鄂爾多斯盆地西南緣涇河油田長7—長8古流向及沉積相分析

潘杰，劉忠群，蒲仁海，周思賓，范久霄，劉祎楠

1.西北大學大陸動力學國家重點實驗室/地質學系，西安 710069 2.中國石化華北分公司研究院，鄭州 450006

鄂爾多斯盆地西南緣涇河油田長7—長8古流向及沉積相分析

潘杰1，劉忠群2，蒲仁海1，周思賓2，范久霄2，劉祎楠1

1.西北大學大陸動力學國家重點實驗室/地質學系，西安 710069 2.中國石化華北分公司研究院，鄭州 450006

涇河油田；物源方向；長7—長8沉積相；重礦物分離；前積反射

涇河油田位于鄂爾多斯盆地西南緣涇川和正寧縣之間(圖1)，長7—長8砂巖為主要的產油層，但目前對其沉積微相類型和沉積物來源尚無統一認識。部分學者通過測量西南緣露頭古流向、分析砂巖輕重礦物組分和微量元素特征等認為盆地西南部晚三疊世早期(長10—長8)沉積物來源于西南的祁連山—秦嶺造山帶[1-8]，另一部分學者通過研究西南緣或秦嶺碎屑鋯石年代學特征和其構造地質意義認為該時期盆地西南緣有水道與秦嶺相通[9-12]，物源主要來自于盆地北部和東北部。關于盆地西南緣長8沉積相類型有學者認為是沖積扇—扇三角洲沉積[4,13-14]，有學者認為是河流三角洲沉積[15-17]，還有學者認為是淺水湖泊三角洲沉積[18-19]。以上認識具有兩個共同點：一是均依據錄井暗色泥巖認為長8具有水下沉積背景；二是依據鉆井統計砂巖含量較高，厚度較大認為長8砂體具近源特點。涇河油田靠近延長組湖盆南緣偏西，該區長8的研究成果對認識該區延長組沉積特征有重要參考意義。本文通過巖芯觀察、巖礦分析結果、測井資料分析和三維地震解釋主要解決三個問題，一是涇河油田長7、長8的古流向及砂體展布方向;二是涇河油田的長8河道砂巖沉積微相類型；三是接近湖盆南緣的長7砂巖微相是屬于三角洲還是重力流？

圖1 鄂爾多斯盆地涇河油田位置及采樣井Fig.1 Location and sampling sites of Jinghe oilfiled, Ordos Basin

1 涇河油田長7—長8物源與古流向分析

此次古流向分析主要是依據三維地震剖面上的前積反射、涇河油田長7、長8巖芯砂巖樣品的輕重礦物分離以及測井曲線砂體剖面結構橫向對比三種方法。前積反射結構是沉積物沿古沉積斜坡向其下傾方向逐期向前推進的過程形成的一種反射現象，能夠明確指示古流向和水動力大小[20-23]。由于重力分異作用和抗風化程度的差異，輕重礦物隨著離物源區距離的遠近其種類和含量會發生規律性變化，據此可以判斷物源和古流向[24-29]。砂體剖面結構對比指同一微相類型的“箱型”分流河道砂體在平面上可以和同類型的砂體對比，也可以與下游“漏斗型”河口壩砂體對比，但不能同雖有較高砂巖百分含量的“齒型”砂體對比[30-35]。

1.1 前積反射指示的古流向

研究區內前積體主要發育在長6—長7段，三維地震數據較為完整的記錄了前積體空間分布，可以從各個方向對前積體進行切片顯示。涇河油田3維區面積約158 km2，此次研究分別從線和道方向每隔1線/道對前積反射進行追蹤，解釋出前積反射的平面展布，并通過不同色標顯示前積體各點與長7底張家灘頁強反射的時間距離如圖2所示。涇河油田三維區存在4套前積反射，紅黃色代表前積體頂端，藍紫色表示前積體底端。其中東部發育兩套(3、4號前積體)，西部和中部各發育一套(1號和2號)，圖3為平行流向的各個前積體切片(已拉平長7底)。

1號前積體位于武2井西北部，面積約30 km2，坡度1.35°，前積方向為北東向，順前積方向延伸較約3.5～4 km，垂直前積方向延伸約9.5～10 km，平面上前積體呈平行于湖底斜坡的裙狀分布。2號前積體位于涇河2井—涇河6井區，面積約26 km2，坡度1.5°，傾向北東，平行前積方向延伸約9～10 km,垂直前積方向延伸約7～8 km，平面上呈朵狀分布。3號前積體位于涇河23井—涇河29井區，面積約36 km2，坡度0.6°，傾向為近北東東，順前積方向延伸較遠約14 km，而垂直前積方向僅4～5 km。4號前積體位于涇河11井區，面積約25 km2，坡度0.65°，傾向北東，平行前積方向延伸9～10 km，垂直前積方向延伸5～6 km。平面上3號和4號前積均呈垂直湖岸線的窄帶狀延伸，且相互平行。前積方向即為古水流方向[12-14]，從4個前積體方向可以看出三維區長6—長7水流方向在研究區西部及中部為南西—北東，在工區東部為南西西—北東東。

1.2 重礦物類型與古流向

作者在涇河油田采集了31塊巖芯砂巖樣品進行輕重礦物分離分析，其中9塊樣品位于長72，22塊樣品位于長81。砂巖中重礦物類型及組合特征是沉積物搬運距離和巖性變化敏感的指示劑，是物源區分析的重要依據之一[24-29]。

研究區內主要重礦物為鋯石和石榴子石，二者含量之和占重礦物總量的80%以上；其次為金玉石、單斜輝石和白鈦石，各礦物百分含量介于1%～5%，其中涇河41井長72白鈦石含量較為異常高達21.36%。電氣石、黃鐵礦和磁鐵礦含量變化較大，單礦物百分含量從百分之零點幾到百分之十幾不等，如涇河19井長81電氣石含量為14%，涇河541井磁鐵礦含量為17%，涇河41井長72黃鐵礦含量高達26%，其余如磷灰石、銳鈦礦、獨居石和鈦鐵礦等含量均小于2%。樣品中出現了大量巖漿巖礦物、高級變質礦物、低級變質礦物及蝕變礦物，因而推測母巖為巖漿巖及正變質母巖。鋯石、電氣石和銳鈦礦等穩定重礦物含量越高表示離物源越遠，石榴子石、獨居石和磁鐵礦等不穩定礦物含量越高表示離物源越近[19-20]。輕礦物中石英的含量越高說明砂巖搬運越遠，而長石、巖屑和云母的含量較高說明砂巖搬運距離較短。

圖2 涇河油田北部三維地震區前積反射平面位置圖指示了長7—長6三角洲前緣—重力流的平面展布形態和古流向。前積體頂面與長7底的時間厚度由厚至薄反映了前積體的傾向，1、2號前積體指示古流向為SW—NE，3、4號前積體指示古流向為SWW—NEE。Fig.2 Progradation reflections location in the 3-D seismic survey, north of the Jinghe oilfield

圖3 長7底拉平的前積反射地震剖面剖面a—a’上1號前積高64 m，長2 759 m，坡度為1.35°；剖面b—b’上2號前積高157 m，長5 860 m，坡度為1.5°；剖面c—c’上3號前積體高124 m，長11 879 m，坡度為0.6°；剖面d—d’上4號前積體高120 m，長10 380 m，坡度為0.65°。自西而東4套前積反射的坡度變緩，順水流延伸距離變短。Fig.3 3-D flatted seismic profiles of the progradation reflections

相同物源的砂巖輕重礦物組分應該相似，研究區內穩定重礦物以鋯石為主，不穩定重礦物以石榴子石為主。長7砂巖重礦物以鋯石為主平均含量58%，其次為石榴子石和白鈦石，僅涇河41井和涇河17井鋯石含量小于50%(圖4)。長8砂巖輕礦物成分大致可以劃分為2類4個相互大致平行的北東向條帶(圖5)：Ⅰ類條帶石英含量>巖屑含量>長石含量，位于涇河60井—涇河20井—涇河17井一帶和涇河501井—涇河32井—涇河10井一帶；Ⅱ類條帶巖屑含量>石英含量>長石含量，位于涇河81—涇河54一線和涇河502井—涇河505井一線，位于Ⅰ類條帶的鉆井較多。砂巖重礦物亦分為兩類4個北東向條帶(圖6)：Ⅰ類石榴子石百分含量>鋯石百分含量區，位于涇河60井—涇河37井—涇河66井和涇河501—涇河54—涇河17；Ⅱ類鋯石百分含量>石榴子石百分含量區，位于涇河81井—涇河20井—涇河23井和涇河502—涇河505井。研究區內輕重礦物條帶位置接近，僅個別井輕重礦物分類有差異，如涇河20井屬于輕礦物的Ⅰ類，重礦物的Ⅱ類，涇河541屬于輕礦物的Ⅱ類、重礦物的Ⅰ類。

在晚三疊世延長組地層沉積時期，鄂爾多斯盆地存在北部陰山古陸、西北阿拉善古陸、西南隴西古陸和南部秦嶺褶皺帶4個供源古陸[5]。晚三疊世中期(長7—長4+5)秦嶺造山帶活動增強[9]，盆地西緣抬升加劇[1]，南部秦嶺帶物源開始發育，造成鄂爾多斯盆地西南緣晚三疊世早期(長10—長8)沉積地層中砂巖重礦物組合以不穩定石榴子石為主[2-3,36]，晚三疊世中期砂巖重礦物以穩定的鋯石為主[2-6,37]。

張才利[23]對盆地延長組長7物源進行深入研究后認為，長7時期存在西北、東北、西南、西部和南部五個方向的物源，其中西北和東北物源鋯石平均含量小于38%，西南和南部物源平均鋯石含量大于58%，西南物源平均白鈦石含量小于5%，南部物源平均白鈦石含量大于10%。研究區9口長7采樣井砂巖重礦物鋯石含量較高，其中涇河41井白鈦礦含量為21%，總體表現為自西南至東北，自南向北石榴子石含量降低，鋯石含量增高，研究區長7時期沉積受西南和南部物源共同影響。

圖4 涇河油田長7重礦物含量圖(長7重礦物以鋯石為主，指示流向為SW—NE)Fig.4 Distribution of heavy mineral assemblages of Chang 7 Member in Jinghe oilfield

圖5 涇河油田長81骨架礦物含量分布圖(長81砂巖成份按輕礦物分為兩個類型條帶，條帶呈NEE向延伸)Fig.5 Distribution of matrix mineral assemblages of Chang 81 Member in Jinghe oilfield

圖6 涇河油田長81重礦物含量圖Fig.6 Distribution of heavy mineral assemblages of Chang 81 Member in Jinghe oilfield

圖7 鄂爾多斯盆地延長組長8重礦物平面分布圖(據羅靜蘭等，2007; 楊華等 2013；呂強等，2008；聶永生等，2004； 張建新等，2006； 楊斌虎等，2008)Fig.7 Distribution of heavy mineral assemblages of the Chang 8 Member

盆地西南緣長8物源方向爭議較大，一種認為以西南物源為主，西南緣東北部亦受北東物源影響；一種認為以北東物源為主，西南物源為次。文中結合前人對鄂爾多斯盆地長8重礦物組合研究成果和研究區資料分析研究區乃至盆地西南緣物源方向。盆地西南緣環縣——馬嶺—西峰—寧縣和東北部橫山—延安—吳起長8砂巖重礦物均以石榴子石為主[1-2,38-39]，而白豹—南梁—玄馬—慶陽一帶和富縣地區長8砂巖重礦物則已鋯石為主[3-4,40]。即從西南緣平涼—鎮原—白馬—南梁、自定邊—吳起—白豹—華池和自安塞—延安—富縣地區砂巖重礦物中不穩定的石榴子石含量減少，穩定的鋯石和白鈦礦等含量增加(圖7)。根據砂巖中各重礦物含量變化推斷，盆地西南緣長8時期應以西南物源為主，白豹—南梁—玄馬—慶陽一帶為西南物源和北東物源混合的混源區。若以北東物源為主則南梁—白馬地區鋯石含量低于鎮原—涇川地區，這不符合長8砂巖重礦物分布規律。

研究區長8砂巖重礦物分為2類4個條帶，其中Ⅰ類條帶各井點石榴子石含量均大于60%，其次為鋯石和白鈦礦，與前人研究西南物源重礦物組合一致。Ⅱ類條帶重礦物組合與長7類似，且表現為自工區南部至北部石榴子石含量降低，鋯石含量增加，物源可能來自南部。研究區長8物源以西南物源為主，其次為南部物源，幾乎不受北東物源影響。

1.3 砂體剖面結構對比與河道延伸

所謂砂體剖面結構指的是砂巖粗細旋回變化及其組合，即通常在自然電位或自然伽馬測井曲線上所看到的箱型、漏斗型、鐘型和齒型及組合[26-31]。同一時代的相同微相往往具有相似的剖面結構或測井相。根據井點砂巖累加厚度勾繪小層砂巖厚度等值線和河道延伸時，到底河道如何延伸？這時參考砂巖剖面結構可以給出較合理的勾繪結果。例如長81水下河道具箱型剖面結構，決口河道或淺灘砂則為齒形組合，盡管兩口井的長81累加砂厚或砂地比相同，但剖面結構不同，則不能作為同一河道微相連接起來，只有均為箱型組合或箱型與鐘形組合時才能連接成河道。順直河道形成箱型組合(心灘)，彎曲河道形成鐘形組合(邊灘或點壩)。由于三角洲平原分流河道的箱型可以向下游演變為三角洲前緣的河口壩漏斗型砂巖結構，所以，同樣砂厚的箱型和下游方向的漏斗型可以連成同一分流河道—河口壩組合。根據這種思路，我們在制作長81砂巖剖面結構(測井相)平面圖的基礎上，勾繪了涇河油田長81河道砂巖的延伸，此時，只能連成北東向，才能符合上述要求。所以，由此反推可知，長8的河道古流向為南西—北東向，自然伽馬曲線平面圖見后文。

2 沉積相類型及特征

圖8 涇河35井—涇河37井—涇河41井—涇河57井長7—長8沉積相對比剖面圖(井位平面位置見圖4)Fig.8 A cross well profile of Well Jinghe 35-Jinghe 37-Jinghe 41-Jinghe 57 of the Chang 7-Chang 8 Member(Well Location in Fig.4)

圖9 涇河35井長測井曲線特征、第3回次巖芯剖面和植物根須巖芯照片Fig.9 The lithological profile and core images of Chang of Well Jinghe 35

圖10 涇河37井、涇河36井長淺湖相沉積巖芯照片Fig.10 The core images of the shallow lake facies of Chang of Well Jinghe 37 and Jinghe 36

涇河油田長7整體為深—淺湖相沉積，長73深湖相中可見砂質碎屑流、濁流等砂巖，長72為半深湖沉積相，砂體為濁流和砂質碎屑流沉積。單砂體最厚處可達十幾至二十幾米，但其向四周迅速尖滅，延伸較短。長71則發育五種微相砂巖，即水下分流河道、砂質碎屑流、濁流、河口壩、淺灘等，其中前三種較多見，后兩種較少[43]。研究區濁流沉積多可見鮑馬序列[44]B段、C段和D段，A段較為少見，測井曲線呈齒狀漏斗(圖13)。鮑馬A段為塊狀油跡中—細砂巖，底部發育沖刷面(圖13下涇河29井巖芯)，B段平行層理細砂巖、C段波狀層理粉砂巖、D段水平層理泥巖呈薄層交互，單個巖性段厚度一般為10～50 cm不等。巖芯可見重荷模、槽模、火焰構造和包卷層理等[45]。

圖11 涇河41井第2、3回次延長組長—長淺湖—半深湖沉積巖芯剖面圖和巖芯照片2、3回次連續取芯。3回次巖芯以沙紋層理泥質粉砂巖為主，夾灰黑色泥巖和淺灰色平行層理細砂巖。粉砂巖中見垂直生物鉆孔(照片4)，細砂巖中含泥質角礫，發育高角度裂縫(照片3)。2回次底部為灰黑色泥巖，頂部為含泥質角礫的深灰色細砂巖(照片1)，砂巖底部沖刷(照片2)。Fig.11 The lithological profile and core images of Chang —Chang of Well Jinghe 41

圖12 涇河41、涇河36井和涇河32井長淺湖—半深湖沉積巖芯照片a.涇河41井2回次長取芯中可見褐色凝灰巖薄、紋層；b.涇河36井2回次長取芯見灰黑色半深湖泥巖夾斜層理細砂巖，灰黑色泥巖底部為泥質粉砂巖；c.在涇河32井1回次長灰色粉砂質泥巖沿層面分布大量介形蟲。Fig.12 The core images of the shallow lake-semi-deep lake facies of Chang of Wells Jinghe 41, Jinghe 36 and Jinghe 32

3 長72與長81砂體展布

根據古流向分析、巖芯觀察、測井相和鉆井砂厚統計等資料繪制了長72和長81沉積相平面圖。長8分流河道砂地比大于15%(圖15)，河道內砂地比大于15%。研究區內長81河道砂巖自然伽馬測井曲線一般為箱型或者鐘型，漫灘泥質含量較高的區域GR曲線表現為齒狀(圖6，15)。研究區長81發育3條北東向河道，南邊兩個河道交匯于涇河41井和涇河32井附近，中部和北部河道交匯于涇河36井和涇河2井附近，河道沉積較厚的地方分別位于涇河6井—涇河2井、涇河535井、涇河32井及涇河22井周圍。工區東緣接近延長湖盆的正南位置，涇河64井—涇河18井—涇河53井一線河道可能呈南北向。

圖13 涇河17井第3回次延長組長72齒化箱型測井相與巖芯剖面涇河17井第3回次長取芯見濁積沉積，多見鮑馬序列B、C、D段，A段較為少見。Fig.13 The lithological profile and core images of Chang 72 of Well Jinghe17

圖14 長7、長81粒度累計概率曲線圖a.長7為低緩多段式；b.長81為具混合段的兩端式Fig.14 The cumulative probability curves of the Chang 7, Chang 81 sandstone grain size

圖16 涇河油田長72自然伽馬測井曲線與沉積相平面圖(長72發育9個北西—南東向濁積水道)Fig.16 The Gamma Ray curves and sedimentary facies map of Chang 72, Jinghe oilfield

4 結論

(1) 研究區內長7和長8砂巖碎屑主要來自于西南部隴西古陸，其次來自于南部秦嶺物源，長7和長8Ⅰ類條帶穩定重礦物鋯石百分含量高，搬運距離長，離物源距離較遠；長8Ⅱ類條帶不穩定的重礦物石榴子石含量高，說明砂巖搬運距離短，離物源較近。長8—長7河流方向均為南西—北東向，局部為北東東和北北東向。

(3) 長72為半深湖沉積相，砂體為濁流和砂質碎屑流沉積，發育9個北東向延伸的濁積水道砂體，砂體測井曲線為齒化漏斗型，砂地比大于10%。雖然巖芯也可見到含交錯層理的水下分流河道砂巖，但比例較少。

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Provenance Direction and Sedimentary Facies of Chang7-Chang8 Members in Yanchang Formation of Jinghe Oilfield, Southwest Margin of Ordos Basin

PAN Jie1，LIU ZhongQun2，PU RenHai1，ZHOU SiBin2，FAN JiuXiao2，LIU YiNan1

1. State Key Laboratory of Continental Dynamics/ Department of Geology, Northwest University, Xi’an 710069, China 2. Research Institute of Exploration and Exploitation, North China Brach of SINOPEC, Zhengzhou 450006, China

Jinghe oilfield; provenance direction; Chang 7-Chang 8 sedimentary facies; separation of the heavy minerals; progradation reflection

1000-0550(2017)01-0124-15

10.14027/j.cnki.cjxb.2017.01.013

2016-02-24；收修改稿日期： 2016-05-17

國家自然科學基金重大項目(批準號：41390451)；中石化華北分公司企業委托項目[Foundation： National Natural Science Foundation of China (Major Program) No. 41390451; Project Supported by North China Brach of SINOPEC]

潘杰，男，1987出生，博士研究生，石油地質和地震資料解釋，E-mail：420181295@qq.com

蒲仁海，男，博士生導師，E-mail：purenhai@nwu.edu.cn

P618.13

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