(中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安710018)

近年來，深水重力流沉積已成為沉積學和油氣田勘探開發(fā)的重要研究對象[1～4]，重力流沉積地質(zhì)理論及模式在中國陸相湖盆油氣勘探中發(fā)揮了重要指導作用[3～7],鄂爾多斯盆地長7油層組致密油勘探因此也取得了重要突破。隴東地區(qū)長7油層組致密油主要富集于重力流砂體內(nèi)[8,9]。前人對鄂爾多斯盆地長7油層組重力流沉積的類型、巖石特征、沉積模式等做了較多研究[10～18]，但對于不同類型重力流成因砂體在縱向上的疊置組合關系以及不同組合類型在平面上的分布規(guī)律、控制因素、成因研究還不夠深入。筆者在大量露頭、巖心觀察和綜合地質(zhì)研究的基礎上，明確了長7油層組深水重力流沉積類型，進而總結(jié)了不同深水重力流沉積砂體的垂向組合類型及平面分布，最終對深水區(qū)大面積富集砂體的主控因素及成因進行分析，旨在為區(qū)內(nèi)長7油層組深水區(qū)重力流砂體致密油勘探開發(fā)提供指導。

1 沉積背景

鄂爾多斯盆地是一個多旋回構(gòu)造盆地，經(jīng)歷多次構(gòu)造升降[19]。中生代三疊紀延長組沉積期經(jīng)歷了一個整體先沉降后抬升的過程，形成了一套完整的生、儲、蓋成藏組合，孕育了豐富的石油資源。延長組沉積充填記錄了該時期大型淡水湖盆間歇，震蕩式湖進、湖退的完整演化史，其中長7油層組沉積期，盆地基底整體下沉劇烈，湖盆發(fā)育到達鼎盛時期，為一個大型匯水盆地，湖水覆蓋面積10×104km2以上，半深湖-深湖沉積廣布于定邊-吳起-富縣-宜君-旬邑-涇川-鎮(zhèn)原-環(huán)縣地區(qū)，面積5.5×104km2以上，最大水深可達60m[11]。區(qū)內(nèi)物源分別來自于周邊不同古陸，發(fā)育東北物源、西北物源、西南物源及南部物源，其中對盆地影響最大的為東北物源及西南物源[19]。在東北物源體系控制下，主要發(fā)育曲流河三角洲-湖泊沉積體系；在西南物源體系控制下，主要發(fā)育辮狀河三角洲-重力流-湖泊沉積體系[4，12]。

長7油層組按照沉積旋回可分為3個油層，自下而上為長73油層、長72油層和長71油層。長73油層沉積期為湖盆最鼎盛期，水體分布面積最大，而后逐漸抬升萎縮。

2 沉積類型及特征

鄂爾多斯盆地長7油層組深水區(qū)面積大，在盆地西南至湖盆中部慶陽-寧縣-正寧-合水-華池一帶發(fā)育大規(guī)模深水重力流沉積，尤其是長72油層和長71油層(見圖1)。由于早期認識不足，主要認為是濁流沉積形成濁積扇[20,21]。近年來，隨著鉆井取心資料的不斷豐富和重力流理論研究的不斷深入，綜合分析認為鄂爾多斯盆地長7油層組深水重力流沉積主要為滑塌沉積、砂質(zhì)碎屑流沉積、濁流沉積3種[4,10～18]。

圖1 鄂爾多斯盆地長7油層組沉積相圖

2.1 滑塌沉積

滑塌沉積的典型沉積特征(見圖2)如下：砂泥混雜，粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖中發(fā)育包卷層理和小型褶皺構(gòu)造；可見大小不一的角礫狀泥巖撕裂屑；在底部發(fā)育滑動面，界面上、下巖性差異顯著。

在湖盆深水區(qū)發(fā)育規(guī)模較小，平面上發(fā)育于湖盆近源地區(qū)，縱向上常出現(xiàn)于一套重力流沉積體的底部，單層厚度一般小于40cm，向上過渡為砂質(zhì)碎屑流沉積。

2.2 砂質(zhì)碎屑流沉積

砂質(zhì)碎屑流沉積由灰色、褐灰色塊狀細砂巖構(gòu)成，其沉積特征如下：砂巖厚度均在0.5m以上，多數(shù)大于1m，最厚可達10m以上；塊狀層理極其發(fā)育，不顯示粒序?qū)永?見圖3)；含油性較好，泥質(zhì)含量極低；測井曲線主要呈箱形，自然伽馬在51～105API；粒度概率累積曲線表現(xiàn)為一段式，但粒度較粗；砂質(zhì)碎屑流沉積物與上覆、下伏巖層呈突變接觸；砂巖內(nèi)部偶見零散分布的泥巖碎片/泥礫，直徑長度為1～5cm，呈懸浮狀，且有拖長變形現(xiàn)象。研究區(qū)巖心觀察共識別出2種類型的砂質(zhì)碎屑流沉積物：一種是泥質(zhì)含量極少且呈塊狀的灰色細砂巖、粉砂巖，另一種是富含泥礫的塊狀灰色細砂巖、粉砂巖。

砂質(zhì)碎屑流沉積在盆地西南和湖盆中部廣泛分布，規(guī)模大、縱向厚大、橫向連通性好，是鄂爾多斯盆地長7油層組深水重力流沉積的主要類型，也是致密油主要的儲集體。

圖2 鄂爾多斯盆地長7油層組滑塌沉積巖心照片

圖3 鄂爾多斯盆地長7油層組砂質(zhì)碎屑流沉積巖心照片

2.3 濁流沉積

由灰色、深灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成，其沉積特征為：砂巖單層厚從幾厘米到幾十厘米；具有完整或不完整的鮑瑪序列(見圖4)；巖心及野外可見砂巖底部不平整，巖性突變，常有較清楚的槽模構(gòu)造(見圖5)；自然伽馬曲線呈中高幅的鋸齒狀，自然伽馬在90～137API；粒度概率累積曲線表現(xiàn)為一段式，但粒度較細；常以砂泥巖薄互層形式出現(xiàn)，構(gòu)成多個韻律層；常常發(fā)育在重力流沉積的前端、側(cè)翼或頂部。濁流沉積在粒序?qū)永砩皫r之上，可出現(xiàn)平行層理、小-中型交錯層理、水平層理以及沙紋層理等牽引流構(gòu)造，可能是濁流的體部和尾部中細小的顆粒被加入的水稀釋，導致流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋恳?。通過巖心仔細觀察，研究區(qū)可見不完整的鮑瑪序列AB、ABC、ABE、AC、AE、CDE等。

圖4 鄂爾多斯盆地長7油層組濁流沉積鮑馬序列

圖5 鄂爾多斯盆地長7油層組槽模構(gòu)造

3 垂向組合類型及分布

沉積環(huán)境控制著不同成因類型砂體的發(fā)育，由于沉積過程中水動力特征、物源供應及湖平面的演化，會導致不同成因類型的重力流砂體在縱向上以不同方式疊置組合，形成多樣的縱向組合類型。通過野外剖面、巖心觀察及測井資料分析，在長7油層組深水重力流砂體中識別出疊置型砂體(A型)、厚層等厚型砂體(B型)、薄層等厚型砂體(C型)、向上變薄型砂體(D型)、向上變厚型砂體(E型)、薄厚互層型砂體(F型)共6種垂向組合類型。平面上，不同地區(qū)重力流砂體垂向組合類型的發(fā)育具一定規(guī)律性。

3.1 疊置型砂體(A型)

主要是不同期砂質(zhì)碎屑流砂體疊加所形成(見圖6(a))。巖心中常見連續(xù)數(shù)米后的無粒序塊狀細砂巖，仔細觀察均為多期砂質(zhì)碎屑流砂體垂向相互疊置而成，由于不同期之間沉積間隔時間短，沒有沉積一定厚度的泥巖將其隔開。該類砂體主要發(fā)育在斜坡區(qū)的重力流溝道沉積中或者斜坡末端的坡腳處。

3.2 厚層等厚型砂體(B型)

主要發(fā)育在坡折帶沉積環(huán)境下，不同沉積期的砂質(zhì)碎屑流在垂向上相互疊加，2期砂質(zhì)碎屑流砂體之間被一定厚度的細粒沉積所分割(見圖6(b))。該類砂體組合也主要發(fā)育在斜坡和斜坡末端坡腳處。

3.3 薄層等厚型砂體(C型)

主要發(fā)育在湖盆中部深水沉積環(huán)境下，不同沉積期的濁流砂體在垂向上相互疊加，2期濁流沉積砂體之間被一定厚度的細粒沉積所分割(見圖6(c))。該類沉積砂體與厚層等厚型砂體類似，相鄰的砂體垂向上不連通，導致物性變差。

3.4 向上變薄型砂體(D型)

主要發(fā)育在深水重力流沉積后期，濁流砂體疊加在前期砂質(zhì)碎屑流砂體之上(見圖6(d))，表現(xiàn)為砂質(zhì)碎屑流向濁流沉積的演化過程。該類砂體組合主要發(fā)育在湖盆中較深水沉積環(huán)境中。

3.5 向上變厚型砂體(E型)

主要發(fā)育在深水重力流沉積后期，砂質(zhì)碎屑流砂體疊加在前期濁流砂體之上(見圖6(e))，表現(xiàn)為濁流向砂質(zhì)碎屑流沉積的演化過程[13～15]。該類砂體主要發(fā)育在湖盆中部的深水沉積環(huán)境中。

3.6 薄厚互層型砂體(F型)

主要為砂質(zhì)碎屑流沉積和濁流沉積相互演化時，砂體在垂向上的疊加(見圖6(f))。該類砂體發(fā)育部位一般離物源較遠。

圖6 鄂爾多斯盆地長7油層組重力流砂體垂向組合類型

4 沉積成因分析

4.1 湖盆底形

圖7 鄂爾多斯盆地長7油層組重力流沉積模式圖

盆地西南較陡的湖盆底形為重力流沉積發(fā)育提供了有利條件，并控制了重力流沉積的類型及分布。湖盆底形恢復研究表明，長7油層組沉積期，湖盆具東北緩、西南陡的特征，在盆地邊緣斜坡古水深為30～70m，湖盆中部最大水深150m左右。盆地南部、西南部由盆緣向盆內(nèi)發(fā)育斜坡，平均坡度為3～5°[11]，平面上分布于環(huán)縣-慶陽-寧縣-旬邑一線，至湖盆中部地形變平緩，變?yōu)楹灼皆?，平面上位于華池西北-華池-正寧東南一帶。湖盆的底形對重力流的分布和類型有明顯控制作用，在湖盆西南物源近端，坡折帶斜坡地帶，由于坡度較陡，沉積物以過路為主，所沉積重力流砂體主要以多條溝道型的砂質(zhì)碎屑流為主，在溝道之外發(fā)育薄層的濁流沉積，因此平面上砂體順物源的北東-南西向連續(xù)性好，而在垂直物源的北西-南東向連續(xù)性差。在湖盆遠端中部地區(qū)，湖盆底形變平滑，地形變?yōu)楹灼皆?，重力流沉積沿斜坡搬運至此后，由于坡度驟變而大量卸載堆積，形成以多期疊置的砂質(zhì)碎屑流為主的大規(guī)模砂體，其厚度大，平面連片性好。沉積物沿北東向繼續(xù)向湖盆中部運移，更加遠離物源，主要發(fā)育多期疊置或孤立的薄層濁流沉積(見圖7)。

4.2 細粒沉積物的高速率供應

盆地西南長7油層組沉積期發(fā)育辮狀河三角洲沉積，由于地形、氣候及物源區(qū)母巖性質(zhì)等因素決定，沉積物質(zhì)供應充足，沉積供應速率高，在坡折帶上端辮狀河三角洲前緣堆積大量細砂沉積物，在地震等促發(fā)機制下沿斜坡下滑，形成重力流沉積。此外，大量巖心粒度分析表明，鄂爾多斯盆地西南至湖盆中部，長7油層組重力流沉積砂巖粒度組成中，細砂及以下組分體積占94.2%，而細砂以上粗粒組分體積僅占5.8%。由于所攜沉積物粒度細，較粗粒沉積物更利于在重力作用下向更遠方向搬運。

4.3 高頻次地震促發(fā)

地震是重力流發(fā)育的主要促發(fā)機制[22]。構(gòu)造及沉積演化研究表明，晚三疊世，特提斯北緣的昆侖-秦嶺洋沿阿尼瑪卿-商丹斷裂帶由東向西呈“剪刀式”碰撞閉合，盡管盆地內(nèi)部構(gòu)造運動不明顯，但在西緣、南緣已經(jīng)發(fā)生了斷裂逆沖，并且在古太平洋板塊俯沖影響下，盆地開始由南北分異向東西分異轉(zhuǎn)變[23～25]。在長7油層組沉積前的長10～長8油層組沉積期, 盆地總體上處于河流、三角洲、濱淺湖及沼澤等沉積環(huán)境, 地勢相對平坦，至長7油層組沉積期，格局發(fā)生重大變化,盆地西緣逆沖推覆更為強烈，而盆內(nèi)發(fā)生快速沉降,形成了面廣、水深的湖盆，且盆地西南坡度明顯陡于西北[26～28]。西緣強烈的推覆構(gòu)造使得盆地西南及南部鄰區(qū)火山及古地震作用強烈。較陡的地形和地震促發(fā)作用,易于重力流沉積的形成。盆地西南長7油層組砂巖巖心中常見階梯狀斷層、腸狀構(gòu)造，具典型的震積巖特征[29,30]，表明古沉積期地震頻發(fā)。在高頻次地震作用下，盆地西南辮狀河三角洲前緣細粒沉積物發(fā)生重力流事件，形成多期縱向疊置的特征。同時，每一次地震促發(fā)的重力流事件將上次形成的沉積體繼續(xù)向湖盆中心搬運，歷經(jīng)多次，最終將其搬運至遠離邊緣幾十公里的湖盆中部深水區(qū)，這也是湖盆中部發(fā)育大規(guī)模重力流砂體的原因。

5 結(jié)論

1)鄂爾多斯盆地長7油層組在盆地西南及湖盆中部深水環(huán)境發(fā)育大規(guī)模重力流沉積，類型主要為滑塌沉積、砂質(zhì)碎屑流沉積和濁流沉積。

2)由于沉積形成過程中的水動力特征、物源供應及湖平面演化，造成長7油層組不同成因類型的重力流砂體相互疊置，形成疊置型、厚層等厚型、薄層等厚型、向上變薄型、向上變厚型、薄厚互層型6種砂體垂向組合。

3)盆地西南較陡的湖盆底形、細粒沉積物的高速率供應和高頻次地震促發(fā)是重力流砂體發(fā)育的重要原因。