在庆城油田西233区块, 通过制作437口井的合成记录(图 3), 进行了层位标定。延长组与下伏纸坊组平行不整合接触(图 4的SLSB1界面), 与上覆侏罗系角度不整合接触(图 4的SLSB2界面)。

图 3

Fig.3

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	图 3 鄂尔多斯盆地西233区块X345井地震合成记录Fig.3 Synthetic seismogram of Well X345 in Xi 233 area, Ordos Basin

图 4

Fig.4

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	图 4 鄂尔多斯盆地西233区块层序地震解释(剖面位置见图 1-b, A-A') a— 三维地震剖面; b— a图的地质解释Fig.4 Seismic interpretation of sequences in Xi 233 area, Ordos Basin(See A-A' in Fig.1-b for the cross-sectional position)

通过与原钻井分层的对比, 发现在原长7— 长3₂油层组内地层具有明显的前积反射特征, 可见明显向湖盆中心倾斜的强波峰同相轴, 且均呈下超特征(图 4中绿色虚线), 井震联合分析发现这些波峰同相轴为连续的泥岩沉积, 为湖泛作用产物; 该段地层下伏的长8至长10油层组以及其上覆的长3₂以上地层的地震同相轴基本呈平行反射。按照延长组内部三级层序五分的方案(张凤奎等, 2008; 刘自亮等, 2013), 其T₃ySQ1、T₃ySQ2和T₃ySQ5层序(即本文的LSC1、LSC2和LSC5)的层序结构均呈加积式(层序界面如图 4的LSB1、LSB2、LSB4所示), 而T₃ySQ3和T₃ySQ4(即本文的LSC3和LSC4)层序结构为进积式(层序界面如图 4的LSB2、LSB3、LSB4所示)。

从顺源地震剖面(图 4)可以明显看出, 在地震反射界面LSB2与LSB4之间, 地震反射结构呈前积反射, 可识别出9条明显的前积反射轴。以1条强波谷反射同相轴(图 4中LSB3)为界, 界面之下为明显的S型反射, 各前积反射层由盆地边缘到盆地中心倾斜, 呈低角度向下收敛于长7底部, 具有典型的下超特征; 界面之上为斜交型前积反射, 各个前积体向上减薄收敛甚至消失在LSB4界面, 向下下超于LSB3界面(图 4)。据此, 以LSB3界面作为长8— 长3₂内部的2个长期基准面旋回界面(2个旋回分别定名为LSC3和LSC4)。

在各长期基准面旋回内部, 可识别出明显的湖泛面。湖泛沉积在地震剖面中有很好的反映, 显示为强振幅的波峰反射(图 4中的FS1至FS5), 测井曲线表现为高自然伽马(图 4-b)。其中, FS1为LSC1长期旋回内的最大湖泛面, 位于长10中上部, 相当于延长组初次湖泛面; FS2为LSC2长期旋回内的最大湖泛面, 相当于“ 李家畔页岩” ; FS3为LSC3长期旋回内的最大湖泛面, 实际上也是延长组超长期旋回内部的最大湖泛面, 被称为“ 张家滩页岩” ; FS4为LSC4长期旋回内的最大湖泛面, 为一倾斜的湖泛面, 在研究区西南部近物源区大体相当于岩性地层认识中长4+5内部的“ 细脖子高阻泥岩” ; FS5为LSC5长期旋回内的最大湖泛面, 位于长2上部。

在长期基准面旋回LSC3和LSC4内部, 分别识别了2个和6个次级湖泛面(图 4中绿色虚线), 这些次级湖泛面在地震上呈较连续的强波峰反射, 测井曲线上表现高自然伽马(图 4), 易于识别。湖泛面是湖水位上升达高点位置后折向较大幅下降前形成的界面, 每个湖泛面代表着1次湖进— 湖退沉积旋回(Cross, 1988; 郑荣才等, 2001)。根据长期基准面旋回LSC3和LSC4内部地震剖面上可识别的湖泛面沉积, 将LSC3内部划分为3个中期旋回(图 4), 自下而上依次为MSC3-1、MSC3-2和MSC3-3; LSC4内部划分为7个中期旋回, 自下而上依次为MSC4-1至MSC4-7(图 4)。

根据上述方案, 采用井震联合对比的方法, 建立了研究区页岩层系(长8₁— 长3₂)的中期旋回级次的等时地层格架。

目前, 庆城油田夹层型页岩油勘探开发的主要目的层为原长7油层组的页岩层系。原长7油层组自上而下被进一步分为长7₁、长7₂和长7₃砂组, 分别对应于页岩油的“ 上甜点” 、“ 中甜点” 和“ 下甜点” 。按照传统的加积地层结构样式, 原长7油层组3个砂组在垂向上呈近平行叠置, 顺源方向上砂体呈孤立状, 互不连通(图 5)。在按照新的进积层序结构样式建立的等时层序地层格架中, 地层向湖盆中心方向不断进积, 原长7油层组范围内的地层实际上由多个不同时期形成的楔状体组成(图 6)。从图 6可以看出, 在原长7油层组的底界与顶界(图中紫色虚线)之间, 包含了LSC3长期旋回内3个中期旋回(MSC3-1、MSC3-2和MSC3-3)及LSC4长期旋回内5个中期旋回(MSC4-1至MSC4-5)的下部地层。例如, 在研究区西南部的Z424井中, 原长7油层组相当于MSC3-1旋回及MSC3-2旋回下部地层, 而随着地层向湖盆中心的进积, 在研究区东北部的Y32井中, 原长7油层组则相当于从MSC3-1至MSC4-5的8个中期旋回的沉积, 其中, 各旋回地层厚度均变薄(如MSC3-1至MSC3-3旋回沉积主要为薄层泥岩沉积)。显然, 原长7油层组为1套穿时地层。2种地层结构下的砂体分布样式完全不同, 这对于页岩油开发过程中的水平井部署及井轨迹设计有极大的影响。

图 5

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	图 5 鄂尔多斯盆地延长组“ 加积” 地层结构样式下的砂体分布剖面图(剖面线见图 1-b, A-A’ ) Fig.5 Sand body profile distribution under the “ aggradation” stratigraphic structure style(See A-A' in Fig.1-b for the cross-sectional position)

图 6

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	图 6 鄂尔多斯盆地延长组“ 进积” 地层结构样式下的砂体分布剖面图(剖面线见图 1-b, A-A’ ) Fig.6 Sand body profile distribution under the “ progradation” stratigraphic structure style(See A-A’ in Fig.1-b for the cross-sectional position)

在上述的进积层序地层格架中, 每个中期旋回地层均由顶积层、前积层和底积层组成。顶积层对应于湖盆浅湖区, 前积层对于湖盆斜坡区, 底积层对应于湖底区。据此, 根据湖盆底形变化, 将湖盆划分为浅水带、斜坡带、盆底带(近端和远端)3个沉积区(图 7)。其中, 斜坡带为浅水坡折带至深水坡折带的区域, 深水坡折带以下统称为盆底带, 邻近深水坡折带的盆地缓坡区称为盆底带近端, 其外为盆底带远端。

图 7

Fig.7

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	图 7 鄂尔多斯盆地西233区块延长组页岩层系沉积区划分图Fig.7 Sedimentary area division of shale strata of the Yanchang Formation in Xi 233 area, Ordos Basin

通过对层序地层格架剖面的测量发现, 研究区顶积层和底积层之间的最大垂直距离(图 7中的H)约200 m。延长组压实系数(K)为0.3~0.4(崔龙涛等, 2013; 杨哲翰等, 2023), 据此可以粗略地估算出LSC3和LSC4沉积时期最大古水深(H₀)大于280 m(未考虑浅水区的深度), 最大古坡度约为1.9° 。

1)浅水带沉积相类型。针对研究区浅水带所对应的地层单元的沉积相类型, 前人做过大量的研究工作。沉积相类型主要为三角洲, 岩性主要为灰绿色细砂岩, 发育平行层理、槽状交错层理等牵引流成因沉积构造(惠潇等, 2022)。三角洲前缘砂体微相类型主要为分流河道和河口坝沉积(朱筱敏等, 2013)。

分流河道垂向上呈正韵律, 厚度为1~4 m, 岩性以中等厚度层状细砂岩为主要特征, 自然伽马曲线和电阻率曲线呈钟型和箱型(图 8)。

图 8

Fig.8

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	图 8 鄂尔多斯盆地西233区块延长组分流河道测井特征(Y48井)Fig.8 Logging characteristics of distributary channel of theYanchang Formation in Xi 233 area, Ordos Basin(Well Y48)

河口坝为下细上粗的反韵律结构, 岩性以浅灰色细砂岩和粉砂岩为主, 自然伽马和自然电位曲线呈漏斗型(图 9)。

图 9

Fig.9

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	图 9 鄂尔多斯盆地西233区块延长组河口坝测井特征(Y48井)Fig.9 Logging characteristics of mouth bar of the Yanchang Formation in Xi 233 area, Ordos Basin(Well Y48)

2)斜坡带和盆底带沉积相类型。斜坡带和盆底带主要发育半深湖— 深湖页岩及重力流沉积, 发育火焰状构造、球枕构造、包卷层理、滑塌构造等变形构造, 沟模、槽模等底模构造(图 10)且粒度分布平行于C=M基线(图 11)。研究区重力流沉积主要发育于湖底扇中, 其可进一步分为水道、水道漫溢、朵叶体和滑塌体沉积。

图 10

Fig.10

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图 10 庆城油田西233区块延长组沉积构造特征 a— 槽模, B486井, 1982.85 m; b— 重荷模, B486井, 1984.35 m; c— 沟模, X252井, 2010.2 m; d— 包卷层理, X233井, 1950.6 m; e— 泥岩撕裂屑, Z86井, 2412.6 m; f— 槽状交错层理, Z98井, 2482.5 m; g— 块状砂岩, X252井, 1970.8 m; h— 炭屑, X252井, 2009.5 m; i— 红色泥砾, X252井, 2011.95 m; j— 火焰状构造, B486井, 1984.95 m; k— 楔状层理, B486井, 1996.2 m; l— 平行层理, C98井, 2025.78 mFig.10 Sedimentary structure features of the Yanchang Formation of Xi 233 area in Qingcheng Oilfield

图 11

Fig.11

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	图 11 鄂尔多斯盆地西233区块延长组样品C-M图Fig.11 C-M map of samples of the Yanchang Formation in Xi 233 area, Ordos Basin

水道为湖底扇沉积物重力流的输送通道, 可进一步细分为主水道和分支水道, 其中主水道与浅水区的三角洲前缘相连接, 是湖底区域沉积物重力流的主要运移通道。岩性以厚层块状细砂岩和粉细砂岩为主, 砂体厚度一般大于4 m, SP曲线负异常, GR曲线呈高幅平直箱型或钟型(图 12)。分支水道为主水道搬运过程中地形坡度突然变缓, 重力流能量衰减而分叉形成, 岩性以中— 薄层块状细砂岩为主, 砂体厚度明显小于主水道, 多为1~4 m。SP曲线负异常, GR曲线以中高幅钟型为主(图 13)。

图 12

Fig.12

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	图 12 鄂尔多斯盆地西233区块延长组主水道测井特征(X233井)Fig.12 Logging characteristics of the main channel of Yanchang Formation in Xi233 area, Ordos Basin(Well X233)

图 13

Fig.13

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	图 13 鄂尔多斯盆地西233区块延长组分支水道测井特征(X233井)Fig.13 Logging characteristics of branch channels of the Yanchang Formation in Xi 233 area, Ordos Basin(Well X233)

水道漫溢分布于主水道或分支水道两侧, 岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩为主, 发育中— 薄层递变层理、砂泥互层、波状层理和小型交错层理, 常夹薄层灰黑色泥岩。砂体厚度一般为0.1~2 m。SP曲线低幅负异常, GR曲线呈中低幅齿化钟型或指状。

朵叶体为重力流水道前端撒开形成的朵叶状沉积体。根据朵叶不同位置的岩性和砂体厚度特征, 可进一步划分为朵叶主体和朵叶侧缘2种沉积微相。朵叶主体主要位于朵叶轴部, 岩性以细砂岩和粉砂岩为主, 主要发育块状构造, 可见交错层理。垂向上以反韵律为主要特征。砂体厚度一般大于1.5 m, 但总体上小于主水道厚度。SP曲线负异常, GR曲线呈高幅漏斗型。朵叶侧缘主要位于朵叶边缘, 以薄层的粉细砂岩为主, 常见砂泥互层。砂体厚度一般小于1.5 m。SP曲线负异常, GR曲线呈中低幅漏斗型或指型(图 14)。

图 14

Fig.14

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	图 14 鄂尔多斯盆地西233区块延长组朵叶体测井特征(X233井)Fig.14 Logging characteristics of lobe of the Yanchang Formation in Xi 233 area, Ordos Basin(Well X233)

滑塌体是斜坡上砂体失稳发生滑动滑塌作用和重力流前端“ 滑水作用” 形成的砂体。“ 滑水作用” 指在碎屑流搬运过程中, 头部和基底接触处侵入一层液体后, 使得碎屑流头部脱离原流体, 继续向盆地中心搬运一段距离后沉积, 形成分散的块体沉积(Talling, 2013)。砂体厚度多为0.5~3 m。SP曲线变化不明显, GR曲线为低幅齿型或指型(图 15)。

图 15

Fig.15

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	图 15 鄂尔多斯盆地西233区块延长组滑塌体测井特征(X233井)Fig.15 Logging characteristics of slump of the Yanchang Formation in Xi 233 area, Ordos Basin(Well X233)

根据864口井的测井相解释资料, 结合沉积背景, 编制了2个长期旋回内部10个中期旋回的沉积相分布图(图 16; 图 17)。

图 16

Fig.16

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	图 16 鄂尔多斯盆地西233区块延长组LSC3内部各中期旋回沉积相平面分布图 a— MSC3-1; b— MSC3-2; c— MSC3-3Fig.16 Plane distribution of sedimentary facies of each mid-stage cycle in LSC3 of the Yanchang Formation in Xi 233 area, Ordos Basin

图 17

Fig.17

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	图 17 鄂尔多斯盆地西233区块延长组LSC4内部中期旋回沉积相平面分布图 a— MSC4-1; b— MSC4-2; c— MSC4-3; d— MSC4-4; e— MSC4-5; f— MSC4-6; g— MSC4-7Fig.17 Plane distribution of sedimentary facies of each mid-stage cycle in LSC4 of the Yanchang Formation in Xi 233 area, Ordos Basin

LSC3长期旋回包括3个中期旋回: MSC3-1, MSC3-2, MSC3-3。

MSC3-1沉积时期, 湖盆沉积环境发生了剧烈变化, 以张家滩页岩为界, MSC3-1沉积早期(上升半旋回, 即长8₁沉积期), 在研究区以辫状河三角洲前缘沉积为主(王力和崔攀峰, 2003; 傅强和李益, 2006; 王昌勇等, 2010; 刘化清等, 2011), 以细砂岩沉积为主, 水下分流河道发育。其后, 湖盆急剧下沉, 在MSC3-1沉积晚期, 研究区处于半深湖— 深湖环境, 广泛发育湖底扇沉积。在西南部(近源区)发育湖底扇朵叶体沉积(其范围为砂地比大于0.3的区域), 在朵叶轴部发育分支水道沉积, 单期朵叶体厚度为1~3 m, 多期叠合朵叶体厚度约为10 m; 研究区主体部位位于盆底带远端, 以深湖泥岩夹薄层滑塌透镜体砂岩沉积为主(图 16-a)。在研究区, 该中期旋回晚期全部属于原长7油层组的范畴。

MSC3-2沉积时期, 沉积物向北东方向推进, 在研究区西南角浅水区发育三角洲沉积, 三角洲前端越过浅水坡折线(图 16-b中绿色虚线)至斜坡上部, 沉积物以水下分流河道和河口坝为主; 在斜坡中上部, 发育条带状主水道沉积, 发育多期叠置的正韵律砂体, 叠合厚度18 m, 单一水道砂体厚度为2~5 m; 水道侧缘为水道漫溢沉积, 垂向上呈砂泥互层, 单期砂体厚度一般小于2 m。在斜坡下部和盆底带近端(图 16-b的蓝色虚线为分界线), 发育湖底扇朵叶体(图中范围为砂地比大于0.3的区域), 由多期反韵律砂体组成, 单期朵叶体厚度为1.5~4 m, 叠合厚度可大于18 m, 朵叶体内部可见分支水道(次级供给水道); 在盆底带远端(研究区东北部位), 以深湖泥岩夹薄层滑塌透镜体砂岩沉积为主。该中期旋回沉积大部分属于原长7油层组的范畴(图 16-b中的粉色虚线的东北部分)。

在MSC3-3沉积时期, 沉积物继续向湖推进, 浅水坡折线(图 16-c中绿虚线)和深水坡折线(图 16-c中蓝虚线)亦向湖推进, 研究区内三角洲面积增大, 朵叶体的规模大于MSC3-2。

LSC4长期旋回包括7个中期旋回。从图 17可以看出, 从MSC4-1至MSC4-7, 沉积物持续向湖推进, 研究区三角洲范围不断扩大, 浅水坡折线(图 17中绿虚线)和深水坡折线(图 17中蓝虚线)亦不断向湖推进。沉积相在不同地貌单元的分布样式不变, 即浅水区— 斜坡顶部为三角洲沉积, 斜坡中上部以重力流水道为主, 斜坡下部— 盆底带近端发育湖底扇沉积, 盆底带远端以深湖泥岩夹薄层透镜体砂岩为主。

在LSC4长期旋回沉积中, 只有部分沉积属于原长7油层组的范畴。MSC4-1在研究区仅有一半的区域属于原长7油层组(图 17中以粉色线为界的东北区域), 从MSC4-2到MSC 4-5, 原长7油层组范围逐渐减小, MSC4-5旋回仅在研究区东北角属于原长7油层组, MSC4-6和MSC4-7在研究区已不包含原长7油层组地层。

从上分析可知, 在斜坡带中上部, 主要发育重力流主水道和水道漫溢沉积, 部分水道间发育滑塌沉积。深水坡折带附近是重力流的主要沉积区, 发育分支水道和朵叶体沉积。盆底带远端以深湖泥岩沉积为主, 零星发育滑塌体沉积。作为穿时的原长7油层组, 其沉积底形主要为斜坡中下部至湖底(近端和远端), 以湖底扇朵叶体(含分支水道)沉积和深湖页岩为主。换言之, 原长7油层组由多个中期旋回沉积时期在斜坡中下部至湖底的湖底扇朵叶体和深湖页岩组成, 形成了进积式叠置样式的页岩油夹层。传统的平行“ 原长7油层组” 底面的水平井钻采方式会钻遇多期层间泥岩隔层, 导致砂体钻遇率低; 调整为顺着进积朵叶体倾斜方向的水平井钻采方式, 将明显提高水平井砂体钻遇率, 从而改善夹层型页岩油开发效果。