鄂尔多斯盆地吴起地区三叠系延长组长7—长9段重力流沉积及其勘探意义^*

Gravity flow deposits and their significance on exploration in the Chang 7 to Chang 9 members of Triassic Yanchang Formation in Wuqi area,Ordos Basin

摘要

鄂尔多斯盆地陕北吴起地区长7段重力流沉积已有发现,但长8、长9段尚未有重力流沉积的报道。本次研究旨在全面揭示吴起地区长7—长9段重力流沉积的存在及其类型和对储集层的物性与含油性的控制作用。基于吴起地区长7—长9段厘米级岩心观察分析、粒度资料及测井解释,综合解析研究区砂岩的重力流成因及其类型。吴起地区长7—长9段重力流沉积十分广泛,并以浊流沉积为主,其次为砂质碎屑流沉积,另有重力沉积物滑动—滑塌沉积。建立了长7—长9段重力流沉积的多参数识别标志: (1)岩心构造特征: 滑动—滑塌沉积以变形和包卷层理为主; 砂质碎屑流沉积发育厚层块状层理及泥岩撕裂屑; 浊流沉积呈多期不完整鲍马序列叠加; (2)粒度特征: 砂质碎屑流沉积多呈“短尾”两段式,跳跃次总体占95%以上,斜率较陡,而悬浮次总体通常小于5%,且斜率平缓; 浊流沉积多呈典型的一段式; (3)C-M图: 研究区长7—长9段C-M值平行于C=M基线,符合重力流沉积特征。对2类重力流沉积的储集层、含油性及试油结果对比表明,砂质碎屑流沉积明显优于浊流沉积。吴起地区长7—长9段重力流沉积广布,其发现具有十分重要的勘探意义,其中砂质碎屑流沉积应作为研究区延长组下组合致密油勘探的优先靶区,其次为浊流沉积。

Abstract

While gravity flow deposits have been identified in the Chang 7 member of the Yanchang Formation in the Wuqi area,northern Shaanxi Province,Ordos Basin,no such deposits have been reported in the Chang 8 and Chang 9 members. This study aims to comprehensively reveal the presence,types,and controlling effects of gravity flow deposits in the Chang 7-Chang 9 members on reservoir properties and oil-bearing potential.Through centimeter-scale core observations,grain-size analysis,and well-log interpretation of the Chang 7-Chang 9 members in the Wuqi area,an integrated analysis was conducted to determine the genetic types and characteristics of gravity flow sandstones. Gravity flow deposits are widely distributed in the Chang 7-Chang 9 members of the Wuqi area,dominated by turbidity current deposits,followed by sandy debris flow deposits,with additional gravity-driven slide-slip deposits. Multi-parameter identification criteria for gravity flow deposits in the Chang 7-Chang 9 members have been established: (1)Core structures: slide-slump deposits exhibit deformed and convolute bedding;sandy debris flows show thick massive bedding and mudstone clasts;turbidites display stacked,incomplete Bouma sequences. (2)Grain-size characteristics: sandy debris flows typically show “short-tailed” bimodal distributions(>95% saltation sub-population,steep slope;<5% suspension sub-population,gentle slope). Turbidites generally exhibit unimodal distributions. (3)C-M diagrams: C-M values parallel the C=M baseline,consistent with gravity flow deposition. Comparative analysis of reservoir properties,oil saturation,and well testing results demonstrates that sandy debris flow deposits significantly outper form turbidites. The widespread distribution of gravity flow deposits in the Chang 7-Chang 9 members holds substantial exploration significance. Sandy debris flows should be prioritized as prospective targets for tight oil exploration in the lower petroleum assemblage of the Yanchang Formation,followed by turbidite deposits.

Graphical abstract

关键词

重力流沉积 / 砂质碎屑流沉积 / 浊流沉积 / 滑动—滑塌沉积 / 延长组 / 鄂尔多斯盆地

Key words

gravity flow deposits / sandy debris flow / turbidity current / sliding-slump / Yanchang Formation / Ordos Basin

深水重力流沉积作为重要的油气储集类型,近年来在全球沉积地质学与能源勘探领域受到广泛关注。随着对重力流沉积成因机制、沉积模式及主控因素研究的深入,国内外学者在重力流沉积方面取得了显著成果。20世纪早期Kuenen和Migliorini(1950)用浊流沉积解释了粒序层理的成因,Bouma(1962)提出了经典的“鲍马序列”,Normark(1970)首次提出了湖底扇模型,Lowe(1976)提出了“高密度浊流”,Hampton(1975)提出了 “细粒碎屑流”的概念。90年代以来,Shanmugam(1996,2000,2013)提出了砂质碎屑流概念及重力流沉积演化模式。邹才能等(2009)认为鄂尔多斯盆地吴起白豹地区长6段发育砂质碎屑流沉积。同年,李相博等(2009)也认为鄂尔多斯盆地长6段存在砂质碎屑流沉积,其分布区位于湖盆中心的吴起白豹、合水等地,大体在环县山城以东、马家砭—桥镇以南、庆阳—宁县以北的广大区域内。此后,李相博等(2010,2014)又进一步总结了砂质碎屑流的沉积特征与判识标志,认为砂质碎屑流沉积以块状砂岩为典型标准,无粒序层理,底面平坦,内部含悬浮泥砾。近些年来,鄂尔多斯盆地已在长6、长7段广泛发现了重力流沉积。付锁堂等(2010)、杨华和邓秀芹(2013)、刘芬等(2015)、庞军刚等(2022)均认为鄂尔多斯盆地长6、长7段发育多种重力流类型,并认为砂质碎屑流因较厚的砂体覆盖在烃源岩之上而形成较好的含油目的层,是重要的勘探对象。杨仁超等(2014,2015)还在长6、长7段发现了异重流沉积,称为异重岩。廖纪佳等(2013)、吕奇奇等(2022)、蒋文琦等(2025)等提出鄂尔多斯西南部陇东地区长7段重力流沉积以滑塌岩、砂质碎屑流沉积和浊积岩为主,并建立了湖底扇与滑塌体共存的沉积模式。

就吴起地区而言,除前述在白豹地区长6段报道有砂质碎屑流沉积发现外,最近张龙飞等(2025)在陕北定边—吴起地区长7段也发现了砂质碎屑流、浊流等重力流沉积。然而,目前包括吴起地区在内的鄂尔多斯盆地三叠系延长组重力流沉积多发现于陇东等盆地西南部地区,且在层位上多集中于长7段和长6段,而有关长8、长9段的重力流沉积则还很少见有报道。

基于对吴起地区长7—长9段15口井300余米岩心的厘米级观察,结合71口井、200余个粒度样品的分析等,首次系统揭示了该区长7—长9段各油层组的重力流沉积类型,建立了不同类型重力流(砂质碎屑流、浊流)沉积的粒度概率累积曲线的判识标准。在此基础上,根据80口井83个储集层物性和含油饱和度资料以及35口井36个试油数据,分析了吴起地区长7—长9段各类重力流沉积的储集层和含油性特征,为延长组下组合致密油勘探开发和甜点预测提供了依据。

1 区域地质概况

鄂尔多斯盆地位于中国中西部地区,是华北克拉通上发育起来的一个多旋回叠合型盆地。盆地内部可划分为6个一级构造单元: 伊盟隆起、渭北隆起、西缘逆冲带、天环坳陷、晋西挠褶带和陕北斜坡,面积25×10⁴ km²(何自新,2003)。陕北斜坡是盆地的主体,整体呈向西平缓倾斜的单斜,地层倾角不足1°,局部构造不发育。其中晚三叠世为一大型不对称内陆拗陷盆地,断裂褶皱不发育,发育多个沉积沉降中心,主沉积沉降中心总体偏南。

三叠纪延长期发育大型拗陷型湖盆,其中延长组划为了10个油层组。长10沉积时期湖盆开始发育,湖盆规模较小,湖水较浅,主要发育冲积平原、三角洲平原和滨浅湖沉积。进入长9期后,湖盆开始扩张,湖侵规模较大,以浅湖和三角洲沉积为主,局部发育半深湖沉积; 至长9末期,湖侵规模达到最大,湖盆中形成了规模较大的深湖—半深湖环境,形成了典型的深湖—半深湖油页岩——李家畔页岩沉积。至长8期湖盆有所萎缩,三角洲沉积比较发育。到长7沉积期,湖盆再次发生大规模扩张,盆地大范围被湖水淹没,深湖区面积显著扩大,形成了一长轴为北西—南东向巨型湖盆。进入长6后,湖盆进入了萎缩期,深湖区范围开始变小(邓秀芹等,2011;朱筱敏等,2013)。

吴起县位于陕北斜坡西段中部(图1),县域面积3791.5 km²,吴起油田勘探区面积2522 km²,已发现16套油层,主力油层为长4+5、长6和长9段。截至2022年底,吴起地区已探明储量中,长4+5和长6段占比最高,达58%;其次为侏罗系延安组和三叠系延长组下组合,分别占20%和17%。原油年产量超过240×10⁴ t,其中下组合产量占15%。近10年来,长6段以上层位增储上产和稳产难度加大,但延长组下组合勘探开发不断取得新突破。资源评价结果表明,吴起地区延长组下组合勘探潜力大,为该油田主要的接替资源(赵靖舟等,2025)。

2 长7—长9段重力流类型和特征

根据岩心观察和粒度资料综合分析结果,吴起地区长7—长9各段均主要发育3种沉积:滑动—滑塌沉积、砂质碎屑流沉积和浊流沉积。

2.1 重力流岩心观察

2.1.1 长7岩心观察

1)滑动—滑塌沉积。滑动—滑塌块体搬运沉积是受重力驱动沉积(操应长等,2021)。其中滑动沉积是前缘相带(坡折带等)的沉积物由于重力作用或外部原因(地震或洪水等)发生搬运,其发生搬运的位置靠近物源,在力学上属于塑性变形(陈广坡等,2018)。吴起地区长7段滑动沉积主要以细砂岩、粉砂岩为主。其典型特征如下: 岩层发生滑动,产生断层,但其内部构造未发生较为明显的变化(图2-A);砂岩滑动面清晰可见(图2-E)。滑塌沉积是斜坡上的半固结沉积物在重力作用下,沿破裂面向下短距离顺坡滑动形成的变形构造和内部具有滚动、揉褶等特征的块体沉积(邓秀芹等,2024)。吴起地区长7滑塌沉积主要有以下典型特征: 砂体内部发生二次滑动(图2-C);中间泥砂接触面突变(图2-D);发育揉皱变形构造(图2-B,2-D),内部构造发生较为明显的变化。

2)砂质碎屑流为非牛顿流体(宾汉体),其沉积物以黏塑性体形式向前移动,常表现为块体搬运、整体冻结沉积特征(鲜本忠等,2012;Shanmugam,2013;王岚等,2024)。吴起地区长7砂质碎屑流有以下特征: 块状细砂岩,颗粒无粒序变化和交错层理,并常见厚层块状砂岩叠置(图2-F,2-H);含有磨圆较好的漂浮泥砾(图2-G)。

3)浊流沉积。浊流是属于牛顿流体性质的沉积物流,主要特征是高密度和悬浮搬运沉积物(吕奇奇等,2025)。其重要标志为浊积岩粒序呈正递变层理。吴起地区长7浊流分布广泛,其典型特征为: 发育正粒序,单期厚度小于0.5 m,最小可小于0.1 m,但发育期次较多,呈多期叠覆(图2-I,2-K,2-M,2-N,2-O);常见不完整的鲍马序列,以AE段、BCD段为主(图2-I,2-K);发育火焰状构造(图2-J,2-L)。

2.1.2 长8岩心观察

1)滑动—滑塌沉积。吴起地区长8滑动—滑塌沉积特征主要以变形构造为主,岩层由于滑动、滑塌作用形成各种揉皱变形、包卷层理。其典型特征有: 砂岩底部发育滑动面,界面上下岩性不一且砂层有明显的变形构造(图3-B);受重力作用沉积物发生滑动滑塌,使同一砂体内部原层理构造变形,形成包卷层理和揉皱变形构造(图3-A,3-C,3-D,3-E,3-F)。

2)砂质碎屑流沉积。吴起地区长8的岩心观察中,砂质碎屑流沉积的主要特征有: 块状层理,无粒序层理,通常表现为连续性较好的厚层砂岩(图3-G,3-H,3-I)。

3)浊流沉积。岩性主要为细砂岩和粉砂岩。吴起地区长8浊积岩的典型特征为: 粒序层理段之上可见到平行层理、交错层理、水平层理发育段,构成了不完整的鲍马序列,主要有AE段、ACE段(图3-J,3-K)。发育火焰状构造(图3-L)。

2.1.3 长9岩心观察

1)滑动—滑塌沉积。吴起地区长9滑动—滑塌沉积的主要特征为: 层内原始层理发生改变,发育包卷层理(图4-A),且大部分滑动—滑塌沉积发育揉皱变形构造(图4-B,4-C,4-J)。

2)砂质碎屑流沉积。吴起地区长9砂质碎屑流较为发育,其典型沉积特征为: 岩性以细砂岩为主,粉砂岩少量,块状层理发育(图4-E,4-G、4-I);灰色砂岩中可见颗粒较大(颗粒直径达3 cm)、磨圆度较差的暗黑色泥砾颗粒漂浮(图4-B)。此外还见槽模构造(图4-K),多出现在砂质碎屑流沉积底界(王振等,2018)。

3)浊流沉积。吴起地区长9浊流沉积的典型沉积特征为发育鲍马序列,以泥岩与薄层细砂、粉砂岩互层为主,可见平行层理,顶部见泥岩段,主要发育ACE段(图4-F,4-H)。

2.2 重力流沉积粒度特征

2.2.1 粒度概率累积曲线特征

吴起地区长7—长9重力流粒度概率累积曲线主要为一段式和“短尾”两段式。Visher(1969)认为一段式和作者所称的 “短尾”两段式属于浊流沉积,但当时的浊流沉积概念包括砂质碎屑流沉积在内。按照目前流行的砂质碎屑流沉积与浊流沉积概念,根据岩心观察及与其相对应的粒度样品对比分析(图5),发现吴起地区的一段式和“短尾”两段式粒度概率累积曲线均可分为偏粗和偏细2种类型(赵靖舟等,2025),二者的界限大致在起始端粒径为2.5φ左右,其中偏粗的短尾两段式和偏粗的一段式指示砂质碎屑流沉积,偏细的一段式和偏细的短尾两段式指示浊流沉积。短尾两段式的特征是,跳跃组分与悬浮组分在截点4φ前后差异较大,跳跃组分占比很高(>95%)、斜率陡,而悬浮组分占比很小(通常<5%),斜率平缓,即比较平短,故名“短尾”。

吴起地区长7—长9油层组大量粒度资料分析表明: 浊流沉积以偏细的一段式为主(图6-A),粒度区间在2.5~5φ之间,斜率在57°~67°之间; 另有少量偏细的短尾两段式。

砂质碎屑流沉积主要为偏粗的一段式和偏粗的“短尾”两段式。其中偏粗的一段式(图6-B)粒度区间在1.75~4.25φ之间,相对于浊流的一段式,其粒度起始φ值较小,最大起始φ值为2.25φ;而浊流沉积的一段式最低起始φ值为2.5φ,斜率在53°~56°之间。

偏粗的“短尾”两段式(图6-C)粒度区间在1.5~5φ之间,起始φ值不超过2.5φ,概率累积曲线以跳跃组分占主体,占95%以上,斜率在48°~55°之间; 悬浮组分占比小于5%,斜率在4°~13°之间。

2.2.2 C-M图特征

将前述已分类的粒度资料C和M值进行做图分析(图7),吴起地区粒度数据总体呈平行C=M基线分布,反映为重力流沉积。其中砂质碎屑流沉积的C值和M值的平均值分别为227.68 μm和114.44 μm,浊流沉积的C值和M值的平均值分别为198.45 μm和101.39 μm,均小于砂质碎屑流沉积的C值和M值,与前述粒度平均值差异一致。表现在C-M图上,浊流沉积较砂质碎屑流沉积略偏向图的左下方。

2.2.3 不同重力流沉积类型粒度参数对比

综合对比吴起地区长7—长9段浊流沉积与砂质碎屑流沉积的主要粒度参数(表1),可以看出: 吴起地区砂质碎屑流沉积的平均粒径为3.19φ,浊流沉积的平均粒径为3.45φ,反映砂质碎屑流沉积较浊流沉积略粗,凸显了砂质碎屑流沉积搬运携砂能力较浊流沉积强的特征。

标准偏差(σ₁)是表示沉积物分选程度的参数。根据标准偏差划分沉积物分选级别的标准为: σ₁<0.35,分选极好; σ₁=0.35~0.50,分选好; σ₁=0.50~0.71,分选较好; σ₁=0.71~1.00,分选中等; σ₁=1.00~2.00,分选较差; σ₁=2.00~4.00,分选差; σ₁>4.00,分选极差(朱筱敏,2020)。吴起地区砂质碎屑流沉积的平均标准偏差σ₁为0.47,略高于浊流沉积的平均标准偏差0.42,说明浊流沉积的分选性稍优于砂质碎屑流沉积。但二者都属于分选好级别,且均以细砂岩为主。

偏度(SK₁)被用来判别粒度分布的不对称程度,尾部位于细粒一端的曲线具有正偏度值,位于粗粒一端的曲线具有负偏度值(Folk and Ward,1957;朱筱敏,2020)。吴起地区2种重力流沉积偏度都为正,反映其粒度总体偏细。但砂质碎屑流沉积的平均偏度(0.24)略大于浊流沉积的平均偏度(0.20),说明砂质碎屑流沉积较浊流沉积略微偏粗。

尖度(即峰度K_G)用来衡量粒度频率曲线的尖锐程度(Folk and Ward,1957;朱筱敏,2020)。吴起地区2种重力流沉积的尖度差异不大,都属于K_G>3的非常尖锐类型。

3 长7—长9重力流沉积的分布

就重力流沉积在吴起地区的分布特别是平面分布而言,能够最有效反映砂体沉积环境的无疑是岩心观察资料和粒度分析资料。但岩心观察资料通常十分有限,而吴起地区粒度分析资料比较丰富。故以下结合岩心观察、单井相分析及粒度概率累积曲线类型平面分布图,分析长7—长9各层段重力流沉积的分布特征。

3.1 长7段重力流沉积

根据单井相分析,吴起地区长7砂质碎屑流沉积和浊流沉积均比较发育,并以浊流沉积为主。如ZC130井(图8),井深 2074.27 m、2076.28 m处A、C岩心照片显示为典型的鲍马序列,粒度概率曲线为偏细的一段式,反映为浊流沉积,其测井曲线形态一般表现为中低幅度的多齿状钟型和指型相结合。

由24口井长7段粒度概率累积曲线的分布来看(图9),重力流沉积几乎遍及吴起全区,且浊流沉积较砂质碎屑流沉积发育。其中东北部除ZC128和ZC131井粒度概率累积曲线表现为偏粗的一段式,属砂质碎屑流沉积外,其余均为偏细的一段式,反映该区以浊流沉积为主。西部除T72井、南部除Z121和T23井等少数井外,亦主要为浊流沉积,粒度概率累积曲线表现为偏细的一段式为主,少数为偏细的“短尾”两段式。

3.2 长8段重力流沉积

单井相分析表明,吴起地区长8段也发育砂质碎屑流沉积和浊流沉积,并同样可能以浊流沉积为主。如W84井(图10)样品A粒度概率累积曲线呈现斜率较低的偏细一段式,镜下薄片呈现基底式胶结,主要为方解石胶结,粒度分选较差,颗粒呈次棱角状,符合浊流悬浮搬运沉积的特征; 样品B在岩心照片上可见平行层理,粒度概率累计曲线为偏细一段式,为浊流沉积,其镜下特征与A样品的相似,都属于悬浮搬运沉积; 样品C岩心可见包卷层理,为典型的滑动—滑塌沉积。

平面上,根据14口井粒度概率累积曲线分布特征(图11),重力流沉积在研究区长8段也十分广泛,且亦以浊流沉积为主,仅在西部边缘部分井(如W84、W86、T50井)见有砂质碎屑流沉积,其粒度概率累积曲线表现为偏粗的短尾两段式。另外,东部个别井(T20井)粒度概率累积曲线为偏粗的一段式,反映为砂质碎屑流沉积。需要说明的是,由于长8段岩心观察和粒度分析资料相对较少,其重力流沉积究竟以何者为主尚有待证实。

3.3 长9段重力流沉积

根据单井相分析结果,吴起地区长9段以砂质碎屑流沉积为主,浊流沉积分布局限。如W92井(图12),样品A粒度概率累积曲线呈现偏粗的“短尾”两段式,反映为砂质碎屑流沉积; 岩心样品B、C、D为块状砂岩,测井曲线形态为锯齿状箱型,为砂质碎屑流沉积; 样品E顶部为块状砂岩,底部见与粉砂质泥岩突变接触,其GR测井曲线从低值突变上升,可明显看到砂质碎屑流到浊流沉积的转变。

根据长9段33口井粒度资料分析(图13),该段重力流沉积分布同样十分广泛,且主要为砂质碎屑流沉积。其粒度概率累积曲线在区块西北部、西部和南部以偏粗的短尾两段式为主,其次为偏粗的一段式,另有1口井见高悬浮组分两段式(T70井),均反映为砂质碎屑流沉积,仅有少数井区(如W91、T69、T47、T53、S5、Z14、Z10井)为偏细的一段式,指示为浊流沉积。而东北部则表现为浊流沉积与砂质碎屑流沉积几乎同样重要。

3.4 长7—长9重力流沉积平面分布模式

根据前文各类重力流沉积物特征,建立了吴起地区沉积模式(图14)。来自东北部物源区搬运来的碎屑沉积物在三角洲前缘的沉积,受地震等因素影响在前缘地带发生滑塌,形成砂质碎屑的块体沿水道进行搬运,而砂质碎屑流在运输过程中能与浊流在时空上进行转换(Shanmugam,2013),随着搬运距离的进一步增加,浊流开始形成并沉积。三角洲前缘由于砂体的大量堆积,容易受外部因素影响(地震、波浪)发生滑动—滑塌,在三角洲前缘台缘带斜坡及深湖区形成大面积的砂质碎屑流舌状体,在其形成过程中,砂质碎屑流携带大量沉积物在水道中运输,随着坡度的减缓而开始卸载(吕奇奇等,2022)。其中的中砂质碎屑流和浊流在进入湖底后形成了湖底扇,包括以砂质碎屑流沉积为主的扇中和以浊流沉积为主的扇翼。

3.5 重力流平面分布规律

综合岩心照片、粒度资料和大量测井资料,发现吴起地区长7—长9各油层组重力流沉积砂体发育均不相同。

1)长7。长7₁和长7₂砂体整体较为发育(图15-A,15-B),长7₃则以张家滩页岩为主,大部分为深湖泥沉积,砂体发育较差; 长7₁和长7₂东北部和南部砂体较为发育,其中东北部发育的原因主要为靠近物源,有大量陆源碎屑沉积物供应,因其靠近三角洲前缘和坡折带过渡带,有着较为明显的深水沉积特征。西北部和南部发育的较厚砂体来源于定边地区、志丹地区东北—西南向的大面积砂体,呈现出一定的东南—西北向的趋势,因此西南部的铁边城等区域和南部的白豹等区域受东北物源控制,但其物源来源方向可能为东南—西北方向。吴起地区西南部分布面积较小的孤立的砂体。

2)长8。长8₁砂体发育(图15-C),且大面积分布,可能是三角洲前缘砂体发生大规模滑动—滑塌,通过水道大量运输,形成成片湖底扇,东北部较大的砂体还有三角洲前缘沉积的可能。研究区南部砂体长8₁,与长7₁、长7₂南部砂体来源相同; 长8₂砂体较发育(图15-D),除临近物源区域有连片砂体外基本以小型湖底扇的形式存在。

3)长9。长9₁和长9₂虽无大面积连片砂体(图15-E,15-F),但在整个区域以中大型的湖底扇的形式分布,此外与研究区长9₁油层组发现的李家畔页岩生油岩系相结合,长9油层组砂体具有较好的储集空间的潜力。

总之,吴起地区长7—长9段重力流沉积砂体东北部和南部发育,西南部以小—中型湖底扇的形式发育,扇中和扇翼的含砂高,其形成的重力流砂体有望成为研究区较好的储集体。

4 重力流沉积储集层与含油性特征及其勘探意义

4.1 储集层特征

吴起地区长7—长9重力流沉积砂岩的岩性均以长石砂岩为主,少量岩屑长石砂岩(图16)。

根据对吴起地区长7—长9重力流沉积的铸体薄片观察分析可知,长7段石英等刚性颗粒总体含量平均值为27.15%,含量较少,抗压实能力较弱,导致储集层经历了显著的压实作用,石英等刚性颗粒间呈现凹凸接触和镶嵌接触,局部出现长石被压溶的现象(图17-A);颗粒间孔隙被方解石和铁方解石胶结充填(图17-B),通过颗粒间的切割交代关系初步判定其生成的前后顺序: 紫红色铁方解石围绕暗红色方解石,说明铁方解石形成晚于方解石(图17-C)。

长8段的刚性颗粒总体含量平均值为26.9%,压实作用更为强烈,颗粒呈现定向排列(图17-D,17-E),可见云母颗粒被挤压变形(图17-E)后经历压溶作用而发生溶蚀,产生沿裂隙发育的孔隙,长石和岩屑也受到了压实溶蚀作用的影响,产生较好的次生孔隙; 此外还出现了方解石胶结(图17-F),强烈的胶结作用导致颗粒呈点接触,孔隙度进一步降低。

长9段砂岩碎屑颗粒呈次棱—次圆状,颗粒间呈点线接触(图17-G),云母颗粒被挤压变形(图17-H)。此外还出现了方解石胶结(图17-G)和部分方解石交代长石和岩屑的情况(图17-I)。

4.2 储集层物性特征

根据对吴起地区长7—长9段共83个常规物性资料(砂质碎屑流沉积共45个样品,浊流沉积共38个样品)的统计分析结果(表2; 图18-A),砂质碎屑流和浊流沉积砂岩均为典型的致密砂岩,但砂质碎屑流沉积较浊流沉积砂岩的物性明显要好一些。前者孔隙度区间为4.4%~16.5%,平均值为9.22%,中位数9.00%;渗透率区间为0.11×10^-3 μm²~3.84×10^-3 μm²,平均值为1.016×10^-3 μm²,中位数为0.83×10^-3 μm²。而浊流孔隙度区间为2.5%~11.1%,平均值为6.18%,中位数6.05%;渗透率区间为0.02×10^-3 μm²~1.16×10^-3 μm²,平均值0.395×10^-3 μm²,中位数0.26×10^-3 μm²。这除了可能与浊流沉积砂岩粒度较砂质碎屑流沉积砂岩细、导致压实作用较强有关外,还可能与浊流沉积的碳酸盐胶结物含量明显高于砂质碎屑流沉积有很大关系(表2;图18-B)。

4.3 重力流储集层的含油性

吴起地区8口井荧光薄片样品的观察发现(图19),砂质碎屑流沉积和浊流沉积均存在油质沥青、胶质沥青和沥青质沥青3种类型,但砂质碎屑流沉积砂岩的沥青分布较多,反映砂质碎屑流沉积的含油性好于浊流沉积。另外,砂质碎屑流沉积中的沥青质沥青含量较浊流沉积似乎更多。由于沥青质沥青的成熟度较高(Ma et al.,2024),因此砂质碎屑流沉积中充注的较高成熟度的油气可能多于浊流沉积,这是其含油性优于浊流沉积的原因之一。

根据吴起地区83个含油饱和度分析资料,浊流沉积的含油饱和度区间为12.25%~82.75%,平均值为48.871%,中位数为44.03%;砂质碎屑流沉积的含油饱和度区间为18.08%~84.34%,平均值55.612%,中位数52.36%(表3),表明砂质碎屑流沉积含油性明显优于浊流沉积砂岩,其原因主要在于前者的储集层物性好于后者(图20-A)。

另据研究区35口探井的试油资料,浊流沉积砂岩的试油产量平均值为1.99 t/d,砂质碎屑流沉积砂岩的试油产量平均值为3.44 t/d(表3;图20-B),反映砂质碎屑流沉积砂岩不仅含油性好于浊流沉积,而且产油能力也明显优于后者。因此,砂质碎屑流沉积应是吴起地区长7—长9层系石油勘探的最有利目标,其次为浊流沉积。

5 结论

1)本研究首次系统揭示了鄂尔多斯盆地吴起地区三叠系延长组长8和长9段重力流沉积的广泛存在及其沉积特征,并进一步论证了长7重力流在研究区的广泛分布。吴起地区长7—长9油层组主要发育滑动—滑塌沉积、浊流沉积、砂质碎屑流沉积3类重力流沉积,其中长7油层组以浊流沉积为主,长9和长8油层组以砂质碎屑流沉积为主。

2)建立了吴起地区长7—长9段重力流沉积的多参数识别标志: 岩心构造特征,粒度特征和C-M图特征。

3)长7—长9段重力流储集层中,砂质碎屑流因厚层块状构造及低碳酸盐胶结物含量,展现出优于浊流沉积的储集层物性特征、含油性特征及产油能力,因而具有重要的勘探开发意义,应作为吴起地区延长组致密油勘探的首选目标。浊流沉积因在研究区分布较广,也应作为重要的勘探目标之一。

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基金资助

*国家科技重大专项(2016ZX05050)