王振國(guó), 楊仁超, 路中奇, 趙忠軍, 崔明明, 遠(yuǎn)義飛

(1. 山東科技大學(xué)地質(zhì)學(xué)院,山東 青島 266590;2. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西 西安 710018)

地質(zhì)與礦產(chǎn)

蘇里格氣田西區(qū)S47區(qū)塊石盒子組八段沉積微相

王振國(guó)1, 楊仁超1, 路中奇2, 趙忠軍2, 崔明明1, 遠(yuǎn)義飛1

(1. 山東科技大學(xué)地質(zhì)學(xué)院,山東 青島 266590;2. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西 西安 710018)

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田是我國(guó)陸上產(chǎn)能最大的氣田，其主力產(chǎn)氣層——二疊紀(jì)石盒子群八段巖性致密，儲(chǔ)層的分布主要受沉積微相控制。但S47區(qū)塊作為蘇里格氣田西區(qū)一個(gè)重要的新區(qū)，有關(guān)沉積微相的認(rèn)識(shí)仍存在分歧。在巖心觀察、鉆井資料及樣品分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了S47區(qū)塊盒8段沉積微相，認(rèn)為該區(qū)盒8段屬辮狀河三角洲前緣沉積，并識(shí)別出水下分流河道、河口壩、席狀砂、水下天然堤、分流間灣等5種微相；最有利的儲(chǔ)集砂體主要為水下分流河道疊置砂體，其次為河口壩砂體。沉積微相及其展布特征的新認(rèn)識(shí)為該區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、水平井整體開發(fā)提供了地質(zhì)理論依據(jù)。

鄂爾多斯盆地；蘇里格氣田；石盒子組；辮狀河三角洲；沉積微相

0 引言

蘇里格氣田為我國(guó)陸上產(chǎn)能最大的天然氣氣田。S47區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田西區(qū)南部，行政區(qū)屬內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市鄂托克前旗與陜西省榆林市定邊縣所轄。該區(qū)屬于典型的內(nèi)陸干旱氣候區(qū)，區(qū)塊面積1745km2，截至2012年底S47區(qū)塊天然氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量1886.74×108m3，其中盒8段探明地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)1271.46×108m3，為主力產(chǎn)氣層位。鄂爾多斯盆地位于華北克拉通西緣，北跨伊盟隆起與河套盆地為鄰，南越渭北隆起與渭河盆地相望，東接晉西撓褶帶與呂梁隆起呼應(yīng)，西經(jīng)沖斷構(gòu)造帶與六盤山、銀川盆地對(duì)峙，面積約2.5×105km2[1，2]。研究區(qū)晚古生代地層主要由晚石炭世本溪組和二疊紀(jì)太原組、山西組、石盒子組至石千峰組組成，經(jīng)歷了瀉湖、障壁島、潮坪和三角洲的陸表海盆，到以發(fā)育河流—湖泊三角洲為主的內(nèi)陸湖盆沉積的演變歷史[3]。蘇里格氣田西區(qū)S47區(qū)塊區(qū)域構(gòu)造屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北部，總體上為一W傾單斜，坡降4～5m/km。單斜背景上發(fā)育著多排NE-SW走向的低緩鼻隆，幅度10～20m左右(圖1)。

圖1 S47區(qū)塊盒8段頂面構(gòu)造及位置

近年來，該氣田受到廣大地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注，對(duì)該地區(qū)晚古生代二疊紀(jì)石盒子組八段(以下簡(jiǎn)稱盒8段)儲(chǔ)層沉積相的認(rèn)識(shí)也存在不同觀點(diǎn)，主要分歧在于：①河流相與三角洲相之爭(zhēng)[1，4-6]；②河流相又有曲流河、辮狀河和網(wǎng)狀河之爭(zhēng)[7-10]；③不同層位的沉積演化模式之爭(zhēng)[3，10，11]。關(guān)于三角洲類型則有辮狀河三角洲與曲流河三角洲之爭(zhēng)。S47區(qū)塊作為蘇里格氣田一個(gè)重要的產(chǎn)能接替新區(qū)，有關(guān)儲(chǔ)層沉積微相的研究更是薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)于致密砂巖氣而言，儲(chǔ)集砂體的空間展布主要受控于沉積相的類型和分布，對(duì)沉積相的不同認(rèn)識(shí)直接影響到儲(chǔ)層預(yù)測(cè)以及氣田開發(fā)。因此，關(guān)于S47區(qū)塊盒8段沉積相研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

該文以測(cè)井資料、巖心觀察和薄片鑒定為基礎(chǔ)，運(yùn)用沉積學(xué)方法，通過對(duì)蘇里格氣田西區(qū)S47區(qū)塊盒8段巖石顏色、巖石組分、巖石結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、測(cè)井相標(biāo)志、古生物特征等相標(biāo)志進(jìn)行分析，認(rèn)為研究區(qū)盒8段為辮狀河三角洲前緣沉積，并對(duì)沉積相的展布特征及其演化規(guī)律進(jìn)行了分析。

1 沉積相標(biāo)志

1.1巖石的顏色

S47區(qū)塊盒8段的砂巖主要為灰白、灰綠和灰色(圖2-d, e, f, h, j)，泥巖主要為灰黑色、深灰色和灰綠色(圖2-b, c, k)，次為雜色、紫紅色、灰色和棕色(圖版Ⅰ-a)。其中雜色、棕色和紫紅色泥巖多見于盒8下亞段、盒8上亞段的中、上部，并且雜色或棕色(紫紅色)泥巖常與灰綠色、灰色泥巖呈互層狀產(chǎn)出，反映了研究區(qū)盒8時(shí)期沉積水體流量變化大且經(jīng)常暴露，為一種經(jīng)常變化的氧化與還原物理化學(xué)條件。

圖2 S47區(qū)塊盒8段儲(chǔ)集砂巖圖版a—S149井，盒8上，3569.77m，雜色泥巖；b—S174井，盒8下，3665.52m，深灰色粉砂質(zhì)泥巖，植物碎片；c—S344井，盒8下，3621.40m，灰綠色粉砂質(zhì)泥巖；d—S161井，盒8下，3625.29m，灰色細(xì)砂巖，平行層理；e—S47井，盒8下，3585.65m，灰綠-灰白色石英中砂巖，板狀層理；f—S309井，盒8下，3619.76m，灰綠色巖屑細(xì)砂巖，脈狀層理；g—S149井，盒8下，3617.94m，淺灰色細(xì)礫巖，礫石、泥礫；h—S163井，盒8下，3612.61m，灰白色中-細(xì)砂巖，槽狀層理；i—S315井，盒8上，3700.50m，沖刷面；j—S163井，盒8下，3615.79m，灰綠色中砂巖，楔狀層理；k—S174井，盒8下，3662.20m，深灰色粉砂質(zhì)泥巖夾淺灰色細(xì)砂巖條帶，透鏡狀層理；l—S163井，盒8下，3618.32～3619.06m，2個(gè)逆旋回；m—S163井，盒8下，3617.00～3617.5m，4個(gè)正旋回

1.2巖石組分

研究區(qū)盒8段巖性主要為石英砂巖，其次為巖屑石英砂巖，而巖屑砂巖很少見(圖3)；砂巖碎屑組分以石英為主，次為巖屑，長(zhǎng)石含量很低。石英含量在49%～86%之間，平均69.3%，巖屑含量在4%～16%之間，平均8.3%，長(zhǎng)石含量很少，通常不超過2%；對(duì)研究區(qū)盒8段含礫砂巖和礫巖的成分統(tǒng)計(jì)表明，其礫石成分主要為石英巖，其次為泥礫，含少量燧石。由此可見，盒8段砂巖礦物成分成熟度中等，說明沉積環(huán)境對(duì)沉積物進(jìn)行了一定程度的改造，沉積區(qū)距物源區(qū)較近。

圖3 S47區(qū)塊盒8段巖石成分三角圖

1.3巖石結(jié)構(gòu)特征

研究區(qū)盒8段儲(chǔ)集砂巖結(jié)構(gòu)成熟度較低，以中-粗粒結(jié)構(gòu)為主，主要粒徑區(qū)間分布在0.2～2.0mm范圍內(nèi)。顆粒分選中等-較差，磨圓度多呈次棱-次圓狀(圖4-A)，顆粒間以點(diǎn)-線接觸(圖4-B)和線接觸(圖4-C, I)為主，其次為點(diǎn)接觸(圖4-H)，少數(shù)呈凹凸?fàn)罱佑|(圖4-D)。膠結(jié)類型以孔隙式為主(圖4-E)，基底式次之(圖4-F)，鑲嵌式少量(圖4-G)。這種巖石結(jié)構(gòu)特征說明這些砂巖是在距物源區(qū)較近的情況下，水流攜帶泥砂快速推進(jìn)、堆積而成，符合淺水辮狀河三角洲的沉積規(guī)律。

圖4 S47區(qū)塊盒8段砂巖圖版A—顆粒多呈次棱-次圓狀，S149井，3616.6m，(+)；B—顆粒為點(diǎn)-線接觸，S47井，3590.3m，(+)；C—顆粒為線接觸，S163井，3615.4m，(-)；D—顆粒為凹凸?fàn)罱佑|，S315井，3690.12m，(+)；E—孔隙式膠結(jié)，S315井，3700.33m，(-)；F—基底式膠結(jié)，S309井，3618.74m，(+)；G—鑲嵌式膠結(jié)，S47井，3587.95m，(+)；H—顆粒為點(diǎn)接觸，S163井，3610.5m，(+)；I—顆粒為線接觸，S334井，3617.65m，(+)

1.4沉積構(gòu)造

S47區(qū)塊盒8段層面構(gòu)造中底沖刷構(gòu)造發(fā)育，砂體底部常見起伏不平的沖刷面，其上可見泥礫與石英礫石的不定向排列(圖5-a, c; 圖4-g, i),指示受多向水流影響的發(fā)育特征；層理構(gòu)造也十分發(fā)育，尤其在中粗粒砂巖和含礫粗砂巖中以反映高流態(tài)沉積特征的楔狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理、塊狀層理為主(圖5-a, d; 圖2-h, j)，次為平行層理、板狀交錯(cuò)層理和粒序?qū)永?圖5-b, c; 圖2-d, e, l, m)，在粉砂-細(xì)砂巖中以反映受水流和波浪作用影響較強(qiáng)的脈狀層理非常發(fā)育(圖2-f)，以上沉積構(gòu)造充分反映了較高能態(tài)的辮狀河三角洲沉積特征。

圖5 S47區(qū)塊盒8段辮狀河三角洲前緣沉積層序

1.5測(cè)井相標(biāo)志

特定的沉積環(huán)境和成巖作用過程造就了特定的沉積巖，從而具有特定的巖石學(xué)特征，進(jìn)而又對(duì)應(yīng)特定的物理學(xué)特征。因此，測(cè)井方法能從不同角度、不同程度上反映沉積相[12-13]。測(cè)井相分析就是利用測(cè)井曲線的形態(tài)、幅度、光滑程度、組合特征等方面進(jìn)行沉積相分析[14]。S47區(qū)塊辮狀河三角洲前緣亞相的主要沉積微相在自然伽馬測(cè)井曲線上都有明顯的響應(yīng)特征：水下分流河道主體呈箱形或中高幅齒化鐘形(圖6-A, B)，河口壩為中高幅齒化—微齒化漏斗形(圖6-C)，席狀砂多呈低幅指形(圖6-D)，水下天然堤為低幅刺刀形(圖6-E)，分流間灣則呈低幅似直線形或低幅齒狀線形(圖6-F)。

圖6 研究區(qū)盒8段測(cè)井相標(biāo)志A—箱形，水下分流河道微相，X46-44井，3609.16～3621.41m；B—中高幅齒化鐘形，水下分流河道微相，X58-76井，3602.73～3607.57m；C—中高幅齒化漏斗形，河口壩微相，X55-50井，3672.89～3680.42m；D—低幅指形，席狀砂微相，X49-53井，3644.90～3653.91m；E—低幅刺刀形，水下天然堤微相，X36-43井，3665.63～3679.60m；F—低幅齒狀線形，分流間灣微相，X64-73井，3617.15～3624.63m

1.6古生物特征

S47區(qū)塊盒8段動(dòng)物化石少見，但在泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖中含有豐富的植物碎屑、植物葉片印模、炭屑和根跡等化石(圖5-d; 圖2-b)，其類型豐富多樣，主要包括蘇鐵綱、石松綱、種子蕨綱和楔葉綱等半濕地和濕地植物化石，其局部富集可形成煤線，乃至形成薄煤層[15]。此外，在靜水區(qū)沉積的泥巖中，可見底棲動(dòng)物鉆孔覓食形成的蟲孔、蟲跡和生物擾動(dòng)構(gòu)造。

2 沉積相類型及特征

根據(jù)上述沉積相劃分的主要標(biāo)志，綜合分析了研究區(qū)盒8段的沉積特征，認(rèn)為研究區(qū)盒8段為辮狀河三角洲前緣亞相沉積，并根據(jù)其不同的沉積特點(diǎn)進(jìn)一步細(xì)分為水下分流河道、河口壩、分流間灣、水下天然堤和席狀砂等5種微相。

2.1水下分流河道

水下分流河道微相在研究區(qū)最為發(fā)育，是辮狀河三角洲前緣亞相最重要的骨架砂體。主要由灰白色、灰綠色含礫粗砂巖、粗砂巖及中砂巖組成(圖5-a,b,c,d; 圖2-e,h,j)，沉積物粒度總體較粗。垂向上呈下粗上細(xì)的正旋回沉積序列(圖5-a,b,c;圖版2-m)，反映水動(dòng)力條件由強(qiáng)變?nèi)醯闹芷谛宰兓撞砍：疑?、灰黑泥礫和沖刷面(圖5-a,c;圖版Ⅰ-g,i)。砂巖中塊狀層理、槽狀交錯(cuò)層理、楔狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理和脈狀層理等較為發(fā)育(圖5-a,b,d; 圖2-e,f,h,j)，粒度分布以跳躍總體發(fā)育為特征。測(cè)井曲線(GR)呈中-高幅鐘形、箱形或兩者的復(fù)合(圖6-A,B)，底部突變接觸，頂部呈漸變或突變接觸。砂體形態(tài)上呈上平下凸的透鏡體，平面上呈寬條帶狀向湖內(nèi)伸展[11]。在向湖盆延伸的過程中，能量逐漸衰減，河道變淺加寬且分叉逐漸增多，直至尖滅。

2.2河口壩

水下分流河道入湖后，因河道變淺加寬，流速降低，粗粒物質(zhì)在河口處沉積下來，便可形成河口壩。該微相主要由灰色、灰白色和灰綠色的中、細(xì)砂巖組成(圖5-b,c;圖2-d)，砂體自下而上粒度由細(xì)變粗呈反旋回沉積(圖5-b,c;圖2-l),形態(tài)上呈上凸下平的透鏡體。砂體中通常發(fā)育板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理以及流水或波浪成因的沙紋層理，還可見到平行層理和塊狀層理(圖5-c;圖版2-d)。測(cè)井曲線(GR)多為漏斗形(圖6-C),表現(xiàn)為底部漸變、頂部突變的特征。單個(gè)沉積序列的厚度一般為2～10 m不等。由于處在淺水臺(tái)地三角洲前緣，水下分流河道快速向前推進(jìn)，研究區(qū)河口壩不發(fā)育。

2.3分流間灣

分流間灣微相環(huán)境比較閉塞，水動(dòng)力弱，沉積物以深灰色、灰色、灰黑色、灰綠色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，夾有特大洪水帶來沉積的薄層細(xì)砂巖和泥質(zhì)粉砂巖(圖5-a,b,c,d; 圖2-b,c,k)。垂向上常形成粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖互層，或泥巖中夾粉砂巖和細(xì)砂巖的條帶或透鏡體[16]。沉積構(gòu)造以水平層理為主，見透鏡狀層理、塊狀層理和浪成波痕，蟲孔和生物擾動(dòng)構(gòu)造發(fā)育，含植物碎屑化石、根跡等(圖5-d;圖2-b,k)。測(cè)井曲線(GR)表現(xiàn)為中高值，呈低幅似直線形或低幅齒狀線形(圖6-F)，反映了一個(gè)水體較平靜的沉積環(huán)境。

2.4水下天然堤

分布于水下分流河道兩側(cè)，呈背向河道的楔狀體，垂向上位于水下分流河道之上，上部常被水下決口扇或水下分流河道截切而保存不完整，或者連續(xù)過渡為分流間灣微相[17]。沉積物主要為極細(xì)的砂、粉砂和泥質(zhì)粉砂(圖5-c)，一般不利于儲(chǔ)層發(fā)育，多是形成儲(chǔ)層間的夾層[18]。沉積構(gòu)造以流水形成的波狀層理為主，局部出現(xiàn)流水和波浪共同作用形成的交錯(cuò)層理、沙紋交錯(cuò)層理。因沉積厚度薄，測(cè)井曲線(GR)為低幅刺刀形(圖6-E)。

2.5席狀砂

席狀砂是由水下分流河道或河口壩砂體經(jīng)波浪搬運(yùn)和改造而成，巖性主要為分選好、砂質(zhì)純的細(xì)砂巖及粉砂巖(圖5-d)，發(fā)育沙紋交錯(cuò)層理及波狀層理。砂體在平面上分布廣泛，厚度較薄，多介于0.5～3 m，常與泥質(zhì)沉積呈薄互層出現(xiàn)。測(cè)井曲線(GR)表現(xiàn)為中低幅指形(圖6-D)。

3 沉積相展布特征及演化規(guī)律

3.1物源分析

沉積物物源分析是盆地分析的重要內(nèi)容，是再現(xiàn)沉積盆地演化規(guī)律、恢復(fù)古環(huán)境的重要依據(jù)，對(duì)沉積相研究、砂體空間展布特征分析以及資源預(yù)測(cè)具有重要意義[19-27]。該文主要通過對(duì)研究區(qū)碎屑巖的巖石類型、碎屑組分和結(jié)構(gòu)成熟度、沉積巖輕重礦物、單井柱狀圖、砂體平面和剖面展布特征進(jìn)行分析并結(jié)合研究區(qū)古地理演化特征和前人研究成果[28-32]，認(rèn)為研究區(qū)物源來自于盆地北部陰山古陸前寒武系的沉積變質(zhì)巖和中基性火山巖。

3.2沉積相展布及演化

由沉積相標(biāo)志分析、單井相分析結(jié)合研究區(qū)物源分析，沿物源方向(南北向)選取了一條沉積相剖面(圖1，圖7)以及兩幅盒8下、盒8上亞段的沉積相平面圖(圖8)對(duì)研究區(qū)沉積相展布特征和演化特征進(jìn)行分析。從圖7和圖8可以看出研究區(qū)主要發(fā)育水下分流河道微相和分流間灣微相，其次為席狀砂和水下天然堤，河口壩微相在研究區(qū)不發(fā)育。水下分流河道微相是研究區(qū)最重要的儲(chǔ)集相帶。砂體分布受沉積微相控制，順物源方向連通性較好，垂直物源方向連通性較差。

圖7 研究區(qū)盒8段沉積相剖面圖

從平面圖(圖8-a)可以看出，研究區(qū)盒8下亞段在北部發(fā)育5條水下分流河道，在向南推進(jìn)的過程中河道頻繁交匯、分叉，河道數(shù)量增多，寬度變窄，最終由南部流出。水下分流河道沿物源方向由北向南展布，在研究區(qū)非常發(fā)育，河道之間由分流間灣、水下天然堤和席狀砂隔開。河口壩沉積在研究區(qū)不發(fā)育，僅在局部地區(qū)出現(xiàn)，且主要分布在研究區(qū)南部。盒8上亞段(圖8-b)與盒8下亞段(圖8-a)相比，水下分流河道數(shù)量明顯增多且河道寬度也變窄，砂體不如盒8下亞段發(fā)育，呈條帶狀分布。雖然2個(gè)時(shí)期河道的發(fā)育程度有所不同，但整體來看表現(xiàn)出一定的繼承性。

圖8 研究區(qū)盒8段沉積相平面圖 a—盒8下亞段沉積相平面圖；b—盒8上亞段沉積相平面圖

4 結(jié)語

(1)蘇里格氣田S47區(qū)塊盒8段為辮狀河三角洲前緣沉積，可識(shí)別出水下分流河道、河口壩、水下天然堤、席狀砂、分流間灣等5種微相；水下分流河道微相和分流間灣微相在研究區(qū)最為發(fā)育，其次為席狀砂和水下天然堤，河口壩微相在研究區(qū)不發(fā)育。

(2)S47區(qū)塊盒8段砂體分布受沉積微相控制，順物源方向(南北向)連通性較好，垂直物源方向(東西向)連通性較差；最有利的儲(chǔ)集砂體主要形成于水下分流河道微相，其次為河口壩微相。

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DetailedSedimentaryFaciesofthe8thMemberofShiheziFormationintheBlockS47inWesternSuligeGasField

WANG Zhenguo1, YANG Renchao1, LU Zhongqi2, ZHAO Zhongjun2, CUI Mingming1, YUAN Yifei1

(1. Geological Science and Engineering College of Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266590, China;2. Institute of Sulige Gas Field of Changqing Oilfield Company, CNPC, Shanxi Xi'an 710018, China)

Sulige gas field in Ordos basin is the largest terrestrial gas production field in China. As a typical tight sandstone gas pool, distribution of reservoirs of the main gas-producing strata in Sulige gas field—— the 8th member of Shihezi formation in Permian system (P2h8 for short), is mainly controlled by detailed sedimentary facies. But disagreements about detailed sedimentary facies still exist in the Block S47——an important new region in the western part of Sulige gas field. Detailed sedimentary facies of P2h8 in the Block S47 were studied on the basis of drilling core observation, analysis of well logs and samples. It is considered that the strata of P2h8 in the Block S47 was deposited in braided delta front, which can be further sub-divided into subaqueous distributary channel, estuary bar, sand sheet, subaqueous levee and interdistributary bay etc. 5 detailed sedimentary facies. The most favorable reservoir is subaqueous distributary channel overlaid sand bodies and estuary bar sand bodies secondarily. New understandings on detailed sedimentary facies and distribution features provide theoretical foundations for reservoir prediction and integrated exploitation by horizontal wells in the Block S47.

Ordos basin; Sulige gas field; Shihezi formation; braided delta; detailed sedimentary facies

TE122

：A

2014-01-23；

：2014-03-08；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

王振國(guó)(1987—)，男，山東濟(jì)寧人，碩士研究生，研究方向?yàn)閮?chǔ)層地質(zhì)學(xué)及油藏描述；E-mail:wzg8793@163.com。