经碎屑岩薄片粒度统计结果分析, 华池地区长6油层组的砂岩粒径大多数在0.15~0.2 mm范围内, 最大粒径在0.20~0.4 mm范围内, 按粒度结构特征大部分属于细砂岩。岩石类型主要以岩屑长石砂岩(图 2-1)为主, 长石岩屑砂岩(图 2-2)次之, 偶见岩屑砂岩(图 2-3); 砂岩颗粒分选中等, 磨圆度差, 以次圆— 次棱角状为主, 棱角状少量, 少见圆状; 碎屑物形状多以等轴粒状为主, 长形次之; 砂岩颗粒支撑类型主要以颗粒支撑为主, 杂基支撑次之; 胶结类型以孔隙式胶结为主, 接触— 孔隙式胶结次之, 以上总体显示长6油层组砂岩结构成熟度偏低, 为快速混杂堆积的产物。

图2

Fig.2

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	图2 华池地区长6油层组砂岩组分特征Fig.2 Characteristics of clastic rock components of the Chang 6 interval of Yanchang Formation in Huachi area

华池地区长6油层组砂岩沉积构造非常丰富, 通过岩心观察, 可从研究区长6油层组中识别出块状层理、粒序层理、滑塌变形构造及浊积序列等多种类型。

块状层理是华池地区长6油层组砂岩中最常见的构造类型, 砂岩内部偶见零散分布的泥岩碎片/泥砾, 直径长度为 2~6 cm, 呈悬浮状, 且有拖长变形现象(图3-1, 3-2); 砂岩中发育逆粒序(图3-3)、正粒序(图3-4)和逆-正粒序层理(图3-5), 代表了砂质碎屑流原始沉积物的整体“ 冻结式” 沉积过程(郑荣才等, 2012); 而且可见近源(图3-6)或远源(图3-7)浊积序列和滑塌微断裂构造(图3-8)。

图3

Fig.3

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	图3 华池地区长6油层组深水重力流沉积相标志Fig.3 Marks of sedimentary facies of deep water gravity flows of the Chang 6 interval of Yanchang Formation in Huachi area

通过系统的沉积相识别标志, 结合已有的研究成果(陈全红等, 2006; 郑荣才等, 2006; 夏青松和田景春, 2007; 傅强等, 2008; 李相博等, 2009, 2011), 按形态、颗粒支撑机制以及流变和沉积过程(Dott, 1963; Shanmugam, 2001; 高洪灿等, 2012; 郑荣才, 2013), 将华池地区长6油层组湖盆深水扇重力流沉积划分为非沟道体系(郑荣才等, 2013)的液化沉积物流和沟道体系(郑荣才等, 2013)的砂质碎屑流、近源浊流和远源浊流等类型。

2.3.1 液化沉积物流沉积

受向上逃逸流体超压支撑的液化沉积物流, 是指块体沿着剪切面发生滑移或滑塌而嵌进或掉入异地的重力流沉积体(郑荣才等, 2013)。在华池地区长6油层组中液化沉积物流主要为砂泥混杂并强烈变形沉积的滑塌岩, 常见断裂、小型阶梯状同沉积断层(图 3-8)和滑动成因的包卷构造、滑塌褶皱(图 3-3)与扭曲层理等多种变形层理。其厚度一般变化较大, 最大可达2 m。自然电位曲线为低幅度的齿形或平直段, 高自然伽马值(图 4-右)。

图4

Fig.4

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	图4 华池地区长6油层组液化沉积物流、砂质碎屑流和浊流沉积常见组合样式Fig.4 Common combined styles of fluidized sediment flows, sandy debris flows and turbidity flows of the Chang 6 interval of Yanchang Formation in Huachi area

2.3.2 砂质碎屑流沉积

郑荣才等(2013)对砂质碎屑流形成机制做了系统的总结, 指出砂质碎屑流是指高密度颗粒流在高速流动过程中, 受水道表层沉积物不断被侵蚀形成的泥、粉砂质和海水掺和的影响, 使两相态块状颗粒流体中的基质强度, 特别是水体浓度、黏度与分散压力及浮力不断增大, 而颗粒浓度降低(一般为70%~90%), 致使颗粒间相互碰撞产生的剪切扩散应力逐渐缩小乃至消失, 从而形成由基质强度、分散压力和浮力共同支撑颗粒流作层状流动的塑性流体, 即宾汉流体(Dott, 1963; Shanmugam, 2001; 高洪灿等, 2012; 郑荣才等, 2013)。华池地区长6油层组砂质碎屑流沉积分布最广泛, 是由灰色、褐灰色块状中— 细砂岩构成, 以厚层块状细砂岩为主。较粗粒的砂岩韵律层中往往有“ 漂浮状” 产出的扁平状或撕裂状同生泥砾, 由同生泥砾含量及粒度变化显示出逆粒序(图 3-3)、正粒序(图 3-4)和逆— 正粒序层理(图 3-5)。砂岩底面平坦, 不具有侵蚀面, 顶面常与半深— 深湖相泥岩或前缘水下分流河道呈突变接触; 单砂体厚度一般大于0.5 m, 可连续叠置形成厚达几米至十几米, 乃至20余米的厚砂体, 横向变化快; 填隙物主要为杂基(水云母), 杂基平均含量为5%~9%。砂质碎屑流具有很好的储集物性, 明显见油浸现象(图 3-2), 是研究区长6油层组最有利于优质储集层发育的重力流沉积类型。自然电位曲线的底界为突变型界面, 反映了突变接触关系, 表明可能发育高能态下的冲刷面, 自然伽马曲线呈现出由多个小箱型组成的更大箱型形态的测井曲线特征(图 4-右)。

2.3.3 浊流沉积

浊流沉积为灰色、褐灰色厚层细砂岩夹黑色泥岩、灰黑色粉砂质泥岩及泥质粉砂岩, 一般多夹于深水泥岩中。与浊流沉积伴生的沉积构造非常丰富。常见的沉积构造有:鲍马序列、火焰状构造、底冲刷等沉积构造。在岩心上以不完整的鲍马序列组合多见, 常以砂泥岩薄互层形式出现, 构成多个韵律层, 侧向延伸稳定, 厚度变化小, 单砂层厚度从数厘米至数十厘米不等, 最大不超过0.5 m。根据浊流发育的位置和搬运距离的远近, 可将浊流分为近源浊流和远源浊流2种类型。近源浊流以薄— 中层细砂岩、粉砂岩和粉砂质泥岩的互层组合为主, 底部冲刷构造(图 3-6)、火焰状构造发育, 鲍马序列以A-B-C和B-C序列(图 3-7)为主, 位于砂质碎屑流前部搬运水道内或两侧堤岸和前缘朵体部位, 分布广泛。远源浊流位于深水扇的最前端, 随着浊流搬运距离加大, 浊流流体进一步稀释并沉积于深湖。该类沉积主要由深灰色沙纹层理粉砂岩、灰黑色水平层理粉砂质泥岩和泥岩薄互层组成, 向上逐渐过渡为深湖相泥岩(图 3-7), 鲍马序列以D-E序列(图 3-5)为主, 底冲刷面和火焰状构造不发育。自然伽马曲线不具有典型形态, 齿化现象明显, 其值较高(图 4-右)。

内扇亚相位于三角洲前端靠近坡折带的位置, 以发育主水道为主, 由1条或几条较深水道组成。内扇亚相水道在垂向上往往被多层砂体叠置充填, 砂体在横向上变化较大, 呈透镜状。岩性为含细砾(或泥砾)中— 细粒砂岩, 泥、粉砂岩很少, 通常为仅几厘米厚的粉砂岩和泥质粉砂岩, 是重力流活动间歇休眠期或主水道废弃期的充填物。该亚相相关的沉积类型变化较大, 包括滑塌液化沉积物流、砂质碎屑流等均有发育(图 4-左)。

该亚相位于斜坡变缓的位置, 是湖底扇沉积的主体, 岩性明显变细, 而且泥岩组分或夹层增多。主水道上游仍以发育砂质碎屑流沉积为主, 至中、下游的弯曲水道部位以沉积由砂质碎屑流被稀释转化而成的近源浊流为主, 充填水道的泥质明显增多, 主要为薄层片状粉砂岩夹泥岩组合(郑荣才等, 2013)。该亚相有利的储集层发育部位为砂质碎屑流发育区, 砂体含油性好(图 4-右), 中间为近源浊流所分割, 而近源浊积的水道砂体的下部具有一定的含油性, 向上含油性逐渐变差(图4-右)。

该亚相位于斜坡带前缘的深湖区内, 发育层薄、岩性细的远源浊流沉积为主, 岩性为灰黑色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩互层, 夹黑色泥岩, 向上过渡为厚层泥岩, 具有水平层理和沙纹层理, 以发育鲍马序列D-E段序列为主。外扇在华池地区长6油层组不发育, 应位于研究区的南部位置。

华池地区长6油层组的沉积相连井剖面图(图 5)上可以看出, 该区主要是在半深湖的背景上发育的重力流沉积, 其中下部长6₃和长6₂油层段是重力流最发育的层位, 以砂质碎屑流为主要类型; 长6₁油层段重力流不发育, 而且以浊积岩为主。在横向上重力流自南向北延伸, 重力流主要分布于华池地区的北部, 向南逐渐变薄。平面上, 华池地区长6油层组主要发育中扇亚相的砂质碎屑流沉积, 位于研究区的中东部及中北部, 分布面积广, 主水道位置的砂体厚度大; 研究区的南部主要发育浊流形成的近源浊积沉积, 砂体厚度小, 宽度明显减小, 与半深湖相泥岩接触。而在研究区的西部发育浊流沉积(图 6)。

图5

Fig.5

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	图5 华池地区延长组长6油层组沉积微相连井剖面Fig.5 Wells section of sedimentary microfacies of the Chang 6 interval of Yanchang Formation in Huachi area

图6

Fig.6

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	图6 华池地区延长组长63油层段沉积相展布图Fig.6 Sedimentary facies of the Chang 63 interval of Yanchang Formation in Huachi area

在对沉积微相进行深入认识的基础上, 综合有关研究成果, 建立了华池地区长6油层组湖底扇重力流的沉积模式(图 7)。来自于鄂尔多斯盆地北部的长6期三角洲前缘物源供给充足, 这为坡折带下横向连片的砂质碎屑流砂体提供物质基础。当三角洲前缘砂体沉积厚度和坡度增大到稳定休止角的极限值时, 首先在沉积物内部形成超孔隙压力, 使沉积物自身的重力大于下部泥岩的承受能力, 促使沉积界面发生倾斜并超出稳定休止角, 使沉积物进一步强烈液化, 并沿坡折带泥质沉积物表面顺坡滑移而发生重力滑塌和流动, 穿越了内扇、中扇和部分外扇, 并发育有包括液化沉积物流、砂质碎屑流、近源浊流和远源浊流在内的多种重力流沉积类型。

图7

Fig.7

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	图7 华池地区延长组长6油层组沉积模式Fig.7 Sedimentary model of the Chang 6 interval of Yanchang Formation in Huachi area

华池地区长6油层组发育液化沉积物流、砂质碎屑流和浊流3种类型的重力流储集层砂岩类型, 它们的物性特征见(表 1)。

表1

Table1

表1(Table1)

表1 华池地区延长组长6油层组各类重力流砂岩孔隙度和渗透率统计 Table1 Sandstone porosity and permeability of gravity flows of the Chang 6 interval of Yanchang Formation in Huachi area 沉积微相 主要岩性 孔隙度/% 渗透率/10-3μ m2 区间值 平均值 区间值 平均值 液化沉积物流 中— 细粒砂岩 2.35~12.58 8.13 0.019~1.221 0.13 砂质碎屑流 中— 细粒砂岩 4.35~13.86 8.75 0.010~1.978 0.16 浊流 细— 粉砂岩 4.80~12.17 7.95 0.008~1.200 0.11

表1 华池地区延长组长6油层组各类重力流砂岩孔隙度和渗透率统计 Table1 Sandstone porosity and permeability of gravity flows of the Chang 6 interval of Yanchang Formation in Huachi area

重力流的垂向演化上, 经历液化沉积物形成的滑塌沉积、砂质碎屑流和浊积岩沉积演化。从表1中也可以看出, 液化沉积物流形成的滑塌沉积由于位于重力流的底部含泥砾的原因, 储集层物性较差, 孔隙度为8.13%, 渗透率为0.13× 10^-3μ m², 含油性较差(油斑或油迹); 而位于中部的砂质碎屑流砂岩具有最好的孔隙度8.75%和渗透率值0.16× 10^-3μ m², 是有利储集层发育的微相, 大量岩心观察证实了这一认识, 从图3-2和图4中可以看出砂质碎屑流连续厚度较大, 含油性最好, 含油级别为富含油。而上部浊流沉积的浊积岩因其具有砂泥频繁互层韵律层, 因此其物性最差, 孔隙度为7.95%, 渗透率为0.11× 10^-3μ m², 只有A段含油性较好(油迹或油斑)。