鄂尔多斯盆地白河区早中侏罗世沉积相及其与油气运聚的关系

袁 伟，周晓星，武富礼，赵思远

（西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安710065）

鄂尔多斯盆地白河区位于吴仓堡的西部，在构造位置上属于陕北斜坡的中西部。三叠系末期，由于受印支运动的影响，鄂尔多斯盆地整体隆升并遭受了不同程度的风化剥蚀，形成了前侏罗系沟壑交错的古地貌形态［1－5］。在此地貌上发育了甘陕、宁陕、蒙陕等几条大的主河道及一系列的分支河道［1－2］，白河区处于宁陕古河和蒙陕古河交汇的位置。研究区延安组地层平缓，构造不发育，其油藏规模小，但油层物性好，产能高，具有“小而肥”的特点［6－7］。延安组油藏的运移、聚集和保存都受到古地貌条件、沉积微相等因素控制［8］。因此，本文旨在对研究区前侏罗纪古地貌，早中侏罗世富县组、延10和延9油层组的沉积相进行研究，弄清楚沉积相、沉积微相的类型及其分布与演化，分析砂体的展布，进而探讨沉积相与油气富集的关系，这对该区的进一步勘探开发具有重要意义。

1 地层特征

研究区钻遇的地层为中生界三叠系延长组和侏罗系富县组、延安组、直罗组、洛河组，及白垩系和新生代地层。其中延长组和延安组由下而上均可划分为10个油层组，即长10－长1油层组和延10－延1油层组［3，5］。三叠系地层和侏罗系地层之间由于印支运动的影响而出现沉积间断，下侏罗统富县组不整合于上三叠统延长组之上［1－4］。由于前侏罗系古地貌特征及古河道的影响，这种不整合关系也存在着差异。在古河道发育的地方，对下覆延长组地层的切割较深，长1油层组被完全侵蚀，富县组地层与长2不整合接触；在古河道不发育的地方，下覆地层的被切割程度较轻，长1油层组还有不同程度的残余，富县组地层与长1不整合接触。在富县组地层之上，发育中侏罗统延安组地层，两者为连续沉积。延10期，河流在富县组充填沉积的基础上继续填平补齐，但其程度已经很微弱了，至延10期末，区域地貌开始趋于平缓。因此，在此基础上沉积的延9地层厚度变化不是很大。

2 古地貌特征

三叠纪延长期之后，鄂尔多斯盆地由于印支运动的影响，地层整体抬升，开始遭受风化剥蚀，形成了高低相间的古地貌特征［1－4］。可根据地层厚度等值线图、砂岩累积厚度等值线图来描绘当时的古地貌形态［3，9］。另外，根据砂岩累积厚度等值线图、地层厚度等值线的变化趋势，可指示地形的变化趋势［9］。通常而言，等值线向上游方向有不断变窄的趋势，越向下游则越宽，说明上游的地势陡，下游的地势相对要缓，支流与主流间交汇的锐角一般指向下游方向［3］。根据上述原则与方法，编制了研究区延长组长1、长2的残余地层厚度图（图1），恢复了白河区前侏罗纪的古地貌特征。从长1、长2的残余地层厚度图中可以看出，研究区延长组上部地层遭受了强烈侵蚀切割作用，形成了沟谷相间的古地貌格局。根据古地貌的形态特征，将其划分为了侵蚀古河道、侵蚀缓坡带和残余高地三种古地貌单元。

研究区延长组长1地层大部分被剥蚀，只在研究区东北部、东南部和西南部少量残余，其余地区零星分布，且地层残余厚度较薄，基本都小于30 m。长1地层被剥蚀完之后，长2地层继续遭受剥蚀，因此长2地层的被剥蚀区与长1基本相似。长2残余地层厚度相差较大，在10几米到100多米之间。长1、长2残余地层厚度的分布规律显示出了古河道的发育情况。在研究区的西南部为一条较宽的古河道，呈北西－南东向展布，靠其东北方向发育多条较窄的支流。

3 沉积相的划分

图1 白河区延长组残余地层厚度分布

根据岩性和测井曲线特征，对研究区的沉积相、微相类型进行了识别与划分。研究区富县组－延10油层组的测井曲线具有非常明显的下粗上细二元结构，其底层沉积发育良好、砂体厚度较大，顶层沉积发育厚度较小，为典型的辫状河沉积，其沉积微相进一步可划分为河道砂坝、心滩、河漫滩及河漫沼泽；延9油层组总体上表现为砂体不发育，泥岩厚度相对较大，且有煤线发育，为三角洲平原沉积，其沉积微相划分为分流河道和分流间湾。

从贯穿研究区北西－南东的沉积相剖面图（图2）中可以看出，富县组是在前侏罗纪凹凸不平的地貌上填平补齐沉积而形成的，其地层厚度变化较大，在侵蚀古河道的位置上，发育辨状河道沉积，其沉积厚度大，由古河道向两侧延伸方向沉积厚度逐渐变薄。由于辫状河道容易发生迁移和改道，不同期次的河道相互叠加，砂体连片发育，在废弃河道之上及残余高地处发育河漫沉积。这些细粒的泥岩在下一期的河道沉积中，又可能被侵蚀，在总体上形成砂包泥的格局。延10期仍为河道充填，但由于经历了整个富县期的填平补齐，地势已变得相对平缓，河流能量变弱，心滩和河漫沉积相间，砂体连通性变差，在残余高地处形成的漫滩表现出砂体变薄甚至间断。延9期，盆地下降，湖面扩大，研究区从河流沉积逐渐演化为三角洲平原沉积，其上发育的分流河道砂体厚度小，呈透镜体展布，分流间湾沉积则非常发育。

4 沉积相展布与演化

4．1 富县期

由于三叠纪末构造抬升强烈，研究区在富县期河谷下切作用剧烈［1－4］，充填沉积特征明显，主要发育辫状河沉积。沉积相的平面展布与长1、长2残余地层厚度分布基本相似（图1）。主河道沿着侵蚀河谷呈北西－南东向展布，并发育有北西－南东向和北东－南西向的两条支流，河漫滩或河漫沼泽则主要分布在残余高地处。该时期地形高低差异较大，水动力较强，因此在辫状河道中沉积了巨厚的砂岩。这些砂岩堆积的速度快，泥砂混杂，分选性差，颜色为杂色［10］。

图2 白河区W51～Z3－1沉积相剖面

4．2 延10期

富县期沉积之后，沟谷相间的地貌格局基本被填平补齐，地形高差减小，水动力减弱，在此基础上形成了北西－南东向相互交错的辫状河沉积体系（图3A）［11－12］。岩性以砂砾质为主，沉积厚度大。纵向上一般有两个由含砾粗砂岩到泥岩的正韵律旋回组成，表明河道经历了两次迁移，在河道旋回的顶部常见煤层。辫状河道两侧有河漫沼泽、河漫滩和洪泛平原等沉积微相发育，特别在支流与干流交汇处，常形成较厚的泥质岩沉积。

4．3 延9期

受构造作用的影响，盆地在该期出现较大幅度的沉降，盆内积水形成湖泊，随后积水面积向西北方向扩大，湖水达到王洼子地区，为最大湖侵期［5，13］。盆内高地、残丘等正地形消失，普遍接受河湖三角洲沉积。研究区在延9期由富县期、延10期的辫状河沉积演变成了三角洲平原网状砂质分流河道沉积，呈北西－南东向展布（图3B），其河道范围减小，砂体变薄。分流河道之间，广泛发育三角洲平原含煤沼泽沉积。

图3 白河区延安组沉积相平面分布

5 沉积相与油气运聚的关系

研究区侏罗系富县组－延9油层组油源为下部延长组长7黑页岩，前人研究表明［14－15］，延长组长7烃源岩存在异常高的过剩压力，它为油气向上部侏罗系地层的运移提供了动力（图4）。富县组辫状河道的强烈下切作用切穿了长1油层组的区域性泥岩盖层，沉积了巨厚的杂色砂岩。这些砂岩与长1油层组的泥岩相比，孔、渗较好，封盖能力差，更有利于储层流体的运移，因此，富县组下切河道的巨厚砂岩成为了下部过剩压力的泄压口。油气在过剩压力及浮力的驱动下，通过泄压口进入富县组地层。富县期、延10期沉积的辫状河道砂体相互叠置，连通性好，为油气向上运移至延10、延9地层的通道。研究区油藏主要分布在延10、延9油层组，其构造较平缓，只发育小幅的鼻状隆起，油藏主要受沉积相带展布的控制。延10期、延9期的河道砂体是油气富集的有利沉积相带，延9最大湖泛期沉积的三角洲平原煤系沼泽，为油藏提供了良好的保存条件。

图4 侏罗系富县组－延9油层组沉积相与油气富集关系

6 结论

（1）通过绘制延长组长1、长2油层组的残余地层厚度图，恢复了白河区的古地貌特征，并将其划分为侵蚀古河道、侵蚀缓坡带和残余高地三种古地貌单元。

（2）富县期和延10期主要发育辫状河沉积，延9期为三角洲平原沉积。

（3）通过分析沉积相与油气富集的关系，认为富县组的巨厚砂体是下部过剩压力的泄压口，是下部油气向延安组运移的主要通道；延10、延9油藏主要受沉积相带的控制，河道砂体为油气富集的有利沉积相带，三角洲平原煤系沼泽为其良好的盖层。

［1］时志强，韩永林，赵俊兴，等．鄂尔多斯盆地中南部中侏罗世延安期沉积体系及岩相古地理演化［J］．地球学报，2003，24（1）：49－54．

［2］王东东，邵龙义，李智学，等．陕北地区中侏罗世延安期古地理特征［J］．古地理学报，2012，14（4）：451－460．

［3］刘犟，李凤杰，侯景涛，等．鄂尔多斯盆地吴起地区下侏罗统富县组沉积相特征［J］．岩性油气藏，2012，24（3）：74－77．

［4］孟立娜，李凤杰，方朝刚，等．鄂尔多斯盆地吴起地区侏罗纪早中期河流沉积及油气分布［J］．西安石油大学学报（自然科学版），2012，27（6）：1－6．

［5］卜军，李文厚，曾明，等．鄂尔多斯盆地陇东地区中侏罗统延9油层组储层成岩作用及对孔隙的影响［J］．石油地质与工程，2010，24（3）：24－27．

［6］柴方园，丁晓琪，乐锦波，等．麻黄山西区块延安组沉积相特征研究［J］．石油地质与工程，2010，24（6）：29－33．

［7］刘联群，刘建平，李勇，等．鄂尔多斯盆地彭阳地区侏罗系延安组油气成藏主控因素分析［J］．地球科学与环境学报，2010，32（3）：263－267．

［8］王碧涛，李化斌，沈焕文，等．陕北地区侏罗系油藏古地貌特征与油气富集规律研究［J］．石油化工应用，2011，30（10）：57－59．

［9］赵俊兴，陈洪德．鄂尔多斯盆地侏罗纪早中期甘陕古河的演化变迁［J］．石油与天然气地质，2006，27（2）：152－158．

［10］樊成．鄂尔多斯盆地吴旗油田区域沉积岩相研究与分析［J］．石油化工与应用，2009，28（3）：30－35．

［11］郭强，夏玲燕，侯宝宁，等．陕北斜坡中部TBC地区侏罗系延安组延10与延9沉积相研究［J］．西北地质，2009，42（2）：89－93．

［12］李旦，葛芷渊，程小兵．志丹油田侏罗纪沉积前古地貌特征与延10油藏分布［J］．西北地质，2006，39（3）：55－58．

［13］李凤杰，王多云，刘自亮，等．鄂尔多斯盆地华池地区中侏罗统延安组延9油层组河流沉积及演化［J］．古地理学报，2009，11（3）：275－283．

［14］李兴文，李仲东，郭敏，等．鄂尔多斯麻黄山西区中生界过剩压力与油气关系［J］．石油勘探与开发，2011，38（3）：294－298．

［15］杨飏，郭正权，黄锦绣，等．鄂尔多斯盆地西南部延长组过剩压力与油藏的关系［J］．地球科学与环境学报，2006，28（2）：49－52．