（矿产普查与勘探专业论文）铁边城地区延长组长45砂组沉积相及储层特征研究.pdf

铁边城地区延长组长4 + 5 砂组 沉积相及储层特征研究 王鹏志( 矿产普查与勘探) 指导教师：蒋有录教授 中文摘要 鄂尔多斯盆地铁边城地区延长组长4 + 5 砂组具有良好的油气勘探 潜力。该油层组的储层地质特征与其上、下相邻的长3 、长6 砂组既有 相似之处又有其特殊性。总体上，它们具有相似的孔隙组合类型、成岩 作用阶段及成岩类型划分；但因其所处的沉积相带和成岩作用强度不 同，在岩石类型、碎屑粒度、填隙物类型及其对储层的影响作用方面有 着很大的区别。在地层划分和对比过程中，遵循在全区内寻找分布比较 稳定的主要标志层和辅助标志层。先对大段，再对小段，旋回控制，参 考厚度等原则，对长4 + 5 砂组地层进行划分。 铁边城地区长4 + 5 砂组构造圈闭不发育，但沉积相纵横向变化较 大，储层空间展布复杂、储层非均质性强。总体上为特低孔、渗储层， 广泛发育低渗储层。这给本区研究工作的开展带来了较大难度。 铁边城地区延长组长4 + 5 期以曲流河三角洲沉积为主，在西南部发 育湖相沉积。本文根据岩石类型、沉积构造、岩电组合、测井资料及古 生物等多种手段，识别出铁边城地区延长组长4 + 5 砂组主要由三角洲沉 积体系和湖泊沉积体系组成，并进步进行了沉积微相的详细划分，提 出了它们的沉积模式。从而为指导石油勘探生产，寻找有利勘探目标提 供了理论依据。 关键词；铁边城地区长4 + 砂组储层地质学沉积体系 沉积特征沉积微相 s e d i m e n t a r yc h a r a c t e r i s t i c sa n dr e s e r v o i ra p p r e c i a t i o n o fc h a n g4 + 5m e m b e ri ny a nc h a n gf o r m a t i o no f t i e b i a n c h e n ga r e a w a n gp e n g z h i ( m i n e r a ls u r v e ya n de x p l o r a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rj i a n gy o u l u a b s t r a c t 1 1 1 ec h a n g4 + 5s a n db e dg r o u p so fy a n c h a n gf o r m a t i o ni nt i e b i a n c h e n g a r e a ，o r d o sb a s i nh a sb e n e f i c i a lp o t e n t i a lo fo i l t h e r ea l eb o t hs i m i l a r i t i e s a n dd i f f e r e n c e se x i s t e da m o n gc h a n g4 + 5a n dt h eu p p e rc h a n g3 ，t h el o w e r c h a n g6s a n db e dg r o u p s i ng e n e r a l ，i ti ss i m i l a ri np o r ea s s e m b l a g et y p e ，t h e s t a g ed i v i s i o na n dt h et y p eo fd i a g e n e s i s ，b u tt h e r ea r eg r e a td i f f e r e n c e s e x i s t e di nr e c kt y p e s ，e l a s t i cg r a n u l a r i t y , t h et y p eo fi n f i l l i n g s ，a n dt h e i n f l u e n c eo fr e s e r v o i hb e c a u s et h er e s e r v o i rl o c a t e di nd i f f e r e n td e p o s i t i o n b e l t sa n dt h ed i f f e r e n td e g r e eo fd i a g e n e s i s i nt h ep r o c e s so ff o r m a t i o n a n a l y s i s ，t h em a r k e rf o r m a t i o nm u s tb ea s c e r t a i n e df i r s t b a s e do nt h i s ，t h e s t r a t u mi sd i v i d e df o l l o w i n gt h ep r i n c i p l e so f f o r m a t i o nc l a s s i f i c a t i o n i nt h i s a r e a ，s t r u c t u r a lt r a p sh a v ef e w l yb e e nd i s c o v e r e d ，b u tt h e s e d i m e n t a r yf a c i e sh a sb e e nc h a n g e dc o m p a r a t i v e l ya n dv e r t i c a l l y , t h e r e s e r v o i rd i s t r i b u t i o ni n s p a c e b e c o m e sm o r e c o m p l i c a t e d w i t h s t r o n g r e s e r v o i rh e t e r o g e n e i t y , a saw h o l e ，t h er e s e r v o i ri nt h i sa r e ai st h ee x t r al o w e r p o r o s i t ya n dp e r m e a b i l i t yr e s e r v o i rd e v e l o p e dw i d e l y t h i sm a k e s t h es t u d yo f t h ea r e am o r ed i f f i c u l t y 1 1 】em a i ns e d i m e n tw a sd e l t af a c i e si nt i e b i a n c h e n ga r e a b a s e do i l i i s e d i m e n t o l o g ya n dw e l ll o g g i n gs i g n ，a u t h o rt h i n kt h a tc h a n g4 + 5m e m b e ri s c o m p o s e do fl a k ea n dd e l t as e d i m e n t a r ys y s t e m ，f u r t h e rr e s e a r c h i n gt h o s e s e d i m e n t a r ys y s t e m t h ef o r m a t i o n c a l lb ed i v i d e di n t os u b f a c i e sa n d m i c r o f a e i e s ，a n dt h es e d i m e m a r ym o d e sh a v eb e e np u tf o r w a r d t h e s er e s u l t s p r o v i d eaf e wt h e o r e t i c a ls u p p o r t si nf u r t h e rp e t r o l e u me x p l o r a t i o na n dc h o i c e o ff a v o r a b l ee x p l o r a t i o nt a r g e t s k e yw o r d s ：t i e b i a n c h e n g c h a n 9 4 + 5m e m b e r , r e s e r v o i rg e o l o g y , s e d i m e n t a r ys y s t e m ，s e d i m e n t a r yc h a r a c t e r i s t i c ，s e d i m e n t a r ym i e m f a e i e s 独创性声明 本人声明所里交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国 石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 签名： 力一辱3 - 8 - 日享| 鼠一6 年玛；f 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 ( 保密论文在鳃密后应遵守此规定) 学生签名：亟! 堡堑力纠多年，月孑日 导师签名：z 萄磊咖6 年厂月雩日 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 1 1 选题目的及意义 鄂尔多斯盆地是我国重要的煤炭、石油、天然气大型聚集场所之一。 盆地内三叠系延长组不仅是我国陆相三叠系地层中研究最早、发育齐全的 层型剖面，也是盆地最早获得油气发现的地层【1 1 ，因而多年来一直属于主 要勘探开发目的层，其中长2 和长6 油层有大规模岩性油藏分布，并已获 得了巨大的勘探和开发效益。近年来，在长4 + 5 的石油勘探和开发潜力不 断凸现，前景愈加广阔，特别是在铁边城以西到姬塬地区的长2 和长4 + 5 业已获得重大勘探突破。因此，开展长4 + 5 地层分析及沉积体系和有利砂 体分布规律研究，进而对有利储集砂体进行预测，必将具有重要的理论意 义和现实意义。 1 2 研究区勘探进程以及前人研究现状 自从1 9 7 0 年长庆油田在本区开展大规模的石油钻探开始，三十余年来 经历了艰难曲折的历程，可谓三上姬塬，大体可划分为三个勘探阶段：第 一阶段1 9 7 0 - - - 1 9 8 3 年油田大发现时期，主要勘探目的层为延安组及延长组 上部长2 油层，相继发现了油房庄油田、东红庄油田和王洼子油田及一批 出油井点；第二阶段1 9 9 7 - - 2 0 0 0 年，油田先后在王洼子铁边城一庙沟一 长官庙一带完钻探井元4 5 、4 6 、4 7 、4 8 、4 9 井等，目的层为长3 一延8 ，虽 然在延安组找到了王洼子油田( 元4 6 、4 7 井) 、庙沟油田( 元4 9 井) ，在长官 庙元4 5 井长2 也获得5 3 t d 的高产油流，在铁边城元4 8 井长4 + 5 - 2 钻遇油层 8 7 m ，但突破不大，局面没有打开；第三阶段是2 0 0 3 年后至今，先后在新 4 井、元4 8 井、元1 2 井、吴9 0 井、耿字号及北侧的a 字号等钻穿了长4 + 5 2 的井，在长4 + 5 2 均获得了工业油流，并在堡子湾、王洼子、铁边城获得 了工业油流，标志着该区延长组下部油层进入突破时期。截止2 0 0 4 年1 2 中国石油大学( 华东) 顼士论文 第1 章前言 月底，区内共完钻探井和评价井共1 5 0 余口。然而，研究区横跨西缘断褶 带、天环向斜和伊陕斜坡三大构造单元( 图i - i ) ，其中延长组的沉积环 境体系、沉积相带类型以及层序韵律旋回多变，成岩作用复杂，砂体迁移 游荡性强【2 】a 已有探井分布局限，布局极不均匀，也直接影响正确评价和 开发放案部署。早期勘探主要涉及到研究区长2 含油层和侏罗系延安组， 并以区域性沉积相为主，缺乏长2 以下特别是长4 + 5 沉积微相及有利储层分 布规律方面的系统研究。随着近年来铁边城一姬塬地区延长组勘探领域的 迅速扩大，新目的层系不断涌现，长4 + 5 积累了大量的第一手新资料和地 质信息有关盆地延长组长4 + 5 油层组的认识也在不断深入但对于长4 + 5 的沉积微相、储层特征以及成藏规律尚缺乏系统的研究。各小层中沉积微 相类型及其对骨架砂体展布形态的控制作用，渗砂体分布和储层的孔隙结 构特征、成岩变化对储层的影响，长4 + 5 沉积时物源方向和砂体分布规律， 图l - i 盆地构造及研究区位置图 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第i 章前言 湖盆( 湖侵与湖退) 演化规律及盆内沉积自旋回与生、储、盖组合以及油 气成藏规律的关系等问题都会影响着该区的油藏评价和进步开发。 1 3 研究目的及内容 目前迅速扩大产建规模成为当务之急，本文从石油产建生产实际出 发，系统评价该区长4 + 5 油层组，及时开展长4 + 5 油层段各主力层的沉积微 相、有利砂体分布规律以及储层特征研究。确定的研究内容和目标包括以 下两个方面： ( 1 ) 划分铁边城地区延长组长4 + 5 油层段中长4 + 5 、长4 + 5 。、长4 + 5 ：2 小层的沉积微相，分析沉积微相演化规律和砂体的分布特征。 ( 2 ) 分析影响储集性能的因素，预测有利储层分布，研究油气富集规 律，进行有利目标评价，为下一步评价钻探提供井位。 ： 1 4 研究思路及方法 为了深入研究铁边城地区长4 + 5 油层组的沉积特征，系统划分沉积相 类型，进而揭示不同沉积时间内的沉积体系以及沉积相带和有利砂体分布 和变化规律。在研究中，我们引入了m i a l l 的基本思路，在对单井取芯剖 面进行系统的相标志研究和统一分层的基础上，划分各层段的沉积微相类 型，然后进一步对取芯井段不同沉积微相所对应的测井曲线特征进行研 究，确定出各类沉积微相所特有的测井曲线响应特征及剖面组合，建立测 井相与沉积相的转换关系 3 1 ，实现对盆内研究层位未取芯井段的地层沉积 微相预测和划分：在单井沉积微相研究基础上，通过不同剖面和钻井沉积 微相对比研究，识别出沉积体系和相带类型，并根据垂向沉积层序序列确 立时空演化。在研究中特别强调以下几点： ( 1 ) 立足研究区，着眼于盆地背景，从盆地外围以及沉积背景和地质 条件研究开始切入。通过对钻井岩芯进行系统描述，综合测井资料解释结 果，并结合镜下岩石薄片特征观察、各种岩矿及地化测试结果和对应的测 3 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第1 掌前言 井曲线形态分析，建立各种单井相和沉积体系的垂向沉积层序序列，进行 剖面分析，这对编制砂体、沉积相带以及沉积体展布平面图等有着重要的 指导意义。 ( 2 ) 利用岩芯、测井曲线形态综合分析各级别的层序界面的特征，并 与野外或岩芯观察柱状相联以便反映层序、沉积帽和沉积体系的空间分布 关系。 ( 3 ) 由于沉积体系域和沉积相组合配置不仅受沉积盆地的构造格架和 演化控制，而且与盆地边界和物源体系有密切关系。所以区域构造背景决 定着盆地沉积厚度、沉积相横向和垂向变化以及沉积物充填类型和充填演 化过程，因此本次突出沉积相分布规律研究与有利砂体预测。 ( 4 ) 在编制沉积体系以及沉积楣平面图和分析有利沉积相带分布特 征、预测其展布规律中，注意结合局部垂向层序研究，并依据古流资料考 虑分散体系和古斜坡编制沉积相平面分析图件( 如砂岩、泥岩、煤层等各 种沉积体等厚线图和岩帽组合分布图以及砂泥比图) 特征，使得成果图更 好地反映长4 + 5 期不同阶段的沉积环境和岩相古地理。 1 5 主要工作量和成果 完成的室内外实物工作量见表卜l 。 应用沉积体系、成岩理论以及层序地层学等理论，结合盆地沉积背景， 湖盆地形条件较为深刻地认识了长4 + 5 有利砂体的宏观展布和微相变化， 以沉积一成岩相分布特点为依据根据不同区带变化规律系统分析了影响 储层储集性能以及油气富集成藏的相关因素。 划分了研究区长4 + 5 - i 、长4 + 5 - 2 - i 、长4 + 5 2 2 各小层的沉积体系 类型、沉积楣带类型，分析了相带之问空间的分布特点以及形成和演化原 因，特别是勾画了三角洲前缘相带以及微相的分布形态和范围，物性分布 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第l 章前言 表1 一l 完成的实物工作量表 工作项目工作量 考察野外露头剖面2 条，考察剖面长度l l k m 观察岩心2 2 口井，岩心长度约1 l o o m 采集送验各类样品3 2 0 块 剖面及岩心照相3 0 0 张 单井综合沉积相柱状图1 2 口井 岩性、地层、砂厚和物性等参数一套1 3 2 口井 储层微观结构分析薄片1 0 0 张，照片2 0 0 张一份 各种平面图件3 1 幅 图版一套1 6 张( 含1 2 8 张图片) 特点、初步确立了主要沉积一成岩相的分布区域，有助于追踪和预测有利 砂体展布趋势和分布规律，提出了在不同小层的有利评价区。 5 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 第2 章区域地质概况 2 1 盆地发育特征 三叠世的鄂尔多斯盆地沉降与回升具有多阶段、多旋回地发育特点， 所以盆地经历了早期( t 3 y i - 2 ) 湖进和晚期湖退( t 3 y 3 5 ) 较完整的构造层 序演化过程，进一步可以将发育过程分为初始阶段“3 y 1 ) 、湖盆扩张阶 段( t 3 y 2 3 早期) 、湖盆萎缩阶段( t 2 3 晚期) 和湖盆消亡阶段( t 3 y 4 5 ) 钉。 延长组地层特征如表( 2 - 1 ) 。 2 2 地层及沉积特征 2 2 1 盆地构造及基底形态 晚三叠世的鄂尔多斯盆地实 际上是叠合在古生代大华北盆地 之上的一个克拉通边缘非均衡坳 陷盆地，盆地形态受印支运动影 响，呈东巽舒缓、西翼陡倾的南 北向向斜盆地。在印支期运动作 用下，虽然盆地基底刚性稳定， 内部构造不发育，但在盆地边缘 ( 特别是南部和西南部边缘) ，同 生断裂多次活动仍有发育，它们 对盆地基底地形、古地貌形态、 边界性质等特征均有明显的影响 和控制作用吲。 图2 1 盆地三叠系地层厚度分布图 根据地层厚度恢复( 图2 - 1 ) ，延长组沉积时，早由西向东古地形分 异明显，依次形成平凉一石沟驿一汝箕沟深凹陷带，狭窄的鄂托克前旗一 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 表2 - - 1 鄂尔多斯盆地延长组地层简表 油小厚度 标志层 系统组段者性特征 名位 组层( m ) 称置 侏下 富县组o - 1 5 0 浅灰色厚层块状石英砂岩、细砾岩夹 罗统 紫红色泥岩 五段长浅灰色细砂岩、灰绿色泥岩。炭质页 7 0 9 0k 9底 t 3 y 5 1岩及煤层 2 。灰绿色厚层中，细砂岩灰色泥岩k 8底 延 长 2 2 1 2 5 - 1 4 0 炭质泥岩夹煤线，砂岩呈透镜体，组 = 2成三个韵律旋回。 rk 7底 四段 上 t 3 y 4 3 浅灰、灰褐色细砂岩，暗色泥岩，炭 长 3 2 1 2 0 一1 3 5 质泥岩煤线，砂岩里透镜体，有三个 3 韵律层。 k 5 底 3 1 睹色泥岩炭质泥岩煤线夹薄层粉一 长4 + 5 4 5 - 5 0 细砂岩顶部为中层长石石荚砂岩 k 5 中 4 + 5 ，4 + 5 14 5 - 5 0浅灰色粉，细砂岩与暗色泥岩互层 、 长 6 3 5 - 4 5 绿灰、灰绿色细砂岩夹睹色泥岩 k 4 顶 三段 长6 22 0 - 3 0 浅灰绿色粉一细砂岩夹暗色泥岩 e 3底 叠 t 3 ” 6 灰黑色泥岩，泥质粉砂岩、粉一细砂 6 12 5 - 3 5 岩互层夹薄层凝灰岩 7 中上部以碴色泥岩和油页岩为主，夹 长 薄层粉一细砂岩，下部为薄层砂岩与 中 7 1 0 0 - 1 2 0k 2 7 暗色泥岩 上 7 统 厚层浅灰色粉一细砂岩、砂质泥岩夹 k l 顶 8 长暗色泥岩 1 7 0 _ 8 5 二段8 8 2 厚层灰色中细粒长石石英砂岩泥质 组 t 3 y 2 砂岩夹暗色泥岩。 k o 底 系 长9 9 0 - 1 2 0 暗色泥岩，页岩夹灰色粉一细砂岩 k l底 一段肉红色、灰绿乜富含氟石长石砂岩夹 长l o2 8 0 t 3 y l粉砂质泥岩具有典型麻斑构造 中上部为灰绿、棕紫色泥质岩夹砂岩， 统 纸坊组 3 0 0 - 3 5 0 下部为灰绿色砂岩，砂砾岩 7 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 盐池环县千阳南北向隆起带，再向东则为安塞铜川坳陷。东翼宽缓 斜坡以及盆内隆起带上延长组厚度般为4 0 0 _ 喝o o 米左右。但在西侧平 凉( 华亭) 、石沟驿和汝箕沟三个强烈沉降的深凹陷区沉积有数千米沉积。 铁边城地区由于位于盆地内中西部鄂托克前旗一盐池一环县一千阳南北 向隆起带东翼陡倾斜坡和东北翼宽缓斜坡的挟持凹陷带，接受了厚度达 8 0 0 - - 1 2 0 0 m 不等的沉积，岩性由三角洲相和湖相为主的灰黑色、深灰色 泥岩、页岩与浅灰绿色细砂岩、粉细砂岩互层组成。沉积物源主要来自东 北和北西两个不同的方向和构造背景，母岩组合类型差异较大，造成了延 长组在同一区带各油层段和同一油层段不同区带之问沉积物形成时的沉 积环境、搬运形式、沉积机理存在着明显差异，并且也导致沉积体系、 沉积相类型以及沉积层序的变化。 另外，根据研究区长4 + 5 顶面( k 5 标志层) 的今构造趋势图分析，总 体与区域构造展布趋势一致，呈西倾大单斜，倾角只有0 5 度左右，平均 坡降约8 1 0 m k m ，区内斜坡上主要发育有一系列幅度较小的自东向西 微弱倾没的鼻状隆起。自北向南即郝滩一a 1 6 鼻状隆起；周家湾一杨井鼻状 隆起；五谷城一王洼子鼻状隆起：吴旗一樊学鼻状隆起：楼坊坪一桥川鼻状 隆起。 2 2 2 盆地外围隆起区基岩类型 盆地北缘阴山造山带以及西北缘千里山中的基岩类型主要包括晚太 古代乌拉山群、晚太古代一早元古代阿拉善群、早元古代色尔腾山群、晚 元古代渣尔泰群、白云鄂博群、千里山群和古生代的碳酸盐岩以及碎屑岩 组合等。 其中乌拉山群呈东西向主要分布在乌拉山和大青山区，在狼山也有零 星分布，它是一套片麻岩、角闪岩、变粒岩和大理岩组合，夹有石荚岩， 混合岩化和变质作用很强，其上部为长石石英岩( 含石墨) 大理岩变质建 8 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 造，下部为斜长角闪岩一角闪斜长片麻岩( 夹磁铁石英岩) 变质建造：阿拉 善群分布在狼山西南端及阿拉善地块的北部，属中深程度区域变质岩系， 分为上、下两部分。下阿拉善群由石英片岩、石英岩、变粒岩，夹含石墨 大理岩组成，上阿拉善群为浅海相型碎屑岩、碳酸盐岩，并夹有少量火山 岩；色尔腾山群主要分布在色尔腾山的北部和中部，主要由混合岩化片麻 岩、混合岩、角闪斜长片岩和次闪石岩组成，夹变粒岩和磁铁石英岩；渣 尔泰群主要分布在渣尔泰山，向西延至狼山，主要由变质砾岩、石英砂岩、 石英岩、含叠层石结晶灰岩、白云岩、片岩、千枚岩、板岩和中基性火山 岩组成：自云鄂博群分布在白云鄂博矿区东西一线，不整合在色尔腾山群 之上、上侏罗统之下，其岩性组成与渣尔泰群近似：北缘西部桌子山地区 的千里山群，其大部分岩性组成和变质程度均可与乌拉山群相比，但其下 部出现了变质程度较高的麻粒岩相变质岩系。 在盆地西缘，平凉一海源古隆起的岩性由轴部的前寒武系海源群钠长 自云母石英片岩、含云母大理岩、绿帘绿泥片岩，奥陶系阴沟群白云母石 英片岩、钠长绿帘阳起片岩、加里东花岗闪长岩以及古生界碳酸盐岩组成； 同心隆起以及西北的贺兰山隆起有加里东中期花岗岩、前寒武系海源群云 英片岩、花岗闪长岩、辉绿岩，二叠大黄沟群凝灰质砂岩、凝灰岩，窑沟 群紫红色凝灰质砂岩组成。 2 2 3 盆内基底基岩类型及分布 由于晚三叠纪鄂尔多斯盆地是叠合盆地，盆地基底主要有下古生界海 相碳酸盐岩和碎屑岩，上古生界海陆过渡相碳酸盐岩、滨海沼泽相以及河 流相碎屑沉积。所以，对研究区延长组组分影响最大的应是盆地边缘抬升 区以及斜坡区基底岩性，它们风化物往往会随着外围的冲积物一起被带入 盆内。盆地西缘的下古生界碳酸盐岩台地、上古生界的碎屑物以及盆地北 部隆起斜坡区上古生界二叠系的粗碎屑沉积物也是延长组沉积物的潜在 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章区域地质概况 物源【6 1 。 2 2 4 研究区长4 + 5 的沉积背景 纵观全区，由于盆地在三叠纪晚期经历了发育一发展一萎缩一消亡一 个完整历程，沉积环境演化、沉积物源、碎屑组份及沉积方式等特征比较 复杂。其中在长4 + 5 期，区域上在鄂尔多斯盆地不同边缘分别发育有冲积 扇、河流、三角洲、湖泊、水下扇三角洲等多种沉积体系类型，分别分布 在盆地内不同地区和区带，研究区主要位于由东北一西南物源形成的曲流 河三角洲扇裙上，由于盆地以及湖水演化，沉积体体系中三角洲的亚相、 微相和砂体分布规律产生不同迁移和游荡，砂体形态、储层特征也随之有 一定变化( 图2 2 ) 。 图2 - 2 研究区沉积背景图 l o 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章层序地层格架及油组划分 第3 章层序地层格架及油组划分 层序地层学理论自上世纪8 0 年代末期诞生以后，得到了广泛的传播 和发展，在油气勘探和开发工作中得到了积极应用。究其原因，主要因为 层序地层学是一种新的划分、对比和分析沉积地层学体系。它与传统的生 物地层学、沉积体系分析以及板块构造理论分析相结合，提供了一种更为 精确的地层划分、对比、古地理再造、盆地分析和油气勘探中的生、储、 盖分析的新理论和新方法【 ，对于研究沉积盆地的地层、沉积相、盆地形 成与演化具有重要意义。 3 1 层序地层格架 3 1 1 层序划分原则 鄂尔多斯盆地延长组是一套完整的旋回沉积。按照规模可细分为大小 不同的等级。其中短期旋回一般是由于局部的环境变化造成的自旋回，而 长期旋回可能是构造、气候和湖平面变化周期造成的差异旋回【8 】。与海相 地层不同，湖泊盆地层序发育状况主要受控于湖平面升降、区域和局部构 造，以及物源供给等因素。所以研究全盆地的层序地层特征应着重于区域 分布稳定的旋回，特别是那些与海相沉积层序的构形和时限上可以进行比 较的三级和四级旋回，界面也应对比查找区域上分布较广的具有等时性河 流冲刷面以及沉积相突变面【9 1 。 3 1 2 层序划分结果 根据区域不整合面、沉积相突变面、区域分布的冲刷面及构造机制转 换面等识别层序界面的标志，在延长组中共识别出s b l 、s b 2 ，s b 3 、s b 4 四个层序界面，类似于海相层序方式自下而上对应划分了s l 、s 2 、s 3 、 s 4 四个大的沉积旋回( 对应基准面四个旋回) ，旋回内包含有低位( l s t ) 、 水进( t s t ) 、高位( h s t ) 体系域【1 0 1 ( 表3 - 1 ) ，并确定了长7 上部区域性密 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章层序地层格架及油组划分 表3 一l鄂尔多斯盆地延长组层序地层划分 层序地层划分 区域基准相对湖平面升降变 湖 性沉 面旋化及沉积冲刷面 盆 系统 组段油层组发 积间回 ( 高频层序) 断面 育 准二 三级 四级五级 史 级 中期)短期) 侏 罗 下 富县 统组 s s n im s c l 6 系 t 3 y 5 长im s c l 6 湖 长= 1 盆 萎 长：长2 7 s b 4 m s c l 6 缩 长2 3 t 3 y 4 分 长3 长。长3 2 m s c l 6 船 一 长? m s c l 6 = 延 长 上 长。淞c 1 6 湖 长。+ 0 长 t 3 y 3 长s b 3 岔 叠 长。长? s s i i 回 l _ i s c l 6 返 长f 统 长t 湖 组 长7长?m s c l 6盆 系 t 3 y 2 长7 3 s b 2持 长* 续 长。 i s c l 6 下 长f 陷 长9m s c l 6 t 3 y l 长 s b l m s c l 6 “ 中统纸坊 s si 1 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章层序地层格架及油组划分 w j n 靠岩性分拼沉职体皋尼序壤曰 r 庠照屈序爿龆盐酋也 地 垭十 质讳屡 界 虎 量 分 一 + 薯应自健电位互 带 面 麓g 蕊蘩 相 蜒鼍 鹱 屠 一 誉囊黼 目且 侧鼻自健i 玛 鬻 霉 基 冀嚣 l 分 罐 妒8 2 譬 坷 蒙童 厦 遗 。 塞 蓉 1 吾 螽 錾 星 笸 ”- 至 蚕 盟 棚 嘲 脚 精 酱 神 撙 锛 埘 柑 _ _ 妇 斟 辩 蕊 措 _ 梦 茧：鞠垂。一r 篓 浮 f 曲 餐 直 譬 _ 薹萎箩 爹专 = 堍 哺 产一器! - r u 憎 囊颡：? 毫警? + ：一 毫童静。i j 角 i m 。 囊羔9 1 j 一 憎 锗 l _ i i - _ 】* 一 u - 一 ； 瞒 甏螯藿 冀 兰 蕴 忡 幡 泖 悱 轻6 百 湃 潜 嘲 口 盘 瞄 噼 壤 帽 黼 童 窝 襄戒 l 口， 耋 缝 碧 脯 m 酱 l _ 萋 器： 憎 峨 啪 懦 翼 恤 叶 _ l 鍪i j皿 - 岍 - 鍪 等 棚 苎蠹一 嘲 氍爱一i - 图3 一l 盆地中南部延长组沉积相一层序地层剖面图 1 3 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章层序地层格架及油组划分 集层段的存在1 1 1 1 。这些界面、层序旋回以及体系域均有明显的岩电变化 标志和测井曲线响应特征( 图3 - 1 ) 。 3 1 3 三级层序旋回划分以及长4 + 5 的特征 鄂尔多斯盆地上三叠统延长组是一套完整的旋回沉积，按照岩性和电 性特征，可将上三叠统延长组分为区域上分布稳定的四个三级层序旋回， 它们分别是长l o 一长9 沉积层序( s 一1 ) 、长8 一长7 沉积层序( s - 2 ) 、长 6 一长4 + 5 沉积层序( s 一3 ) 和长2 + 3 - 长l 沉积层序( s 一4 ) ，内部还可进一 步细分为大小不同等级的中短期和中长期旋回，其中短期旋回是由局部环 境变化造成的自旋回，而中长期旋回可能是构造、气候和湖平面变化周期 造成的差异旋回。这些旋回堆积物的样式反映了容纳空间的变化，指示着 湖盆水体升降演化特征1 2 l 。长1 0 一长9 和长8 一长7 是两个典型的湖进一湖 退旋回，长1 0 的基底是代表基准面大幅度降沉下的区域性间断面。长7 张家滩页岩代表这个时期最大的一次湖泛作用。长6 一长4 + 5 在研究区也 是个湖泊作用影响明显的层序，以河流沉积为主的沉积旋回。长2 + 3 - 长1 在研究区是大范围的河流沉积，按旋回组成，类似于一个层序f 1 3 】( 图 3 - 1 ) 。 其中与目的层有关长6 一长4 + 5 沉积层序( s - 3 ) 按构形特征是一个限 定良好的复合层序。长3 油层组的底与长6 油层组的底部是限定该层序的 边界。自长7 最大湖进之后，到长l 之前该区再未发生过大幅度的湖平面 上升事件，湖泊基本上处于萎缩阶段。但由于基准面的上升对长4 + 5 造成 了明显影响，于是形成了小规模湖进和大规模的湿地沼泽化等，所以长 4 + 5 油层组的大段泥质岩代表的是该沉积层序的最大洪泛面。 该层序中，作为低位体系域的长6 - 3 、长4 + 5 2 均是一套以河流三角 洲为特征的沉积，进积序列规律性不强，所以准层序与准层序组不易划分， 但在区域上长6 一长4 + 5 比较稳定的至少夹有5 个湖迸泥岩层，其中长4 + 5 1 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章层序地层格架及油组划分 就有两个湖进泥岩层( 图3 一1 ) 。如果以其上的河道砂岩底作底界，可以 划分出系列的旋回沉积，它们与高频四级层序相当，与现今的油组小层 划分有大体上的对应关系。也是由体系域构成的整合的地层序列，只是高 位体系域发育与保存的不好，可作为复合层序对于分析地层等时性以及预 测区域性砂体分布规律以及含油性有重要的意义【4 】。 3 2 油层组的划分与对比 3 2 i 油层组划分对比原则 地层划分根据测井曲线，结合岩性特征、沉积旋回等因素，遵循先寻 找区域标志层，再寻找辅助标志层，先对大段，再对小段，旋回控制 巧】， 参考厚度等原则，对研究区内探井的延长组长9 一长2 地层的岩、电特征 进行了的反复对比，采用区域标志层和沉积韵律层对比结合以及局部邻井 闭合方法【f 6 l ，重点对部分新井及气探井的延长组长4 + 5 地层进行了划分。 最终确立地层分层数据表。 同时，特别利用区内k 9 、k 5 标志层控制，同时考虑区域地层厚度变 化范围，将长4 + 5 厚度控制在8 0 9 0 m 范围内较为合理。 3 2 2 标志层的确定 根据岩性、电性及特殊矿物特征，在盆地内找到了9 个标志层，自下 而上为k l k 9 ，其中与下伏纸坊组、上覆下侏罗统富县组或延安组均星 平行不整合接触，平行不整合具有区域性特征：不同油层组之间的分层标 志，以k l 标志层最稳定、位于长7 底部，电性特征( 图3 2 ) 是高自然 伽玛、低电阻、高声速，厚度2 m 左右，岩性为褐灰色、黄灰色泥岩、凝 灰岩，质纯、性软、具滑感，并具丝绢光泽。其余各标志层为高声速、高 自然伽玛、中低电阻、尖刀状大井径，岩性为凝灰岩、碳质泥岩、煤线， 厚度1 0 2 0 c m 。总之，这些标志层分布范围大。厚度小，岩性、电性特 征明显，便于识别，为进一步细分油层奠定了基础。 1 5 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章层序地层格架及油组划分 电涌曲线( 1 )岩性分析电测曲线( 2 ) 标志层 ，芝 度 麓 深黪应 ( 欧姆米) l t i 自然伽玛 ( a p d 1 8 0 中感应 ( 欧姆米) l l i o 声速 1 5 0( 微秒米) 4 1 ) i j 八侧向 i 一! 醚妻黪! 型坐 自然毂往 巴一一一堂蝥! 一一1 量暂 鹾 。三 蓠 一誓 箍 图3 - 2 元6 9 井延长组地层划分标志层以及测井响应 1 6 辇 墟 质 分 爱一 圭2 查长3 立长4啮l傺立膝 怖伍陪 憾眩i l 际 中国石油大学华东) 硕士论文第3 章层序地层格架及油组划分 延长组长4 + 5 顶底标志层特征： ( 1 ) k 4 标志层 长6 顶标志层，为长6 和长4 + 5 之分界标志。电性特征为高声波时差、 高自然伽玛、高自然电位、低密度、低电阻率及尖刀状扩径。其声波时差、 自然伽玛、密度曲线之间对应关系良好。岩性为暗色泥页岩，水平层理发 育。盆地东部绝大多数井钻遇此标志层( 图3 - 3 ) 。 涤 岩性 分 中感应 标 度 l( 目懒求) 1 0 0 剖面 层 一 深感应 忠 来 l聃鼍粑1 日屡 一 人倒巍 l ( 幛精 i 誊覆霹妻 k 5 i cl ， 鎏蓥薹，- 2 i l 篓萋 ， - h 2 i 事 舅f 高蒙； 如 孽专上 囊 鸶；妻k 2 l 嚣f 篱 k 4 参l 耋坠+ 走 如 耋氢， 鬣 矗 爱l l i - m 柏 图3 - 3 元9 5 井中的k 4 一k 5 标志层 1 7 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章层序地层格架及油组划分 ( 2 ) k 5 标志层 位于长3 底，是长3 与长4 + 5 的界限，电性特征为高声波时差、高自 然伽玛、高自然电位、低密度、低电阻率及尖刀状扩径。其声波时差、自 然伽玛、密度曲线之问对应关系良好( 图3 4 ) 。岩性为暗色泥页岩，水 平层理发育。 深 岩性 。自楚密位。 分 中感成 剖面 度 i孰* 木)i 标 屡 一 深癌成 团 l a c 3 志 束 i ( h 妇t l 层 一兰j ) 屁鼍靠薹 自然伽玛a 侧禽 l ( 孰糖l - “p d l j o 羹嚣 k 5 1 9 3 0 誊 歹 鋈 爹? i 。 l 山 占 三 1 9 羹一 羹“ 1 薹 女i z 一 。擎 黧 楚 暑 1 9 7 0 霪 k 4 啼 j f 卜 圣= 岛一 飞 z 0 f r 篱 爹 图3 4 元2 1 5 井中的k 4 标志层 1 8 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章层序地层格架及油组划分 3 2 3 地层对比结果 通过单井分析、岩芯观察研究和单井剖面研究，研究区长4 + 5 地层的 厚度一般比较稳定，油层组是在单井划分的基础上，利用标志层k 4 和k 5 控制了顶底，然后采用邻井对比，区块闭合。对油层组内部的小层进行了 进一步划分和对比，主要依据韵律旋回和地层等厚特征进行，划分为长 4 + 5 1 和长4 + 5 2 一l 以及长4 + 5 2 2 。各小层的产状和地层发育主要随盆 地演化和沉积相变化确定。在研究区内选取了1 条北东一南西向贯穿全盆 地不同沉积和构造单元的典型剖面，运用地层标志层对比从而确定由早到 晚各油组在二维空间的演化特征及变化规律( 附图1 ) 。 1 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文第4 章沉积体系研究 第4 章沉积体系研究 有利的储层砂体带和合理的生、储、盖空间匹配对于形成油藏( 特别 是岩性油气藏) 至关重要，但延长组沉积时，由于鄂尔多斯盆地内部的构 造比较简单，所以岩性发育特征的主控因素是沉积相、沉积体系以及成岩 相的变化。加之沉积体系本身就是成因上被沉积环境和沉积过程联系在一 起的沉积相的三维组合，所以确定长4 + 5 的沉积体系类型，分析沉积体系 发育条件和沉积特征，研究沉积体系中的沉积相组合以及对比不同沉积体 之间的差异，是寻找有利目标和进行区带评价的重要突破点。从研究区长 4 。 5 油层组形成时的沉积地质背景以及区域上延长期鄂尔多斯湖盆的演化 舰律分析，铁边城地区的主要沉积体系属于陆相河湖三角洲沉积体系，并 且属于曲流河三角洲体系。在三角洲体系中，有三角洲平原、三角洲前缘 及前三角洲三个亚相空问上叠加组合。然而，三角洲体系形成时的物源方 向、河流性质、流量以及携带碎屑物的丰富度、湖盆边缘地形条件及水体 深浅演化对三角洲发育期次，三角洲体系的平面分布形态、规模、内部的 相带发育和展布特征、砂体构成以及剖面层序规律有较大影响甚至控制作 用【1 7 】。 沉积环境分析咀及沉积相标志表明，铁边城地区的延长统总体是在 河流、三角洲和湖泊三大环境组成的环境体系中形成，在河湖三角洲体系 中，河流以及水流动态( 含三角洲体系中的水下河道系统和在水下分流河 道的河口堆积的河口坝) 是储层砂体搬运和沉积的主要营力，所以。在三 角洲体系中，上游河流的发育背景、性质、流向以及携带物源区的组分特 征都与三角洲的发育有内在联系，由上游河流演绎的平原分流河道、前缘 水下分流河道以及河口坝的类型、堆积方式也是决定三角洲形态、性质和 结构以及储油砂体的成因类型、几何形态乃至展布规模的重要因素之一。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第4 章沉积体系研究 4 1 沉积相划分 4 i 1 划分原则 沉积相划分主要依据物源方向、区域 构造和古地理背景、分流河道砂体空间展 布以及砂岩的岩石组分、结构、沉积构造、 剖面电性特征、粒度特征、岩石地球化学 特征等因素，并结合垂向沉积序列和沉积 相共生组合关系进行。立足于单井沉积微 相综合分析，连井剖面对比，最终在平面 上划分相带或者相区。需要强调的是对于 三角洲沉积体系内平原与前缘界线的确定 主要根据地层中砂体的化学组分( 图4 - i ) 、 垂直虫孔，植物炭化根、煤线、砂岩中碳 酸盐胶结物成分和相带演化等特征( 图版 i l 图4 一l 长4 + 5 三角洲平原与 前缘骨体砂组分区别 ( 据郭正权2 0 0 4 ) 4 1 2 三角洲沉积体系中亚相及微相类型划分 依据上述沉积相划分原则，将研究区三角洲沉积体系内的沉积相划分 为三大亚相和十一种沉积微相( 表4 一1 ) 。平原亚帽从主河道分支开始到 湖岸线，主要微相有分流河道和分流河道问沉积( 天然堤、沼泽及决口扇 沉积) 。前缘亚相的微相类型包括水下分流河道、水下分流间湾、河口砂 坝和前缘席状砂等，其中骨架相是水下分流河道和河口砂坝砂体。其中有 些微相虽然在平面图上因界限不好确定没有反映，但在单井剖面图上却有 反映，相带组合以及演化均较齐全。 2 l 中国石油大学( 华东) 硕士论文第4 章沉积体系研究 表4 一l 铁边城地区长4 + 5 沉积相分类表 相亚相微相 i 分流河道2 分流间洼地 三三角洲平原 3 决口扇4 天然堤 5 水下分流河道6 分流间湾 角 三角洲前缘7 水下天然堤8 水下决口扇 9 河口坝1 0 远砂坝 势h 前三角洲前三角洲泥 4 2 三角洲体系中沉积微相发育特征 受区域沉积背景和相带演化控制，铁边城地区长4 + 5 曲流河三角洲体 系中，三角洲平原亚褶分布也比较局限，主要位子本区东北，并且在长 4 + 5 不同时期，平原与前缘的具体界限有一定位移。由于沉积环境、构造 背景以及成因机理不同，微相类型组成及内部特点区别较大，平原亚相、 前缘亚相和前三角洲亚相中主要微福的沉积特征表现在以下方面： 4 2 1 三角洲平原亚相 通常在曲流河三角洲平原中，分流河道具有复杂的分支与决口历史， 特点表现在：河床之上侧积边潍亚相( 波状交错层的粉砂岩具水平层理 的泥岩、粉砂质泥岩) 发育，在曲流河中侧积边滩砂坝可以占河流层序3 0 以上的厚度；粒序和沉积构造序列中，砂岩呈现向上能量逐渐减弱 的序列，即交错层理向上变小，粒度变细。沉积地层中既有侧向加积，又 有垂向加积，形成二元结构( 图版i 一2 ) ；河道砂多为对称或近于对称 的上平下凸的透镜体，平面上为分支或交织的鞋带状；自然伽玛曲线 呈钟状、微齿反漏斗型负异常。河道砂多为对称或近于对称的上平下凸的 透镜体，平面上为分支或交织的鞋带状。 2 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第4 章沉积体系研究 本区三角洲平原亚相由分流河道、分流间洼地、天然堤和决口扇微相 组成。其特征在剖面相演化中有所显示。骨架砂体是分流河道，位于分流 河道