周進(jìn)高 尹 陳 曾聯(lián)波 胡 琮 吳東旭 于 洲 李維嶺 唐 瑾 劉雨昕 賈佳佳

1.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院 2.中國(guó)石油集團(tuán)公司碳酸鹽巖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 3.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院 4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司 5.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司

0 引言

顆粒灘儲(chǔ)集層是碳酸鹽巖層系油氣勘探最重要的對(duì)象之一，全球大中型及以上碳酸鹽巖油氣藏（占全球碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)量的90%）中，顆粒灘儲(chǔ)集層有46個(gè)，占五分之一[1]。近年來(lái)，中國(guó)在碳酸鹽巖臺(tái)地顆粒灘儲(chǔ)集層的勘探中多次取得了重大突破，其中塔里木盆地奧陶系良里塔格組和一間房組[2]、鷹山組[3]等，四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組[4]、中上寒武統(tǒng)洗象池組[5]，中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組[6-7]，中三疊統(tǒng)雷口坡組[8-9]等。鄂爾多斯盆地下奧陶統(tǒng)馬家溝組[10-11]等亦發(fā)現(xiàn)了規(guī)模儲(chǔ)量的顆粒灘儲(chǔ)層，展現(xiàn)了馬家溝組顆粒灘相儲(chǔ)集層的巨大勘探潛力。近年來(lái)，鄂爾多斯盆地相繼在蘇322井、蓮92井等井奧陶系鹽下地層（馬五6亞段巨厚膏鹽巖以下地層）的白云巖儲(chǔ)層段獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，顆粒灘亞相為儲(chǔ)層形成的主要環(huán)境之一。此外，盆地中東部的神103、神100等井馬家溝組四段（以下簡(jiǎn)稱馬四段）白云巖儲(chǔ)層段測(cè)試也獲得了近萬(wàn)立方米的低產(chǎn)氣流，顯示馬四段亦具有良好的勘探潛力。

前人對(duì)于鄂爾多斯盆地馬四段的研究已取得一定成果。馮增昭等[12]認(rèn)為鄂爾多斯盆地陜北大氣田最有前景的天然氣產(chǎn)層是馬四段灘相白云巖。多位學(xué)者對(duì)馬四段古地理開(kāi)展了研究，但分歧較大。潘為等[13]、張永生等[14]認(rèn)為整個(gè)盆地普遍發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相；史基安等[15]認(rèn)為盆地東部烏審旗—榆林以北發(fā)育局限臺(tái)地相，以南發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相；周進(jìn)高等[16]認(rèn)為盆地中央古隆起以西發(fā)育盆地—斜坡相，以東發(fā)育局限臺(tái)地相，且臺(tái)緣顆粒灘微相和臺(tái)內(nèi)顆粒灘微相是顆粒灘型白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的有利微相。吳東旭等[17]對(duì)馬四段顆粒白云巖儲(chǔ)層進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其具有較好的物性，能夠成為儲(chǔ)層。周進(jìn)高等[18]、付金華等[19]、于洲等[20]結(jié)合最新勘探成果對(duì)鄂爾多斯盆地米脂地區(qū)馬四段進(jìn)行研究，認(rèn)為盆地東部馬四段臺(tái)內(nèi)顆粒灘微相和臺(tái)內(nèi)微生物丘微相是未來(lái)天然氣勘探的有利方向。

現(xiàn)有研究成果揭示，鄂爾多斯盆地馬四段白云巖儲(chǔ)層與顆粒灘亞相密切相關(guān)。然而，迄今為止對(duì)馬四段及各亞段顆粒灘的規(guī)模和分布規(guī)律尚不清晰，嚴(yán)重制約了馬四段天然氣勘探。為此，筆者基于前人研究成果，充分利用盆地馬四段鉆遇井、取心井資料，開(kāi)展巖心、薄片觀察及測(cè)井、錄井等資料分析，針對(duì)馬四段的顆粒灘特征、縱向疊置關(guān)系和灘體的橫向分布規(guī)律進(jìn)行了深入研究，落實(shí)馬四段顆粒灘發(fā)育的主控因素，并提出了下一步天然氣勘探方向，以期為馬四段顆粒灘型儲(chǔ)層下一步的天然氣勘探部署提供支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

前人基于野外露頭、巖心和薄片觀察描述結(jié)果，并結(jié)合地震和測(cè)井資料制作井震合成記錄，準(zhǔn)確標(biāo)定出石炭系頂、馬五5亞段底、馬五10亞段底、馬四段底和奧陶系底5套地層，并采用“層拉平解釋技術(shù)＋印模法”恢復(fù)鄂爾多斯盆地馬四段沉積前的古地貌，其結(jié)果顯示鄂爾多斯盆地馬四段沉積前具有“三隆兩凹一凸”的古構(gòu)造特征[24-25]，即：西部中央古隆起、北部伊盟古陸、東部呂梁低隆起，中央古隆起和呂梁低隆起之間自西向東分別為桃利廟凹陷、橫山凸起和米脂凹陷（圖1-a），這種“隆凹相間”的古構(gòu)造格局決定了馬四段的沉積特征。除古構(gòu)造格局影響外，盆地沉積情況還兼受秦祁海和華北海兩個(gè)海域的共同控制，其西、南緣主要受秦祁?？刂?，東部主要受華北?？刂疲醒牍怕∑穑ǘ跬锌似臁ㄟ叀h(huán)縣—河津）為兩個(gè)海域的轉(zhuǎn)換帶[26-27]。

圖1 鄂爾多斯盆地馬四期沉積古地貌圖[24]和層序—地層綜合柱狀圖

馬四段沉積期間氣候濕熱、海平面變化幅度較大，導(dǎo)致異于馬一段—馬三段沉積期的沉積環(huán)境[28-29]。該時(shí)期海平面大幅度上升，華北海越過(guò)中央古隆起與秦祁海完全溝通，中央古隆起作為水下隆起，對(duì)水體分隔已不起作用，但地貌高，水體相對(duì)較淺，水動(dòng)力較強(qiáng)，發(fā)育臺(tái)地邊緣相，中央古隆起以西和以南地區(qū)為斜坡相，盆地中東部為局限臺(tái)地相[30-31]。

前已提及，顆粒灘亞相是盆地馬四段白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的有利亞相，筆者本次研究重點(diǎn)討論顆粒灘亞相的特征和分布規(guī)律。鑒于馬四段沉積期作為馬家溝組最大一期海侵沉積，沉積期間沉積厚度較大，為了針對(duì)馬四段進(jìn)行更為準(zhǔn)確地表征，根據(jù)其海平面變化和沉積巖性特征，將其由下至上細(xì)分為馬四3亞段、馬四2亞段和馬四1亞段（圖1-b）。

2 顆粒灘類型及其主要地質(zhì)特征

按沉積環(huán)境和所處古地理背景可將鄂爾多斯盆地馬四段顆粒灘進(jìn)一步劃分為臺(tái)緣顆粒灘和臺(tái)內(nèi)顆粒灘，基本地質(zhì)特征如表1所示，二者主要差異為單期灘體的厚度及顆粒灘的累計(jì)厚度，此外水體能量、巖石特征、測(cè)井特征等多個(gè)方面也有所區(qū)別。

表1 鄂爾多斯盆地馬四段不同類型顆粒灘沉積特征對(duì)比表

2.1 臺(tái)緣顆粒灘及其地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地馬四段臺(tái)緣顆粒灘發(fā)育于區(qū)內(nèi)臺(tái)地邊緣，全段均有分布。其典型沉積特征表現(xiàn)為：①以殘余顆粒或顆粒碳酸鹽巖為特征，成分以砂屑和晶粒為主，并有生屑等，顆粒含量較少或可見(jiàn)顆粒幻影，分選、磨圓好（圖2-a、b）；②巖石類型主要有淺灰色—灰褐色粉晶白云巖（圖2-c）、含顆粒殘余結(jié)構(gòu)的粉晶—細(xì)晶白云巖（圖2-d）、砂屑白云巖（圖2-e）等；③在垂向剖面結(jié)構(gòu)上，發(fā)育由上、下兩部分組成的向上變淺的沉積微相序；④主要發(fā)育晶間（溶）孔，并有裂縫、粒間溶孔等（圖2-f）；⑤臺(tái)緣顆粒灘發(fā)育特征表現(xiàn)為單期灘體厚度大，累計(jì)厚度大?？偟膩?lái)說(shuō)，臺(tái)緣顆粒灘沉積地勢(shì)相對(duì)較高，沉積厚度厚，巖石粒度一般較臺(tái)內(nèi)顆粒灘粗，物性優(yōu)于臺(tái)內(nèi)顆粒灘，且累計(jì)臺(tái)緣顆粒灘厚度占地層厚度超過(guò)60%，灘地比相對(duì)較高。

圖2 鄂爾多斯盆地馬四段典型沉積微相巖性微觀特征照片

以定探1井為例。定探1井位于臺(tái)地邊緣中央古隆起帶定邊東北部，該井馬四段從下至上可劃分為3個(gè)四級(jí)層序和12個(gè)五級(jí)層序（圖3-a）。其中馬四3亞段發(fā)育4期臺(tái)緣顆粒灘，單個(gè)顆粒灘厚度大于9.8 m，累計(jì)厚度約61.0 m；馬四2亞段發(fā)育4期臺(tái)緣顆粒灘，單個(gè)顆粒灘厚度大于12.7 m，累計(jì)厚度約104.0 m；馬四1亞段發(fā)育4期臺(tái)緣顆粒灘，累計(jì)厚度為41.3 m，單個(gè)旋回灘體厚度大于7.1 m。定探1井馬四段自然伽馬電性特征整體表現(xiàn)為低、平直，一般小于20 API，巖性以殘余顆粒粉晶—細(xì)晶白云巖為主，沉積微相以臺(tái)緣顆粒灘和云質(zhì)灘間海為主，馬四3亞段底部發(fā)育灰質(zhì)白云巖和白云質(zhì)石灰?guī)r，為灰云質(zhì)灘間海微相，其余層段主要發(fā)育厚層白云巖，偶見(jiàn)夾薄層含泥白云巖和薄層石灰?guī)r，為臺(tái)緣顆粒灘和云質(zhì)灘間海微相。定探1井馬四段發(fā)育典型的向上變淺的沉積序列：下部為云質(zhì)灘間海微相，主要為粉晶白云巖；上部為臺(tái)緣顆粒灘，主要為砂屑白云巖或粉晶—細(xì)晶粒白云巖。

圖3 鄂爾多斯盆地馬四段沉積微相和層序旋回綜合柱狀圖

2.2 臺(tái)內(nèi)顆粒灘及其地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地馬四段臺(tái)內(nèi)顆粒灘發(fā)育于區(qū)內(nèi)局限臺(tái)地內(nèi)部構(gòu)造相對(duì)高區(qū)域或生物作用、沉積作用形成的凸起區(qū)，局部區(qū)域發(fā)育微生物丘與臺(tái)內(nèi)顆粒灘復(fù)合形成丘灘體，馬四1亞段到馬四3亞段均有分布。其主要沉積特征為：①以沉積殘余顆?；蝾w粒碳酸鹽巖（圖2-g）為特征，成分包括晶粒和砂屑，并有砂礫屑、生屑等，殘余顆粒含量較少，分選、磨圓中等—好；②巖石類型以灰色—深灰色、粉晶—細(xì)晶粒白云巖為主，含殘余顆粒結(jié)構(gòu)的粉晶—細(xì)晶白云巖、砂屑白云巖、藻白云巖（圖2-h）、少量砂礫屑白云巖和生屑白云巖；③垂向剖面結(jié)構(gòu)上以發(fā)育向上變淺的沉積序列為特征，單灘體厚度規(guī)模不大，一般小于4.5 m；④主要發(fā)育晶間（溶）孔，并有裂縫、粒間溶孔（圖2-i）等；⑤臺(tái)內(nèi)顆粒灘表現(xiàn)為單期灘體厚度小，累計(jì)厚度較厚，較臺(tái)緣顆粒灘薄的特征。總的來(lái)說(shuō)，臺(tái)內(nèi)顆粒灘沉積地勢(shì)相對(duì)較低，沉積厚度薄，巖石粒度一般較臺(tái)緣顆粒灘細(xì)，儲(chǔ)層孔隙度一般小于3.0%，物性稍遜于臺(tái)緣顆粒灘，且累計(jì)灘體厚度占地層厚度不超過(guò)30%，灘地比較低。

以靳6井為例。靳6井位于橫山凸起帶靖邊東北部的相對(duì)凸起區(qū)，根據(jù)海平面變化特征，可以進(jìn)一步劃分為3個(gè)四級(jí)層序和11個(gè)五級(jí)層序，其中馬四3亞段包含3期薄層顆粒灘，馬四2亞段包含4期顆粒灘，馬四1亞段包含2期薄層顆粒灘，每一期顆粒灘由1～3個(gè)旋回組成（圖3-b）。馬四3亞段自然伽馬電性特征表現(xiàn)為低、平直特點(diǎn)，一般小于18 API，巖性以白云質(zhì)石灰?guī)r為主，夾薄層白云巖，主要發(fā)育灰云質(zhì)灘間?；蚺_(tái)內(nèi)顆粒灘微相，單層厚度介于1.3～2.0 m，累計(jì)厚度為5.5 m；馬四2亞段自然伽馬電性特征也表現(xiàn)為低、平直特點(diǎn)，一般小于18 API，沉積物巖性以白云質(zhì)石灰?guī)r和白云巖不等厚互層為特征，主要發(fā)育灰云質(zhì)、云質(zhì)灘間?；蚺_(tái)內(nèi)顆粒灘微相，單層厚度介于1.1～1.8 m，累計(jì)厚度為8.0 m；馬四1亞段自然伽馬電性特征表現(xiàn)齒狀，一般小于25 API，巖性以白云巖、白云質(zhì)石灰?guī)r夾膏巖、膏質(zhì)白云巖為特征，為含膏云坪、灘間海沉積。靳6井馬四段發(fā)育典型的向上變淺的沉積旋回，相序縱向由上、下兩部分組成：下部為灰質(zhì)或灰云質(zhì)灘間海微相，主要沉積白云質(zhì)石灰?guī)r或石灰?guī)r；上部為臺(tái)內(nèi)顆粒灘微相，巖性主要為灰質(zhì)白云巖或白云巖。

式中：Q(X)，Coh(X)，R(X)均為極大化目標(biāo)函數(shù)；X=(θ1,θ2,,θn)，θi是整數(shù)，表示第i個(gè)構(gòu)件的模塊標(biāo)號(hào)，取值范圍是1～Nmax，Nmax為工程師設(shè)定的最大模塊數(shù)。在計(jì)算R(X)時(shí)，需要將X轉(zhuǎn)換為矩陣MSol。

3 顆粒灘發(fā)育規(guī)律

3.1 顆粒灘縱向發(fā)育特征

前已述及，位于臺(tái)緣顆粒灘微相發(fā)育區(qū)的定探1井和位于臺(tái)內(nèi)顆粒灘微相發(fā)育區(qū)的靳6井均發(fā)育典型的沉積微相序列。類比臺(tái)緣顆粒灘微相和臺(tái)內(nèi)顆粒灘微相發(fā)育區(qū)其他井資料，發(fā)現(xiàn)定探1井典型沉積旋回在中央古隆起及其東側(cè)區(qū)域廣泛分布，在蘇42、蘇51、定探1和定探2等井的取心段均可見(jiàn)，靳6井典型沉積旋回在橫山凸起帶及鄰近區(qū)域較為常見(jiàn)（圖4）。

圖4 鄂爾多斯盆地馬四段沉積微相序結(jié)構(gòu)與物性關(guān)系圖

臺(tái)緣顆粒灘形成于水下隆起，然而其所位于的中央古隆起帶地貌高于橫山凸起帶，沉積水體能量較高，受波浪作用影響，整個(gè)馬四段均發(fā)育淺灰色、褐灰色粉晶—細(xì)晶白云巖和顆粒白云巖。其微相變化表現(xiàn)為：云質(zhì)或灰云質(zhì)灘間?！_(tái)緣顆粒灘，巖性組合主要是白云質(zhì)石灰?guī)r或粉晶白云巖—砂屑白云巖或粉晶—細(xì)晶粒白云巖。隨著地層不斷垂向加積，并伴隨著海平面變化，垂向上表現(xiàn)為向上變淺、變粗的逆粒序，單旋回厚度介于18.6～51.0 m。以位于中央古隆起的蓮6井馬四2亞段4 414.9～4 429.9 m井段和蘇42井馬四1亞段3 766.1～3 769.8 m井段為例。蓮6井馬四2亞段4 414.9～4 429.9 m井段包含1個(gè)完整的旋回，旋回下部為云質(zhì)灘間海微相，巖性為粉晶白云巖，無(wú)儲(chǔ)集性能；旋回上部為臺(tái)緣砂屑顆粒灘，巖性為砂屑白云巖和粉晶—細(xì)晶粒白云巖，平均測(cè)井孔隙度分別為2.1%，儲(chǔ)集性能中等（圖4-a）。蘇42井3 766.1～3 769.8 m井段，旋回下部為云質(zhì)灘間海微相，巖性為粉晶白云巖，平均測(cè)井孔隙度為1.8%，儲(chǔ)集性能偏低；上部為砂屑臺(tái)緣顆粒灘，巖性為砂屑白云巖和粉晶—細(xì)晶粒白云巖，平均測(cè)井孔隙度為5.6%，儲(chǔ)集性能好（圖4-b）。

臺(tái)內(nèi)顆粒灘形成于臺(tái)地內(nèi)部水下凸起，馬四3時(shí)期受快速海侵影響，水體較深，水體能量低，形成厚層灰色、深灰色泥晶石灰?guī)r，局部夾薄層白云巖或灰質(zhì)白云巖，馬四2、馬四1時(shí)期相對(duì)海平面下降，形成泥晶石灰?guī)r和粉晶白云巖不等厚互層。臺(tái)內(nèi)顆粒灘發(fā)育的此類向上變淺、向上變粗的典型沉積旋回，表現(xiàn)為灰質(zhì)或灰云質(zhì)灘間海微相向上變化為臺(tái)內(nèi)顆粒灘微相，巖性組合主要是石灰?guī)r、含白云石灰?guī)r或白云質(zhì)石灰?guī)r—灰質(zhì)白云巖或白云巖。以位于橫山凸起的米探1井馬四2亞段2 630.5～2 645.5 m井段和位于桃利廟凹陷的桃112井馬四2亞段3 593.4～3 601.1 m井段為例。米探1井馬四2亞段2 630.5～2 645.5 m井段下部為灰質(zhì)灘間海微相，主要沉積石灰質(zhì)白云巖，儲(chǔ)集性能極差；上部為臺(tái)內(nèi)顆粒灘，巖性為粉晶—粉細(xì)晶粒白云巖，平均測(cè)井孔隙度為1.1%，儲(chǔ)集性差—中等（圖4-c）。桃112井馬四2亞段3 593.4～3 599.8 m井段下部為云灰質(zhì)灘間海微相，主要沉積暗灰色白云質(zhì)泥晶石灰?guī)r，幾乎無(wú)儲(chǔ)集性能；上部為臺(tái)內(nèi)顆粒灘，巖性為灰色粉晶—粉細(xì)晶粒白云巖，平均測(cè)井孔隙度為1.7%和2.2%，儲(chǔ)集性差和中等（圖4-d）。

3.2 顆粒灘平面發(fā)育特征

結(jié)合鄂爾多斯盆地70余口井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，應(yīng)用單因素分析多因素綜合作圖方法對(duì)馬四段巖相古地理進(jìn)行了恢復(fù)?；謴?fù)結(jié)果顯示，顆粒灘亞相主要發(fā)育于中央古隆起帶和盆地中東部橫山凸起帶，呈現(xiàn)近南北條帶狀分布（圖5）。此外，臺(tái)緣顆粒灘厚度較大，顆粒灘厚度向盆地東部快速減?。▓D6）。

臺(tái)緣顆粒灘主要沿中央古隆起呈近南北向發(fā)育，普遍灘體厚度較大，定邊附近區(qū)域?yàn)w厚度最大，可達(dá)百余米。位于“L”形中央古隆起富平附近區(qū)域亦發(fā)育臺(tái)緣顆粒灘，受資料限制無(wú)法對(duì)該區(qū)域臺(tái)緣顆粒灘進(jìn)行詳細(xì)研究。中東部凸起帶顆粒灘厚度較薄，受馬四3亞段沉積期早期海平面快速上升影響，臺(tái)地內(nèi)部的凸起皆淹沒(méi)于水下較深處，水體能量較弱，僅零星區(qū)域在次級(jí)海退期可發(fā)育臺(tái)內(nèi)顆粒灘，故馬四3亞段臺(tái)內(nèi)顆粒灘累計(jì)厚度一般不超過(guò)5 m，夾于厚層石灰?guī)r中。馬四2亞段和馬四1亞段時(shí)期，海平面下降，橫山凸起帶水體變淺，水動(dòng)力增強(qiáng)，烏審旗東北向及其鄰區(qū)、神木—榆林—橫山—志丹一線廣泛發(fā)育臺(tái)內(nèi)顆粒灘沉積，巖性上表現(xiàn)為白云巖和石灰?guī)r頻繁薄互層。除橫山凸起帶發(fā)育臺(tái)內(nèi)顆粒灘外，位于盆地南部黃陵和東部三山河附近區(qū)域的凸起亦見(jiàn)零星發(fā)育的臺(tái)內(nèi)顆粒灘。

4 顆粒灘發(fā)育的主控因素

前已述及，古構(gòu)造和相對(duì)海平面升降是控制顆粒灘發(fā)育的主要因素[32-33]。以下就馬四段沉積期的古構(gòu)造背景和相對(duì)海平面變化，并結(jié)合上述臺(tái)內(nèi)顆粒灘和臺(tái)緣顆粒灘的垂向疊置特征和分布規(guī)律進(jìn)行分析，并建立了鄂爾多斯盆地中東部馬四段沉積演化模式圖（圖7）。

圖7 鄂爾多斯盆地馬四段沉積演化模式圖

4.1 高頻旋回控制顆粒灘縱向發(fā)育規(guī)律

顆粒灘主要是由碳酸鹽巖顆?；蛄Ｐ冀M成的淺灘，通常形成于浪基面以上、淺水高能的碳酸鹽沉積環(huán)境，而沉積界面是否位于浪基面以上的高能環(huán)境取決于海平面升降變化引起的海水深度、動(dòng)蕩程度和水動(dòng)力條件的變化[34]。前已述及，鄂爾多斯盆地馬四段總體屬于一個(gè)完整的海侵—海退旋回，經(jīng)歷了3期海平面變化，每一期相當(dāng)于一個(gè)四級(jí)旋回，從下到上依次為馬四3亞段沉積期早期的快速海侵、馬四2亞段沉積期的緩慢海退和馬四1亞段沉積期的振蕩性緩慢海退，分別對(duì)應(yīng)海侵體系域、高位體系域早期和高位體系域晚期。馬四3亞期（海侵體系域），碳酸鹽巖生長(zhǎng)速度小于海平面上升速度，盆地內(nèi)部水體較深，沉積能量相對(duì)變低，主要沉積泥晶石灰?guī)r等細(xì)粒沉積物。馬四2亞期（高位體系域早期）和馬四1亞期（高位體系域晚期），盆地隆起隨相對(duì)海平面下降，逐漸位于浪基面附近，水體較淺，受強(qiáng)水動(dòng)力條件，顆粒灘“點(diǎn)狀”發(fā)育，并持續(xù)垂向加積。馬四3期水體深度遠(yuǎn)大于馬四2期和馬四1期，水體能量亦遠(yuǎn)小于后兩者，故馬四3亞段顆粒灘規(guī)模遠(yuǎn)遜于馬四2亞段和馬四1亞段。

進(jìn)一步研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，馬四段每一期海平面變化包含多期次一級(jí)的沉積旋回，相當(dāng)于五級(jí)旋回。五級(jí)旋回具有向上變淺、向上變粗的特征，由兩部分組成：下部的灰云質(zhì)或云質(zhì)灘間海微相和上部的臺(tái)內(nèi)顆粒灘或臺(tái)緣顆粒灘微相。下部為次級(jí)的相對(duì)海侵保證了可容空間的增長(zhǎng)，上部為次級(jí)的相對(duì)海退發(fā)育顆粒灘?？v向上顆粒灘累計(jì)厚度受五級(jí)旋回縱向疊加次數(shù)和單灘體厚度控制。五級(jí)旋回的高頻疊加亦促使形成多期次的顆粒灘，有利于累計(jì)厚度增長(zhǎng)。以靳6井為例，靳6井馬四3亞段發(fā)育3期臺(tái)內(nèi)顆粒灘、馬四2亞段有4期臺(tái)內(nèi)顆粒灘、馬四1亞段發(fā)育2期臺(tái)內(nèi)顆粒灘（圖6）。靳6井馬四2亞段臺(tái)內(nèi)顆粒灘累計(jì)厚度大于馬四3亞段和馬四1亞段。此外，單灘體厚度直接影響累計(jì)灘體厚度，對(duì)比定探1井馬四2亞段和靳6井馬四2亞段，雖然前者灘體疊加次數(shù)與后者相同，但是定探1井馬四2亞段中單灘體厚度遠(yuǎn)大于后者，其累計(jì)厚度亦遠(yuǎn)大于后者。

4.2 古地貌控制顆粒灘的平面分布

高頻旋回控制灘體縱向的發(fā)育規(guī)律，顆粒灘的平面分布主要受古地貌控制。從整個(gè)鄂爾多斯盆地馬家溝組古地貌背景來(lái)看，顆粒灘主要發(fā)育于中央古隆起和橫山凸起帶兩個(gè)隆起區(qū)。根據(jù)馬四期沉積古地貌圖（圖1-a）可知，橫山凸起隆起程度低于中央古隆起。在大規(guī)模海侵背景下，中央古隆起帶雖為水下隆起，但依舊滿足顆粒灘發(fā)育條件。盆地中東部橫山凸起帶則被淹沒(méi)于水下深處，故其顆粒灘發(fā)育規(guī)模遠(yuǎn)小于中央古隆起帶。

此外，對(duì)鄂爾多斯盆地中央古隆起和橫山凸起帶進(jìn)一步研究結(jié)果顯示，二者均存在次一級(jí)的凹陷、凸起構(gòu)造，顆粒灘的發(fā)育與這些次一級(jí)古地貌密切相關(guān)。從古地貌圖（圖1-a）可以看出，中央古隆起并非一個(gè)等高的古隆起，沿古隆起存在多個(gè)地貌相對(duì)低部位，定邊區(qū)域存在1個(gè)鞍部。另外，在臺(tái)地內(nèi)部橫山凸起帶，亦存在多個(gè)較為明顯的鞍部、洼陷。在局限的淺水環(huán)境下，相對(duì)隆起區(qū)水動(dòng)力較強(qiáng)，有利于顆粒灘亞相發(fā)育，相對(duì)洼陷區(qū)則主要發(fā)育灰云質(zhì)灘間海微相和白云巖坪微相。受這些次級(jí)的凹凸起伏控制，臺(tái)緣顆粒灘主要沿中央古隆起近南北向成帶發(fā)育，臺(tái)內(nèi)顆粒灘則于橫山凸起帶構(gòu)造高部位多期疊置成片分布（圖8）。

圖8 鄂爾多斯盆地馬四段顆粒灘分布圖

5 臺(tái)內(nèi)顆粒灘是有利勘探方向

5.1 顆粒灘是儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)

前人研究結(jié)果認(rèn)為，鄂爾多斯盆地馬四段顆粒灘原始孔隙度高，且經(jīng)歷了準(zhǔn)同生期、晚表生期和再埋藏期的成巖作用改造，儲(chǔ)集性能好，具備成為儲(chǔ)層的條件[35]。準(zhǔn)同生期，受海平面上升海水膠結(jié)作用影響，顆粒灘儲(chǔ)層物性大幅降低，海平面下降發(fā)生大氣淡水溶蝕作用增加了新的粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔。此外，靠陸一側(cè)水體相對(duì)較淺，由于氣候炎熱，海水會(huì)發(fā)生濃縮且能得到有效地保存，濃縮的鹵水向下滲透回流發(fā)生白云石化作用，交代早期沉積物，形成顆粒白云巖，有利于準(zhǔn)同生期孔隙的保存。晚表生期，即加里東末期，整體構(gòu)造開(kāi)始抬升，導(dǎo)致鄂爾多斯盆地馬家溝組從中奧陶世—早石炭世經(jīng)受風(fēng)化、剝蝕和淋濾作用改造，中央古隆起及北部靠近伊盟古隆起一帶和慶陽(yáng)古隆起東側(cè)一帶的馬四段白云巖直接暴露或接近地表，導(dǎo)致顆粒灘儲(chǔ)層遭受長(zhǎng)時(shí)期的表生巖溶作用的改造，儲(chǔ)層的孔隙度得以大幅度增加；而在遠(yuǎn)離風(fēng)化殼淋濾作用影響的榆林—志丹地區(qū)，表生期巖溶作用對(duì)其改造較弱，儲(chǔ)集空間類型仍以粒間（溶）孔和粒內(nèi)孔為主。再埋藏期，馬四段顆粒灘儲(chǔ)層受壓實(shí)作用和上覆地層中析出的Ca2+、Si4+、Fe2+等充填作用導(dǎo)致物性降低，上覆上古生界黏土礦物脫水產(chǎn)生后期Mg2+，進(jìn)一步交代早期形成的白云巖，形成含顆粒結(jié)構(gòu)的粉晶—細(xì)晶白云巖。此外，構(gòu)造破裂作用形成眾多的裂縫亦影響著儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能。

從鄂爾多斯盆地馬四段顆粒灘儲(chǔ)層巖心樣品統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，顆粒灘儲(chǔ)層孔隙度介于0.78%～15.65%，平均孔隙度為4.06%；滲透率介于0.005～86.010 mD，平均滲透率為9.110 mD。從物性頻率直方分布圖來(lái)看，儲(chǔ)層孔隙度絕大多數(shù)大于2.0%（占91.55%），小于2.0%的樣品僅占8.45%；滲透率大于0.100 mD儲(chǔ)層樣品占比為67.14%，主峰位于0.010～1.000 mD，具有高孔高滲的特征，儲(chǔ)集性能較好（圖9）。單井測(cè)井解釋成果，馬四段顆粒灘儲(chǔ)層測(cè)井解釋孔隙度一般介于1.0%～8.7%，儲(chǔ)集物性也較好。

圖9 鄂爾多斯盆地馬四段顆粒灘儲(chǔ)層物性特征圖

根據(jù)此次研究結(jié)果對(duì)鄂爾多斯盆地馬四段顆粒灘有利儲(chǔ)層的分布進(jìn)行了預(yù)測(cè)。圖8是馬四3亞段（圖8-a）、馬四2亞段（圖8-b）和馬四1亞段（圖8-c）的顆粒灘厚度圖。馬四段臺(tái)緣顆粒灘累計(jì)厚度為20.5～206.3 m，各亞段臺(tái)緣顆粒灘分布規(guī)律相似，沿中央古隆起廣泛發(fā)育，定邊地區(qū)臺(tái)緣顆粒灘最為發(fā)育，最大厚度超過(guò)200 m。臺(tái)內(nèi)顆粒灘廣泛發(fā)育于臺(tái)內(nèi)橫山凸起帶，但各亞段灘體的規(guī)模和特征有差異。馬四3亞段臺(tái)內(nèi)顆粒灘主要沿神木—榆林—橫山一帶分布，累計(jì)厚度介于1.1～7.6 m；馬四2亞段臺(tái)內(nèi)顆粒灘主要分布于烏審旗—靖邊一線和神木—榆林—橫山一線，累計(jì)厚度介于1.0～17.4 m；馬四1亞段主要分布于烏審旗—靖邊一線及神木—榆林一線，累計(jì)厚度介于1.2～23.4 m。綜合預(yù)測(cè)鄂爾多斯盆地臺(tái)緣顆粒灘和臺(tái)內(nèi)顆粒灘有利儲(chǔ)層分布區(qū)為：①定邊臺(tái)緣顆粒灘有利區(qū)，位于中央古隆起中部，該區(qū)域定探1、蓮6等井已揭示該區(qū)馬四段發(fā)育巨厚顆粒灘，最大厚度大于200 m；②神木—榆林—橫山臺(tái)內(nèi)顆粒灘有利區(qū)，位于米脂凹陷和桃利廟凹陷之間，區(qū)內(nèi)桃83、桃119和統(tǒng)100等井馬四1亞段顆粒灘厚度介于15.3～23.3 m，神114、雙168、靳6等井馬四段發(fā)育中—厚層顆粒灘儲(chǔ)層。

5.2 有利勘探區(qū)帶

據(jù)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果，定邊有利區(qū)可作為臺(tái)緣顆粒灘儲(chǔ)層有利分布區(qū)，神木—榆林—橫山有利區(qū)可作為臺(tái)內(nèi)顆粒灘儲(chǔ)層有利區(qū)。定邊有利區(qū)特點(diǎn)是儲(chǔ)層厚度大、物性好，然其缺乏圈閉條件，且該區(qū)域已鉆井多產(chǎn)大水，失去勘探意義。神木—榆林—橫山有利區(qū)位于桃利廟凹陷和米脂凹陷之間，面積約49 000 km2。該有利區(qū)靠近北部烏審旗下古生界馬家溝組（馬三段—馬一段）海相氣源，馬三段—馬一段海相烴源巖厚度普遍超過(guò)20 m，志丹西南、橫山西北、神木—米脂附近較大區(qū)域烴源巖厚度甚至超過(guò)80 m。此外，該有利區(qū)亦是上古生界煤系氣源的運(yùn)移指向區(qū)，且本區(qū)始終處于構(gòu)造演化和反轉(zhuǎn)的軸線附近，是油氣聚集的最有利場(chǎng)所。該有利區(qū)凸起區(qū)沉積期間發(fā)育大量的顆粒灘沉積，后期經(jīng)白云石化、構(gòu)造破裂作用等改造，形成了優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層，又得上古生界烴源巖側(cè)向供烴和下古生界海相烴源巖供烴，兼受上覆石灰?guī)r、膏鹽巖遮擋，是天然氣聚集的最有利場(chǎng)所。近年來(lái)，位于神木—榆林—橫山有利區(qū)內(nèi)的多口探井均有良好的氣測(cè)顯示。近期，米探1井在馬四段的天然氣勘探亦取得重大突破，于馬四2亞段和馬四3亞段獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，為該有利區(qū)天然氣勘探提供了有力證據(jù)。

6 結(jié)論

1）鄂爾多斯盆地馬四段發(fā)育臺(tái)緣顆粒灘和臺(tái)內(nèi)顆粒灘，臺(tái)緣顆粒灘和臺(tái)內(nèi)顆粒灘均由多期灘體疊置而成，二者差異主要體現(xiàn)在單灘體的厚度及顆粒灘的累計(jì)厚度，臺(tái)緣顆粒灘單層厚度一般介于1.1～51.0 m，累計(jì)厚度介于20.5～206.3 m；臺(tái)內(nèi)灘單層厚度介于1.1～4.5 m，累計(jì)厚度厚介于5.1～48.4 m。此外，水體能量、巖石特征和測(cè)井特征等多個(gè)方面也有所區(qū)別。

2）顆粒灘的發(fā)育與海平面變化密切相關(guān)，馬四期包含馬四3期快速海侵、馬四2期緩慢海退和馬四1期振蕩性緩慢海退3個(gè)4級(jí)海平面變化旋回，縱向上顆粒灘主要發(fā)育于馬四2亞段和馬四1亞段，縱向上主要發(fā)育于馬四2亞段和馬四1亞段，每一個(gè)4級(jí)旋回包括多個(gè)5級(jí)高頻旋回，顆粒灘發(fā)育于高頻旋回上部。

3）顆粒灘的發(fā)育亦受古地貌的控制，臺(tái)緣顆粒灘分布于中央古隆起帶，臺(tái)內(nèi)顆粒灘分布在神木—榆林—橫山凸起地區(qū)，在古地貌低部位顆粒灘不發(fā)育。

4）顆粒灘是儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，鄂爾多斯盆地馬四段顆粒灘發(fā)育定邊臺(tái)緣顆粒灘和神木—榆林—橫山臺(tái)內(nèi)顆粒灘兩個(gè)有利儲(chǔ)層分布區(qū)，其中神木—榆林—橫山有利區(qū)是未來(lái)天然氣勘探的有利方向。