xì)粉晶白云巖潟湖邊緣坪控制,環(huán)潟湖分布。此外,從階段Ⅱ演化可預(yù)知,咸化潟湖的障壁島和潟湖邊緣坪經(jīng)常暴露地表,易于遭受淡水溶蝕作用而產(chǎn)生孔隙,尤其是馬五頂部又疊加了加里東期漫長的地表風(fēng)化作用,對(duì)早期形成的孔洞進(jìn)行廣泛改造,進(jìn)一步改善儲(chǔ)集性能。長慶氣田的主要產(chǎn)層均由這套儲(chǔ)層組成。綜上認(rèn)為,該類儲(chǔ)層的發(fā)育主要受控沉積微相,但儲(chǔ)層的優(yōu)劣還與巖溶作用和巖溶古地貌有關(guān),大量的研究顯示上述有利巖相與巖溶斜坡或巖溶殘丘疊置的部位才是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布區(qū)。

4.2 結(jié)晶白云巖儲(chǔ)層的分布規(guī)律

該儲(chǔ)層常見兩種巖石類型:斑狀粉晶白云巖和細(xì)中晶白云巖。斑狀白云巖儲(chǔ)層主要見于階段Ⅰ的中央隆起帶緩坡和邊側(cè)盆地潟湖邊緣坪與潟湖轉(zhuǎn)折部位,如中央隆起帶上的盟6井等,潟湖邊緣坪上的陜16、榆25、雙4井等?？v向上見于馬四和馬五51地層中,從斑狀白云巖中生物攪動(dòng)斑和生物潛穴向上增多且生物潛穴主要為水平狀分析,斑狀白云巖屬向上變淺沉積序列,初步恢復(fù)其原巖主要為顆粒灰?guī)r和生物鉆孔或攪動(dòng)灰?guī)r。斑狀白云巖的斑由顏色和晶粒的差異顯示出來,斑內(nèi)白云石晶體相對(duì)較粗,粗粉晶結(jié)構(gòu),晶間孔、晶間擴(kuò)溶孔和溶孔較發(fā)育,而斑外則由細(xì)粉晶白云石組成,孔隙不發(fā)育;總的來說,斑狀白云巖儲(chǔ)集空間主要有白云石晶間孔、晶間擴(kuò)溶孔和溶孔溶洞,此外還有少量的溶縫、微裂縫和縫合線;儲(chǔ)集空間中充填物較少,僅在孔徑較大的溶孔溶洞中見有少量滲流白云石粉砂,偶見硬石膏、石英和方解石等自生充填礦物。從巖芯來看,白云石晶間孔、晶間擴(kuò)溶孔主要發(fā)育于生物攪動(dòng)斑和生物潛穴內(nèi),而較大的溶孔溶洞則集中分布在斑狀白云巖的某一層段,使得在縱向上具有溶孔溶洞的斑狀白云巖、斑狀白云巖和粉晶白云巖逐漸過渡的特點(diǎn)并發(fā)育多個(gè)組合。

細(xì)中晶白云巖見于階段Ⅰ的中央隆起帶障壁灘和邊側(cè)盆地潟湖邊緣坪中顆粒灘,如中央隆起帶的定探1井、定探2井等。該儲(chǔ)層通常為不等晶白云巖,白云石晶粒較粗,以細(xì)-中晶為主,部分達(dá)粗晶,有的尚保留顆粒結(jié)構(gòu),有的僅見生屑幻影,說明這套儲(chǔ)層是由顆?；?guī)r經(jīng)白云化作用形成。張永生等[25]認(rèn)為其屬深埋白云化的結(jié)果。

總之,馬家溝組儲(chǔ)層具有以下分布規(guī)律:在障壁潟湖模式階段Ⅰ,臺(tái)緣障壁灘、潟湖邊緣顆粒灘生物鉆孔和攪動(dòng)灰泥坪是有利相帶,經(jīng)白云化作用改造后能形成結(jié)晶白云巖型儲(chǔ)層;在階段Ⅱ,障壁灘及潟湖邊緣坪是有利相帶,經(jīng)準(zhǔn)同生期巖溶以及后期表生巖溶作用的改造可形成巖溶型白云巖儲(chǔ)層。盡管目前的勘探基本集中在馬五,也取得了長慶氣田這樣豐碩成果,筆者認(rèn)為馬一和馬三頂部儲(chǔ)層具有一定潛力,位于中央隆起上的定探1井揭示,馬三頂部巖溶型白云巖儲(chǔ)層厚達(dá)200余米,鏡下觀察面孔率達(dá)4%～ 6%,其儲(chǔ)集性能可與盆地東部馬五儲(chǔ)層媲美,而且其可與馬四底部致密灰?guī)r層構(gòu)成巖性地層圈閉,顯示具有較大勘探潛力。階段Ⅲ,主要以硬石膏和石鹽沉積為主,難以形成規(guī)模儲(chǔ)層,而是本區(qū)重要的封堵層。

References)

1 陜西地質(zhì)礦產(chǎn)局。陜西地質(zhì)志[M]。北京:地質(zhì)出版社,1989[Bureau of Geology and Mineral Resources of Shaanxi.Regional Geology of Shaanxi Province[M].eijing:Geological Publishing House,1989]

2 楊俊杰,李克勤,張東生,等。中國石油地質(zhì)志(卷十二)長慶油田[M]。北京:石油工業(yè)出版社,1992[Yang Junjie,Li Keqin,Zhang Dongsheng,etal.Petroleum Geology of China(Vol。12)Changqing Oil Field[M].eijing:Petroleum Industry Press,1992]

3 馮增昭,陳繼新,張吉森。鄂爾多斯地區(qū)早古生代巖相古地理[M]。北京:地質(zhì)出版社,1991[Feng Zengzhao,Chen Jixin,Zhang Jisen.Early-paleozoic Lithofacies Paleogeography of Ordos Region[M].eijing:Geological Publishing House,1991]

4 馮增昭,鮑志東,等。鄂爾多斯奧陶紀(jì)地層巖石巖相古地理[M]。北京:地質(zhì)出版社,1998[Feng Zengzhao,Bao Zhidong,et al.Stratigraphy,Petrology,and Lithofacies Paleogeography ofOrdovician in Ordos [M].eijing:Geological Publishing House,1998]

5 呂炳全,李銀德,黃月明,等。蒸發(fā)邊緣海相儲(chǔ)層的研究[M]。上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1995:1-118[LǚBingquan,Li Yinde,Huang Yueming,et al.Study on Reservoirs of Evaporation Marginal Sea[M].hanghai:Press of Tongji University,1995:1-118]

6 劉群,杜之岳,陳郁華,等。陜北奧陶系和塔里木石炭系鉀鹽找礦遠(yuǎn)景[M]。北京:原子能出版社,1997:1-113[Liu Qun,Du Zhiyue, Chen Yuhua,et al.Potash Salt-searching Prospects in Northern Shananxi Ordovician and Tarim Carboniferous[M].eijing:Atomic Energy Press,1997.1-113]

7 侯方浩,方少仙,趙敬松,等。鄂爾多斯盆地中奧陶統(tǒng)馬家溝組沉積環(huán)境模式[J]。海相油氣地質(zhì),2002,2002,7(1):38-46[Hou Fanghao,Fang Shaoxian,Zhao Jingsong,et al.Sedimentary mode of Middle-Ordovician Majiagou Formation in Ordos Basin[J].arine Origin Petroleum Geology,2002,7(1):38-46]

8 張軍,徐黎明,包國平。陜甘寧盆地中央古隆起的形成及其與天然氣的關(guān)系[C]∥長慶油田研究院編。鄂爾多斯盆地油氣勘探開發(fā)論文集(1990-2000)。北京:石油工業(yè)出版社,2000:58-63[Zhang Jun,Xu Liming,Bao Guoping.The Forming of Central Uplift of Shan-Gan-Ning Basin and Its relationship with Gas[C]∥Changqing Institute of Petroleum Exploration and Development,Papers of Petroleum Exploration and Development in Ordos Basin(1990-2000).eijing:Petroleum Industry Press,2000:58-63]

9 劉育燕,楊巍然,森永速男,等。華北、秦嶺及揚(yáng)子陸塊的若干古地磁研究結(jié)果[J]。地球科學(xué)-中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),1993,18(5): 635-641[Liu Yuyan,YangWeiran,Senyongshunan,et al.Some paleomagnetic results on North China,Qingling and Yangtze Blocks[J].arth Science-Journal of China University of Geosciences,1993,18 (5):635-641]

10 吳漢寧,常承法,劉椿,等。依據(jù)古地磁資料探討華北和華南塊體運(yùn)動(dòng)及其對(duì)秦嶺造山帶構(gòu)造演化的影響[J]。地質(zhì)科學(xué),1990, (3):201-214[Wu Hanning,Chang Chengfa,Liu Chun,et al.Evolution of the Qingling Fold Belt and the movement of the North and South China blocks-the evidence of geology and paleomagnetism[J].cientic Geologica Sinica,1990,(3):201-214]

11 Read J F.Carbonate platform facies models[J].APG Bulletin, 1985,69:1-21

12 Wilson JL.Carbonate Facies in Geologic History[M].ew York: Springer-Verlag,1975:471

13 Irwin M L.General theory of epeiric clear water sedimentation[J].APG Bulletin,1965,49:445-459

14 Scruton P C.Deposition of evaporates[J].APG Bulletin,1953, 37:2498-2512

15 HsüK J.Origin of saline giants:a critical review after discovery of themediterrancan evaporite[J].arth Science Review,1972,8: 371-396

16 Poryt TM.Sedimentology and paleoecology of the zechstein limestone (upper Permian)in the Fore-Sudetic area(western Poland)[J].edimentary Geology,1978,20:217-243

17 侯方浩,方少仙,董兆雄,等。鄂爾多斯盆地中奧陶統(tǒng)馬家溝組沉積環(huán)境與巖相發(fā)育特征[J]。沉積學(xué)報(bào),2003,21(1):106-112[Hou Fanghao,Fang Shaoxian,Dong Zhaoxiong,et al.The developmental characters of sedimentary environments and lithofacies ofMiddle Ordovician Majiagou Formation in Ordos Basin[J].cta Sedimentologica Sinica,2003,21(1):106-112]

18 包洪平,楊承運(yùn)。鄂爾多斯東部奧陶系馬家溝組微相分析[J]。古地理學(xué)報(bào),2000,2(1):31-42[Bao Hongping,Yang Chengyun.Study on microfacies of Majiagou Formation,Lower Ordovician,Eastern Ordos,North China[J].ournal of Palaeogeography,2000,2 (1):31-42]

19 黃月明,楊奕華,包洪平,等。鄂爾多斯盆地中部馬家溝組天然氣儲(chǔ)層特征[J]。石油與天然氣地質(zhì),1992,13(4):390-397[Huang Yueming,Yang Yihua,Bao Hongping,et al.Reservoir characteristics of Majiagou Formation in central Ordos Basin[J].il and Gas Geology,1992,13(4):390-397]

20 張錦泉,鄭承光,陳洪德,等。鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組古巖溶天然氣儲(chǔ)層[J]。成都地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào),1992,19(4):65-70[Zhang Jingquan,Zheng Chengguang,Chen Hongde,et al.Paleokarst gasreservoir of Ordovician Majiagou Formation in Ordos Basin[J].our-nal of Chengdu Geological College,1992,19(4):65-70]

21 吳熙純,金香福。鄂爾多斯南部奧陶系古巖溶帶對(duì)天然氣儲(chǔ)層的控制[J]。石油與天然氣地質(zhì),1997,18(4):294-299[Wu Xichun, Jing Xiangfu.Control of Ordoviciam paleokarst zones in South Ordos on gas reservoir[J].il and Gas Geology,1997,18(4):294-299]

22 彭軍,田景春,侯中健,等。陜甘寧盆地中部氣田馬五_4_段白云巖儲(chǔ)層孔洞充填物與儲(chǔ)集性[J]。中國海上油氣:地質(zhì),1999,13(2): 97-102[Peng Jun,Tian Jingchun,Hou Zhongjian,et al.The Vugsfillingmaterial and reservoir quality of dolostone ofMajiagou Formation in Central Gas Field of Shan-Gan-NiIng Basin[J].hina Offshore Oil and Gas:Geology,1999,13(2):97-102]

23 彭軍,田景春,覃建雄,等。巖溶作用對(duì)鄂爾多斯盆地中部氣田馬五段儲(chǔ)集層的控制作用[J]。復(fù)式油氣田,2000,(1):13-16[Peng Jun,Tian Jingchun,Qin Jianxiong,et al.Control of karstification to the reservoir of the 5th Member of Majiagou Formation in gas field of Central Ordos Basin[J].ultiple Oil-Gas Field,2000,(1):13-16]

24 馬振芳,付鎖堂,陳安寧,等。鄂爾多斯盆地奧陶系古風(fēng)化殼氣藏分布規(guī)律[J]。海相油氣地質(zhì),2000,5(1-2):98-102[Ma Zhenfang, Fu Suotang,Chen Anning,et al.Distribution regularities of Ordovician weathering-crust gas reservoir in Ordos Basin[J].arine Origin Petroleum Geology,2000,5(1-2):98-102]

、25 張永生。鄂爾多斯地區(qū)奧陶系馬家溝群中部塊狀白云巖的深埋藏白云石化機(jī)制[J]。沉積學(xué)報(bào),2000,18(3):424-430[Zhang Yongsheng.Mechanism of deep burial dolomitization ofmassive dolostone in Middle Majiagou Formation of Ordovician,Ordos Basin[J].cta Sedimentologica Sinica,2000,18(3):424-430]

26 周進(jìn)高,鄧紅嬰,鄭興平。鄂爾多斯盆地馬家溝組儲(chǔ)集層特征及其預(yù)測(cè)方法[J]。石油勘探與開發(fā),2003,30(6):72-74[Zhou Jinggao, Deng Hongying,Zheng Xingping.Reservoir types and prediction of Majiagou Formation in Ordos Basin[J].etroleum Exploration and Development,2003,30(6):72-74]

Barrier-Lagoon Sedimentary M odel and Reservoir Distribution Regularity of Lower-Ordovician M ajiagou Formation in Ordos Basin

ZHOU Jin-gao1,2,3ZHANG Fan2GUO Qing-xin1DENG Hong-ying1XING Yong-guang1
(1.Hangzhou Research Institute of Geology,PetroChina,Hangzhou 310023; 2.Southwest Petroleum University,Chengdu 610500; 3.Key Laboratory of Carbonate Reservoir,CNPC,Hangzhou 310023)

Lower Ordovician Majiagou Formation is composed of sixmembers in which Ma1,Ma3 and Ma5 are evaporate including dolomite,anhydrite and salt and Ma2,Ma4,Ma6 are limestone with dolomite in Ordos Basin.Majiagou Formation is formed by cyclic sedimentation by intermeshed evaporite and carbonate.Upwarps around the basin and a downwarp in the centre of the basin constitute the Early-Ordovician Palaeogeomorphologic pattern.Upwarps as underwater barriers led to exchange limitation between lagoon and exterior sea and weakness of lagoon hydrodynamic force during high sea level stage.During low sea level stage,upwarps resulted in the entire isolation between lagoon and exterior sea.Owing to the strong evaporation,lagoon level was greatly lower than exterior sea level.So lagoon margin flatwas partly exposed to atmosphere and the deep sag in the centre of the basin was covered by concentrated bittern.

Analysis of single well and well tie sedimentary facies demonstrates the depositional setting from Ma1 and Ma2 member is composed of two integrating cycles from transgression to regression due to sea water invasion from the east and southeast of the basin.Ma3 member is mainly composed of regressive deposition owing to the rapid extensive transgression in the early Ma3 stage.North China sea,Qilian oceanic trough and Qinling oceanic trough formed a united basin and the centre uplift zone was developed to a platform margin,the west of the centre uplift zone was developed to a basin and a slope and the eastof the centre uplift zonewas developed to a broad lagoon during the biggest sea water invasion in Ma4 stage.Ordos Basin was isolated from exterior sea and the salty lagoon was changed to a salt lake gradually during Ma5 stage owing to sea level descend and barrier of the centre uplift zone.In Ma6 stage the Basin was changed to a broad lagoon。

Based on the pioneer research of paleo-structure,paleo-geography,paleo-hydrodynamic aswell as paleo-climate, a new model-barrier-lagoon sedimentarymodel of Majiagou Formation is developed.Themodel includes three phases during transgression to high sea level(phaseⅠ),carbonate deposits in broad barrier-lagoon,and mixed carbonate/ evaporate succession in concentrated lagoon during regression(phaseⅡ),and anhydrite and salt in saline during low sea level(phaseⅢ)。

And two main types of carbonate reservoir including the dolomite reservoir in relation to karstification and the crystallization dolomite reservoir in connection with dolomitization are discovered in this paper.The authors further analyze the carbonate reservoir distribution law within thementioned model,conclude that beach-flat of platform edge of themodel(phaseⅠ)and lagoon margin flat of phaseⅡare favorable for reservoir growth and point out that the reservoir of Majiagou Formation is karst type and ismainly distributed on the top of Ma5,Ma3 and Ma1 Formation.Anhydrite and salt of phaseⅢare important seal rock。

Ordos Basin;Majiagou Formation;barrier lagoon;sedimentarymodel;reservoir prediction

周進(jìn)高 男 1967年出生 博士研究生 高級(jí)工程師 沉積儲(chǔ)層與石油地質(zhì) E-mail:Zhoujg8797 @sohu.com

P512.2

A

1000-0550(2011)01-0064-08

①國家科技重大專項(xiàng)資助(編號(hào):2008ZX05004-002)資助。

2009-11-05;收修改稿日期:2010-01-04