姬塬油田北红井子地区长8 油藏沉积相研究

张永平，刘玉峰，焦冬梅，王云枫，黄文芳

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

红井子地区位于姬塬油田以北，李庄子～马家滩油田以南，构造位置位于天环坳陷轴部。2005 年之前，本区油田勘探开发主要以长1 以上浅层为主要目的层，2005 年峰2 井在长8 长9 取得突破，展示出该地区延长组中下部具备较好的勘探前景。此后本区勘探重点转移至长4+5 以下深层，先后在天环坳陷东西两翼发现了长4+5、长6、长7、长8、长9 油藏，截止2013 年，该地区完钻各类探井评价井126 口，在黄36、盐67、池97 等区块共建产能40 万吨，随着勘探区域的不断扩大，含油区域不断向外拓展，其西部已进入西缘逆冲带，北部与李庄子～马家滩油田相接，向南进入姬塬油田，东部与东红庄、油坊庄油田接壤。

1 物源分析

1.1 沉积背景

鄂尔多斯盆地晚三叠世的沉积代表着一个完整的陆相湖盆发展过程，从早期的湖盆沉陷（长10～长8）到湖盆扩张的鼎盛时期（长7），再到湖盆的萎缩（长6）和扩张（长4+5），直至晚三叠世末期盆地整体反转或湖盆消亡（长3+2）。长9 长8 沉积时，盆地已经经历了初期的填平补齐作用，并开始大规模的整体沉降，此时盆地处于欠补偿状态，湖泊水域进一步扩大，而盆地各处的沉降速度又有区别，处于西缘断折带附近的古峰庄-红井子地区靠近西北部阿拉善古陆，及北部伊盟隆起以南，位置较高，因此处于浅水环境。

1.1.1 沉积演化 晚三叠世是鄂尔多斯盆地最为重要的地质构造发育阶段，亦是成油体系极为发育时期之一。上三叠统延长组为一个由水进-水退序列构成的完整沉积旋回，长8～长7 为湖进阶段，湖盆逐渐扩大，水体逐渐加深，纵向上沉积物由粗变细，其中长7 达到最大。长6～长1 为水退阶段，虽有反复，但总体上水体逐渐变浅，湖盆逐渐缩小直至消亡。在整个晚三叠世盆地盛衰演化过程中，三角洲及浊积扇沉积体系主要发育在湖进和湖退的长9～长4+5 期，其生油岩主要发育在湖盆鼎盛的长7 期。而盖层则发育于湖盆萎缩、消亡的长3 和长1 期，从而构成三套（长8+长7、长6+长4+5、长3+长2+长1）生、储、盖组合，这为鄂尔多斯盆地油藏形成奠定了可靠的地质基础。

1.1.2 构造演化 研究区地处鄂尔多斯盆地西部几大构造单元交汇部位，具有极其复杂多样的构造特征。构造演化主要经历了印支末期、燕山主期、燕山晚期和喜山期四次改造作用，此次研究的三叠系延长组地层从构造时空演化上处于印支末期构造抬升改造之前的克拉通盆地沉积期，为弱挤压应力环境。

1.2 物源分析

1.2.1 重矿物分布特征 研究区的稳定重矿物有：石榴石、锆石、金红石、电气石、磁铁矿、白钛矿、榍石；不稳定重矿物包括：黄铁矿、重晶石、绿帘石、硬绿泥石、闪锌矿。重矿组合为锆石+石榴石组合，含量占83.95 %，属稳定-次稳定组合，并且从研究区的西北部到东南部，稳定重矿物的含量增加（91.31 %～93.09 %），不稳定重矿物含量减少（9.71 %～8.47 %）。由重矿物组合特征可推断本区长8 油层组砂岩的母岩主要为西北方向，花岗岩与低-中级变质岩组合的母岩区，由重矿组分的变化可以推出古流向为北西-南东向（见表1）。

表1 红井子地区长8 油层组重矿物含量分布表（%）

1.2.2 碎屑组分特征 研究区长8 油层组岩石类型以岩屑质长石砂岩、长石质岩屑砂岩为主，含少量岩屑砂岩，以细砂、极细砂为主，粒径主要集中分布在0.06～0.25 mm，平均粒径0.125 mm，分选中等～次棱角状，以点-线接触为主，胶结类型以孔隙薄膜型、加大-孔隙型和孔隙型为主。具有较高石英、低长石含量的特征，碎屑组分与西北部阿拉善古陆晚太古界-下元古界石英片岩、变粒岩成分一致，表明其母岩物源为西北体系，砂岩结构成熟度偏低，也表明长8 油层组沉积物距离物源区较近（见表2）。

表2 红井子地区长8 油层组碎屑组分含量表（%）

1.2.3 岩屑特征 本区长8 砂岩填隙物类型较为多样，以自生粘土矿物、碳酸盐胶结物和硅质胶结物为主，含少量长石类胶结物。粘土矿物主要以伊利石、绿泥石为主，其次为高岭石。碳酸盐胶结物则主要为铁方解石和方解石。长8 各小层从北西-东南方向岩屑含量明显减少，石英含量明显增加，可推断古水流方向为北西到南东。

2 长8 油层组沉积相分析

2.1 地层划分与对比

红井子地区长8 地层总厚度70～85 m，剖面上厚度稳定。K1 标志层位于“张家滩页岩”长73底部，是划分长7 湖相与长8 三角洲相的区域标志层。长9 中粗粒砂岩高幅平直箱状自然电位特征也是区分长8 和长9 的辅助标志层。通过综合运用沉积模式、标志层、厚度旋回，将长8 分为长81、长82两小层，各层厚度35～42 m，横向上厚度稳定。

2.2 沉积相标志

相标志是反映沉积相的一些标志。包括岩性特征（岩石的颜色、成分、结构等）、古生物特征（生物的种属和生态）、地球化学特征。

2.2.1 岩性 通过岩心观察，研究区长8 油层组岩石类型全部由陆源碎屑岩组成，包括泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩及中粗粒砂岩等。但以细粒岩屑长石砂岩或长石岩屑砂岩为主，粒径主要集中分布在0.06～0.25 mm，平均粒径0.125 mm，分选中等，碎屑组分中石英、长石、岩屑含量大致相当（见表2）。岩石颜色以浅灰色、灰色为主，油砂颜色为褐色、灰褐色。泥岩主要为灰色、深灰色，部分地区见灰黑色泥岩。影响砂岩、泥岩颜色的主要因素是含有较多的二价铁和有机质，这与水体相对稳定，氧化还原介质环境有关，据此推断研究区当时沉积环境为弱还原环境。

2.2.2 沉积构造特征 沉积构造由沉积物的成分、结构、颜色等的不均一性而引起的宏观特征，是划分沉积相的重要特征之一，碎屑岩中的沉积构造，特别是物理成因的原生沉积构造最能反映沉积物形成过程中的水动力条件。通过岩心观察，本区原生沉积构造包括层面构造和层理构造。

2.2.2.1 底冲刷构造 长8 油层组发育河控三角洲相沉积体系，岩心观察层面构造主要为砂岩层面上的冲刷面及植物碎片以及泥岩层面上的植物茎、叶的碎片化石（见图1，图2）。

图1 黄69 井长811，2 602.08 m，泥砾

图2 黄48 井，长82，2 690 m，冲刷构造、泥砾

底冲刷构造的发育与水动力条件突发性地由弱变强过程有关，表现为一个不平整的冲刷面和岩性突变面。冲刷面上部的岩石粒度明显粗于下部，或含有来自下伏层的泥砾或碳屑。因此，冲刷面可代表一个不同程度的侵蚀间断面，通常发育在水动力条件强弱变化频繁的、以水道为主的沉积环境中，反映砂体频繁叠置，相互截切。

2.2.2.2 层理构造 层理是岩石沿垂向通过矿物成分、结构、颜色的突变或渐变而显现出来的一种层状构造。红井子地区主要层理类型有块状层理、平行层理、水平层理、板状交错层理、楔状交错层理、沙纹层理、递变层理等层理类型。

（1）块状层理：砂体内分选好，无明显粒度变化的块状，岩性一般为微-细粒长石砂岩，为快速沉积充填的产物，主要发育在长8 油层组的分流河道微相中，偶见于决口扇沉积微相。

（2）平行层理和水平层理：纹层呈直线状互相平行，并且平行于层面，是较为稳定的水动力条件下的产物。平行层理一般出现在细砂级以上沉积物中，代表急流和高能环境，主要发育在河道沉积中；而水平层理一般发育在（泥质）粉砂岩和（粉砂质）泥岩中，代表安静和相对低能环境，主要发育在平原沼泽沉积中。

（3）交错层理：由一系列斜交于层系界面的纹层组成，斜层系可以彼此重叠、交错、切割的方式组合。主要有小-中型板状交错层理、楔状交错层理、沙纹层理等。岩性多为灰色细-中砂岩，多见于分流河道沉积微相中。

2.2.2.3 煤层（线） 煤线、煤层在长8 各小层中均有发育，煤层厚度3～6 cm，手感较轻，污手，多与黑色泥岩伴生。煤线为水体较浅或间歇暴露地表的标志，表明长8 为三角洲平原相沉积（见图3，图4）。

图3 黄39 井，长811，2 671.48 m，煤线

图4 黄36 井，长82，2 786.7 m，煤线

图5 黄48 井，长81，2 656.2 m，植物叶片

图6 黄205，长822，2 543.4 m，植物叶片

图7 黄39 井，长81，2 672.6 m，垂直虫孔

图8 长81 粒度频率累积曲线

图9 长82 粒度频率累积曲

2.2.2.4 古生物标志 本区长8 油层组中植物茎、叶碎片化石较常见，植物化石多为完整芦木化石，反映了平原相泥炭沼泽沉积环境。局部偶见虫孔构造，说明长8 沉积时，水体较浅（见图5，图6，图7）。

2.3 粒度分析

红井子地区长8 油层组砂岩以细砂岩为主，碎屑颗粒粒径一般在0.13～0.25 mm，平均粒径0.2 mm，标准偏差0.5～0.93，颗粒分选中等-较好；偏度平均值为大于0.3，为极正偏和正偏为主，反映其具有河流沉积的特点（见图8，图9)。

本区长8 各层位的概率累计曲线均为二段直线型曲线及具过渡段的二段直线型，分别代表悬浮总体及跳跃总体，缺乏滚动总体，曲线以跳跃总体为主，其含量高于80 %以上，跳跃总体斜率高，分选较好，悬浮总体含量低，分选相对较差，截点为突变式，表明研究区砂体的形成主要受河流作用控制。

2.4 测井相特征

不同沉积微相，其测井曲线响应特征不同，本次研究主要从自然电位、自然伽玛等测井曲线韵律、平滑度、幅度、接触关系和组合形态等特征进行分析对比，结合长8 油层组岩心特征，建立测井相模型，以此为标准进行沉积微相研究。本区主要曲线形态有以下几种。

2.4.1 钟形曲线 底部呈突变和顶部呈渐变关系的钟形曲线，反映了由粗变细的分流河道砂体沉积特征。如由多个冲刷面、叠置河道砂体与河间洼地泥质岩夹层组合在一起，因每个叠置砂体的粒级及含泥量的韵律性变化，可使钟形曲线多次叠加。

2.4.2 齿化箱形曲线 底、顶部呈突变关系或略显正韵律变化过渡为箱形的齿化箱形曲线，反映由细砂岩和粉细砂岩组成的具有多韵律叠置的水上分流河道沉积特征；内部结构不均匀，可能发育有多个泥岩夹层。

2.4.3 叠置漏斗形曲线 曲线幅值向下减小，底部呈渐变而顶部呈突变关系的叠置漏斗形曲线，往往对应于反韵律的薄层砂岩、粉砂岩、泥岩互层的岩性组合，砂岩主要发育于上部。

2.4.4 平滑曲线 较平滑的高伽玛值曲线，反映较连续的大套炭质泥岩段沉积，但由于炭屑和有机质含量较高，其视电阻率值明显高于普通的泥岩，为平原沼泽环境沉积。

2.4.5 尖刺状指形曲线 以箱状和钟形曲线为背景的尖刺状指形曲线，往往与水道砂体中夹有钙质胶结层有关，出现在水道砂体的底部。

2.5 沉积相划分及其特征

根据岩石学、沉积构造、古生物和测井相等特征分析认为红井子地区长8 油层组为三角洲平原沉积体系，微相类型（见表3）。

表3 红井子地区长8 油层组沉积相划分表

2.6 沉积相平面展布

红井子地区长8 期为北西物源体系，处于三角洲平原区，为网状河沉积。分流河道、平原沼泽分布面积大，发育广泛。

长81发育4 条分流河道，砂体北西南东向，宽度2～15 km，与河间沼泽相间分布。分支河道两侧发育决口扇、天然堤，决口扇面积小，砂体厚度大，尖灭快。研究区东南部河间低洼地带，沼泽呈串珠状分布于分支河道间，说明古河流分支河道相互切割，频繁改道，拼接分叉，结构形式上呈网状，与现代河流三角洲发育形式一致。

长82发育6 条分流河道，砂体北西南东向，宽度2～12 km，与河间沼泽相间分布，砂体连续性差，规模明显小于长81油层组。分支河道丙侧发育决口扇、天然堤。分布于分支河道间的平原沼泽星罗棋布，与长81相似，具平原网状河形态。

3 结论

（1）根据沉积背景、重矿物及砂岩组份特征综合研究表明，红井子地区长8 油层组为西北物源体系。

（2）粒度分析成果表明，红井子地区长8 油层组砂岩以细砂岩为主，概率累计曲线为二段直线型曲线及具过渡段的二段直线型，以跳跃总体为主，缺乏滚动总体，表明研究区砂体的形成主要受河流作用控制。

（3）红井子地区长8 油层组中煤线大量发育，见虫孔构造，表明沉积环境水体较浅或间歇暴露地表；油层组中植物茎、叶碎片化石常见，可见植物根须化石，反映了平原相泥炭沼泽沉积环境。

（4）本区长81、长82砂体尖灭快，连片性差，具平原网状河流特征。分支河道、平原沼泽构成了沉积体系主体，综合分析认为，本区长8 油层组为三角洲平原沉积。

［1］ 王多云，等.宁夏盐池地区长8～10 石油地质特征和有利区预测评价［R］.内部资料，2002.

［2］ 李文厚，张小莉，刘生福，等.鄂尔多斯盆地南部延长组主要油层组沉积相研究［R］.西北大学地质系，长庆石油勘探开发研究院，内部资料，1999.

［3］ 何自新，等.鄂尔多斯盆地演化与油气［M］.北京：石油工业出版社，2003：10.

［4］ 高春宁，等.鄂尔多斯盆地西部地区油气勘探开发前景［R］.内部资料，2001.