賀永紅張 銳馬芳俠封從軍王禮常

（1 陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院；2 西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3 中化石油勘探開發(fā)有限公司）

三角洲河口區(qū)沉積微相演化特征及成因分析
——以鄂爾多斯盆地樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組為例

賀永紅1張 銳1馬芳俠1封從軍2王禮常3

（1 陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院；2 西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3 中化石油勘探開發(fā)有限公司）

前人對鄂爾多斯盆地延長組三角洲河口區(qū)沉積微相的類型、演化規(guī)律以及成因機(jī)理存在不同認(rèn)識。依據(jù)巖心、測井等資料，對鄂爾多斯盆地樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組沉積微相特征進(jìn)行系統(tǒng)研究，并分析其成因機(jī)制，取得如下認(rèn)識：①研究區(qū)沉積微相的主要類型為分流河道、河口壩和分流間灣;②在重點(diǎn)小層沉積微相展布特征研究的基礎(chǔ)上，建立了樊學(xué)地區(qū)河壩共存的沉積模式,長4+5油層組沉積早期發(fā)育薄層毯狀河口壩+窄帶狀分流河道，長4+5油層組沉積晚期發(fā)育厚層土豆?fàn)詈涌趬?寬帶狀分流河道；③基于密集井網(wǎng)資料，對河口壩砂體的空間形態(tài)進(jìn)行了半定量統(tǒng)計(jì)；④分析了控制河口區(qū)沉積微相演化的主要因素，認(rèn)為受控于沉積基準(zhǔn)面的不斷下降，分流河道的分叉、聚合、側(cè)向遷移等自旋回作用更為強(qiáng)烈，限制了河口壩的側(cè)向生長，河口壩與分流河道具有此消彼長的關(guān)系；⑤河口壩砂體是三角洲前緣的優(yōu)勢儲層，應(yīng)該引起更多的重視。

鄂爾多斯盆地；樊學(xué)地區(qū)；長4+5油層組；河口壩；分流河道；異旋回；自旋回

三角洲河口區(qū)是三角洲沉積中水動力條件、沉積作用較為復(fù)雜的部位，河口區(qū)砂體在陸地和湖泊（或海洋）環(huán)境的共同影響下，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形態(tài)多變的特點(diǎn)。受研究精度、不同地區(qū)差異性的限制，目前對于鄂爾多斯盆地延長組三角洲河口區(qū)沉積微相的發(fā)育程度、接觸關(guān)系以及成因機(jī)理尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識。部分學(xué)者認(rèn)為鄂爾多斯盆地在延長組沉積期主要發(fā)育淺水三角洲沉積，分流河道所占的比重大，而河口壩的規(guī)模較小，整體不具備吉爾伯特型三角洲的頂積、前積和底積三元結(jié)構(gòu)[1-3]。但近年來不斷有報(bào)道指出長8、長6等油層組沉積期，鄂爾多斯盆地的定邊、安邊、西峰等多個地區(qū)發(fā)育相當(dāng)規(guī)模的河口壩砂體[4-6]，筆者也在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)某些層位的河口壩在厚度、含油性、物性等方面均優(yōu)于分流河道[7]。河口壩與分流河道在成因、特征、分布規(guī)律等方面有明顯差異，這一基礎(chǔ)問題的認(rèn)識不清必將引起油田開發(fā)過程中的注采矛盾。本文以鄂爾多斯盆地樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組為例，在密井網(wǎng)砂體解剖的基礎(chǔ)上，對三角洲河口區(qū)分流河道與河口壩的分布規(guī)律、形成過程及其相互作用的模式進(jìn)行分析，以期為未來的區(qū)塊評價、井網(wǎng)調(diào)整和剩余油預(yù)測工作提供基礎(chǔ)資料。

1 地質(zhì)概況

樊學(xué)地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部邊緣（圖1），其構(gòu)造特征與區(qū)域構(gòu)造形式基本一致，地形平緩，在東高西低的地形背景上發(fā)育多個低幅度隆起。鄂爾多斯盆地延長組自上而下分為9個含油層組[8-9]。其中，長10—長7沉積期為湖盆擴(kuò)張階段，長7沉積時期湖盆達(dá)到鼎盛階段；長6—長1沉積期為湖盆三角洲建設(shè)期，湖水退縮，湖盆逐漸消亡。目的層長4+5油層組沉積期，鄂爾多斯湖盆在總體湖退的背景上發(fā)育小規(guī)模的湖侵，但其影響范圍較小。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元劃分及研究區(qū)位置圖

研究區(qū)長4+5油層組的地層劃分主要依據(jù)頂部、中部和底部3套區(qū)域性標(biāo)志層（油田工作中俗稱K6、K5和K4）以及沉積旋回的特征變化，該油層組內(nèi)部可進(jìn)一步劃分為長4+52和長4+51兩個砂層組以及4個小層（圖2）。長4+522小層至長4+512小層沉積期研究區(qū)基準(zhǔn)面逐漸下降，砂體厚度逐漸增大，水體變深；至長4+511小層沉積期，研究區(qū)基準(zhǔn)面逐漸上升，砂體厚度減薄，水體變淺。

圖2 樊學(xué)地區(qū)D4319井長4+5油層組地層序列柱狀圖

2 相標(biāo)志

2.1 巖石顏色

研究區(qū)長4+5油層組中的砂巖以灰色、淺灰色、灰褐色細(xì)砂巖和中砂巖為主，泥巖均為黑色或深灰色，基本無陸上氧化條件下的紅色泥巖沉積，也不發(fā)育淺水動蕩環(huán)境下的雜色泥巖。這表明研究區(qū)水體較深，所發(fā)育的三角洲應(yīng)與柴達(dá)木盆地干柴溝組、渤海海域新近系的極淺水三角洲有一定的區(qū)別[10]。

2.2 沉積構(gòu)造

研究區(qū)常見的沉積構(gòu)造有塊狀層理、水平層理、平行層理、交錯層理、變形層理，另外還可見沖刷面構(gòu)造，表明研究區(qū)水動力條件多變。其中，槽狀交錯層理、板狀交錯層理和沖刷面構(gòu)造多見于各種水道沉積，前人對此已有詳細(xì)論述，本文不再贅述[11]。浪成沙紋交錯層理表明研究區(qū)沉積時靠近浪基面，波浪作用強(qiáng)烈（圖3a）；塊狀層理和變形層理的發(fā)育，表明研究區(qū)坡度陡，具有沉積物快速堆積的特點(diǎn)（圖3b）。

圖3 樊學(xué)地區(qū)DT4981井長4+5油層組典型沉積構(gòu)造照片（a）2327m，浪成沙紋交錯層理；（b）2315m，塊狀層理

2.3 粒度特征

研究區(qū)粒度概率累積曲線主要有兩種：一跳一懸式和兩跳一懸式，其主要特點(diǎn)是跳躍總體十分發(fā)育，具有牽引流的沉積特征，反映水動力條件相對較強(qiáng)的沉積環(huán)境。

一跳一懸式的跳躍總體含量為90%～95%，對應(yīng)直線段的斜率為45°～55°，體現(xiàn)較好的分選性（圖4a)；懸浮組分含量小于10%，斜率為5°～10°，跳躍和懸浮總體的交截點(diǎn)約為4.0φ～4.2φ。

兩跳一懸式的跳躍總體分為兩個次總體，體現(xiàn)出跳躍到懸浮的過渡特征，兩條斜率不同的跳躍組分的出現(xiàn)是由于受到?jīng)_流和回流兩種沉積作用的控制。其中，下跳躍次總體含量約為65%，斜率為50°～55°；上跳躍總體含量約為20%，斜率為30°～40°(圖4b）。兩個跳躍次總體的交截點(diǎn)約為2.5φ～3.5φ。此類曲線特征反映了一定的波浪改造作用。

圖4 樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組粒度概率累積曲線[11]

2.4 測井相特征

在油田開發(fā)階段的密集井網(wǎng)條件下，鉆井取心資料并不十分充足，充分利用測井曲線所反映的巖性、粒度、泥質(zhì)含量等物理特征，可對沉積微相的類型、砂體疊加樣式做出精細(xì)的識別。研究區(qū)長4+5油層組的典型測井相特征，如圖5所示。

圖5 樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組典型測井曲線特征

2.5 沉積微相類型劃分

根據(jù)上述沉積微相識別標(biāo)志，綜合樊學(xué)地區(qū)沉積背景，在長4+5油層組識別出3種微相，分別是分流河道、河口壩和分流間灣。需要特別指出的是：基于射流理論和現(xiàn)代沉積考察，認(rèn)為傳統(tǒng)意義上的水下分流河道實(shí)際上應(yīng)屬于三角洲平原上的分流河道，是由后期湖平面升高、將早期平原分流河道淹沒而形成的[12-13]。

3 沉積微相演化特征

長4+522小層和長4+512小層分別是兩個砂層組主要的砂體發(fā)育層位?；诔练e露頭、現(xiàn)代沉積考察的成果，結(jié)合大量單井沉積微相類型的識別，認(rèn)為研究區(qū)三角洲類型不能籠統(tǒng)地歸為分流河道型淺水三角洲，分流河道與河口壩在不同時期所占的比重應(yīng)該是不斷變化的。本次研究在多井對比的基礎(chǔ)上，利用測井曲線的形態(tài)差異精細(xì)識別微相的主體和邊界，其結(jié)果進(jìn)一步表明，在不同的小層沉積期，分流河道與河口壩在展布特征、砂體幾何形態(tài)和組合樣式等方面均有不同程度的差異。

3.1 長4+522小層

長4+522小層沉積期，沉積微相類型主要為河口壩和分流間灣，分流河道所占比例較?。▓D6）。河口壩砂體側(cè)向連續(xù)性較好，展布范圍廣；剖面上顯示其厚度較薄，總體呈薄層毯狀（圖7）。分流河道分布在河口壩的周邊，平面上呈窄帶狀，垂向上多表現(xiàn)為多期薄層河道砂體的疊加，河道的邊界與底形不明顯?；诿芗W(wǎng)，進(jìn)行砂體識別和側(cè)向?qū)Ρ龋?jì)算出長4+522小層河口壩的長度為686～3662m，平均為1489m；寬度為494～1074m，平均為691m；壩主體厚度為16～20m，平均為18m（表1）。

圖6 樊學(xué)地區(qū)長4+522小層沉積微相展布圖

圖7 長4+522小層砂體結(jié)構(gòu)剖面圖（剖面位置見圖6）

表1 長4+522小層河口壩形態(tài)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3.2 長4+512小層

長4+512小層沉積期，平面上看，分流河道所占的比重較大（圖8），河口壩和分流間灣次之。河口壩多分布在河道帶的側(cè)翼，或鑲嵌在河道帶中，平面上呈土豆?fàn)?，展布范圍與長4+522小層沉積期相比明顯變??；剖面上顯示其厚度較大，呈厚層不規(guī)則土豆?fàn)睿▓D9）。分流河道砂體平面上呈寬帶狀，垂向上多數(shù)井點(diǎn)表現(xiàn)為多期薄層河道砂體的疊加（圖9），但少部分單井上逐漸發(fā)育典型的河流二元結(jié)構(gòu)沉積組合。長4+512小層河口壩長度為446～1553m，平均為851m；寬度為215～509m，平均為373m；壩主體厚度為14～30m，平均為22m（表2）。該時期河口壩砂體垂向厚度明顯比長4+522小層沉積期大，而長度和寬度明顯變小，說明長4+512小層側(cè)向連續(xù)性變差（圖10）。

圖8 樊學(xué)地區(qū)長4+512小層沉積微相展布圖

圖9 樊學(xué)地區(qū)長4+512小層砂體結(jié)構(gòu)剖面圖（剖面位置見圖7）

4 相模式與儲層特征

4.1 沉積微相組合樣式

通過對上述巖心、測井等資料的分析，基本判定研究區(qū)三角洲前緣砂體的主要類型為河口壩與分流河道。在平面和剖面沉積相分析的基礎(chǔ)上，可總結(jié)出樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組河壩共存的組合樣式：長4+52沉積時期表現(xiàn)為薄層透鏡狀河口壩+窄帶狀分流河道，長4+51沉積時期表現(xiàn)為厚層土豆?fàn)詈涌趬?寬帶狀分流河道。

4.2 相模式

關(guān)于三角洲儲層成因研究，在油氣田勘探階段主要關(guān)注異旋回作用[14-15]，異旋回主要包括由構(gòu)造、氣候、海（湖）平面變化、沉積物供應(yīng)等沉積體系外部的、宏觀的各類因素所引起的沉積旋回。在油氣田開發(fā)階段則更加關(guān)注自旋回作用，自旋回是指在沉積背景相對穩(wěn)定的條件下，由于沉積體系內(nèi)部因素變化所形成的沉積旋回[16-17]，比較典型的自旋回作用包括河流的側(cè)向遷移、河口分流作用、河道決口等。為探明儲層內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)型要素及構(gòu)型模式，沉積體系自身所固有的自旋回作用越來越受到學(xué)者們的重視[18-19]?；谇拔某练e微相類型劃分和砂體形態(tài)參數(shù)統(tǒng)計(jì)，結(jié)合水槽實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)代沉積考察成果，認(rèn)為樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組沉積微相發(fā)育特征充分體現(xiàn)了自旋回與異旋回的共同控制作用。

表2 長4+512小層河口壩形態(tài)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖10 河口壩幾何形態(tài)參數(shù)折線圖

三角洲在河口區(qū)的自旋回作用主要包括河流在河口處的分叉以及河口壩的形成[20-21]。河流攜帶泥沙入湖后首先在河口區(qū)形成水下淺灘，水下淺灘不斷生長露出水面形成河口壩。河口壩逐漸對入湖河流起分隔、阻擋的作用，河口壩的規(guī)模增大、數(shù)量增多，造成分流河道的側(cè)向遷移、頻繁分叉。王俊輝、張春生等通過水槽實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，在構(gòu)造沉降、沉積物供應(yīng)等異旋回因素發(fā)生改變，河口區(qū)基準(zhǔn)面下降的情況下，分流河道將會產(chǎn)生更高的側(cè)向遷移率，侵蝕作用也更強(qiáng)，對早期形成的河口壩產(chǎn)生破壞作用，限制其在側(cè)向上的生長[22-23]。段冬平等通過研究現(xiàn)代湖泊三角洲的幾何形態(tài)，指出分流河道不斷分叉所引起的側(cè)向侵蝕作用造就了河口壩狹長心灘狀的形態(tài)[24]，分流河道分叉的頻率越高，河口壩保存程度越低，單個河口壩的規(guī)模越小。

研究認(rèn)為，長4+52至長4+51沉積時期沉積微相組合樣式發(fā)生轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)了在河口區(qū)基準(zhǔn)面下降的影響下，河流分叉、聚合、側(cè)向遷移等作用不斷增強(qiáng)、河口壩的生長不斷遭受限制的過程。長4+52沉積時期表現(xiàn)為薄層毯狀河口壩+窄帶狀分流河道的組合特征，表明該時期沉積基準(zhǔn)面處于高位，湖水的頂托作用較強(qiáng)，導(dǎo)致河口壩在垂向上沒有大量的可容空間來生長發(fā)育，因此其厚度不大。另一方面，該時期分流河道的側(cè)向遷移率較低，河道分叉、合并的幾率較低，因此只能拼接成窄帶狀，分流河道對河口壩的側(cè)向生長不會造成太多的限制，導(dǎo)致河口壩在平面上廣泛發(fā)育。長4+51沉積時期表現(xiàn)為厚層土豆?fàn)詈涌趬?寬帶狀分流河道的組合特征，表明該時期由于河口區(qū)基準(zhǔn)面逐漸下降，河口壩在垂向上有了更多的可容空間來生長，因此河口壩的厚度大。但是由于分流河道的側(cè)向遷移率明顯增高，河道分叉、合并更加頻繁，使得該時期分流河道互相拼接成寬帶狀，限制了河口壩在側(cè)向上的擴(kuò)展空間，導(dǎo)致河口壩平面分布范圍小。

綜上所述，河口壩和分流河道應(yīng)為三角洲河口區(qū)最基本的沉積要素，在異旋回因素和自旋回因素的共同控制下，這二者在發(fā)育過程中具有此消彼長的關(guān)系（圖11）。

圖11 樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組沉積微相演化模式

4.3 沉積微相對儲層特征的控制

圖12 樊學(xué)地區(qū)長4+522小層孔隙度和滲透率等值線圖

已有學(xué)者從沉積機(jī)理、分布特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面指出河口壩砂體是三角洲前緣的優(yōu)勢儲層[10]。在樊學(xué)地區(qū)的實(shí)際工作中也發(fā)現(xiàn)，部分層位的河口壩砂體優(yōu)于分流河道。尤其是在長4+522小層，河口壩較發(fā)育的區(qū)域油層厚度較大，平均滲透率和平均孔隙度也較高（圖12）。例如D4137-1井區(qū)，滲透率最高可達(dá)0.5mD，孔隙度的高值為8%～10%，明顯高于周圍分流河道的孔滲值。油層厚度的多個高值區(qū)也基本對應(yīng)了河口壩的發(fā)育區(qū)（圖13）。因此，樊學(xué)地區(qū)河口壩微相與優(yōu)勢儲層的分布具有一定的耦合關(guān)系。考慮到沉積相對儲層特征的控制機(jī)理較為復(fù)雜[25]，未來針對河口壩的沉積與儲層研究應(yīng)該在孔隙結(jié)構(gòu)、成巖作用、微構(gòu)造等多方面開展工作，形成微觀與宏觀相結(jié)合的油藏模式，以便指導(dǎo)今后的勘探開發(fā)工作。

圖13 樊學(xué)地區(qū)長4+522小層沉積微相分布和油層厚度等值線圖

5 結(jié)論

（1）通過對鄂爾多斯盆地樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組巖石顏色、沉積構(gòu)造、粒度、測井相等沉積相標(biāo)志的研究，認(rèn)為研究區(qū)沉積微相類型主要為分流河道、河口壩和分流間灣。

（2）在平面和剖面沉積相分析的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)了河口壩的長度、寬度和壩主體厚度，并將樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組河壩共存的組合樣式歸納為：長4+52沉積時期表現(xiàn)為薄層毯狀河口壩+窄帶狀分流河道，長4+51沉積時期表現(xiàn)為厚層土豆?fàn)詈涌趬?寬帶狀分流河道。

（3）樊學(xué)地區(qū)長4+5油層組不同沉積時期沉積微相組合樣式發(fā)生變化的自旋回因素是河流分叉、聚合、側(cè)向遷移等作用的不斷增強(qiáng)，異旋回因素是河口區(qū)沉積基準(zhǔn)面的下降。

（4）研究區(qū)河口壩微相與優(yōu)勢儲層的分布具有一定的耦合關(guān)系。

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Analysis on evolution and genesis of sedimentary microfacies in delta estuary: an example from Chang 4+5 pay zone in Fanxue area, Ordos Basin

He Yonghong1, Zhang Rui1, Ma Fangxia1, Feng Congjun2, Wang Lichang3
(1 Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd.; 2 State Key Laboratory of Continental Dynamics, Northwest University; 3 Sinochem Petroleum Exploration & Production, Co., Ltd.)

Previous understandings on types, evolution rules and formation mechanisms of the Yanchang Formation microfacies in delta estuary of the Ordos Basin are different. In this paper, a systematic study was conducted on microfacies of Chang 4+5 pay zone in Fanxue area of the Ordos Basin and its formation mechanisms based on core and well logging data. The study provides the following conclusions. First, the study area is dominated by distributary channel, mouth bar and interdistributary bay in terms of microfacies. Second, the sedimentary model for the Fuxue area with co-existence of rivers and bars is established according to the microfacies distribution in key layers, and thin blanket mouth bars and narrow zonal distributary channels were mainly developed during the early sedimentation stage of Chang 4+5 pay zone, while thick bulk mouth bars and wide zonal distributary channels during the late sedimentation stage. Third, a semi-quantitatively statistical analysis was carried out on the spatial forms of mouth bars using the data of dense well pattern. Fourth, it is concluded after analysis on main controlling factors for evolution of sedimentary microfacies that, due to the sustained falling of the sedimentary base level, the autogenetic cycle processes of distributary channels, such as bifurcation, convergence and lateral migration, were intensive to constrict the lateral growth of mouth bars, thereby resulting in a reciprocal relationship between mouth bars and distributary channels. Fifth, more attentions should be made to the mouth bar sand bodes which are predominant reservoir beds in the delta front.

Ordos Basin, Fanxue area, Chang 4+5 pay zone, mouth bar, distributary channel, allogenetic cycle, autogenetic cycle

TE111.3

A

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于測井曲線互相關(guān)分析定量識別順直型水下分流河道內(nèi)部構(gòu)型要素方法研究”（41502127）。

賀永紅（1972-)，男，陜西丹鳳人，1997年畢業(yè)于西北大學(xué)地質(zhì)系，高級工程師，現(xiàn)從事油氣田勘探與開發(fā)工作。地址：陜西省西安市高新區(qū)科技二路75號延長石油研究院，郵政編碼：710075。E-mail：540706014@qq.com

2016-02-15；修改日期：2016-12-16

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.02.004