定北地區上古生界盒1段沉積相特征研究

盧 濤，趙晨陽，夏 宇

(成都理工大學 能源學院，四川 成都 610059)

定北地區地理上位于鄂爾多斯盆地中西部，緊鄰蘇里格氣田西南部，位于鄂爾多斯盆地天環向斜與伊陜斜坡兩個一級構造交界處，構造相對平緩，已有的勘探資料證明本區上古生界盒1段有良好的天然氣顯示[1]。前人已經從構造、沉積方面針對鄂爾多斯盆地上古生界開展了大量的工作[2-4]。研究認為：區域構造背景控制了盆地充填和古地理演化，砂質儲集體分布受控于沉積環境和古地理，形成了較為復雜的沉積體系。至中二疊世下石盒子期，海水已經從盆地完全退出，進入了內陸坳陷湖盆的全新演化階段[5]。針對鄂爾多斯盆地盒1段沉積相的研究，不同的學者通過采用不同的方法和視角，研究得出的結論也不盡相同[6]。

根據盒1段巖石類型、粒度分析、沉積構造、測井響應等特征，并結合區域沉積演化特征，本研究認為區塊內盒1段為辮狀河-曲流河沉積的沉積體系。

1 巖石類型

薄片鑒定結果表明，定北地區盒1段儲層砂巖以巖屑石英砂巖、石英砂巖為主，少量巖屑砂巖及長石巖屑砂巖(見圖1)。碎屑顆粒主要為石英、燧石、多晶石英巖屑以及變質巖巖屑和火山巖巖屑，石英含量相對較高，一般在75%以上，巖屑含量次之。雜基主要為粘土和火山物質等，膠結物主要包括硅質、粘土和碳酸鹽膠結。

圖1 定北盒1段砂巖結構三角圖

通過分析研究區盒1段鉆錄井資料，不同亞段的巖石類型及組合有較大的差異性。盒1下亞段巖石類型以灰色、淺灰色粗砂、含礫粗砂為主，發育大量沖刷結構(見圖2)，表現為多期砂體疊置，向上經常突變為泥巖或粉砂質泥巖，缺乏細砂巖、粉砂巖及泥質粉砂巖過渡；盒1上亞段巖石類型以巖性以細、中砂巖為主，向上逐漸過渡為雜色泥巖，局部見紫紅色粉砂質泥巖，含少量植物根跡化石，為氧化環境下的產物(見圖3)。

圖2 沖刷面，定北6井，3702.54 m，盒1

圖3 雜色泥巖含植物根跡化石，定北12井，3658.22 m

2 粒度分析

沉積物的粒度是砂巖最基本的結構特征，粒度分布主要受物源和沉積水動力條件的影響，是砂巖沉積時最原始的重要標志。一般沉積物的搬運方式包括滾動方式、跳躍方式、懸浮方式，在概率曲線上分別連成各自的線段，線段的斜率在一定程度上反映了次總體的分選性，斜率越大，分選性越好，反之，斜率越小，砂巖分選性越差。定北地區上古生界盒1段底部砂巖以中-粗粒砂巖為主，盒1上亞段以中砂巖為主，碎屑顆粒分選一般，磨圓主要呈次圓狀-圓狀，碎屑顆粒以凹凸-縫合線接觸為主，壓實較強。研究區粒度概率累積曲線以兩段式為主，反映了河流環境下沉積物的原始特征(見圖4)。

圖4 定北地區盒1段概率累積曲線

兩段式：主要由跳躍總體和懸浮總體組成，其中跳躍總體為主體，斜率中等-較高，分選中等-較好，反映了水動力較強的沉積特征；懸浮段總體斜率較低，分選較差，含量較低；跳躍組分與懸浮組分存在較為開闊的過渡帶，表明沉積環境水動力條件較強，沉積分異相對復雜[7]。

3 沉積構造

研究區盒1段發育不同流水成因的沉積構造，結合前人研究結果，本區發育的沉積構造有沖刷充填構造、遞變層理、斜層理、平行層理、水平層理、同生變形構造等(見圖5～9)，不同的沉積構造均反映了盒1段為河流相沉積體系。沖刷充填構造：一般為粗粒沉積物直接覆蓋于泥、粉砂巖之上，為河道突然改道的產物，早先沉積的細粒沉積遭受侵蝕，形成平直或凹凸不平的面。

圖5 大型沖刷面，定北6井，3711.83 m，盒1

圖6大型斜層理及正粒序，定北10井，3751.72～3752 m，盒1

圖7 平行層理，定北10井， 3714.45 m，盒1

圖8 發育水平層理，定北7井，3628.62 m，盒1

圖9 液化變形構造，定北7井，3628.78 m ，盒1

遞變層理：定北地區盒1段砂體中常見明顯的遞變層理，其中由粗砂巖、中砂巖、細砂巖及粉砂巖組成向上變細的正粒序結構最為常見，為典型的牽引流沉積的產物。

斜層理：包括楔狀交錯層理、板狀交錯層理及槽狀交錯層理，但由于層理規模較大，在巖芯上不能觀察到層理全貌，但可以根據紋層與層面的斜交確定其為交錯層。

平行層理：平行層理也是研究區盒1段常見的層理構造之一，平行層理一般為高流態下的產物，水淺流急，反映了沉積期河流較淺，水動力較強的沉積環境。

水平層理：主要發育在泥巖、粉砂質泥巖及泥質粉砂巖中，為安靜水動力條件下懸浮沉積物垂直沉降的產物，為天然堤常見的一種沉積構造。

同生變形構造：定北地區盒1段巖心中發育同生變形構造，其中以液化變形構造最為發育，其成因可能與河道決口扇有關。

4 測井響應

本次研究主要根據28口鉆井的巖心觀察資料，結合測井曲線歸位處理，主要選取對砂巖、泥巖反映較為靈敏的GR曲線，作為研究區盒1段巖性解釋的基礎曲線，并綜合考慮SP、RT、AC、DEN及CNL等曲線特征，建立了盒1段巖-電轉換模型，并對盒1段巖性進行識別，建立了定北地區盒1段主要沉積微相的測井相標志(見圖10)。

曲流河邊灘沉積GR曲線一般表現為箱型或鐘形，厚度5～20 m不等，其箱型底部常為河床滯留沉積；堤岸沉積GR曲線常表現為齒化低平曲線或圣誕樹型的特征，反映沉積物粒度自下而上逐漸變細、泥質含量逐漸增多的特征；泛濫平原沉積GR曲線多表現為齒化低平曲線；決口沉積GR曲線則表現為大段齒化低平曲線中的齒化漏斗形或指狀特征。

辮狀河心灘沉積GR曲線一般表現為齒化箱型，厚度一般不低于10 m，反映連續疊置的砂體，其箱型底部為河床滯留沉積；辮狀河道沉積GR曲線多表現為鐘形特征，厚度通常小于5 m，為側向遷移的孤立砂體的反映；河漫灘沉積GR曲線一般表現為齒化低平曲線特征，偶有低幅指狀特征。

圖10 定北地區盒1段巖-電轉換模型

5 沉積演化

根據前人的研究，鄂爾多斯盆地海相三角洲沉積一直持續到山西組沉積時期。至中二疊世早石盒子期，盆地北部構造活動進一步加劇，陸源碎屑供給充分，區域上河流下切充填發育[8]。

定北地區盒1段主要發育河床滯留沉積、心灘、辮狀河道及泛濫平原沉積，其中河床滯留沉積通常位于河床底部，以發育細礫巖或含礫粗砂巖為主，具正粒序。心灘沉積以連續疊置的中-粗砂巖為特征，平行層理及斜層理較為發育。辮狀河道砂體厚度相對較小，沉積構造與心灘相似，但沉積物粒度略細。泛濫平原主要為泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖及粉砂巖互層為主。緩坡型辮狀河河道砂巖的中止常以河道的突然廢棄、中-粗砂巖沉積突變為粉砂質泥巖為特征，無明顯的天然堤發育。

定北地區盒1段上部主要發育河床滯留沉積、邊灘、天然堤、泛濫平原即決口扇等沉積微相，砂巖粒度及主要沉積構造與辮狀河沉積有相似的地方，但該類河流相常以發育典型的堤岸沉積和決口扇沉積而與辮狀河相區別，邊灘和天然堤段所對應的GR曲線常呈圣誕樹型而與辮狀河心灘及河床滯留沉積段所對應的箱型段相區別。

通過分析盒1下段和盒1上段的沉積微相平面展布，結果表明盒1段沉積初期，物源豐富，供給充足，水動力能量強，河道呈南北向分布，底部河道砂體最為發育，心灘廣泛分布；盒1段沉積后期，物源區縮小，供給減少，水動力能量較弱，研究區河流開始向多河道低彎度曲流河演化，河道變窄、曲率增大，研究區以發育邊灘沉積為主。

6 結論

定北地區盒1段儲層砂巖以巖屑石英砂巖、石英砂巖為主，粒度分析表明盒1段以兩段式為主要特征，結合研究區沉積構造及測井響應特征均表明定北地區盒1段發育河流相沉積體系。

通過分析區域地質演化及研究區沉積微相平面展布特征，研究區盒1下亞段為緩坡型辮狀河沉積，向上逐漸過渡為曲流河沉積。沉積微相的演化規律主要受物源供給和沉積水動力條件的控制。