1、鄂尔多斯盆地东部子洲地区上古生界海相沉积特征研究2007 年 l1 月第 22 卷第 6 期西安石油大学(自然科学版)JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Nov.2oo7V01.22No.6文章编号:1673064X(2007)06002404鄂尔多斯盆地东部子洲地区上古生界海相沉积特征研究CharacteristicsoftheupperPaleozoicnmriJIedepositionalsysteminXioliareaoftheeasternOrdosBasin庞军刚,一,吴少波,郭艳琴,王桂成,李文厚 2,1(1.
2、西安石油大学油气资源学院,陕西西安 710065;2.西北大学地质学系,陕西西安710069)摘要:采用野外观察与室内研究相结合的方法研究子洲地区上古生界海相沉积体系,进而为寻找有利砂体及高产天然气聚集区提供依据依据研究结果,认为子洲地区上古生界主要发育障壁海岸及浅海陆棚 2 种沉积体系;在古地理演化过程中,本溪组发育障壁岛一泻湖相 ;太原组在研究区东部及西南部形成浅海陆棚沉积,在中部和西北部形成潮坪沉积.砂坪及障壁岛虽然分布局限,但发育的砂体物性较好,可以作为天然气储层.关键词:鄂尔多斯盆地;子洲地区;地层及砂岩特征;沉积体系;古地理演化中图分类号:TE121;P618.13 文献标识码:A
3、子洲地区位于鄂尔多斯盆地东部,构造上属于伊陕斜坡构造单元.研究区本溪组和太原组的沉积砂岩中石英含量高,分选较好,磨圆度高,录井中具有一定的天然气显示.因此,研究其沉积体系及特征具有一定的现实意义.对于鄂尔多斯盆地古生界的沉积地层,众多的学者以不同的角度在不同的尺度和规模上进行研究1-9,取得了很大的进展.但对于本区的海相沉积砂体沉积体系的划分方案不尽统一,对砂体的展布研究较少,这些均制约了研究区天然气的勘探和开发.本研究在地层划分过程中,主要根据地层古生物及岩石绝对年龄测定等资料,采用石炭系二分,二叠系三分的划分方案,将二叠系与石炭系的界线划在Pseudoschwagerina(假希氏蜒带)之
4、下,即原太原组晋祠段与毛儿沟段(庙沟灰岩之底)之间,原太原组下部的晋祠段归入石炭系本溪组本 1 段.1 地层及岩性特征1.1 本溪组(Cab)地层厚度为 31.075.0m,平均厚 51.4m.本溪组平行不整合覆盖于马家沟灰岩之上,顶部以分布稳定的 9#煤层与太原组区分,下部为灰色铝土质泥岩和砂泥,富含源于风化,剥蚀沉积物的黄铁矿.砂岩以石英砂岩,岩屑石英砂岩为主,少量岩屑砂岩,砂岩中石英含量高,岩屑中变质岩含量最高.磨圆度以次棱,次棱一次圆状为主,以孔隙式,加大一孔隙式胶结,分选好一中,砂岩粒度一般为 0.411.06mm,最大 1.28mm(表 1).1.2 太原组(Plt)包括 4 次海
5、侵形成的灰岩及海退形成的泥岩或煤层,其中“庙沟灰岩 “有时相变 “桥头砂岩“,“斜道灰岩“ 有时相变为“ 七里沟砂岩 “.收稿日期:20061208基金项目:国家重点基金研究发展计划(973 计划)项目(编号:2003CB214602);长江学者和创新团队发展计划(编号:IRO559)作者简介:庞军刚(1978 一),男,博士生,主要从事储层地质学研究.庞军刚等:鄂尔多斯盆地东部子洲地区上古生界海相沉积特征研究一 25 一表 1 子洲地区海相沉积砂岩类型及成熟度地层厚度为 23.473.3m;平均厚 45.3m.岩性为灰色,灰褐色,黑色灰岩,泥质灰岩,生物碎屑灰岩,夹细一中粒砂岩及泥质砂岩,局
6、部夹薄煤层.自然伽玛及声波时差在灰岩段为平直状低值,声波时差在煤层段为尖峰状高值.砂岩主要为岩屑石英砂岩,岩屑砂岩,石英砂岩,分选好一中,磨圆次棱一次圆,砂岩中碎屑成分以石英,岩屑为主,岩屑含量较本溪组有所升高,基本不含长石(体积分数仅为 0.4%),砂岩粒度一般为0.430.92mrn,最大 1.35mm(表 1).2 沉积相类型及特征沉积物的颜色,沉积构造,岩石类型,古生物化石,自生矿物,剖面结构等特征是反映沉积环境的重要标志,本文着重研究了沉积物的特征,并进行了单井划相和沉积相剖面对比,识别出障壁海岸和浅海陆棚沉积体系.2.1 障壁海岸沉积体系在子洲地区,障壁海岸沉积体系发育于太原组和本
7、溪组,介于海洋沉积环境和大陆沉积环境之间,除了受河流作用形成的三角洲及河口湾沉积环境之外,还可出现海滩,潮坪,障壁岛,泻湖等沉积环境.2.1.1 堡岛一泻湖堡岛一泻湖沉积主要发育于研究区本溪组,其中障壁岛在桃镇一老君殿及绥德地区较发育,是由海浪造成的平行于海岸分布的长条形砂坝,东北侧为广海,内侧与大陆之间有泻湖相隔,并对泻湖和潮坪起着天然屏障作用,形成半封闭的泻湖,以潮道与广海相连或与广海呈半隔绝状态.据现代地质研究,现今的海岸在障壁岛的背后一般均有泻湖.因此,障壁岛与泻湖和潮坪密切共生,构成一个统一的沉积体10-11.在漫长的地质年代中,障壁岛并非静止不动,而是随着海平面的升降而往返迁移摆动
8、,垂向剖面上,障壁岛常与泻湖或泻湖沼泽叠置出现(图 l(a),图 1(c).依据沉积物特征,可将障壁岛划分为:临滨,前滨,后滨等沉积微相(图 1(a).临滨沉积按其水动力条件可进一步划分为下,中,上 3 种亚环境.在这 3 个亚环境中水动力条件变化较大,沉积物粒度变化较大.如榆 143 井 2730.62738.6m 在上临滨带形成含砾砂岩,榆 42 井在2830.12833.2m 的临滨沉积了砂质泥岩.临滨沉积发育水平纹层,双向交错层,层面具浪成波痕,生物扰动强烈.雾千皿口-田回,日 Es 日 E 回 s 国国砾质砂岩细砂岩泥质砂岩砂质泥岩泥岩炭质泥岩煤层/线灰岩泥灰岩(a)本溪组障壁岛一泻
9、湖(yu42 井)(b)太原组潮坪(sui2 井)(c)本溪组太原组陆棚及障壁海岸(yu43 井)图 1 鄂尔多斯盆地东部子Il 地区上古生界海相沉积岩电特征一26 一西安石油大学(自然科学版)前滨在研究区本溪组障壁岛中较发育,前滨相砂岩构成障壁岛的沉积主岩,在岩心中见天然气显示比较多.沉积物主要是中一厚层状的细砂岩,发育冲洗层理,相当于冲洗带.另外还可见到平行纹层,低角度倾斜层理和沙纹交错层理等.后滨位于平均高潮线和特大高潮线之间.通常处于暴露状态,只有在特大高潮期才能被淹没,因此,水动力条件弱,沉积物粒度细,主要发育水平纹理.2.1.2 潮坪潮坪沉积是研究区太原组的主要沉积类型之一,其主要
10、发育在波浪能量低并且具有潮汐周期的平缓倾斜的海岸地区,或形成于沿岸海岸,泻湖,河口湾,及受潮汐影响的三角洲沉积地区,其沉积物有一些特征标志12,较易识别.潮坪发育在研究区的中西部地区,中部地区以碎屑岩潮坪为主,可进一步划分为砂坪,泥坪及砂泥坪 3 种微相.在古代的潮坪沉积中,海退型的进积层序比较常见,在垂向剖面上形成类似于河流沉积的下粗上细的沉积序列,从下向上依次为砂坪一混合坪一泥坪,泥坪之上多发育泥炭坪或煤层(图 1(b).碳酸盐潮坪沉积主要发育于研究区西北部,沉积物为深灰色泥灰岩,并夹有薄层泥岩或煤层(图 1(b).灰岩中生物化石丰富,并且大多经过搬运.主要证据:一是岩石薄片中的生物骨屑大
11、多受到磨蚀和圆化,使得生物碎屑粒级分布具有双众数或多众数的特征,生物碎屑概率累计曲线显示双跳跃模式,反映了海水具有双向流动的潮汐作用性质(图 2);二是长条形的骨骼定向排列,反映了沉积时水体有一定的动荡条件.另外,在灰岩中发现的 Coprolies,其现代属均生活在潮汐环境;在潮坪灰岩中见到反映双向水流作用的透镜状层理,也指示了太原组灰岩形成于潮汐环境.图 2 灰岩生物碎屑概率累积曲线2.2 陆棚沉积体系太原组时期,陆棚沉积体系在研究区的东部及西南部均发育.碎屑沉积物主要为粉砂和泥质沉积,其浅水区阳光充足,氧气充分,底栖生物发育.而碳酸盐沉积物主要为生物碎屑灰岩,生物泥晶灰岩及泥灰岩,灰岩内化
12、石丰富,种类繁多,属广海型窄盐度生物.因此,其沉积可分为泥质陆棚和碳酸盐陆棚(图 1(C).2.2.1 泥质陆棚泥质陆棚通常为深灰一灰黑色,以泥质为主,并含有少量的粉砂和砂等碎屑颗粒,多数情况下被底栖生物强烈扰动过,陆棚泥岩中往往缺乏内部构造.自然电位曲线为中一高值平直状(图1(c).2.2.2 碳酸盐陆棚在研究区东部及西南部碳酸盐陆棚有较广泛的分布,主要发育于下二叠统太原组中,如庙沟,毛儿沟,斜道及东大窑灰岩,厚度一般在 1020m 之间 ,横向分布稳定 .水动力条件较开阔台地动荡,富含广海型窄盐度生物.沉积的灰岩主要有颗粒灰岩,生物碎屑灰岩和生物碎屑泥晶灰岩等类型,反映了潮下一广海陆棚沉积
13、环境的特征(图 1(c).3 古地理演化及沉积相展布3.1 本溪期研究区自加里东运动抬升遭受长期风化剥蚀以后,至晚石炭世本溪期,地在东西向拉张应力和基底沉降的基础上,再次接受沉积,从此揭开了晚古生代地充填演化的序幕.基底持续沉降的同时,华北海从东向西侵入,沉积相呈东西向分异,在绥德,镇川 11 一子洲,官庄及响水以东,清涧北等地区形成近北东向的带状,团块状展布的障壁岛(图 3(a).障壁岛沉积物主要由分选较好的细砂岩,粉砂岩组成,也有含砾粗砂岩(如 Y143 井),砂体厚 313m.砂岩累计厚度 816m,局部障壁岛的沉积中心砂体较厚,达到 20m 以上.砂体储集性较好,如本溪组y15 井障壁
14、岛砂岩,孔隙度为 4.7%10.3%,平均7.3%,渗透率为(0.2 17.5) 10I3,平均 4.710vm2.海水循环受障壁岛的阻隔,在障壁岛后形成半封闭状态的泻湖环境,分布在殿市一龙镇一官庄南及子长一清涧一薛家峁地区(图 3(a),沉积物主要为灰黑色泥岩,碳质泥岩,煤层,粉一细砂岩及铝土质泥岩.庞军剐等:鄂尔多斯盆地东部子洲地区上古生界海相沉积特征研究一 27 一目 1 田 2 囤 3 困天然气井地名砂地比(a)本溪组沉积相(b)太原组沉积相图 3 鄂尔多斯盆地东部子洲地区海相沉积相图3.2 太原期随着晚石炭世末兴蒙海槽的关闭和鄂尔多斯盆地中央古隆起东西两侧华北海与祁连海的贯通,到早二
15、叠世早期,海侵范围进一步扩大,形成陆表海清水与浑水混合沉积,伴随海平面频繁升降,垂向上由碳酸盐岩向碎屑岩和煤层过渡,叠覆,构成多个向上粒度变粗,水体变浅的约尔旦旋回13.碳酸盐岩以石灰岩为主,单层厚度薄,成分不纯,富含陆源碎屑物质,含正常海相生物化石组合,具泥晶一生屑双粒度结构【14J.在研究区东部及西南部形成浅海陆棚沉积,在中部和西北部形成潮坪沉积(图 3(b).浅海陆棚属于潮下的低能环境,沉积物以暗色泥岩和碳酸盐为主,夹薄煤层或碳质泥岩,碳酸盐陆棚相对较发育;碳酸盐潮坪以灰岩沉积为主,夹有薄层泥岩,有时含潮下生物碎屑灰岩.本期形成的沉积物,上部的灰岩单层及累计厚度均较大,分布广泛,可能是由
16、于在后期沉积时,盆地海侵范围明显扩大,浅海陆棚沉积面积扩大所致.研究区东部佳县一薛家峁及西南部子长一带广泛发育浅海陆棚沉积,同时发育大致平行于海岸线的潮坪沉积.根据其沉积特征又可分为碎屑岩潮坪和碳酸盐潮坪,其中碎屑岩潮坪主要在官庄一十里铺一 S2 一带 ,呈北北东向展布 (图 3(b).另外,在榆19 井区,三川河,子洲及陕 219 井等地区也有分布(图 3(b),主要为砂坪,沉积物主要为细砂岩 ,物性较好,如 p1 井,在 2249.3-2249.43m 的井段,孔隙度平均 11.4%,渗透率平均 1.7510I3.碳酸盐潮坪主要分布于响水一龙镇一子洲一老君殿一带(图 3(b).4 结论(1
17、)研究区海相沉积的砂岩类型为岩屑石英砂岩,岩屑砂岩,石英砂岩,具有一定的天然气显示及工业气流.(2)根据野外剖面,钻井岩心及测井相分析,认为子洲地区本溪组和太原组发育障壁海岸及陆棚沉积体系.(3)从古地理演化来看,本溪期基底持续沉降的同时,华北海从东向西侵入,研究区沉积相呈东西向分异,在绥德,桃镇子洲,三川口以西及响水以东地带沉积了障壁岛砂岩,在龙镇及子长等障壁岛后形成了半封闭状态的泻湖环境;到太原期,随着鄂尔多斯盆地中央古隆起东西两侧华北海与祁连海的贯通,海侵范围进一步扩大,研究区东部及西南部子长一带广泛发育浅海陆棚沉积,同时发育大致平行于海岸线的潮坪沉积.参考文献:1陈钟惠.鄂尔多斯盆地东
18、缘晚古生代含煤岩系的沉积环境和聚煤规律M.武汉:中国地质大学出版社,1989.2李文厚,魏红红 ,赵虹,等.苏里格庙地区二叠系储层特征及有利相带预测J.西北大学,2002,32(4):25.32.3李良,袁志祥 .鄂尔多斯北部上古生界天然气聚集规律J.石油与天然气地质,2000,21(3):25.32.(下转第 3l 页)秦国伟等:喇嘛甸油田气顶气藏经济可采储量评价与风险分析一 31 一济采收率从 36.66%增加到 37.57%.(2)用概率分布法对喇嘛甸油田气顶气藏的证实储量,概算储量,可能储量进行了风险性评价,得到了 3 种经济可采储量分别为 30.70108m3,37.2210sm3.
19、37.5310sm3.(3)该气顶气藏敏感性分析结果表明最敏感的因素是产量,气价,成本影响不是太大.致谢:本文章得到西安石油大学石油工程学院蒲春生教授 ,秦文龙讲师及中国石油大学(华东)罗明良副教授等的帮助,在此表示感谢.参考文献:1中华人民共和国石油天然气行业标准.石油可采储量计算方法(SY/TS5367 1998)S.北京 t 石油工业出版社,1999.2刘树人.天然气经济 M.成都:四川人民出版社,1985.3施鸿熙.国际石油经济 M.北京 t 石油工业出版社,1992.4韩景江,魏月芝 .喇嘛甸油田萨零组精细地质描述J.大庆石油地质与开发,2002,21(2):9 12.5陈平中,刘志森 .油田经济可采储量评价系统研究及应用J. 石油天然气( 江汉石油学院 ),2005,27(2):224226.6王俊魁.天然气开采储量测算方法及应用J.大庆石油地质与开发,1995,14(2):12.16.7蒲志仲,张文学 .边际成本和油气生产经济边界值J.西安石油学院,1998,13(1)t55 581.8蔡鹏展.油田开发经济评价M.北京:石油工业出版社,1997.9GentyRW.DeclineCA.1rveAnalysisJ.J,1972(1):
