（海洋地质专业论文）碎屑岩致密储层有利孔隙发育带预测模式研究.pdf

摘要 摘要 论文以鄂尔多斯盆地西缘上古生界为例，展开对碎屑岩致密储层的研究。 主要从岩心观察入手，充分利用岩心资料，应用常规薄片、铸体薄片、物性测 试、扫描电镜等多种分析方法，对鄂尔多斯盆地西缘逆冲带上古生界岩石学特 征、物性特征、成岩作用及其对砂岩储集空间的改造、成岩演化、砂岩储层的 控制因素等方面进行了深入的系统研究，并总结了有利孔隙发育带的预测模式。 通过对2 0 余口井岩心的观察和大量铸体薄片的鉴定表明：区内山西组、下 石盒子组砂岩以岩屑砂岩、长石岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主；太原组以岩屑 石英砂岩、石英砂岩为主。本区储层岩石学特征具有杂一亚杂砂岩所占比例大， 南北分块；长石下低上高，东低西高，中间低南北高的特点；而岩屑含量普遍 较高，尤其北部地区，岩屑又以石英质岩屑为主。 砂岩的储集空间以粒间溶孔、粒内溶孔、高岭石晶间孔隙等次生微孔隙为 主，以及构造次生孔隙及缝，有孔径小喉道细的特点。孔隙度主要分布在4 1 2 区间，平均孔隙度为9 8 8 ；渗透率主要分布在0 1 - 1x1 0 。3um 2 ，平均渗透率为 2 8 8 1 0 。3 l lm 2 ，所以鄂尔多斯西缘石炭一二叠系储层属于低孔低渗透储层。上古 生界砂岩成岩作用较为复杂，成岩作用类型主要有压实作用、碳酸盐矿物的胶 结和交代作用、溶蚀作用、重结晶作用、自生矿物的形成等。 在详细描述上古生界砂岩储层各种特征的基础上，对储层发育的影响和控 制因素进行了讨论。影响和控制上古生界碎屑岩储层发育的主要因素包括构造 作用、沉积作用和成岩作用。其中构造活动是主导j 控制着沉积物的物源和沉 积体系的分布，进而控制着储层的分布；沉积作用是基础，控制了储集砂体的 形态特征和分布范围，同时也影响着砂岩所经历的成岩作用路径、类型和强度： 成岩作用是关键，直接决定了砂岩的孔隙演化过程，从而决定了储层内部储集 空间特征和储集性能。 在各项研究的基础上，总结了上古生界储层的成岩演化模式，并预测了有 利孔隙发育区域。 关键词：鄂尔多斯盆地西缘，上古生界，储层，成岩作用，孔隙，预测模式 ab s t r a c t t h ea r t i c l et a k e st h eu p p e rp a l e o z o i co nt h ew e s t e r nm a r g i no fo r d o sb a s i n 弱 a ne x a m p l et os t u d yt h ec o m p a c tr e s v o i ri nc l a s t i cr o c k t h ea r t i c l es t a r t sw i t l lt h e c o r eo b s e r v a t i o n , m a k eu s eo f t h ed a t ao f c o r ea n a l y s i s ，a p p l i e dv a r i o u sa n a l y s i s m e t h o d si n c l u d i n ga p p l y i n gg e n e r a lf l a k e ，c a s t i n gf l a k e ，r e s e r v o i rp h y s i c a lp r o p e r t i e s t e s t i n g ，s c a ne l e c t r o nm i c r o s c o p ea n dt h el i k et os t u d yt h er e s e r v o i r o ft h ep a l e o z o i c o nt h eo v e r t h r u s t i n gs t r u c t u r ez o n eo f t h ew e s t e r nm a r g i no fo r d o s t h es t u d y c o n t e n t si n c l u d e ：l i t h o f a c i e s ，t h ec h a r a c t e ro ft h el i t h o l o g y , t h ed i a g e n e s i so ft h e s a n d s t o n e s ，t h ec h a r a c t e ro fr e s e r v o i r s ，t h ec o n t r o lf a c t o r so ft h er e s e r v o i r se t c f r o mt h ec o r eo b s e r v a t i o no f2 0w e l l sa n dt h ei d e n t i f y i n go fa b u n d a n c ec a s t i n g f l a k e ，w e c a l lc o n c l u d et h a tt h em a i n l yt y p e so fs a n d s t o n eo fs h a n x if o r m a t i o na n d x i a s h i h e z if o r m a t i o na 陀l i t h a r e n i t e ，f e l d s p a t h i cl i t h a r e n i t ea n dl i t h i cq u a r t z a r e n i t e ； t h em a i n l yt y p e so fs a n d s t o n eo ft a i y u a nf o r m a t i o na r el i t h i cq u a r t z a r e n i t ea n d q u a r t z a r e n i t e t h ec h a r a c t e ro fr e s e r v o i rl i t h o l o g yi s ：t h ep r o p o r t i o no f t h eg r a y w a c k e a n ds u b g r a y w a c k ei sb i ga n dd i f f e r e n t l yb e t w e e nn o r t ha n ds o u t h ；t h ed i s t r i b u t i o no f t h ep r o p o r t i o no f t h ef e l d s p a rh a st h ec h a r a c t e rt h a tt h el o w e ri ss m a l lw h i l et h eu p p e r i sb i g ，t h ee a s ti ss m a l lw h i l et h ew e s ti sb i g ，t h em i d d l ei ss m a l lw h i l en o r t ha n d s o u t hi sb i g ；b u tt h ep r o p o r t i o no ft h el i t h i ci sb i ga tl a r g e ，e s p e c i a l l yt h en o r t h , m a i r a y t h eq u a r t z i t i cl i t h i c t h ed o m i n a n ts t o r a g es p a c ei st h es o l u t i o nm i c r o p o r e s ，t h eh o n e y c o m b - l i k e s o l u t i o np o r e sa n dt h ek a o l i n i t i ci n t e r c r y s t a l l i n ep o r e s ，缌w e l l 鹊t h es e c o n d a r yp o r e c a u s e db yt e c t o n i ca n dt h et e e t o e l a s e t h ep o r et h r o a ti ss m a l lt ov e r ys m a l l t h e d i s t r i b u t i o no f p o r o s i t ym a i n l yi sb e t w e e n4 1 2 ，w h i l et h ep e r m e a b i l i t yi s 0 1 一l x l o 3 t u n 2 t h ea v e r a g ep o r o s i t yo f s a n d s t o n ei s9 8 8 ，a v e r a g ep e r m e a b i l i t yi s 2 8 8 x 1 0 - 3 皿n 2 t h em a i nc h a r a c t e r i s t i c so f t h er e s e r v o i r sa r el o wp o r o s i t ya n dl o w p e r m e a b i l i t y t h ed i a g e n e s i so ft h es a n d s t o n ei sv e r yc o m p l e x ，t h et y p e so fd i a g e n e s i s i n c l u d e ：c o m p a c t i o na n dp r e s s u r es o l u t i o n , e e m e t a t i o na n dr e p l a c e m e n t , s o l u t i o n , r e c r y s t a l l i z a f i o n , t h ef o r mo ft h ea u t h i g e n o u sm i n e r a l ，e t c a b s t r a c t b a s e do nt h ed e t a i l e dd e s c r i b i n ga b o u td i v e r s i f i e df e a t u r e so ft h es a n d s t o n e r e s e r v o i ro ft h eu p p e rp a l e o z o i c ，w ed i s c u s s e dt h ei n f l u e n c ea n dc o n t r o lf a c t o r so f r e s e r v o i r s t h e yi n c l u d e ：t e e t o g e n e s i s ，d e p o s i t i o na n dd i a g e n e s i s m t e e t o g e n e s i s i s t h ed o m i n a n tf a c t o r , i tc o n t r o lt h es o u r 冷o ft h es e d i m e n t a r ya n d t h ed i s t r i b u t i o no f t h ed e p o s i t i o n a ls y s t e m ，a n dt h e nc o n t r o lt h ed i s t r i b u t i o no f r e s e r v o i r ；t h ed e p o s i t i o n i st h eb a s i cf a c t o r , i tc o n t r o lt h es h a p ea n dd i s t r i b u t i o no fs a n db o d y ，a n di n f l u e n c e t h ep a t h ，t h et y p ea n dt h ei n t e n s i t yo ft h ed i a g e n e s i s ；t h ed r e n e s i si st h ek e yf a c t o r , i tc o n t r o lt h ep r o c e s so fp o r ee v o l v e m e n t , s ot h ed i a g e n e s i sc o n t r o lt h es a n d s t o n e s s t o r a g es p a c ea n dr e s e r v o i rq u a l i t yd i r e c t l y a tl a s t w es u m m a r i z e dt h em o d e lo fd i a g e n e s i se v o l v e m e n to fr e s e r v o i ro ft h e u p p e rp a l e o z o i c ，w ea l s op r e d i c t e dn e w b e n e f i tp l a c e sw h e r ea v a i l a b l ec a v i t ye x i s t e d k e yw o r d s ：w e s t e r nm a r g i no fo r d o sb a s i n ；u p p e rp a l e o z o i c ；r e s e r v o i r ；d i a g e n e s i s ； p o r e ；p r e d i c a t i v em o d e l 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；。学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：素矽红t 爹 砂弼年f 月y 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在d 年解密后适用 本授权书。 户 黼砷 指导教师签名： 讧名乙 芦位论文作者签名： 7 叼年月岁e l 刎 年1 只e l l 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名： y 跗缛 第1 章引言 1 1 研究现状 第1 章引言 自1 8 9 3 年，j w a t h e r 提出成岩作用的现代概念以来，人们对成岩作用的研 究不断全面、系统和深入，我国沉积学家多年来结合实际地质情况在油气田、 铀矿、微细型金矿等领域做了大量研究，对成岩过程中地温、孔隙流体介质、 地质时间和埋藏史等因素的控制作用有了深入的认识。 2 0 世纪7 0 年代以来砂岩成岩作用研究的重要突破是，发现在砂岩中埋藏有 大量成岩过程中形成的次生孔隙，1 9 7 9 年y o l k - m a r 等人首次系统地阐述了砂岩 次生孔隙的成因类型、识别标志以及地下分布，认识到地下深部砂岩次生孔隙 发育的普遍性和对油气聚集的重要性。自此，人们对次生孔隙的概念、类型、 识别标志、空间展布、形成机制及经济意义有了比较明确的认识( v s c h m i d t 、 m c d o n a l d ，1 9 7 9 ；b j r l y k k e ，1 9 8 1 ；s u r d a m ，1 9 8 4 ) ，并建立了一整套有关砂岩 次生孔隙的识别标志。从此，砂岩次生孔隙的研究得到了广泛深入的开展。随 着油气勘探开发和研究的深入，人们发现碎屑岩油气储层中次生孔隙的发育是 较普遍存在的。 。 近年来在砂岩次生孔隙成因机理的研究有了新的进展。1 9 8 3 年b o l e s 研究 了美国加里福尼亚州南部和德克萨斯州中新世盆地，认为斜长石是形成次生孔 隙的重要产物，斜长石沿解理面比垂直解理面的溶解快2 3 倍，溶解后析出高 岭石和形成石英次生加大。1 9 8 5 年朱国华研究了陕甘宁盆地三叠系砂岩储层， 认为砂体中各种长石和浊沸石胶结物的溶蚀十分强烈，有些砂岩中的孔隙几乎 全是硅酸盐岩岩屑溶孔，塔里木盆地和吐哈盆地三叠系、侏罗系，准噶尔盆地 侏罗系以及渤海湾盆地的下第三系、松辽盆地白垩系砂岩储层中的硅酸盐的溶 蚀也比较的强烈。砂岩中次生孔隙的普遍存在为寻找深部油气藏提供了依据， 进而扩大了油气勘探的领域。世界上有不少地区已在地下5k m 左右发现相对高 孔高渗砂体和油藏；我国东部地区在地下3 4l ( i i i 深度发现了较高孔渗性油气储 层；塔里木盆地东河砂岩在5 6k m 深度仍存在优质储层；准噶尔盆地侏罗系 三工河组在大于4l ( i i l 深度也存在相对优质储层。很多学者和研究机构正在研究 第1 章引言 预测盆地中砂体孔隙演化和分布的模型，用以预测地下孔隙度窗口和有利孔隙 带的分布。 有机一无机相互作用研究的兴起，使人们对流体的作用更加重视，流体的 循环对流( w o o d ，1 9 7 9 ，1 9 8 4 ，1 9 8 5 ) 和有机络合物迁移假说极大地活跃了人 们的思维。人们不仅开展成岩作用模拟实验，还设计出一系列模拟水一岩反映 的软件。特别是a a p g 在尤他州p a r k 市举行的专题为“化学模拟预测储层质量 国际研讨会，出版专辑( a a p g ，m e m o i r4 9 ) ，揭开了成岩作用化学模拟及储层 质量预测的新篇章。到8 0 年代末，有机质演化史、成岩作用史和孔隙演化史的 综合研究，已开始用于盆地内油气藏的形成和孔隙砂体的预测( s u r d a m 等，1 9 8 9 ， s c h m o k r 、g a u r ie r ，1 9 8 8 ) 。 2 0 世纪8 0 年代末- - 9 0 年代初期以来，我国学者结合对东部新生代、西部 中新生代油气盆地碎屑岩储层的研究，提出了碎屑岩储层成岩机理研究的新思 路，即将储层演化置于盆地的地质背景( 成岩场) 或盆地的动力演化系统中探 讨两者之间的关联性，包括盆地的地热场、压力场、流体作用和构造活动与储 层成岩作用和孔隙演化的内在关系，建立不同地质背景下的储层成岩模式和预 测模型( 刘孟慧，1 9 9 3 ，尹燕义等，1 9 9 5 ，孟元林，2 0 0 3 ) 位1 。1 9 9 8 年寿建峰 等提出了砂岩热成熟度( tti ) 与孔隙度的定量关系，可用于预测受垂向上成岩 压实作用控制的砂岩孔隙度，在砂岩胶结量和溶蚀量较小或平面上变化很小的 情况下可用于对比不同地区垂向压实量的变化。研究指出砂岩的成岩事件并不 对应于某个成岩作用变量( 如深度、温度等) ，而是岩石、热流、流体和构造综 合作用的产物，较合理地解释了不同性质盆地之间或同一盆地不同构造演化史 之间砂岩的成岩速率的显著差异的原因口1 。 对一定岩性的储层而言，盆地热流成为控制砂岩成岩速率的关键；在同一 盆地热流条件下，构造演化史则成了重要的控制因素。在研究与垂向上的地质 作用有关的储层成岩机理时，还探讨了受水平地质作用控制的储层成岩作用， 认为构造变形强度和变形方式的变化可导致储层成岩作用的显著差异。1 9 9 8 年 罗元华等从有限元数学模拟的角度曾指出水平构造外力作用可使岩石的渗透率 发生变化；2 0 0 1 年寿建峰等在研究库车坳陷下侏罗统砂岩成岩作用时提出过构 造侧向挤压对砂岩成岩压实有影响的初步认识；2 0 0 3 年寿建峰等人通过对塔里 木盆地库车坳陷下侏罗统和西南坳陷白垩系砂岩成岩作用的研究认为，一定成 岩物质的砂岩成岩作用的影响因素有垂向上的埋藏成岩作用和侧向上的构造变 2 第1 章引言 形作用两方面。垂向上的埋藏成岩作用与盆地演化过程中的盆地热流、构造升 降、流体性质及其与岩石的相互作用有关，是控制砂岩成岩作用速率和演化途 径的主要因素。侧向上的构造变形作用指盆内和或盆外传递于盆内的构造侧向 应力改变或影响砂岩成岩压实进程和储集空间类型的作用，它主要以物理作用 方式改变砂岩的形态和体积，并使砂岩的成岩压实演化具有突变性口1 。在我国西 部的一些挤压盆地中构造变形强度对砂岩成岩压实的控制作用是明显的，并已 随着时空上构造挤压变形的多样性而变化；除表现为构造挤压外，构造推覆( 尤 其晚期构造推覆) 对成岩速率也有影响，主要表现在它可以减弱砂岩的热成熟 度。显然，从盆一山系统角度分析盆地动力演变过程与储层成岩作用关系，进 行动力储层成岩演化模拟是今后碎屑岩成岩作用研究的一个重要方向他】。 盆地流体活动的研究为碎屑岩成岩作用或成烃、成岩作用的深入研究提供 了契机。这一思路旨在把成岩系统纳入盆地大系统，在更高的层次上认识小尺 度成岩特征与大尺度盆地演化和盆地流体特征的关系，揭示成岩作用的时空规 律。在这方面，近年来在中国东部渤海湾和南海北部诸新生代油气盆地中取得 了一些研究进展( 高勇，李会军，2 0 0 1 ) 但在流体活动方式的初步模拟实验和 成因机制推断方面，尚无相应系统的成岩矿物学、流体包体学以及微量元素和 同位素证据，流体活动对碎屑岩成岩作用及其系统演化的控制尚未得到充分认 识3 1 。 1 2 研究目的及意义 在目前的碎屑岩成岩作用研究中，对成岩过程中地温、孔隙流体介质、地 质时间和埋藏史等因素的控制作用做了大量的工作，有了深入的认识，对砂岩 次生孔隙的研究得到了广泛深入的开展，并开始研究包括盆地的地热场、压力 场、流体作用和构造活动与储层成岩作用和孔隙演化的内在关系，建立不同地 质背景下的储层成岩模式和预测模型。 鄂尔多斯盆地低渗透储层广泛分布，在碎屑岩致密储层成岩阶段横向预测 的研究方面比较欠缺，没有成功的预测次生孔隙发育带的模式，以及成岩作用 的强度与储集层中油气的进入时间关系，油气聚集对原生孔的保存及对压溶和 胶结等成岩作用的抑制的研究等方面认识不够深入。 论文结合课题国家十五科技攻关项目前陆盆地层序地层与储层发育特征 3 第1 章引言 研究，重点对鄂尔多斯盆地西缘上古生界储层的储集特征、沉积成岩特征、储 层的控制因索以及有利储层的分布进行精细描述。通过影响成岩作用的各种因 素( 包括岩石性质、沉积相、古地温及压力、水介质性质、循环热对流运动方 式、构造位置、断层活动、沉积埋藏史、有机质演化和油气的聚集等) 和孔隙 发育影响因素( 包括沉积、成岩、构造作用等) 的综合研究，来建立致密储层 成岩作用模式，预测有利孔隙发育带。 此次研究对鄂尔多斯盆地碎屑岩致密储层成岩作用的研究具有指导作用， 并推动我国其他碎屑岩致密储层油气勘探工作，以寻找更多的油气藏。 1 3 研究内容及方法和思路 研究主要从岩心观察和薄片鉴定入手，结合测井数据，对研究区内上古生 界储层的岩石学特征、沉积成岩特征、岩相类型及其组合、储集特征、裂缝特 征及其分布等进行精细描述。通过盆地的构造背景、沉积相类型以及影响各种 成岩作用和孔隙演化的因素分析，探讨成岩作用和有效储层特征之间的关系， 预测有利孔隙发育带。 主要研究内容： 研究区内储层岩石学特征、沉积相类型与储层发育关系研究 研究区构造背景、古地温梯度与储层发育关系研究 研究区埋藏史、热史、成岩演化史、孔隙发育史等与储层发育关系研究 综合以上研究，与已知有利储层做比较，进行储层预测并预测有利孔隙 发育带 主要技术路线如下图1 1 ： 4 第1 章引言 图1 1 技术路线 5 星；望堕堡些堕堕墨 21 研究区概况 第2 章区域地质背景 鄂尔多斯盆地分布范围广泛，面积约3 2 0 0 0 0 k r a 。，其地理位置处于东经 l o f f 3 0 1 1 1 。2 0 ，北纬3 4 4 4 0 4 0 “4 0 ，地跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区， 呈南北向延伸的矩形盆地。研究区鄂尔多斯盆地西缘逆冲构造带南北长6 0 0 k m ， 东西宽2 04 0 1 m 总面积2 0 0 0 0 k m 2 。它经历了跪三叠世形成、晚侏罗世发育、 白垩纪基本定型、新生代进一步改造四个主要发展演化阶段。鄂尔多斯届早期 典型周缘前陆盆地，下部为海相构造，上部为陆相磨拉石构造：是在晚古生代 边缘张性盆地之上的持续挤压冲断型中生代前陆盆地( 图2 1 ) 4 1 1 6 在三叠纪 前陆阶段，造山带形成，形成周缘前陆箍地；而在喜山期前陆箍地阶段，古造 山带复活，形成再生前陆冲断带。 圈21 鄂尔多斯盆地西部前陆盆地研究区位置图 第2 章区域地质背景 2 2 研究区构造单元划分与演化特征 2 2 1 鄂尔多斯西缘前陆盆地构造演化史 早古生代：处于贺兰拗拉谷边缘，在贺兰山一带沉积了数千米厚的海相碳 酸盐岩和火山凝灰岩、硅质泥岩等显示被动陆源的海相沉积： 晚古生代：晚二叠纪晚期一早中三叠世鄂尔多斯西缘为拉张的坳拉槽裂谷 盆地，位于贺兰碰撞谷的翼部，沉积厚度仍远远大于盆地内部，其内部煤层厚 度可达3 0 m ，暗色泥岩厚度为5 0 - - 3 0 0 m ； 中生代晚三叠世：贺兰山坳拉槽或裂陷槽反转形成褶皱冲断带，在其东缘 形成鄂尔多斯西缘晚三叠世一侏罗纪周缘前陆盆地】。 晚侏罗纪一第三纪：持续挤压冲断推覆，发育燕山、喜山期的逆冲推覆带， 但逆冲推覆并不伴生再生前陆盆地的发育，即没有明显的前渊凹陷口1 。 2 2 2 前陆盆地的范围和构造分区 2 2 2 1 前陆盆地展布范围 从晚三叠世到白垩纪，鄂尔多斯西缘前陆盆地的展布范围是西起断褶带， 东至定边一西峰，北始桌子山，南到平凉一泾川，其南北长5 0 0 k m ，东西宽6 0 - - 1 2 0 k m ，面积为5 1 0 4 k m 2 ，约占鄂尔多斯盆地面积的1 5 。 2 2 2 2 构造自西向东分区 根椐前陆盆地结构鄂尔多斯西部前陆盆地自西向东也可分为四个带即褶皱 冲断带、坳陷带、斜坡带和前隆带。 1 褶皱冲断带 鄂尔多斯褶皱冲断带自西向东发育了五条近s n 走向，倾向w n w w 的大断裂， 它们是青铜峡一固原断裂、韦州一安国断裂、青龙山一平凉断裂、惠安堡一沙 井子断裂与摆宴井断裂。它们在剖面上呈叠瓦状，在这些叠瓦冲断构造前缘发 育有前缘断褶带与前缘单斜带。 因而鄂尔多斯西缘褶皱冲断带自西东向可划分为：( 图2 2 ) 叠瓦冲断推覆带：由3 5 个冲断席组成，如罗山、韦州、青龙山、石沟驿、 7 第2 章区域地质背景 烟墩山冲断席。 前缘断褶带：由前缘三角带与后冲带组成。前缘三角带主要是i 型三角带 样式，其断层和褶皱受两侧构造的影响，毗邻叠瓦冲断推覆带称为推覆前缘带 ( 如马家滩断褶带) ，毗邻后冲带称为后冲前缘带；后冲带由一系列反冲断层组 成，可以是上陡下缓向下滑脱的逆冲断层，也可以是基底卷入型高角度逆断层， 横山堡地区的刘家庄、胜利井二个气田和四个出气构造就位于后冲带中。 前缘单斜带：岩层变形轻微，向天环向斜倾斜。 勰扣州逆冲咪聋鬻+ 卜石沟驿逆冲席一十+ - 烟墩山逆冲席+ - 墨蚕疳冲静 5 0 图2 2 罗山一马家滩段地震地质解释剖面( 据长庆油田) 青铜峡一固原断裂；韦州一安国断裂；青龙山一平凉断裂；恿安堡一沙井子断裂： 摆宴井( 马尔庄) 断裂。t 4 ：下侏罗统延安组顶：t 7 ：上三叠统延长组底； t 8 ：上二叠统石千峰组底；t 9 ：上石炭统太原组顶；t 1 2 ；寒武系底 2 前渊坳陷相当于天环向斜一天环坳陷 3 前渊斜坡 4 前隆区定边一西峰有一条隆起带，此隆起带则是前隆区。 2 2 2 3 构造自南向北单元划分( 表2 1 ) 鄂尔多斯盆地西缘逆冲带构造复杂，特征各异，贺兰山一横山堡段逆冲作 用最强，形成的后冲带规模最大，沙井子一平凉段逆冲规模较小，前缘带和后 冲带规模也最小，研究重点区为贺兰山一横山堡段、罗山一马家滩段、沙井子 一平凉段。 8 萋j f 第2 章区域地质背景 表2 1鄂尔多斯西部前陆盆地南北向构造单元划分 攀构 西缘 西缘构造带 分段 邻区 桌子山段正谊关断裂 阿拉善 铁克苏 铁克苏庙段永红断裂 西缘北段 贺兰 银川 地块 庙横山 通喀拉段色伦卡得庙断裂 山段地堑 堡段 横山堡一鸳鸯湖段 宁卫断裂 秦祁褶六盘 马家滩段定边一予旺断裂 西缘南段 皱带山盆地 沙井子一平凉段 ， 隆得一平凉断裂 2 3 地层概况 研究区内钻井所揭示的上古生界地层自下而上有中石炭统靖远组、羊虎沟 组( c 2 y ) 、上石炭统太原组( c 3 t ) 、下二叠统山西组( p ls ) 、中二叠统下石盒子组 ( p ls h ) 、上石盒子组( p 2 s h ) 、上二叠统石千峰组( p 2 s ) ( 表2 2 ) 网，其它缺失。 中上石炭统主要为滨海相、海陆过渡相沉积，二叠系属于稳定的内陆盆地沉积， 发育河湖沼泽相的煤系地层及碎屑岩地层。由于中央古隆起起阻隔作用，西部 中石炭统( 靖远组、羊虎沟组) 岩性、地层厚度与鄂尔多斯本部明显不同，但 上石炭系太原组、二叠系又趋于一致。在碎屑岩储集层中，羊虎沟组、太原组 砂岩以石英砂岩为主；而山西组及下石盒子组砂岩则以岩屑砂岩为主，有少量 石英砂岩嘲。 2 3 1 石炭系 2 3 2 1 中石炭统靖远组 岩性由灰黑色砂页岩、薄层及生物碎屑灰岩组成，主要为滨海相、海陆过 渡相沉积，西部前陆盆地仅见于乌达一韦州一带露头区，井下未钻遇，盆地东 部未接受沉积。 2 3 2 2 中石炭统羊虎沟组 岩性主要为深灰色一灰黑色泥岩、粉砂岩夹灰白色砂岩和薄层灰黄色生物 9 第2 章区域地质背景 灰岩、泥灰岩、云质灰岩及煤线，为海陆交互相含煤层系，煤多不可采。沉积 中心在乌达一雀儿沟( 1 0 0 0 m ) 以及韦州( 6 0 0 m ) 一带，环县一横山堡地区井下 可钻遇。羊虎沟组上段沉积时，鄂尔多斯东部与其相当的地层才发育，厚度为 数十米，岩性为黑色泥岩、砂岩与灰岩m 。 2 3 2 3 上石炭统太原组 沉积厚度小于2 0 0 米，般为6 0 8 0 米，根据沉积序列及岩性组合，自下 而上又可分为太2 段、太1 段。 下部太2 段( c 3 t 2 ) ：为一套钙质胶结砂岩和黑色泥岩互层沉积，中夹薄煤 层及灰岩，厚度2 0 一4 0 米。 上部太1 段( c 3 t 1 ) ：为灰白色细、粉砂岩、黑色泥岩、碳质泥岩与煤层互 层，由西向东向盆地方向变薄。工区固原、平凉、泾川一带缺失太原组。 2 3 2 二叠系 2 3 2 1 下二叠统山西组( e l s ) 山西组一般厚9 0 一1 2 0 米。岩性主要是灰白色细一粗粒砂岩、灰色粉砂岩、 灰一灰黑色砂质泥岩夹煤层。根据沉积体系及岩性，自下而上分为山2 段和山l 段。 山2 段( p l s 2 ) ：主要是一套碎屑岩含煤体系，一般有5 个成煤期，在含煤 系地层中分布着河流一三角洲砂体，岩性为灰一深灰色或灰褐色粗一细砂岩， 主要为岩屑砂岩，少量石英砂岩，夹薄层粉砂岩和黑色泥岩。厚度一般为4 0 6 0 米。测井曲线表现为高时差、大井径、低密度。 山l 段( p l s l ) ：是一套以分流河道沉积为主的砂泥岩段并夹薄煤系组成。 砂岩为细一中粒岩屑砂岩、岩屑质石英砂岩。泥岩中常含不规则砂质条带。厚 度一般为4 0 一6 0 米。测井曲线相对山2 段平缓，起伏不大，电阻率曲线为高值 段。 2 3 2 2 中二叠统下石盒子组( p is h ) 主要为一套河流一三角洲相沉积，岩性为浅灰色含砾粗砂岩、灰一灰白色 中粗砂岩及灰绿色细砂岩、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩组成，局部地区下部夹薄 煤线国1 。其特点是富含砂质及细粒沉积物，垂向层序常以多个正粒序旋回为特征， i o 第2 苹区域地质背景 底部含砾，主要为岩屑砂岩，少量石英砂岩，交错层理发育。以其沉积旋回及 测井特征，由下而上可分为盒8 、盒7 、盒6 、盒5 四个气层段。厚度一般为1 4 0 1 6 0 米左右，局部在1 6 0 米以上。 2 3 2 3 中二叠统上石盒子组( p 2 s h ) 主要为一套红色泥岩及砂质泥岩互层沉积，夹有灰绿色薄层砂岩和粉砂岩， 呈不等厚互层，局部地区中上部夹1 - - 2 层泥灰岩薄层。砂岩厚度较薄，横向不 稳定并多钙质，是上古生界区域盖层。是一套干旱湖泊下的沉积。根据岩性组 合，由下而上可分为盒4 、盒3 、盒2 、盒1 四个段。厚度在1 6 0 米左右。电性 表现为较低的电阻率值和高自然伽马段。 2 3 2 4 上二叠统石千峰组( p 2 s ) 为紫红色含砾砂岩与紫红色砂质泥岩互层，局部地区在其中上部夹薄层石 灰岩或泥灰岩砂岩成分以岩屑、钾长石为主，一般为长石岩屑石英砂岩与岩 屑长石砂岩。泥质岩常含钙质结核及泥砾，常夹粉砂岩及细砂岩透镜体，是干 旱气候条件下的红色细碎屑沉积n 训。厚度在1 5 0 - - 3 0 0 米左右。与下覆上石盒子 组呈冲刷不整合接触。 第2 章区域地质背景 表2 2 陕甘宁盆地上古生界石炭一二叠系地层划分 地层盖源主力 主要岩性厚度沉积相 系统组 段 层岩气层 f 二叠统刘家沟组 上 1 5 0 一 河流湖 二 石千峰组 紫红色含砾砂岩与紫红色 3 0 0 米 泊叠( n s )砂质泥岩互层 左右 统 盒1 ( p 2 s h l ) 上石盒盒2 ( p z s h 2 ) 红色泥岩及砂质泥岩互层， 1 2 0 一 犬伺伙球笆l 博层杪君及豺 1 8 0 米 中 子组 盒3 ( p ：s h 3 ) 砂岩左右 二 盒4 ( p ：s h ) 二 叠 叠 盒5 ( p i s h 5 ) 统 下石盒盒6 ( p i s h 。) 含砾粗砂岩、中粗砂岩及细 1 4 0 系 砂岩，岩屑砂岩为主。夹有 1 6 0 米河流及 子组 盒7 ( p t s e ) 砂质泥岩及粉砂岩左右 湖泊三 盒8 ( p l s h 。) 角洲 下 山1 ( p 。s 1 ) 是细一中粒岩屑砂岩、岩屑 4 m 七o ， 山 质石英砂岩 米 二 西 岩性为灰一深灰色或灰褐 叠 色粗一细砂岩，主要为岩屑 4 0 6 0 统 维山2 ( p 。s 2 ) 砂岩。少量石英砂岩，夹薄 米 层粉砂岩和黑色泥岩 上太1 ( c a t )灰岩及煤层 6 0 8 0 石 太原组 炭太2 ( a t 2 )石英砂岩，顶部煤层 米 统 泻湖 石l 羊 深灰色一灰黑色泥岩、粉砂 潮坪炭 中 虎岩夹灰白色砂岩和薄层灰 系i 石 沟黄色生物灰岩、泥灰岩、云 障壁岛 炭组质灰岩及煤线 统 由灰黑色砂页岩、薄层及生 靖远组 ， 物碎屑灰岩组成 奥陶统马家沟组 1 2 第3 章储层岩石学特征 第3 章储层岩石学特征 研究中主要参考国家石油和化学工业局2 0 0 0 3 1 0 发布的“岩石薄片鉴定 标准 并结合本区的勘探程度对储集砂岩进行分类n l m 羽。这种成因一成分分类 的石英一端指单晶石英加燧石；长石一端指各种类型的长石；岩屑一端则包括 石英质岩屑、岩浆岩屑、变质岩屑、沉积岩屑及碎屑云母、绿泥石等。据此分 类，研究区主要储层的岩石类型以石英砂岩和富石英岩屑的岩屑砂岩为主，长 石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩次之，有部分长石石英砂岩。( 图3 1 ，表3 1 ) 。 石英( ) 长石( x )岩晨+ 云母( ) 02 55 07 51 0 0 匀* 舯山l 幢+ ，潭 i = 石英砂岩，i i = 岩屑石英砂岩，i i = 长石砂岩，i v = 岩屑长石砂岩，v = 长石岩屑砂岩，v i = 岩屑砂岩 图3 1 上古生界西缘逆冲带岩石分类三角图 表3 1 西缘逆冲带岩石骨架颗粒平均含量表 区带层位石英平均含量 长石 岩屑 盒7 + 5 6 4 71 5 71 9 6 盒8 6 6 1 1 3 62 0 3 西缘逆冲带 山i + 27 3 26 22 0 6 太原组 7 9 86 51 3 7 第3 章储层岩石学特征 3 1 岩屑石英砂岩、岩屑砂岩为主 3 1 t ，太原组 太原组碎屑岩储层主要为滨海冲积扇粗粒杂砂岩、潮道石英净砂岩及潮坪 细杂砂岩，岩性普遍较纯，为石英砂岩和岩屑石英砂岩，西缘横山堡南段及天 环地区长石含量均很少( 表3 3 ，图3 2 ) ，只有北段含长石较多。砂体类型分 布较为单一，区带变化不明显，可见少量的钾长石，如图东1 、任5 、任l l 等， 含量从0 5 到1 0 不等，这种情况与西北侧的卡布其、乌达太原组长石类型一 致。 表3 3 太原组砂岩陆源碎屑成分统计表 区带区块石英长石硬岩屑软岩屑代表井 横山堡北部 6 81 41 7 1 乐i 井 西缘 横山堡南部 8 82 27 81 1 石英砂 布里克地区 8 4 6o1 1 2 4 2 岩和岩 天环北段 屑石英 天环北段8 7 9 01 0 12 砂岩 3 1 2 山西组 山西组储层主要为近源冲积扇一冲积平原相中一粗粒杂砂岩、三角洲相中粒 净砂岩及浅湖相细粒杂砂岩，随着沉积体系从物源区向沉积中心的演化，砂岩 类型呈南北向块状分布。北部砂岩杂基类型多样，主要由凝灰质、绢云母及水 云母所构成，中南部地区砂岩杂基主要为绢云母及水云母，呈孔隙式充填。 山西组的岩性特征受区域构造和沉积背景的控制，岩屑含量普遍较高，且 以硬岩屑为主；长石在西部横山堡地区分布较普遍，含量北部偏高，2 0 左右， 岩性以长石岩屑砂岩为主，有少量的岩屑长石砂岩和岩屑石英砂岩，由北侧卡 布其、棋盘井、伊3 井到色伦卡德庙、任家庄、横山堡是长石分布高值区，含 量在1 0 2 4 。南部环1 4 、石板沟是另一个长石富集区，环1 4 井山西组长石占 砂岩颗粒组分的2 8 ，已经属于长石杂砂岩类型。马家滩、沙井子一平凉地区、 天环北段及以东地区长石含量均小于5 ，以岩屑石英砂岩为主，个别区块见少 量岩屑砂岩，长石含量仍旧很少，这可能受当时的物源区岩性的控制( 表3 4 、 3 5 ，图3 2 ) 。 1 4 第3 章储层岩石学特征 长 表3 4 山1 段砂岩陆源碎屑成分统计表 区带区块石英长石硬岩屑 软岩屑岩石类型 横山堡地区北部 5 6 12 21 2 2 。9 8 以长石岩屑砂 横山堡地区南部 6 4 51 3 49 41 3 1 岩为主 西缘 马家滩地区 2 9 345 6 71 0 岩屑砂岩为主 沙井子一平凉地区 9 0 5l7 1 5 石英砂岩为主 天环 北段 布里克天环北段 7 7 1l1 1 11 0 8 岩屑石英砂岩 表3 5山2 段砂岩陆源碎屑成分统计表 区带 区块 石英长石硬岩屑软岩屑岩石类型 以长石岩屑砂 横山堡地区 7 0 29 91 2 37 6 岩为主 西缘 马家滩地区 8 9 7 17 32 石英砂岩为主 沙井子一平凉地区 9 6 5 l2 4 0 1石英砂岩为主 天环 北段 布里克天环北段 7 4 31 41 0 11 4 1岩屑石英砂岩 石英t 二 鼍 氕 | 气 ； i | i r 、 玎| 搿 |i | 确 比段 l 盒8 山西 - 太原 天环北段 ，绿泥石长石， 3i i 3 岩屑+ 云母、绿泥石- i t s山西 - 太曩 横山堡 i 一纯石英砂岩；l i 一长石石英砂岩；m 一岩屑石英砂岩；一长石砂岩： v 一岩屑长石砂岩；一长石岩屑砂岩；一岩屑砂岩 图3 2 天环北段、横山堡砂岩骨架组分分类三角图( 据刘锐娥修改2 0 0 1 ) 3 ，1 。3 下石盒子组盒5 一盒7 段 1 5 第3 章储层岩石学特征 岩性为长石砂岩与石英砂岩的过渡型岩类，石英含量增高，并以长石石英 砂岩类为主( 详见表3 2 ) 。长石和岩屑的高值带主要分布在西北部的乌达、石 咀山和横山堡以及西南部的镇原、平凉和环县西部。 表3 2 盒5 7 段砂岩陆源碎屑成分统计表 区带 区块石英长石硬岩屑软岩屑岩石类型代表井 长石岩屑砂岩、岩 横山堡地 6 02 3 81 08 8 屑长石砂岩和岩色i 区北部 屑石英砂岩 横山堡地 岩屑石英砂岩和 任1 3西缘7 40 11 9 36 6 区南部 岩屑砂岩 长石岩屑砂岩、岩 沙井子一 5 82 21 82 屑长石砂岩和石镇探1 平凉地区 英砂岩 布里克地 天环 区 7 3 10 51 5 9l o 5 岩屑石英砂岩和 布l 北段岩屑砂岩 天环北段 8 2 501 1 3 6 2 注：硬岩屑：片麻岩、花岗岩、石英岩等中深变质岩和结晶岩 ( 椐刘锐娥2 0 0 1 ) 软岩屑：片岩、千枚岩、板岩、火山岩、凝灰岩和泥质砂岩 3 1 4 盒8 段 盒8 段储层的砂岩类型具有很大继承性，仍然受沉积体系演变规律的控制， 粒度相对于山西组砂岩有变粗的趋势，由物源向沉积中心，砂岩类型仍然呈南 北块状分布。长石含量呈现南北两面高，中间区块低的特点，即北部乌达、石 咀山及横山堡，南部环县石板沟、镇原平凉等为相对高长石分布区，而中间惠 安堡、甜水堡一带为低或无长石区。盒8 段西缘横山堡地区的南北向差异减小， 岩性以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主( 见表3 3 ) ；天环北段的岩性与其相比硬 岩屑的含量略有升高( 见表3 3 ，图3 2 ) ；盒8 段横山堡组南段长石含量比 北段少，但比盒5 7 段增加，天山地区长石仍少，为o 1 。 总的来说：下石盒子组横山堡组南段及天山地区长石含量减少。 1 6 第3 章储层岩石学特征 表33 盒8 段砂岩陆源碎屑成分统训表 区带区块石英k 石硬岩屑软岩肝岩石类型 西缘 横山堡地区北部 横l “堡地区南部 岩屑砂岩 和岩屑石 天环北段 布里克地区 英砂岩 天环北段 总之，本区储层岩石学特征具有杂一亚杂砂岩所占比例大，南北分块；长石 下低上高，东低西高，中问低南北高的特点；而岩屑含量普遍较