馬 瑤，余芳，郭懿萱，張秀能，王鳳琴

(1.西安石油大學 地球科學與工程學院/陜西省油氣成藏地質學重點實驗室,陜西 西安 710065;2.中國石油長慶油田公司 勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710018;3.長慶油田分公司 第五采油廠, 陜西 西安 710021)

隴東地區(qū)位于甘肅省東部,鄂爾多斯盆地西南部,北至吳起,南抵涇川,西起環(huán)縣演武,東鄰正寧(見圖1)。隴東地區(qū)是近幾年鄂爾多斯盆地石油預探和油藏評價的重點目標區(qū)，現(xiàn)已探明了億噸級整裝大油田[1]。延長組長8段所發(fā)育的儲集砂體是隴東地區(qū)石油勘探開發(fā)的主力目標之一,針對其物源體系、沉積相、儲集砂體、成藏規(guī)律等特征的研究卓有成效[2-6],但針對其水動力條件的研究卻較為缺乏。陸相湖盆的水動力條件研究認為，水動力條件的不同，常常會影響陸相湖盆三角洲的砂體類型及展布特征[7-8]。晚三疊世延長期是內陸湖盆發(fā)育的鼎盛時期,物源供應充足,在鄂爾多斯盆地持續(xù)拗陷發(fā)和穩(wěn)定沉降過程中形成了一套以河流湖泊相為特征的陸源碎屑沉積[9]。在此沉積背景下，長8沉積期的水動力條件對其砂體的形態(tài)及特征有著重要的影響作用。因此，須針對隴東地區(qū)長8段及其各小層開展水動力條件研究工作。

1 隴東地區(qū)長8段沉積特征

沉積環(huán)境與沉積特征是研究水動力條件的前提。目前研究認為，隴東地區(qū)長8油層組發(fā)育淺水辮狀河三角洲沉積[10-13]。本研究通過分析巖石類型、沉積構造等沉積標志認為，研究區(qū)長8期主要以淺水辮狀河三角洲前緣沉積亞相為主。

1.1 巖石類型

據巖心觀察統(tǒng)計,隴東地區(qū)長8段巖石類型主要包括灰—灰綠色中—細砂巖、深灰色泥質粉砂巖、黑色泥巖、黑色炭質泥巖以及差煤線等(見圖2，3)。顏色整體呈現(xiàn)還原條件下的暗色特征。粒度以細粒沉積為主,其次為中粒。中—細砂巖沉積反映研究區(qū)相對高能水動力條件發(fā)育,粉砂巖、泥巖反映相對低能水動力條件發(fā)育。研究區(qū)炭質泥巖及差煤線較常見(見圖2a),且分布范圍大,煤線縱向上主要分布于長82上部和長81的下部,反映出長82與長81之間存在體系域轉換面,長8中期湖盆整體抬升,湖平面下降,湖盆水體較淺,全盆泥炭沼澤發(fā)育,存在短期暴露水面的過程。

1.2 沉積構造

通過對研究區(qū)60余口鉆井巖心的觀察, 確定長8段主要發(fā)育與牽引流成因相關的一些層理構造、生物成因構造及古生物化石,共同指示了河湖過渡的淺水三角洲沉積環(huán)境。中—細砂巖中,主要發(fā)育板狀交錯層理、槽狀交錯層理、平行層理,底部常見沖刷面及泥礫(見圖2b～e)。粉—細砂巖中，主要發(fā)育沙紋交錯層理、變形構造以及波狀層理、波痕等(見圖2f～i)。泥巖中以水平層理為主。

1.3 古生物標志

研究區(qū)長8段地層中主要觀察到的古生物標志物有高角度蟲孔、炭化植物碎屑、植物莖葉、介形蟲、雙殼類以及魚鱗化石等。高角度蟲孔以及介形蟲反映水體較淺的沉積環(huán)境,長8段巖心中的高角度蟲孔在研究區(qū)廣泛分布(見圖3a，b)。雙殼類及魚鱗化石多見于濱淺湖沉積(見圖3c～e),在研究區(qū)東北部吳起一帶和西南部涇川一帶可見。炭化植物碎屑、保存較為完好植物莖葉在研究區(qū)廣泛發(fā)育(見圖3f～h),也是淺水沉積的標志。以上研究說明，研究區(qū)在長8期整體為水體較淺的水下沉積,向東北部吳起一帶水體加深，在西南部涇川一帶可能存在小范圍水體相對加大的淺湖沉積。

a C105井,2 110 m,長81,煤線;b Y169井,2 420 m,長82,板狀交錯層理; c Q98井,1 840.6 m,長81,槽狀交錯層理; d L62井,1 397.7 m,長82 平行層理; e H19井,2 767 m,長82,沖刷面、泥礫; f N196井,1 724 m,長81,沙紋交錯層理; g N137井,長82,變形層理; h Y68井,2 077 m,長81,波狀層理; i G3井,1 903 m,長81,波痕圖2 隴東地區(qū)長8段主要巖石類型及沉積構造Fig.2 Rock types and sedimentary structures of Chang 8 member in Longdong Area

1.4 沉積相類型

研究區(qū)在長8期以淺水辮狀河三角洲前緣沉積為主,在東北部吳起一帶發(fā)育淺湖沉積。水體整體較淺,存在短期水體下降的過程,但優(yōu)勢相仍以水下三角洲前緣為主。研究區(qū)辮狀河三角洲前緣主要的沉積微相類型有水下分流河道、分流間灣以及席狀砂,反映河口壩沉積的漏斗形測井曲線幾乎不發(fā)育。

a Z234井,2 167 m,長81,蟲孔;b N160井,1 811.5 m,長81,垂直蟲孔; c G3井,1 913.8 m,長81,魚鱗; d Z74井,2 582 m,長81,雙殼類; e Z234井,2 152.53 m,長81,魚鱗; f Y68井,2 083.4 m, 長81,炭化植物碎屑; g Y68井,2 082 m,長81,植物葉片; h C105井,2 094.6 m,長81,植物莖干、蟲孔圖3 隴東地區(qū)長8段主要巖石類型及古生物標志Fig.3 Rock types and paleontological markers of Chang 8 member in Longdong Area

2 主控水動力條件分析

陸相三角洲的形成、發(fā)育和形態(tài)特征主要受控于河流作用和湖浪作用的影響。相較于河流作用對砂體起到的形成與建設性作用,湖浪作用通常對河口砂體起著改造、使之形態(tài)再分布的作用。研究區(qū)長8期發(fā)育辮狀河三角洲前緣以及淺湖亞相,處于湖浪作用的影響范圍內,湖浪和河流作用對長8段砂體的發(fā)育皆有影響。本文將陸相三角洲的水動力條件按相對水動力強弱劃分為2類,分別為浪控作用以及河控作用；同時受到浪控作用和河控作用影響時,根據主控水動力條件進行評價,如當受湖浪作用影響的巖層段厚度大于受河流作用影響的巖層段厚度時,認為其主控水動力條件為浪控作用。

2.1 沉積構造表征主控水動力條件

學者通過室內水槽試驗以及現(xiàn)代河流分析,證實了不同的水動力強度會形成不同的沉積構造,沉積構造的空間分布對應湖泊水動力條件的變化[14-18],原生沉積構造是對沉積環(huán)境的反映,也是對其主控水動力條件的記錄[19]。

研究區(qū)發(fā)育多種沉積構造,層理類型多樣,按照不同沉積構造類型所形成的水動力環(huán)境,將這些沉積構造劃分為河控和浪控沉積構造兩大類。其中,河控為主的強水動力條件控制作用下所發(fā)育的沉積構造類型主要包括:板狀交錯層理、槽狀交錯層理、沙紋交錯層理以及沖刷面;浪控為主的水動力條件控制作用下所發(fā)育的沉積構造類型主要包括:波痕、波狀層理。水平層理主要反映一種低能、弱水動力環(huán)境,在河流作用和湖浪作用中都可形成。根據研究區(qū)長8段單井取心觀察到的，反映河控或浪控作用的沉積構造所占總巖心段的比例,即可半定量地統(tǒng)計該單井的主控水動力條件(見表1)。

表1 隴東地區(qū)長8段沉積構造類型及其對應形成環(huán)境、水動力條件關系

2.2 單井主控水動力條件分析

對研究區(qū)60余口取心井位進行沉積構造分類統(tǒng)計(單井主控水動力條件分析部分應加浪控和河控特征加以以總結),其中6口代表性單井的分析結果如下。

1)Y169井位于研究區(qū)西南部,距離物源區(qū)較近。長81段幾乎全部取心,長82段僅上部取心。從其長8單井柱狀圖可見,長82段頂部主要為厚層細砂巖,發(fā)育板狀交錯層理、槽狀交錯層理,砂巖底部可見沖刷面,反映河控作用下的水下分流河道沉積。長81段主要以大段厚層中—細粒砂巖為主,夾薄層黑色泥巖、灰黑色泥質粉砂巖段,由下往上體現(xiàn)出正粒序的沉積特征;砂巖段多發(fā)育槽狀和板狀交錯層理等強水動力條件的河控作用所形成的沉積構造,也反映河控作用下的水下分流河道沉積。統(tǒng)計結果顯示,長8取心總長度為45.2 m,河控作用沉積段共計45.2 m,河控作用段比例占100%(見圖4a)。

2)B52井位于研究區(qū)北部。從單井柱狀圖中可見,長82取心段以厚層中—細砂巖為主,層理類型多樣,主要為交錯層理及平行層理,反映河控作用下的水下分流河道沉積。長81取心段主要發(fā)育中—厚層細砂巖與泥巖、粉砂巖互層,以槽狀交錯層理、平行層理、水平層理等為主,反映河控作用下的水下分流河道與分流間灣沉積。長8取心總長度為29.2 m,河控作用沉積段共計29.2 m,河控作用段比例占100%(見圖4b)。

3)Y68井位于研究區(qū)中部偏東,僅在長81段取心。取心段下段巖性為細砂巖與粉砂巖,主要發(fā)育波狀層理,反映受湖浪改造作用的砂質沉積。取心段上段巖性為泥巖、泥質粉砂巖與細砂巖互層,砂巖部分主要為槽狀交錯層理、板狀交錯層理以及沙紋交錯層理,反映河控作用下的水下分流河道與分流間灣沉積。長81取心總長度為29.9 m,河控作用沉積段共計23.9 m,河控作用段比例占79.9%(見圖4c)。

4)N197井位于研究區(qū)東南部,僅在長81段取心,取心段分為上下兩段。下段巖性主要為中—薄細砂巖與薄層泥巖、中層泥質粉砂巖,主要發(fā)育波狀層理、平行層理等沉積構造,反映湖浪改造作用的砂質、泥質沉積,體現(xiàn)出浪控作用為主的特點。上段巖性主要為厚層細砂巖,沉積構造以槽狀交錯層理、沖刷面等為主,反映河控作用下的水下分流河道沉積。統(tǒng)計結果顯示,長82取心總長度為20.3 m,浪控作用沉積段為12.3 m,浪控作用段比例占60.6%(見圖5a)。`

5)G3井位于研究區(qū)東北部,遠離物源區(qū),靠近淺湖亞相沉積區(qū),僅在長81段取心。取心段巖性以細砂巖和泥質粉砂巖為主。沉積構造主要以波痕、波狀層理等浪控沉積構造為主,僅在中下部可見槽狀交錯層理等河控沉積構造發(fā)育,反映該段主要發(fā)育湖浪改造作用的沉積環(huán)境,發(fā)育小段河控作用沉積。長81取心總長度為16.7m,浪控作用沉積段共計13.5m,浪控作用段比例占80.8%(見圖5c)。

6)C105井位于研究區(qū)東部。長81段大段取心,長82段僅頂部取心。長82段巖性主要為灰黑色粉砂巖和泥巖,主要發(fā)育波狀層理、變形層理等沉積構造,反映湖浪改造作用的沉積環(huán)境,主要受浪控作用影響。長81段以多期正旋回的砂泥巖互層為主,沉積構造類型多變,槽狀交錯層理、板狀交錯層理以及波狀層理、變形層理等沉積構造交錯發(fā)育，可將其分別劃分為河控作用段和浪控作用段。統(tǒng)計結果顯示,長8取心總長度為29.2 m,浪控作用沉積段為20.5 m,浪控作用段比例占70.2%(見圖5b)。

結合不同井位在研究區(qū)平面上的分布位置及其發(fā)育的沉積環(huán)境,通過上述不同井位所發(fā)育的水動力條件特征來看,研究區(qū)淺湖沉積區(qū)或者鄰近淺湖沉積區(qū)的井位受浪控作用的影響較大。

圖4 隴東地區(qū)長8段單井主控水動力條件分析Fig.4 Main hydrodynamic condition analysis of single well of Chang 8 member in Longdong Area

圖5 隴東地區(qū)長8段單井主控水動力條件分析Fig.5 Main hydrodynamic condition analysis of single well of Chang 8 member in Longdong Area

3 主控水動力條件的平面分區(qū)

對隴東地區(qū)60余口井的巖心進行觀察分析，對其沉積構造發(fā)育情況進行匯總,在平面上對研究區(qū)長82和長81各期水動力條件的影響范圍進行劃分,進而指示出了研究區(qū)平面上浪控和河控影響作用下的差異。

隴東地區(qū)長82段基于巖心觀察所整理的沉積構造分布位置圖顯示(見圖6),槽狀交錯層理在全區(qū)皆有發(fā)育,反映強水動力條件的板狀交錯層理、沖刷面等沉積構造大部分發(fā)育在研究區(qū)西北部以及西南部,離物源區(qū)較近的范圍內;研究區(qū)東北及東部大范圍集中性地發(fā)育反映浪控作用為主的波狀層理;此外,少量包卷層理、擾動構造、壓扁層理等變形構造不均勻地分布在研究區(qū)各個位置。根據波狀層理等沉積構造的發(fā)育位置,將研究區(qū)平面上劃分為浪控影響區(qū)和河控影響區(qū),浪控影響區(qū)主要分布在研究區(qū)東北部,浪控和河控影響區(qū)的分界線分布在羅龐塬—馬嶺—慶陽—寧縣一帶。

圖6 隴東地區(qū)長82段主控水動力作用平面分區(qū)圖Fig.6 Sectional map of the master hydrodynamic condition of Chang 82 section in Longdong Area

隴東地區(qū)長81段基于巖心觀察所整理的層理分布位置圖顯示(見圖7),反映強水動力條件的槽狀交錯層理、板狀交錯層理、沖刷面、泥礫等沉積構造分布范圍較長82有所擴大;研究區(qū)東北部小范圍集中性地發(fā)育反映浪控作用為主的波狀層理;浪控影響區(qū)較長82期明顯縮小,主要分布在研究區(qū)東北部,浪控和河控影響區(qū)的分界線分布在羅龐塬—華池—王家大莊一帶。

圖7 隴東地區(qū)長81段主控水動力作用平面分區(qū)圖Fig.7 Sectional map of the master hydrodynamic condition of Chang 81 section in Longdong Area

從分析結果來看,長81期受河控作用的影響明顯強于長82期,浪控作用的影響區(qū)域明顯縮小,發(fā)育較多的河控影響區(qū);而且，長8各期的浪控影響區(qū)皆位于遠離物源、靠近湖盆中心的區(qū)域。這與長8期沉積環(huán)境的演化密切相關：長82期繼承了長9期首次湖侵期的湖盆底形特征,湖盆面積相對較大,湖浪作用相對較強;至長81期湖盆逐漸整體抬升,湖平面下降,反映水退背景的泥炭沼澤環(huán)境中發(fā)育的炭質泥巖及差煤線較常見,河流作用增強。

4 結 論

1)綜合巖石類型、沉積構造、古生物標志等沉積標志可知，鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長8段主要發(fā)育淺水辮狀河三角洲前緣亞相,在吳起一帶發(fā)育淺湖沉積；長8中期存在湖平面下降,短期暴露水面的過程。

2)研究區(qū)長8段沉積主要受河流作用以及湖浪作用的影響。根據主要發(fā)育的沉積構造類型,將長8期水動力條件劃分為河控作用及浪控作用2類。河控為主的水動力條件下所發(fā)育的沉積構造類型主要有:板狀交錯層理、槽狀交錯層理、沙紋交錯層理以及沖刷面等;浪控作用下所發(fā)育的沉積構造類型主要有:波痕、波狀層理等。

3)平面上， 浪控作用影響區(qū)主要發(fā)育在研究區(qū)的東北部, 遠離物源、 靠近湖盆中心的區(qū)域。 長81期河流作用較強,長82期較長81期受浪控影響區(qū)的范圍更大,這符合長8期沉積演化的特征。