阮 昱 ，王 超 ，代 超

（1．西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710065；2．中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710200；3．中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第十一采油廠，甘肅慶陽 745000）

深水重力流沉積一直是當(dāng)今沉積學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。近些年來，我國(guó)深水沉積研究取得了一定成果，特別是鄂爾多斯盆地深水沉積儲(chǔ)層油氣勘探的成功，更是推動(dòng)了我國(guó)陸相湖盆深水重力流沉積研究的發(fā)展[1]。因此，研究及總結(jié)深水重力流沉積特征對(duì)油氣勘探具有重要意義。

鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層組儲(chǔ)層發(fā)育層位多、分布面積廣、勘探潛力大，現(xiàn)已建成了億噸級(jí)大油田。華慶地區(qū)長(zhǎng)63儲(chǔ)層是延長(zhǎng)組含油性最好、砂體最發(fā)育的層段，但其儲(chǔ)層物性較差，是典型的低孔低滲儲(chǔ)層[2]?？碧介_發(fā)結(jié)果表明，長(zhǎng)63儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大，儲(chǔ)層主要分布在三角洲前緣水下分流河道、河口壩砂體及大型濁積砂體之中，烴源巖的分布和沉積相展布對(duì)三疊系延長(zhǎng)組油藏的分布控制作用比較明顯。因此，研究沉積相特征，對(duì)油藏的分布規(guī)律具有重要的地質(zhì)意義，本文在長(zhǎng)63亞段沉積微相劃分和儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究深水重力流沉積微相對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的控制作用，總結(jié)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的變化規(guī)律，為預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層區(qū)帶、降低勘探開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)以及下一步油藏評(píng)價(jià)及開發(fā)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

華慶地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西南部，西鄰天環(huán)凹陷；地理位置處于甘肅省華池縣和慶陽縣境內(nèi)，面積約5 500 km2（圖1）。中生界延長(zhǎng)組為一套內(nèi)陸湖盆沉積，主體發(fā)育三角洲砂體，該區(qū)以巖性油藏為主，儲(chǔ)集條件差、非均質(zhì)程度高、油水關(guān)系復(fù)雜、隱蔽性強(qiáng)[3-4]。華慶地區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組按沉積旋回及含油性劃分為10個(gè)油層組，其中，長(zhǎng)63亞段為主力油層組，可進(jìn)一步劃分為長(zhǎng)三個(gè)小層[2]。長(zhǎng)63亞段為三角洲前緣湖底扇沉積，厚度為50～65 m，是本次研究的主要目的層段。

2 深水重力流沉積特征

鄂爾多斯地區(qū)延長(zhǎng)組沉積期為大型內(nèi)陸湖泊沉積，隴東華慶地區(qū)位于半深湖-深湖區(qū)，處于東北和西南等多物源體系的交匯部位，經(jīng)歷了長(zhǎng)8淺水三角洲、長(zhǎng)7最大湖泛和長(zhǎng)6深水重力流廣泛發(fā)育等湖盆演化階段。其中長(zhǎng)63亞段沉積期華慶地區(qū)位于陡坡帶，水體較深，物源供給充沛，發(fā)育深水重力流沉積體系。鄂爾多斯盆地重力流的研究始于20世紀(jì) 70年代，前期大多數(shù)是以濁積扇模式為基礎(chǔ)進(jìn)行研究。在解釋鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組深水砂體成因時(shí)，出現(xiàn)了滑塌濁積扇與坡移濁積扇、滑塌濁積巖與厚層塊狀濁積巖等多種解釋。近年來，隨著重力流理論的進(jìn)一步發(fā)展，砂質(zhì)碎屑流理論逐步被運(yùn)用到三疊系延長(zhǎng)組重力流研究中。李相博等通過巖心和野外剖面觀察，發(fā)現(xiàn)湖盆中心白豹、合水地區(qū)的長(zhǎng)6段塊狀砂巖屬于砂質(zhì)碎屑流；鄒才能等也認(rèn)為白豹地區(qū)長(zhǎng)6期三角洲前緣發(fā)育砂質(zhì)碎屑流；付鎖堂等發(fā)現(xiàn)在湖盆中心長(zhǎng) 6、長(zhǎng) 7 沉積期廣泛發(fā)育厚層塊狀砂質(zhì)碎屑流砂體；更有學(xué)者認(rèn)為鄂爾多斯盆地南部地區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段發(fā)育廣泛的深水重力流沉積，如滑移-滑塌沉積、砂質(zhì)碎屑流沉積、濁流沉積[5]。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置示意圖

根據(jù)研究區(qū)巖心、測(cè)井及地震等資料，分析認(rèn)為華慶地區(qū)長(zhǎng)63亞段主要發(fā)育陡坡背景下的三角洲湖底扇沉積，具有多物源扇體相互疊加、以砂巖儲(chǔ)層為主的特點(diǎn)，根據(jù)成因?qū)⒅亓α鞒练e體系分為砂質(zhì)碎屑流、泥質(zhì)碎屑流、濁流、滑塌四種微相類型。沉積微相是指具有獨(dú)特的巖性、巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、厚度、韻律性及一定平面分布規(guī)律的最小沉積組合[6]，通過沉積微相識(shí)別標(biāo)志、微相類型、平面展布特征對(duì)該區(qū)沉積微相進(jìn)行研究。

2.1 沉積微相識(shí)別標(biāo)志

2.1.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

根據(jù)研究區(qū)近 30口井的巖心觀察以及樣品實(shí)驗(yàn)分析表明，長(zhǎng)63儲(chǔ)層主要以還原壞境形成的灰色、灰褐色以及深灰色碎屑巖為主，巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，發(fā)育少量的鈣質(zhì)砂巖。長(zhǎng)63儲(chǔ)層砂巖類型以巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，其次是長(zhǎng)石砂巖（圖2），碎屑顆粒粒度均值為0.257 mm，一般小于0.500 mm，砂巖粒度較細(xì)，分選差-中等，雜基含量較高，原生粒間孔隙不發(fā)育，成分成熟度低，填隙物含量較高，主要由黏土礦物和碳酸鹽巖礦物組成?？傮w上長(zhǎng)63亞段砂巖結(jié)構(gòu)成熟度較低，為低能環(huán)境中快速混亂堆積的結(jié)果。

圖2 華慶地區(qū)長(zhǎng)63儲(chǔ)層砂巖分類

2.1.2 沉積構(gòu)造和古生物特征

沉積構(gòu)造一直被視為分析和判斷沉積環(huán)境的重要標(biāo)志，是確定沉積相類型最直接的標(biāo)志之一[7-8]。華慶地區(qū)長(zhǎng)63亞段中的原生沉積構(gòu)造類型多樣，包括粒序?qū)永?、溝模、塊狀層理、重荷模、泥質(zhì)撕裂屑、槽狀交錯(cuò)層理、滑塌變形、韻律層理、火焰狀構(gòu)造、透鏡狀層理、砂紋層理以及包卷層理，含撕裂碎屑等（圖3），均是識(shí)別濁流沉積的重要標(biāo)志。濁積巖是指具有不同層段鮑馬層序或序列的濁積巖（Bouma，1962）[9]。研究區(qū)長(zhǎng)63亞段自下而上出現(xiàn)A段底部遞變段、B段下平行紋層段、C段流水波紋層段、D段上平行紋層段，顯示包含近源至遠(yuǎn)源的濁流沉積類型[10]。長(zhǎng) 63油層組細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖中發(fā)育植物莖葉化石，古生物化石較少，可見到炭化的植物屑。

2.2 主要微相類型及特征

根據(jù)研究區(qū)長(zhǎng)63油層組的沉積背景及相標(biāo)志的分析，認(rèn)為長(zhǎng)63油層組為三角洲前緣湖底扇沉積。主要發(fā)育內(nèi)扇、中扇和外扇亞相，進(jìn)一步劃分為砂質(zhì)碎屑流、泥質(zhì)碎屑流、濁流、滑塌四種微相。其中，砂質(zhì)碎屑流、滑塌沉積主要屬于內(nèi)扇亞相，砂質(zhì)碎屑流與濁流間互為中扇，薄層濁流主要屬于外扇亞相，泥質(zhì)碎屑流發(fā)育相對(duì)較少。四種微相的形成機(jī)理包括整體凍結(jié)、摩擦固結(jié)以及懸浮沉降。

2.2.1 砂質(zhì)碎屑流微相

砂質(zhì)碎屑流是一種塑性流變、層流狀態(tài)的沉積物流，沉積物通常以整體“凍結(jié)”的方式發(fā)生沉積，常呈現(xiàn)為塑性成層的黏著流動(dòng)狀態(tài)，塊狀搬運(yùn)沉積物[11]。砂質(zhì)碎屑流微相主要發(fā)育于研究區(qū)的東南部。由于沉積物經(jīng)較長(zhǎng)距離搬運(yùn)入湖，湖水的阻力使碎屑顆粒的搬運(yùn)能力減弱，因此，長(zhǎng)63儲(chǔ)層砂質(zhì)碎屑流微相巖石粒度較細(xì)，以細(xì)砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，分選和磨圓度較差，支撐方式為顆粒支撐，偶夾薄層深灰色泥巖。底部可見印模，自下而上發(fā)育遞變層理、平行層理，砂巖中夾黑色泥礫、泥質(zhì)條帶等沉積構(gòu)造，自然電位、自然伽馬曲線呈中-高幅箱形、齒化箱形。主要發(fā)育連續(xù)疊加型、間隔疊加型砂體結(jié)構(gòu)，是長(zhǎng)期加積、持續(xù)沉降的結(jié)果，砂體間以沖刷面為界，沖刷面泥礫和頂?shù)字邪l(fā)育鈣質(zhì)膠結(jié)。

2.2.2 濁流微相

濁流是一種沉積物由湍流支撐的具有流變學(xué)特征的沉積物重力流，顆粒被湍流支撐且懸浮沉降。濁流微相主要分布在研究區(qū)的中部，發(fā)育細(xì)砂巖、粉砂巖。底部發(fā)育印模、溝模以及包括火焰構(gòu)造、砂球構(gòu)造和重荷模在內(nèi)的同生變形構(gòu)造，向上發(fā)育植物枝干化石、攪混構(gòu)造以及裂縫等。常見正粒序，可見平行層理、槽狀交錯(cuò)層理及沙紋層理等牽引流構(gòu)造，由于新加入的水體稀釋了濁流的體部和尾部中細(xì)小的顆粒，流態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變而變?yōu)闋恳鱗12]。自然電位、自然伽馬曲線呈中-高幅鐘形、指狀。砂體結(jié)構(gòu)以多期互層型為主，隔夾層以夾層為主，發(fā)育鈣質(zhì)膠結(jié)。

2.2.3 滑塌微相

滑塌是指塊狀沉積物隨著滑動(dòng)面的移動(dòng)，經(jīng)歷旋轉(zhuǎn)變形或崩塌墜入正在沉積的異地沉積物中的重力流沉積[13-14]。流體向上流動(dòng)所產(chǎn)生的超孔隙壓力作為滑塌的原支撐，在異地整體固結(jié)沉積，以朵體、孤立砂體的形態(tài)分布，主要發(fā)育灰色細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。常發(fā)育包卷層理、砂質(zhì)褶皺、球枕構(gòu)造、砂質(zhì)注入體以及底面重荷模等構(gòu)造。砂泥高度混雜，發(fā)育攪混構(gòu)造和滑塌變形構(gòu)造，整體呈塊狀。砂體結(jié)構(gòu)為側(cè)向單層型，發(fā)育堤岸滑塌沉積。

圖3 華慶地區(qū)典型巖心照片

2.2.4 泥質(zhì)碎屑流微相

泥質(zhì)碎屑流是一種以泥質(zhì)為主（泥質(zhì)含量大于75%），混雜少量砂質(zhì)團(tuán)塊、不規(guī)則泥礫和粉砂質(zhì)泥巖的塑性流體。長(zhǎng)63亞段泥質(zhì)碎屑流微相發(fā)育較少，主要沉積泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，在灰黑色泥巖中發(fā)育致密炭質(zhì)碎屑、泥巖中夾砂紋以及泥質(zhì)條帶等，大多為塊狀，反映了整體凍結(jié)的沉積方式。

2.3 沉積微相的平面展布特征

鄂爾多斯盆地西南部在延長(zhǎng)組沉積期具有西部、東北和南部 3個(gè)方向的物源[15]。通過觀察與描述研究區(qū)的大量巖心，結(jié)合測(cè)井和地震資料，對(duì)華慶地區(qū)長(zhǎng)63亞段沉積微相展布特征進(jìn)行研究。

華慶地區(qū)長(zhǎng)63亞段主要發(fā)育厚層砂質(zhì)碎屑流，邊部發(fā)育薄層濁積巖，局部發(fā)育少量滑塌巖。在地震剖面上具有明顯的楔形疊瓦狀前積反射結(jié)構(gòu)或丘形反射特征，反映具有坡折的陸架邊緣背景的低水位體系域扇三角洲或湖底扇沉積（圖4）。

鄂爾多斯盆地中生界上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組經(jīng)歷了完整的湖進(jìn)-湖退沉積旋回，發(fā)育湖泊-三角洲相沉積，儲(chǔ)層主要為三角洲砂體和濁積砂體，油藏類型主要為巖性、構(gòu)造-巖性油氣藏[16]，在三疊紀(jì)末期，鄂爾多斯盆地受印支運(yùn)動(dòng)的影響發(fā)生整體抬升，延長(zhǎng)組頂部遭受風(fēng)化、河流侵蝕等作用，形成水系廣布、溝壑縱橫、丘陵起伏的古地貌景觀[17]?，F(xiàn)階段構(gòu)造特征整體表現(xiàn)為一個(gè)東高西低，北高南低的單斜，長(zhǎng)63亞段油層處于湖盆開始坳陷的特殊時(shí)期，受構(gòu)造影響主要發(fā)育的微相包括正常沉積作用的半深湖-深湖相和事件沉積作用的砂質(zhì)碎屑流沉積、滑塌沉積和濁流沉積。砂體呈北東向展布，受西部和東北物源共同影響，中部發(fā)育大量的重力流沉積。沉積相基本控制了砂體的展布，厚層砂體主要發(fā)育于靠近物源方向的中部及東北部，西南部主要發(fā)育薄砂層（圖5）。通過對(duì)部分井的巖心觀察發(fā)現(xiàn)，砂體構(gòu)成形式變化不大，一般由盆緣向盆地中心發(fā)育砂質(zhì)滑塌、碎屑流、泥質(zhì)碎屑流、濁流沉積。即來自東北部的厚層砂體表現(xiàn)為大段塊狀，偶見泥質(zhì)條帶，上部常見不規(guī)則接觸面或扭曲層理、褶皺層理等滑塌變形構(gòu)造，主要是由前緣坡折帶滑塌形成的砂質(zhì)碎屑流；西南部砂體相對(duì)較薄，發(fā)育濁流沉積，沉積物較為混雜，巖心常表現(xiàn)為不完整的鮑馬序列。

圖4 B245井-B476井地震剖面

3 儲(chǔ)層的非均質(zhì)性特征

儲(chǔ)層非均質(zhì)性是儲(chǔ)層的性質(zhì)隨其空間位置而變化的屬性。由于沉積和成巖后生作用的差異，碎屑巖儲(chǔ)層的礦物組成、基質(zhì)含量、膠結(jié)物含量均不同，使孔隙形狀、大小和儲(chǔ)層物性發(fā)生變化，進(jìn)而形成儲(chǔ)層層內(nèi)、平面和層間的非均質(zhì)性[18-20]。不同沉積微相孔隙發(fā)育及物性特征不同（表1），水下分流河道砂體粒間孔發(fā)育程度高，孔滲相對(duì)較好，砂質(zhì)碎屑流和濁流粒間孔發(fā)育程度低，物性相對(duì)較差。

圖5 華慶地區(qū)長(zhǎng)63亞段沉積微相

表1 不同沉積微相孔隙類型及物性差異統(tǒng)計(jì)

物性參數(shù)的平面分布特征反映儲(chǔ)層物性的平面非均質(zhì)性，通常利用孔隙度和滲透率來表征[21]。從孔滲參數(shù)可以看出，研究區(qū)儲(chǔ)層的非均質(zhì)性較強(qiáng)，油層段平均孔隙度為 9.40%；平均滲透率為 0.30×10-3μm2，東北部?jī)?chǔ)層物性較好，非均質(zhì)程度相對(duì)較弱；中部和西南部砂質(zhì)碎屑流、濁流微相發(fā)育，非均質(zhì)性強(qiáng)。

華慶地區(qū)長(zhǎng)63亞段縱向滲透率主要發(fā)育三種韻律類型，其中砂質(zhì)碎屑流以均質(zhì)韻律為主，濁流主要為正韻律，儲(chǔ)層的整體滲透率較低，主體砂帶部分層段存在高滲透段，加劇了非均質(zhì)程度。如B437井平均孔隙度為7.48%，平均滲透率為0.15×10-3μm2，變異系數(shù)為 1.89，級(jí)差系數(shù)為 624，突進(jìn)系數(shù)為20.93；B432井平均孔隙度為10.52%，平均滲透率為0.26×10-3μm2，變異系數(shù)為1.27，級(jí)差系數(shù)為343，突進(jìn)系數(shù)為9.37；S157井平均孔隙度為 7.62%，平均滲透率為 0.04×10-3μm2，變異系數(shù)為 1.20，級(jí)差系數(shù)為 9.07，突進(jìn)系數(shù)為 191。以上參數(shù)表明儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，鈣質(zhì)、泥質(zhì)隔夾層加劇了層內(nèi)及層間非均質(zhì)性。

4 重力流沉積對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的作用

華慶地區(qū)長(zhǎng)63亞段為三角洲前緣湖底扇沉積，三角洲前緣水道進(jìn)入深湖區(qū)，依次發(fā)育湖底扇內(nèi)扇、中扇及外扇亞相，形成砂質(zhì)碎屑流、砂質(zhì)碎屑流與濁流組合、濁流3類砂體成因模式（圖6）。以湖底扇為沉積體系的重力流沉積，重力流進(jìn)入湖盆中心后，對(duì)先期的沉積物進(jìn)行搬運(yùn)及再沉積，沉積序列上常表現(xiàn)出如圖所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型厚砂體多期疊置的樣式。不同的砂體疊置模式，形成了不同的沉積微相。沉積物常發(fā)育于坡折帶處，從物源區(qū)沿坡折帶向下滑塌，一般經(jīng)歷滑動(dòng)、滑塌、碎屑流、濁流四個(gè)階段。濁積體分布范圍廣，厚度薄，與湖相泥巖互層。砂體發(fā)育程度及沉積微相分布特征綜合影響儲(chǔ)層非均質(zhì)性[22]。結(jié)合巖心與測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)觀察分析本區(qū)三角洲沉積特征，識(shí)別相標(biāo)志，劃分出砂質(zhì)碎屑流、濁流與滑塌三個(gè)主要的沉積微相。沉積微相展布控制了儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性，其中，砂質(zhì)碎屑流與濁流是本區(qū)儲(chǔ)層的主體相帶，從而導(dǎo)致儲(chǔ)層層內(nèi)、層間及平面非均質(zhì)性較強(qiáng)，隔層分布于遠(yuǎn)離物源的方向，砂體連通性差[23]。

圖6 華慶地區(qū)長(zhǎng)63亞段沉積相及砂體形成模式

5 油氣地質(zhì)意義分析

延長(zhǎng)組沉積期鄂爾多斯湖盆水體振蕩表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面經(jīng)歷了多次的湖侵、湖退，另一方面是沉積中心的振蕩遷移。這兩方面控制了烴源巖與儲(chǔ)集砂體在橫向上尖滅或側(cè)變，縱向疊置的沉積組合關(guān)系。湖盆的震蕩發(fā)展，有利于形成大型巖性油氣藏。研究區(qū)長(zhǎng)63油藏主要為巖性油藏，而影響長(zhǎng)63儲(chǔ)層含油性的主要沉積微相類型為砂質(zhì)碎屑流、濁流，勘探有利區(qū)位于河道砂體的主體部位，該部位一般砂層較厚、粒度較粗、儲(chǔ)層物性相對(duì)較好。

低滲透儲(chǔ)層中的相對(duì)物性高值區(qū)（“甜點(diǎn)”），是油氣聚集的主要場(chǎng)所，油氣優(yōu)先進(jìn)入物性好的河道中央部位，河道邊部由于泥質(zhì)含量增加，物性變差，含油性也隨之變差。非均質(zhì)性是影響油氣運(yùn)移及分布的重要因素，非均質(zhì)程度強(qiáng)，導(dǎo)致油氣運(yùn)移不暢，充注程度不高，飽和度低。

研究區(qū)長(zhǎng)63亞段優(yōu)勢(shì)砂體主要發(fā)育在河道的主體部位，厚度較大、隔夾層發(fā)育少、連通性好、非均質(zhì)性弱、平均物性高于長(zhǎng)63亞段骨架砂體整體平均物性，“甜點(diǎn)”區(qū)發(fā)育，勘探潛力大。

6 結(jié)論

（1）華慶地區(qū)長(zhǎng) 63亞段為三角洲前緣湖底扇沉積，發(fā)育深水重力流沉積，可識(shí)別出砂質(zhì)碎屑流、濁流、滑塌、泥質(zhì)碎屑流四種沉積微相。

（2）華慶地區(qū)長(zhǎng) 63儲(chǔ)層巖石類型多樣，砂體成因復(fù)雜，連通性差，加劇了縱向?qū)娱g的非均質(zhì)性。

（3）長(zhǎng) 63亞段砂質(zhì)碎屑流砂體主要發(fā)育在東北部，西南部主要發(fā)育濁流砂體，而中部則受到砂質(zhì)碎屑流與濁流共同影響。沉積微相展布控制了儲(chǔ)層平面的非均質(zhì)性，砂質(zhì)碎屑流與濁流發(fā)育區(qū)是華慶地區(qū)長(zhǎng)63亞段優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的主體相帶，但儲(chǔ)層層內(nèi)、層間及平面非均質(zhì)性較強(qiáng)。