鄂尔多斯盆地白豹地区长6油层组湖底扇高分辨率层序分析

Question

如题所述

Answer 1

一、地质背景

白豹地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中偏西南部(图9-1)，作为白豹油田主力油气产层的上三叠统延长组长6油层组为一套砂、泥岩呈旋回性韵律互层的组合，厚120～150m，自下而上可细分为长6³、长6²、长6¹三个油层。区域上，其构造-岩相古地理格局受长7期最大湖侵后基底逐渐抬升回返和周缘碎屑物强烈进积充填影响，以正北的阴山古陆为主物源方向(聂永生等，2004;郑荣才等，2007)，在白豹以北地区发育有自北而南向半深湖-深湖区方向延伸的吴旗—靖边—安塞等多个朵体组成的三角洲裙带，在白豹地区，发育有三角洲前缘沉积体因失稳发生重力滑塌而形成快速堆积的湖底扇沉积体系，具备优越的以自生、自储、自盖为特征的岩性油藏成藏条件(郑荣才等，2006)。

二、沉积相和高分辨率层序特征

(一)沉积相特征

白豹地区长6油层组三角洲前缘滑塌湖底扇沉积体系的成因机制为:在高水位晚期向低水位期转换期间的间歇洪水泛滥期，河流的流速和流量很大，所携带的大量碎屑物质在三角洲前缘斜坡带快速堆积，形成超覆在河道间歇期沉积的泥、粉砂岩之上的河口坝和水下分流河道进积砂体。当进积砂体沉积厚度和坡度增大到稳定休止角的极限值时，首先在沉积物内部产生超孔隙压力，由于沉积物自身的重力大于下部泥岩的承受能力，促使沉积界面开始倾斜并超出稳定休止角，使沉积物强烈液化和沿泥质沉积物表面顺坡滑移流动而发生重力滑塌、流动。随着滑塌和对下伏沉积物冲刷作用的增强而形成的下切侵蚀水道，成为将三角洲前缘斜坡上部的砂质沉积物搬运到斜坡下部或更远深水区的主要通道，在流动、分流与稀释的过程中，由内扇滑塌液化沉积物流逐渐转变为内-中扇的砂质碎屑流、近源高密度浊流和外扇远源的低密度浊流，在三角洲裙带前缘，对应每一个自北而南延伸的三角洲朵体，形成多个呈鸟足状、舌状和朵状分布的湖底滑塌扇沉积体系(图9-2)。

图9-1白豹地区构造和地理位置图

(二)高分辨率层序特征

以T.A.Cross基准面旋回层序级别划分和命名原则为基础，同时考虑界面性质、界面级别、层序结构和叠加样式，将白豹地区长6油层组划分为1个长期、3个中期、11个短期和22个超短期旋回层序(图9-3)，其中长期和中期旋回层序与岩石地层单位划分方案中的段、亚段具有对应关系(表9-1)。

图9-2白豹地区长6³油层(MSC1层序上升半旋回)沉积相略图

图9-3白豹地区长6油层组各级别层序界面和洪泛面测井相解释模型(白230井)

表9-1白豹地区长6油层组高分辨率层序划分方案与岩石地层对应关系

1.超短期基准面旋回层序

向上变“深”非对称型旋回结构此类型主要出现在湖底扇沉积体系的内扇和中扇亚相。层序的主体主要由水道化砂体组成，成因类型包括湖底扇内扇和中扇中的主水道及分支水道等。不同水道砂体岩性组合特征虽然差异很大，但旋回的结构非常一致(图9-4)，具有如下几个共同特点:①仅保留基准面上升半旋回沉积记录，下降半旋回表现为冲刷面，即受层序顶部冲刷面下切侵蚀作用造成的地层缺失，相当于层序下降半旋回的时间跨度;②层序底界面大都为具下切侵蚀作用的冲刷面，层序由超覆底冲刷面的单一岩性或多个岩性，如细砂岩、粉细砂岩、粉砂岩和泥岩组成向上变细加“深”的沉积序列;③形成于A/S＜1的条件下，按岩性组合和沉积序列特征，可细分为A/S1低可容纳空间和A/S＜1的高可容纳空间两种亚类型。

(1)低可容纳空间向上变“深”非对称亚类型(A₁型):整个层序由单个或多个水道砂体连续叠置组成，岩性相似且组合简单，主要为细砂岩、粉细砂岩，偶夹粉砂岩，层序的底、顶面都为发育于砂体之间的冲刷面，具有向上略趋加“深”变细的沉积序列，以保存上升半旋回沉积的水道砂体为主(图9-4中的A₁)，砂体之间不发育泥、粉砂质泥隔层，因此砂体的连通性极好，为最有利储层发育的超短期层序结构。

(2)高可容纳空间向上变“深”非对称亚类型(A₂型):岩性组合相对较复杂，往往由细-粉砂岩、泥质粉砂岩和泥岩有序地叠置组成向上连续变细加“深”沉积序列，底部或下部往往为细砂岩，与下伏地层大多数呈岩性突变的冲刷接触关系。与A₁型比较，不仅位于层序中下部的水道砂体保存较完整，而且位于层序上部的细粒漫溢沉积往往也可得到不同程度的保存(图9-4中的A₂)，因此，储集砂体主要出现在层序的中下部，上部为局部泥、粉砂岩隔层的发育位置，也是一类非常有利于储层发育的超短期层序结构。

图9-4湖底扇体系中常见的超短期和短期旋回层序结构类型(左:白115井，长6³;右:丹40井，长6¹)

向上变浅非对称型旋回结构此类型是较为少见的超短期旋回层序结构，层序的主体主要由水道间漫溢粉砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩组成(图9-5)，基本特点为:①仅发育基准面下降半旋回沉积记录，上升半旋回表现为无沉积间断面或水进冲刷面，相当于层序下降半旋回的时间跨度;②层序由超覆无沉积间断面或水进底冲刷面的单一岩性或多个成因上有联系的岩性，如泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩组成向上加粗变浅的沉积序列;③按岩性组合和沉积序列特征，可细分为A/S＜1的低可容纳空间和A/S＞1的高可容纳空间两种亚类型，前者主要由水道间漫溢组成，底为水进底冲刷面或无沉积间断面(图9-5中的B₁)，后者主要由外扇粉砂质泥岩、泥岩和中扇水道间漫溢泥质粉砂岩、粉砂岩组成，底为无沉积间断面(图9-6中的B₂)。

对称型旋回结构此类型(以下简称C型)层序形成于沉积物供给速率等于或略小于可容纳空间增长率(A/S≥1)的条件下，为湖底扇沉积体系的中扇和外扇亚相中最为发育的超短期旋回层序结构类型之一，其特点为:①层序由基准面上升和下降两个半旋回叠加组成(图9-6，9-7)，具有相对较完整的韵律性水进-水退旋回性和二分时间单元的沉积记录;②层序内发育有两类界面，其一为层序的底、顶界面，即层序的边界面，其成因或为小型冲刷面，或为相关整合界面，其二为超短期洪泛面，位于进积(或加积)→退积→加积(或进积)作用形成的由粗变细复变粗(或由浅变深复变浅)沉积序列的中部，相当于短期基准面由上升折向下降的相转换面位置;③以洪泛面为对称轴，按层序中的上升半旋回与下降半旋回厚度变化状况，可进一步细分为对称性变化各不相同的三个亚类型:以上升半旋回为主的不完全对称型(图9-6，9-7中的C₁型);上升半旋回与下降半旋回近完全－完全相等的对称型(图9-6，9-7中的C₂型)、下降半旋回为主的不完全对称型(图9-6，9-7中的C₃型)，以C₂型和C₃型为白豹地区长6油层组最发育的超短期旋回结构类型;④在同一沉积体系或同一相带的不同位置，三个亚类型层序的结构对称性变化和沉积演化序列具有较大差别，空间分布规律遵循可容纳空间机制所确定的A/S比值条件。

图9-5湖底扇沉积体系中常见的超短期和短期旋回层序结构类型(华625井，长6²)

图9-6湖底扇沉积体系中常见的超短期和短期旋回层序结构类型(白232井，长6²)

图9-7湖底扇沉积体系中常见的超短期和短期旋回层序结构类型(左:白206井;右:元138井)

不同结构类型的超短期旋回层序分布模式在白豹地区长6油层组地层中，各沉积体系不同结构类型的超短期旋回层序分布具有特定的规律性，区域上明显受基准面上升期有效可容纳空间向物源方向溯源迁移，而下降期间则向盆地方向顺源迁移的双向变化过程和有效可容纳空间变化机制控制。就本研究区而言，不同结构特征的超短期旋回层序分布有如下几个基本特点:①具A型结构的超短期旋回层序主要分布在内扇和近内扇的中扇水道发育区，大多数由多个水道砂体连续叠加组成A型旋回结构;②具C型结构的超短期旋回层序主要分布在中扇水道和水道间漫溢沉积区;③在同一层序的不同相带，从内扇→外扇→半深湖至深湖出现由A型向C₁型、C₂型和C₃型的结构变化规律。

2.短期旋回层序

短期旋回层序大多由两个结构相似的超短期旋回层序叠加组成，厚度一般为数米至近十米级，结构类型如同超短期旋回，发育有向上变“深”非对称型、向上变浅非对称型和对称型三种基本类型，其中变“深”非对称型可进一步划分为低可容纳空间和高可容纳空间两个亚类型，大多由A型超短期旋回层序叠加组成(图9-5)，对称型则可进一步划分为两种不完全对称型与一种近完全-完全对称型共三个亚类型(图9-6，9-7)，大多由C型超短期旋回叠加组成。旋回结构对称性变化规律亦如同超短期旋回，具有A型主要出现在内扇和中扇水道沉积区，而B型和C型大多数出现在中扇水道间和中扇向外扇过渡带的分带性展布规律。上述特征表明:当短期基准面呈初始上升状态时，以中扇水道砂质沉积最为活跃，发育向盆地低部位下超、向高部位上超的主动进积序列为特征，非常有利于储集砂体的发育;伴随湖平面上升幅度逐渐加大、有效可容纳空间向物源方向迁移和中扇沉积区向物源方向退缩，沉积强度减弱，沉积物变细，形成向上变细减薄的退积序列，一般以发育泥质隔层为主;当短期基准面进入下降状态时，伴随湖平面下降幅度加大和有效可容纳空间向盆地方向迁移，位于上游和中游地带的内-中扇沉积区很快进入侵蚀冲刷状态而缺失下降半旋回沉积，来自物源区的和侵蚀再搬运的沉积物共同向盆地方向搬运，自中扇中下游向外扇方向的顺源沉积作用加强，以中扇水道和前缘无水道席状砂沉积作用最活跃，形成向上加粗的进积序列，也非常有利于储集砂体的发育。由此可见，对应基准面升降过程的可容纳空间变化机制，是控制中扇、外扇至半深湖沉积区超短期和短期基准面旋回结构有序分布的主要因素。

3.中期旋回层序

中期旋回层序由2～4个短期旋回层序按一定的方式叠置组成(图9-8，9-9)，具有类同短期旋回层序的结构类型和分布模式，主要特征如下:

(1)以发育下降半旋回为主的不完全对称型层序为主，而A型结构的层序不发育;

(2)在C型中期旋回层序中，其上升半旋回主要由C₁型和C₂型短期旋回层序叠加组成向上变“深”变细的加积→退积序列，下降半旋回主要由C₂型、C₃型短期旋回层序叠加组成向上变浅和略加粗的加积→弱进积序列;

(3)中期旋回中向上变“深”非对称型短期旋回结构主要发育于内扇主水道沉积区;

(4)由不同相带的中期旋回层序结构变化，可反映中期地层旋回过程的沉积学响应特征类似于短期旋回，最有利储层发育的砂体主要出现在中期上升半旋回的中、下部，大多由连续叠置的主水道和分支水道砂体组成，一般以发育于层序界面上的内扇和中扇水道砂体储集物性为较佳。

图9-8湖底扇沉积体系中常见的中期旋回层序结构类型(白115井，长6³)

图9-9湖底扇沉积体系中常见的中期旋回层序结构类型(华625井，长6²)

4.长期旋回层序

长期旋回层序与岩石地层单位中的段相当，对应于Vail的Ⅲ级旋回层序。长6油层组是一个完整的区域性湖进-湖退沉积旋回，由三个中期旋回叠加组成。层序结构大部分属于上升与下降半旋回厚度近相等的C₂型，部分为下降半旋回厚度略大于上升半旋回的C₃型，反映该层序形成于构造沉降非常缓慢和稳定的、物源供给始终处于弱欠补偿状态的缓慢湖进-缓慢湖退过程中(图9-3)。

三、层序地层格架中的生储盖组合特征

(一)层序地层格架和生储盖组合特征

以单井沉积相和高分辨率层序地层的精细分析作为划分各级别基准面旋回层序的依据，选择长期旋回层序界面和湖泛面为等时地层对比的优选位置，以中期旋回层序为等时地层单元，对白豹地区长6油层组进行高分辨率层序地层划分、等时对比和建立层序地层格架。在长、中期旋回层序等时对比基础上，再选择中期旋回层序界面和洪泛面为等时地层对比标志，确定短期旋回层序为等时地层单元，结合其结构类型、叠加样式，及其在中期旋回中的位置和同期相邻短期旋回层序之间对比的关系，在相控模式指导下，进行相当于地层反演的逐层对比，建立相当于短期旋回时间尺度的层序地层格架(图9-10)，描述格架中的沉积充填演化序列和储、隔层展布。

1.MSC1(长6³油层)时期

由SSC1至SSC3三个短期旋回叠加组成，以位于SSC3中间的湖泛面为中期湖泛面，此中期湖泛面也相当于该长期旋回层序的首泛面(TS₁面)，其下的上升半旋回相域相当于低位体系域，以发育低位期的三角洲前缘水下滑塌浊积扇沉积体系为主，由于前期湖水位较大幅度下降和物源供给较为充沛，内-中扇水道的侧向迁移和沉积充填作用活跃，砂体厚度较大，分布面积较广，岩性组合以砂岩夹泥岩为主，部分水道砂体连续叠置，因此为最有利和有利储集砂体发育的层位。其上的下降半旋回相域相当于湖侵体系域(或水进扩张体系域)早期沉积，为继首次湖泛之后的滑塌浊积扇沉积体系发育期，扇体的发育规模虽然有所收缩，但伴随中期湖平面的低幅下降，内-中扇水道砂的沉积充填作用仍较活跃，岩性组合以砂岩夹泥岩或砂、泥岩互层组合为主，为有利和较有利储层发育的层位。

2.MSC2(长6²油层)时期

由SSC4至SSC7四个短期旋回叠加组成，以位于SSC5中间的湖泛面为中期湖泛面，此中期湖泛面也为该长期旋回层序的最大湖泛面(MFS面)，其下的上升半旋回相域相当于湖侵体系域中晚期沉积，该中期旋回层序界面上SSC4短期基准面上升期的内-中扇水道砂的沉积充填作用仍很活跃，岩性为砂岩夹泥岩组合，因而为有利于储层发育的层位。其余部分以发育半深湖-深湖相泥岩间夹中扇-外扇浊积砂沉积为主，岩性以砂、泥岩互层组合为主，伴随中期湖平面上升幅度的加大砂体发育规模变小，岩性为泥岩夹砂岩组合而不太有利于储层发育。至最大湖泛期以连续沉积半深湖-深湖相暗色泥岩为主，为长6油层组中最重要的烃源岩和区域性隔层(或盖层)发育的层位。最大湖泛面之上的下降半旋回相域相当于早期高位体系域的早时沉积，因受湖平面低幅下降影响，重新进入半深湖-深湖相泥岩与中扇-外扇浊积砂体的韵律交替沉积期，砂、泥岩互层的岩性组合仍不太有利于储层发育。

白豹地区元138井-白226井-山123井层序地层对比和地层格架图

3.MSC3(长6¹油层)时期

由SSC8至SSC11四个短期旋回叠加组成，以位于SSC9中间的湖泛面为中期湖泛面，以该湖泛面为界，其下的上升半旋回相域相当于早期高位体系域晚时沉积，湖平面升、降变化幅度小，对沉积环境的影响不大，因此仍以发育半深湖-深湖相泥岩与中扇-外扇浊积砂体的韵律交替沉积为主，为不太有利于储层发育的层位。其上的下降半旋回相域相当于晚期高位体系域，因受持续加速的湖平面下降影响，进入盆地的沉积物质逐渐增多加粗，重新进入以滑塌湖底浊积扇为主的沉积状态，岩性由泥岩夹砂岩组合到砂、泥岩互层组合，逐渐过渡到砂岩夹泥岩组合，自下而上由不太有利于储层发育的层位，渐变为较有利储层发育的层位。

(二)层序-岩相古地理特征

基于高分辨率层序分析方法的层序-岩相古地理编图，就是将沉积学和高分辨率层序分析与岩相古地理编图紧密结合起来，利用层序界面和其他关键界面，以相域为编图单元编制等时岩相古地理图(或沉积微相图)。这种新的编图技术方法，由于提高了地层格架中小层砂体(或单砂体)劈分、等时追踪对比和生、储、盖组合匹配关系的描述精度，成功地减少了压缩编图法、优势相编图法和岩性比例编图法等技术方法等时性差的缺陷，加深了对沉积微相平面分布规律的认识，因而有效地提高了有利相带、有利层位和有利区块的预测和评价水平，为编制大比例尺、短时间尺度的沉积微相图和砂体分布图提供了有力的技术支撑。图9-2展示了以中期上升半旋回为等时地层单元编制的层序-岩相古地理图，编图结果表明此类图件由于提高了编图单元的时间分辨率和等时地层对比精度，可非常精细地刻画砂体的发育规模，几何形态和分布规律，有效地提高了白豹地区长6油层组湖底扇有利储集相带的描述精度和评价水平。

四、结论

(1)白豹地区长6油层组湖底扇沉积体系可以划分出1个长期、3个中期、11个短期和22个超短期旋回层序，在此基础上建立等时地层格架和在地层格架中对砂体进行劈分与等时追踪对比，有效地提高了小层砂体分布规律的描述精度;

(2)基准面升降过程的可容纳空间变化机制，是控制湖底扇体系中从内扇、中扇、外扇至半深湖沉积区超短期、短期和中、长期基准面旋回层序结构有序分布的主要因素;

(3)层序-岩相古地理编图结果，表面有利储层主要发育在具备向上变“深”非对称型超短期和短期层序结构的内扇主水道和中扇分支水道微相中，水道砂体具有厚度较大，物性较好，砂体在垂向和纵向连通性好的特点。