鄂尔多斯盆地白豹地区长6油层组湖底滑塌浊积扇沉积特征及其研究意义_郑荣才

第33卷 第6期成都理工大学学报(自然科学版)V ol.33No.6 2006年12月JOURNA L OF CH ENGDU U NIVERSIT Y OF T ECH NOLOGY (Science &T echno log y Edit i o n)Dec.2006[文章编号]1671-9727(2006)06-0566-10鄂尔多斯盆地白豹地区长6油层组湖底滑塌浊积扇沉积特征及其研究意义[收稿日期]2006-02-28[作者简介]郑荣才(1950-),男,教授,博士生导师,研究方向:沉积学.郑荣才1 文华国1 韩永林2 王海红2 郑 超3 蔡家兰3(1.成都理工大学/油气藏地质及开发工程0国家重点实验室,成都610059;2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,西安710021;3.中国石油西南油气田分公司重庆气矿,重庆400021)[摘要]鄂尔多斯盆地上三叠统延长组第6段在白豹地区是最重要的勘探目的层之一,其沉积相类型及其对砂体展布和油气储层的控制等开发地质问题倍受重视。

作者在岩心描述和测井分析基础上,结合铸体薄片、扫描电镜、重矿物、微量元素和孔渗分析等大量测试资料,对该地区长6油层组沉积相类型及特征进行深入研究,首次提出白豹地区长6油层组属于湖底滑塌浊积扇沉积体系,岩性以成分和结构成熟度均偏低的微-细粒长石砂岩为主,具粒序层理、液化包卷层理、滑动截切和变形构造、小型同生断层、槽模、沟模和重荷模等浊积沉积相标志。

在浊积扇岩相组合、沉积序列及平面演化特征分析的基础上,结合区域地质背景,探讨了浊积扇的成因机制,建立了相应的沉积模式,分析了浊积扇在油气开发工程中的意义。

[关键词]湖底滑塌浊积扇;成因机制;石油地质意义;上三叠统长6油层组;鄂尔多斯盆地;白豹地区[分类号]T E121.32 [文献标识码]A上三叠统延长组第6段是鄂尔多斯盆地中生界最重要的含油层段之一(以下称之为长6油层组),探明石油地质储量和原油产量均占长庆油田的70%以上,油气藏类型以构造-岩性复合油气藏为主[1]~[10]。

随着长庆油田勘探开发速度的加快,白豹地区已被确定为增储上产最重要的地区之一,近期在长6油层组中钻获众多工业油井,但以中、低产井为主。

这主要与该地区长6油层组砂体厚度变化大,空间分布复杂且非均质性强,以及储层主要为低孔渗砂岩有关。

目前,在该地区预测砂体展布规律,选取相对高渗区带和确定可供开发的油气富集区,使开发井部署更为合理和提高钻井成功率已成为当务之急。

因此,针对该地区沉积相类型及特征等基础地质研究显得尤为重要。

前人也曾做过众多相关研究工作,大多认为该地区长6油层组属于三角洲前缘沉积[5]~[8]。

笔者在参考前人研究成果的同时,结合研究区120多口钻井的测井、岩心及室内测试分析资料,对白豹地区长6开展了精细的沉积相分析,确定其属于三角洲前缘滑塌成因的湖底细碎屑浊积扇沉积体系。

这一新认识不但深化了前人研究成果,更重要的是对该地区长6油藏开发方案和开发井部署提供了重要的基础地质资料。

1 区域地质概况鄂尔多斯盆地北与河套盆地为邻,南邻渭北隆起与渭河盆地隔隆相望,东接晋西挠褶带与吕梁隆起呼应,西缘以冲断构造带与六盘山对峙,主体位于伊陕斜坡带。

现今的鄂尔多斯盆地构造轮廓总体为呈东翼陡窄的南北向矩形盆地,面积25@104km 2。

边缘断裂褶皱较发育,而内部构造相对简单,具有地层坡度一般不足1b 的不对称单斜构造。

研究区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡一级构造单元中部偏西南(图1)。

上三叠统延长组为一套以大型凹陷盆地为背景,盆缘以河流和三角洲相为主,盆内以湖泊相为主的陆源碎屑岩沉积,厚度在1000~1300m 之间[9],[10],底部与中三叠统纸坊组呈假整合接触,顶部有不同程度的侵蚀,与下侏罗统延安组呈假整合接触。

自下而上按岩性可划分为5个岩性段(T 2y 1-T 3y 5);按凝灰岩标志层(K 0~K 9)的出现和电性及含油气性,又可划分为10个油层组(长1~长10油层组)。

其中长7油层组沉积期是湖盆发育鼎盛时期,也是延长组中烃源岩沉积最发育的时期。

长6油层组为一套砂、泥岩呈旋回性韵律互层的组合,厚120~150m,自下而上可细分为长63、长62、长61三个油层,与下伏长7油层组整合接触。

区域岩相古地理格局受长7最大湖侵期后,基底逐渐抬升回返和周缘碎屑物强烈进积充填影响,以正北的阴山古陆为主物源方向[12],在白豹地区北部发育有自北而南向湖盆方向延伸的吴旗-靖边-安塞三角洲裙带,于三角洲前缘因沉积体失稳发生重力滑塌而形成白豹地区半深湖-深湖背景下的滑塌浊积扇沉积体系,具备优越的以自生、自储、自盖为特征的岩性油气成藏条件。

图1 研究区构造位置Fig.1 L ocatio n o f the studied ar ea2 沉积相标志2.1 岩石的原生色岩石的原生色,特别是泥岩的原生色,可以直接作为判断该岩层沉积时的水介质氧化-还原条件和烃源岩品质的识别标志。

白豹地区长6油层组中广泛发育的半深湖-深湖相泥页岩无一例外地呈灰黑和灰褐色,反映白豹地区长6油层组沉积期沉积环境具备很强的还原条件。

2.2 岩石组分2.2.1 成分成熟度特征据174件薄片鉴定结果,长6油层组储集岩主要为微-细粒长石砂岩,其次为细粒岩屑长石砂图2 白豹地区长6砂岩样品的Q ,F ,R 投点[13]Fig.2 Plot o f Q,F,R for Chang 6sandstonesamples in Baibao r egio n岩(图2)。

碎屑组分中石英含量为25%~40%,以单晶石英为主;长石含量为40%~65%,包括变质成因的斜长石、条纹长石和少量微斜长石;岩屑含量为5%~15%,包括云母碎屑,千枚岩、云母石英片岩、变石英岩、变粉砂岩和少量白云岩、灰岩岩屑,偶见玄武岩屑,具有成分成熟度偏低的特点;重矿物含量为1%~3%,以磷灰石为主,锆石和帘石类次之,少量磁铁矿、钛铁矿、电气石和石榴石,为变质岩物源区的重矿物组合特征。

填隙物以棕色或黑色粘土杂基及环边绿泥石胶结物为主,其中充填粒间孔隙的黑色杂基由杂乱排列的鳞片状富含尘埃级有机物质的绿泥石组成(图3-A),在显微镜下与沥青较难区分;环边绿泥石胶结物往往与泥质杂基共同充填砂岩的孔隙,纯杂基填隙次之,纯胶结物填隙更少见,说明沉积环境对沉积物改造程度低,沉积过程流体密度较高,#567#第6期郑荣才等:鄂尔多斯盆地白豹地区长6油层组湖底滑塌浊积扇沉积特征及其研究意义图3 白豹地区长63油层滑塌浊积扇沉积相标志Fig.3 T he mark of sediment ary facies o f slump tur bidit e fan of Chang 63oi-l bear ing layer in Baibao reg ion(A)细砂质微粒长石砂岩,a.黑杂基,b.黑色泥屑,白111井,井深2128.6m,长63;(B)微-细粒岩屑长石砂岩,浑圆状菱铁矿砂屑,断面粗糙,SEM 照片,里41井,井深2091.5m,长62;(C)块状含钙质细粒长石砂岩底部发育的底冲刷面,冲刷面上含有来自下伏半深湖相的灰黑色泥砾,中扇水道,白114井,井深2147.9m,长63;(D)微-细粒长石砂岩,底部为覆盖在泥岩之上呈岩性突变的含泥砾中-细粒长石砂岩,发育重荷模和正递变粒序层理,中扇水道,白233井,井深2087.9m,长63;(E)微-细粒长石砂岩中心b -c -d 鲍玛序列,两期浊积砂体之间发育重力滑动面,中扇水道,白209井,井深1993.8m,长61;(F)纹层状泥质粉砂岩,由湖浪作用形成的浪成沙纹层理组合,覆盖在滑塌变形作用形成的变形包卷层理组合之上,显示沉积物的液化和滑塌作用发生在河口坝向湖心方向推进过程中,内扇顶端的滑塌启动部位,元48井,井深2030.4m,长61;(G)具典型滑动截切和变形包卷层理构造的泥质粉-细粒砂岩,来自三角洲前缘的内扇水道液化沉积物流滑塌沉积,元48井,井深2028.7m,长61;(H)在深湖相的黑色泥岩中,呈坠入状产出的粉-微粒砂岩球状体,球状体内发育大型滑塌包卷层理,中扇前缘的液化沉积物流滑塌沉积,午25井,井深1903.8m,长62;(I)具撕裂状变形构造的同生泥砾岩,显示强烈的滑塌、撕裂作用和快速的碎屑流沉积特征,内扇水道,白245井,井深2146.1m,长63;(J)条带状泥质粉砂岩中的同生变形构造和小型生长断层构造,发育鲍玛序列的c -d -e 段和d -e 段,外扇低密度浊流,白114井,井深2124.3m ,长63;(K )中-细粒长石砂岩中仅保存鲍玛序列a -b 段韵律层,韵律层的下部a 段具正递变粒序层理,向上过渡为b 段平行层理,内扇水道,元48井,井深2066.8m,长62#568#成都理工大学学报(自然科学版) 第33卷碎屑物分选较差,为浊流快速堆积的产物。

2.2.2黑色泥屑白豹地区长6油层组砂岩中常见星散状分布的黑色泥岩岩屑(图3-A),粒径为0.3~0.7mm,大于陆源硅质碎屑。

其扫描电镜和电子探针分析结果都与黑色粘土杂基相同(表1),矿物成分都属于同生期形成的镁铁绿泥石和铁绿泥石,说明当时的沉积环境为富Fe2+的较强还原的半深-深湖环境。

由于黑色杂基为深湖相沉积的特征产物,与黑色杂基具有相同沉积背景的黑色泥屑来源的最合理解释,是湖底浊流侵蚀半深湖-深湖泥质沉积物并使之机械破碎和再沉积作用的产物。

2.2.3菱铁矿砂屑在里41井和里37井,长6砂岩中常见由1 ~10L m泥晶菱铁矿组成浑圆状菱铁矿砂屑(图3-B),成因与富Fe2+的还原环境中化学沉淀的泥晶菱铁矿纹层被底流冲刷破碎,再经搬运到异地沉积而成。

又据菱铁矿砂屑中不含陆源泥、砂质组分,说明菱铁矿最初的沉积环境为具备较强还原条件的半深-深湖环境,在这种环境中只有浊流才有可能对泥晶菱铁矿纹层进行冲刷而形成菱铁矿内碎屑。

2.3岩石结构特征白豹地区长6砂岩颗粒分选中等,磨圆度差,外形多以长条状、棱角状和次棱角状为主,等轴的次圆状少量,偶见圆状,富含黑色泥质杂基。

支撑类型和胶结方式多表现为颗粒支撑-孔隙式胶结,而杂基支撑-基底式胶结次之。

总体显示了长6油层组砂岩结构成熟度偏低,为低能沉积环境快速混杂堆积的产物。

2.4沉积构造白豹地区长6油层组中反映浊流沉积成因的原生沉积构造非常丰富,包括大型底冲刷面(图3-C),槽模、沟模、重荷模和砂球构造(图3-D),以及滑塌成因的滑动截切构造(图3-E)、液化沉积物流(图3-F)、滑塌包卷层理(图3-G和H)、呈撕裂状产出的滑塌泥砾(图3-I)和小型同生断层构造(图3-J),递变粒序层理(图3-K),它们均是识别浊流沉积的重要标志[14]。