鄂尔多斯盆地三叠系延长组层序地层格架与沉积相构成

第23卷 第5期2009年10月

现 代 地 质

G E O SC I ENCE

Vol 23 No 5

Oct 2009

鄂尔多斯盆地三叠系延长组层序地层格架与沉积相构成

王居峰,郭彦如,张延玲,刘昊伟,马德波

(中国石油勘探开发研究院,北京 100083)

收稿日期:

2009-03-16;改回日期:

2009-08-25;责任编辑:孙义梅。

基金项目:国家重大科技专项(2008zx05006)。

作者简介:王居峰,男,高级工程师,博士后,1968年出生,沉积学专业,主要从事层序地层学和石油地质学研究。

Ema i :l w jf07@petroch i na co m c n 。

摘要:运用高分辨率层序地层学的原理和方法,综合鄂尔多斯盆地野外地质露头、岩心、测井及地震资料,确定了层序界面的识别标志,在上三叠统延长组识别出不整合面和沉积作用转换面两种类型的层序界面。延长组发育7个具有等时意义的层序界面,将其划分为6个长期基准面旋回。根据短 中期基准面旋回的叠加样式,SQ 1层序至SQ3层序基准面上升旋回地层样式总体上以长期基准面上升半旋回为主,构成 上升不对称 型旋回结构;

S Q 3层序基准面下降

旋回至SQ 6层序地层样式则以长期基准面下降半旋回为主,构成 下降不对称 型旋回结构。沉积相类型及其展布受基准面升降变化控制明显,沉积微相类型以(辫状)河流 (辫状河)三角洲前缘水下分支河道为主。有利储层发育于长期基准面旋回上升半旋回的早中期以及下降半旋回的中晚期。

关键词:沉积相;层序地层格架;基准面旋回;延长组;三叠系;鄂尔多斯盆地

中图分类号:T E121 3 文献标志码:A 文章编号:1000-8527(2009)05-0803-06

Sequence Stratigraphic Fra m ework and Sed im entary Facies of Yanchang

Formation,T ri assic Syste m in Ordos Basi n

WANG Ju-feng ,GUO Y an -ru ,Z HANG Yan-li n g ,LIU H ao -w e,i MA De -bo

(R esearc h In stit u te of P e t rol eum Exploration and Develop m ent ,P etro Ch i na,Be i jing 100083,China )

Abst ract :In ter m s of t h e pri n ciple o f h i g h reso l u ti o n sequence strati g raphy ,sequence boundary m arks are de -ter m i n ed and t w o kinds of sequence boundaries of unconfor m ity and sh ift surface of deposition are iden tified ac -cord i n g to outcr op ,core ,logg i n g and seis m ic data i n Y anc hang For m ation ,U pper T riassic Syste m in O rdos Ba -si n .There are seven sequence boundaries w hich c lassify six long -ter m base leve l cyc les further in the basin .Based on stack i n g m odes o f shor-t ter m to m ed i u m-ter m base -level cycles ,stra t u m m ode of sequence SQ1to the risi n g stage o f sequence SQ 3ism ainly co mposed of rising stage of long -ter m base leve l cycles w hich co m posed

risi n g asy mm etry cycle configurati o n.S tratum m ode of the fa lling stage o f sequence SQ3to sequence SQ6is m a i n l y co mposed o f fa lling stage of l o ng -ter m base level cyclesw hich co m posed fa lling asy mm etr y cycle configu -rati o n .Sedi m entar y facies and its distribution are m a i n l y contro lled by the change of base leve.l Sedi m en tary m icro -facies are m a i n l y co m posed o f (bra i d ed)ri v er and d istri b utary channe l o f delta fron.t Favo rable sandbo -dies are m ainly d istr i b uted i n the lo w er to m iddle stage o f l o ng -ter m base leve l risi n g cycles and the m iddle to upper stage of long -ter m base leve l fa lling cycles .

K ey w ords :sed i m entary fac ies ;sequence stratigraph ic fra m e work ;base leve l cycle ;Y anchang For m ati o n ;Triassic ;O r dos Basi n 鄂尔多斯盆地是我国典型的克拉通盆地。在经历了早古生代浅海台地和晚古生代的近海湖盆

发育之后,至中生代进入了内陆湖盆的形成和发

展阶段,尤其是晚三叠世延长期进入湖盆发展的

全盛期,形成了多套生储盖组合,蕴藏着丰富的石油资源。近年来,其探明石油地质储量、石油产量年平均增长速度均居全国各大盆地之首,每年新增石油地质探明储量超过1亿,t 原油产量年增幅也在100万t 以上,彰显了巨大的勘探开发潜力。但随着勘探开发程度的提高,传统分层的穿时现象愈加凸显,在一定程度上制约了勘探进程。之前虽有多位专家和学者对延长组进行过层序地层方面的研究工作,但层序划分结果分歧较大[1-7]

,且总体上都是以钻井对比为主,地震资料应用较少。因此,以高分辨率层序地层对比方法为指导,通过加强地震 地质综合解释,建立井 震统一的等时地层格架,对于深入分析砂体的形成机制和分布规律、提高勘探成功率具有重要的现实意义。

1 区域地质概况

鄂尔多斯盆地延长组石油分布区主要位于盆地的中南部地区,包括天环坳陷南段和陕北斜坡的一部分,勘探面积约10 104

k m 2

,油藏类型以单斜构造背景上的岩性油藏为主(图1)。

晚三叠世延长期,鄂尔多斯盆地周边为高地剥蚀区环绕,湖盆底形呈西陡东缓的箕状,在东北、西南、西北和南部4大物源控制下,形成了全盆地

大面积分布的(辫状河)三角洲沉积体系[8-11]

,岩相带从盆地边缘向盆地内部分别为冲积相、(辫状)河流相 (辫状河)三角洲相 湖泊相。

延长组由下至上可分为10个油层组,各油层组之间均为连续沉积的整合接触。纵向上表现为由湖进到湖退的变化过程,反映了该大型沉积盆地从形成(长10 长9) 扩张(长8 长7) 萎缩(长6 长4+5) 消亡(长3 长1)的发育过程。

2 层序地层格架的建立

2 1 层序界面的识别标志

综合盆地周缘露头和盆地内部岩心、测井、地震资料分析,鄂尔多斯盆地延长组层序界面的识别标志主要包括以下3个。2 1 1 岩相突变面

延长组沉积时期,盆地周缘碎屑物质供给充分,自盆地周缘到盆地中部形成了大面积分布的(辫状)河流 (辫状河)三角洲相沉积。延长组

顶、底界面,在盆地周缘至盆地内部均表现为角

图1 鄂尔多斯盆地构造分区和研究区位置图F ig 1 G eog raph i ca l locati on and structura l partiti on m ap of

O rdos Basi n

度不整合面。层序界面之上的湖盆边缘至斜坡部位(水下)河道的侵蚀、冲刷作用明显,与下伏地层呈突变接触,底部常含泥砾(图2A )。2 1 2 测井相转换面

根据岩相与测井相的标定结果,在层序划分中主要选用了与岩性、粒度、泥质含量关系较为密切的测井曲线(包括自然伽马、自然电位、声波时差曲线等)作了对比分析,从分析对比结果看,主要有以下两种类型。

(1)渐变型。代表基准面升降过程中从上升到下降的逐渐变化过程。层序界面之下构成长期基准面旋回的短 中期旋回呈进积叠加样式,向上粒度逐渐变粗;界面之上的短 中期旋回则呈退积叠加样式,向上粒度逐渐变细。野外露头剖面上,通常对应反韵律沉积向正韵律沉积的转换位置(图2B)。在测井曲线上,SP 、GR 表现为自下

804现 代 地 质2009年

而上曲线组合由漏斗形转变为钟形(图3中的SB3、SB4界面)。

(2)

突变型。代表基准面快速升降变化中造成

的岩性突变,可分向上突变和向下突变两种。前者测井曲线在层序界面之下为平直或低幅异常,界面之上为箱形或高值异常,指示基准面迅速上

升过程中形成的浅水沉积物直接覆盖于较深水沉积物之上(图4);后者测井曲线在层序界面之下为高值漏斗型,界面之上为平直式低幅异常,指示水体逐渐变浅之后,缺失逐渐变深的过程,直接被较深水沉积覆盖。二者均指示了沉积间断的

存在。

图4 镇探1井延长组层序界面测井响应特征F ig 4

L og response o f sequence boundar i es o f Y anchang F or m ation i n w ell Zhentan 1

2 1

3 河道赋存形态的变化

在层序界面附近,由于可容纳空间较低,

(辫

状)河道沉积物粒度较粗,垂向加积作用较强,形成纵向上相互叠置、横向上彼此切割,向上变粗的河道充填复合体。河道砂岩总体厚度较大,侧向连续性好,均质性较强。当可容纳空间逐渐增大时,河道的相互叠置特征变差,单个河道砂层厚度增大,侧向加积作用增强,向上变细的粒序特征逐渐明显,河道彼此孤立分布,侧向连通性较差。

根据上述层序界面的识别标志,结合井 震标定结果,鄂尔多斯盆地延长组的层序界面包括不整合面和沉积作用转换面两种类型。

(1)不整合面。与经典层序地层学的层序边界相对应,不整合面也是长期基准面旋回的层序界面。研究区内指示该类层序界面的地震反射终端

805

第5期王居峰等:鄂尔多斯盆地三叠系延长组层序地层格架与沉积相构成

类型有顶超、削截、上超、下超等。其中延长组顶界面对应区域性角度不整合,削截特征最为

明显。

图5 鄂尔多斯盆地西南部L 99MH 19测线高分辨率层序地层解释剖面

F i g 5 H i gh reso l uti on sequence strati g raph ic interpretation o f li ne L 99MH 19i n the south w est o f O rdos Basi n

(2)沉积作用转换面。在基准面旋回变化过程中,随着可容纳空间的增大或减小,构成河流 三角洲相地层的高频旋回的对称性以及叠加样式发生有规律的变化。较长期基准面上升期,随着可容纳空间的增大,高频旋回呈退积叠加样式;较长期基准面下降期,随着可容纳空间的减小,高频旋回呈进积叠加样式。在稳定的河湖相沉积地层中,不同级次的层序界面分别对应不同级次的基准面旋回。

2 2 层序界面识别及其特征

结合区域地震、钻井层序对比,在鄂尔多斯盆地延长组识别出7个层序界面,自下而上分别

命名为SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7。其中SB1和SB7为不整合面,SB2 SB6为沉积作用转换面。

SB1对应中三叠统纸坊组与上三叠统延长组的分界面,为区域性不整合面,可全区对比。在野外露头剖面和盆地内的钻/测井剖面上,纸坊组顶部多为灰绿色泥岩,长10为浅灰色块状砂岩,二者之间呈突变接触(图2A );自然电位曲线和自然伽马曲线均呈突变的台阶状;自界面向上,沉积物粒度由粗变细,砂岩厚度逐渐减薄,泥质夹层增多、厚度变大;二维地震剖面上,界面之下见削截现象,界面之上常见双向下超反射,冲刷充填和逐层上超反射特征普遍,反映可容纳空间由小变大的沉积动力学过程。

SB2大致相当于长10与长9的分界面。在野外地质露头剖面上,界面之下为呈进积叠加样式

的砂岩,界面之上为透镜状砂岩;钻/测井剖面上,该界面位于进积叠加样式到退积叠加样式基准面旋回的转换位置;地震剖面上,界面之上的双向下超及上超现象普遍。

SB3大致相当于长8油层组内部长81

与长8

2

的分界处。露头剖面和钻/测井剖面特征与SB2界面相似(图2B )。地震剖面上,界面之下可见S 型前积反射结构,界面之上可见双向下超、上超及丘状叠加反射特征,由于紧邻长73

最大湖泛面高阻泥岩的强振幅、高连续同相轴,比较容易识别和标定追踪(图5)。

SB4大致相当于长61

的底界面。露头剖面和钻/测井剖面特征与SB3界面相似。地震剖面上,界面之下可见前积反射结构的顶超面,界面之上双向下超反射特征明显(图5)。

SB5大致相当于长32

的底界面。露头剖面、钻/测井剖面和地震反射特征与SB4界面相似,只是在大部分地区界面之下的前积反射结构更为明显,且前积复合体延伸较远,反映SQ4层序湖盆快速萎缩的特征;在靠近湖盆中心位置,地震剖面上可见明显的坡折。

SB6大致相当于长22

的底界面。在钻/测井剖面上位于一套反韵律砂岩的顶部,自然电位和自然伽马曲线特征明显。地震剖面上,以界面之上的大范围上超反射结构为特征。

SB7对应侏罗系的底界面,为一区域性不整合面。在钻/测井剖面上表现为岩性和电性的突变面。地震剖面上由河道下切造成的冲刷充填反射特征明显,易于在全区追踪和对比。2 3层序地层格架的建立

在上述层序界面识别的基础上,通过井 震

806现 代 地 质2009年

标定,将延长组划分为6个长期基准面旋回(相当于三级层序),自下而上分别命名为SQ1 SQ6(表1),建立了全盆地层序地层格架。

由于后期构造运动的影响,研究区的南部及西南缘延长组地层遭受剥蚀,造成层序地层发育不全。如在西南部的崇信 泾川地区,SQ4 SQ6被剥蚀殆尽,侏罗系直接覆盖在SQ3层序(长7)之上。同时,由于后期构造挤压造成的地层褶皱变形,导致平面上地层剥蚀不均衡,经常见 天窗

现象。

通过多方向的层序地层剖面对比分析,SQ1 SQ 2层序地层样式总体上以长期基准面上升半旋回为主,构成 上升不对称 型旋回结构(图4),至SQ3层序最大湖泛面(长7油页岩)构成超长期基准面旋回(相当于二级层序)的基准面上升半旋回,反映基准面持续上升、湖盆沉积范围持续扩张的沉积动力学过程。

SQ 3 SQ6层序则相反,层序地层样式总体上以长期基准面下降半旋回为主,构成 下降不对称 型旋回结构(图3),自SQ3层序最大湖泛面向上构成超长期基准面旋回的基准面下降半旋回,中间长4+5、长3湖相泥岩的发育,反映基准面震荡性下降、湖盆沉积范围震荡性萎缩的沉积过程。

3 沉积相构成及有利储层分布

3 1 沉积相构成

受古地理环境和周缘山系的控制,鄂尔多斯盆地延长组沉积时期的4大物源体系,控制了骨架砂体的成因类型和展布特征。

根据露头、岩心、钻井、测井相和地震相资料综合分析,西北和西南物源体系主要控制形成辫状河三角洲 湖相沉积体系,可以识别出辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝和滑塌浊积扇等沉积亚相或微相类型。东北和东南物源体系主要控制形成曲流河三角洲 湖相沉积体系,可以识别出三角洲平原、三角洲前缘水下分流河道、河口坝和滑塌浊积扇等沉积亚相或微相类型。全盆地延长期湖相沉积广泛,SQ1、SQ 5和SQ6层序主要以滨浅湖亚相沉积为主,SQ 2、SQ3和SQ 4层序沉积时期,湖盆中部发育有半深湖 深湖亚相暗色泥岩和油页岩沉积,构成盆地主要的烃源岩。

沉积亚相或微相类型及其展布受基准面升降变化控制明显。根据钻井资料分析,基准面上升期,具退积型三角洲特征,A /S 比值逐渐增大,多期湖泛作用发生,滨浅湖相泥岩夹层增多,水下分支河道和前缘席状砂发育;基准面下降期,具进积型三角洲特征,水下分支河道、河口坝、滑塌沉积发育,多期三角洲叠置作用较强,三角洲分布面积较大。

3 2 有利储集相带层序地层位置

在延长组沉积过程中,伴随着基准面的升降变化,反映可容纳空间和沉积物补给通量的A /S

比值发生相应变化,产生与此过程相对应的地层响应,从而导致直接反映储层物性的规律性变化。总体上,随着基准面的上升,砂体的发育程度及物性由好变差。下降期则相反,并且低可容纳空间条件更有利于储层的发育。

将延长组钻井的油层段归到其所对应的层序地层位置可以发现,油气层的分布与所处的层序地层位置密切相关。有利储层发育位置主要出现在基准面旋回上升半旋回的早 中期以及下降半

旋回的中 晚期[12]

。平面上,受沉积和成岩作用控制,有利储集相带主要分布于湖岸线之内(辫状河)三角洲前缘亚相,主要储集砂体为水下分流河

道砂体[13]

,尤其是多期叠置的水下分流河道砂体储集物性最好。例如盆地西南部SQ3层序基准面

807

第5期王居峰等:鄂尔多斯盆地三叠系延长组层序地层格架与沉积相构成

上升半旋回早期(长81

)的辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体,构成了西峰、镇北等油田最主要

的含油砂体,砂体分布面积及厚度均较大(图6)

。图6 SD 3层序基准面上升期沉积相及有利储层分布图F i g 6 D i str i bu ti on o f sedi m en tary f ac ies and favorab le rese r -vo i rs i n risi ng base -l eve l cy cle of S Q 3

4 结 论

(1)鄂尔多斯盆地三叠系延长组的层序界面包括不整合面和沉积作用转换面两种类型,可识别出7个具有等时意义的层序界面,将其划分为6

个长期基准面旋回。

(2)鄂尔多斯盆地延长组可划分为1个超长期旋回、6个长期基准面旋回。其中,S Q 1层序至SQ 3层序基准面上升到下降的转换位置,长期旋回样式以基准面上升半旋回为主,构成 上升不对称 型旋回结构;SQ3层序基准面下降半旋回至SQ 6层序,长期旋回样式以基准面下降半旋回为主,构成 下降不对称 型旋回结构。

(3)沉积相类型及其展布受基准面升降变化控

制明显,基准面上升期具退积型三角洲特征,基准面下降期具进积型三角洲特征。沉积微相类型

总体上以(辫状河)三角洲前缘水下分支河道为主。

受基准面升降变化的控制,有利含油储层主要发

育于基准面旋回上升半旋回的早 中期以及下降半旋回的中 晚期,尤其是在基准面下降到上升的转换位置,油层厚度大,储集物性好,分布面积广,在石油勘探中应重点关注。参考文献:

[1] 杨友运.鄂尔多斯盆地南部延长组沉积体系和层序特征

[J].地质通报,2005,

24(4):

369-372.

[2] 倪新锋,陈洪德,韦东晓.鄂尔多斯盆地三叠系延长组层序地

层格架与油气勘探[J ].中国地质,2007,34(1):73-79.[3] 傅强,李益.鄂尔多斯盆地三叠系延长组长8 长7油层组

高分辨率层序地层格架及其地质意义[J ].现代地质,2006,20(4):579-584.

[4] 毛明陆,李元昊.鄂尔多斯盆地三叠系延长组层序地层特征

[J].低渗透油气田,2005,

10(4):

5-11.

[5] 王宏波,郑希民,冯明.鄂尔多斯盆地三叠系延长组层序

地层与生储盖组合特征[J].天然气地球科学,2006,

17

(5):677-681.

[6] 陈洪德,倪新锋.陇东地区三叠系延长组沉积层序及充填响

应特征[J].石油与天然气地质,2006,27(2):143-151.[7] 王峰,田景春,陈蓉.盐定地区三叠系延长组层序地层特征与生储盖组合[J].新疆地质,

2007,25(1):96-100.

[8] 付金华,郭正权,邓秀芹.鄂尔多斯盆地西南地区上三叠统

延长组沉积相及石油地质意义[J].古地理学报,2005,

7

(1):34-44.

[9] 何义中,陈洪德,张锦泉.鄂尔多斯盆地中部石炭系 二叠

系两类三角洲沉积机理探讨[J].石油与天然气地质,2001,22(1):68-71.

[10] 宋凯,吕建文,杜金良,等.鄂尔多斯盆地中部上三叠统

延长组物源方向分析与三角洲沉积体系[J].古地理学报,2002,4(3):

59-66.

[11] 韩永林,李健,王海红,等.鄂尔多斯盆地西南缘晚三叠

世早期沉积体系分析[J].低渗透油气田,2005,

10(4):

1-4.

[12] 王居峰.山东东营凹陷沙四段盐下层油气成藏条件分析

[J].现代地质,2009,

23(3):

313-318.

[13] 郑浚茂,游俊,何东博.渤海湾盆地与鄂尔多斯盆地陆相优

质储层形成条件对比分析[J].现代地质,2007,

21(2):

376-386.

808

现 代 地 质2009年