Shallow Delta Sand Body Characteristics of Chang 6 Oil Layer in Zichang Area, Northern Shaanxi ()
1. 引言
浅水三角洲发育在构造相对稳定、地形平缓、物源丰富的盆地中，分流河道是其主要骨架砂体，一直以来是学者关注和研究的重点 [1] [2] [3] [4] 。其概念最早由Fisk [5] 提出，Postma [6] 将低能盆地中的三角洲分为浅水三角洲及深水三角洲两大类，识别出8种浅水三角洲类型。我国关于浅水三角洲的研究多集中在浅水三角洲的沉积演化过程，明确了分流河道的主体地位，以及河口坝发育程度不一等特点 [7] [8] [9] ，基于单砂体对储层砂体叠置类型和特征的研究较少。
鄂尔多斯盆地油气资源丰富，2020年产油气当量已超过7900 × 104 t，位居中国诸含油气盆地之首 [10] ，三叠系延长组沉积时期形成了多套“生、储、盖”组合。长6期湖盆收缩，沉积作用加强 [11] ，陕北子长地区位于子长?安塞三角洲，为浅水台地型曲流河三角洲，分流河道砂体为骨架，前人多对研究区储层物性、非均质性、敏感性进行分析，未基于小层对研究区的沉积微相和单砂体进行研究。本文在前人的研究基础上，以陕北地区长61长62亚段为研究对象，基于48口井取心井的岩心描述资料及213口井测井资料，分析了长61、长62亚段沉积微相特征，进行了单砂体和复合单砂体的识别划分，明确了砂体之间的叠置特征，以及不同砂体垂向叠置类型与储层物性之间的关系，为后期的勘探开发和剩余油的挖潜提供理论依据。
2. 区域地质概况
鄂尔多斯盆地地跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区，盆地构造形态总体为一东翼宽缓、西翼陡窄的南北向不对称矩形台坳型盆地，面积37 × 104 km2，盆地可以分成6个构造单元，分别为西缘逆冲带、天池?环县凹陷带、陕北斜坡、晋西挠褶带、伊盟隆起带和渭北隆起带(图1(a))，陕北斜坡为鄂尔多斯盆地的主体部分，研究区瓦窑堡油田屈家沟位于陕北斜坡上，属于向西倾斜的平缓单斜构造，发育有近东西向的鼻状隆起，常为油气富集的主要区域，倾角小于1˚，长6储层以细粒长石砂岩为主，少量中?细粒长石砂岩，岩屑含量低，变质岩、岩浆岩岩屑含量相对较高，长6油层沉积时期，该区域属浅水三角洲沉积，发育有分流河道、分流间湾等沉积微相，砂体厚度小，隔夹层发育为主要特点。
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Figure 1. Geographical location of the study area (a) and single well map of sedimentary microfacies of Chang 6 reservoir of Well W2740 (b)
图1. 研究区地理位置(a)及W2740井长6沉积微相单井图(b)
3. 浅水三角洲沉积特征
鄂尔多斯盆地位于中国东部稳定区和西部活动带之间的结合部位，兼受特提斯、古亚洲洋和环太平洋构造域的影响，三叠系延长组是湖盆发育的鼎盛时期，长6油层沉积期盆地基地下沉减缓，并逐渐转为抬升，湖盆开始收缩，物源供给量逐渐增大 [12] ，根据前人研究得出研究区长64亚段至长62亚段发育三角洲前缘亚相，到长61亚段研究区逐渐平原化。本文仅研究长62亚段和长61亚段，研究期内，根据岩心和测井曲线的综合分析，研究区发育有水下分流河道、水下分流河道间湾、分流河道、分流间湾、河口坝等沉积微相。
3.1. 岩心特征
研究区沉积构造多样，有常出现在分流河道中的平行层理(图2(b)、图2(c))、槽状交错层理(图2(f))、冲刷泥砾(图2(a)、图2(e))等，岩性多为中?细砂岩其中平行层理主要产生于砂岩内部，纹层较厚，可达几厘米，纹层之
(a) W2-57井，919.5 m，长61冲刷泥砾。(b) W2-57井，880.5 m，长61平行层理。(c) W2-63井，989.5 m，长61平行层理。(d) 2341井，998.5 m，长62炭质泥岩。(e) W2-64井，1038.5 m，长62冲刷泥砾。(f) W2-37井长61槽状交错层理。(g) W瓦3井，1089.5 m，长62，植物碎片化石。(h) W瓦3井，1127.5 m，长62，水平层理。(i) W2740井，1033.5 m，长62，沙纹交错层理。
Figure 2. Sedimentary characteristics of shallow water delta in sub member Chang 61 and Chang 62 of Zichang area, northern Shaanxi
图2. 陕北子长地区长61亚段、长62亚段浅水三角洲沉积特征
间没有清晰的界面，只能通过细微的粒度可以看出，但层理易剥开；平行层理是在较强的水动力条件下，高流态中由平坦的砂床迁移，床面上连续滚动的砂粒产生粗细分离而显示的水平细层，一般出现在高能环境中；槽状交错层理的底界为槽形冲刷面，纹层在顶部被切割，横切面上，层系界面为槽状，纹层大致为一系列平行底面的对称或不对称槽状曲面；纵剖面上纹层呈现较缓的弧形，倾向一致。
另有反映较低能的分流间湾沉积环境，如水平层理(图2(h))和沙纹交错层理(图2(i))，多为粉砂质泥岩和泥质粉砂岩，由悬浮物质或溶解物质沉积而成。其中，水平层理较常见，特征是薄的纹层呈直线状平行排列并平行总的层面。在泥质粉砂岩和粉砂质泥岩中，常与低角度交错层理砂岩相共生，一般认为是在比较弱的水动力条件下，由悬浮物质或溶解物质沉积而成；沙纹层理由一系列相互叠置的波纹层组成的小型层理，纹层多由碳屑物质而显现。此外研究区碳质泥岩(图2(d))广泛分布，在分流间湾中常见植物碎片化石(图2(g))，研究区多样的沉积构造是古环境、古地貌、河流水动力强弱变化等综合作用的结果。
3.2. 测井曲线特征
根据研究区测井曲线特征，研究区砂体有箱型、钟型等不同形态，根据研究区长6油层各单井的自然伽马测井曲线的形态将研究区砂体划分为水下分流河道、分流河道、河口坝等主要的微相类型。
水下分流河道、分流河道：是研究区的主体，由多期河道砂岩叠加而成。砂体组成以向上变细的正粒序为主，底界发育底冲刷面，向上依次为河道滞留砾岩、含泥砾细砂岩、大小型槽状交错层理、细砂岩、板状层理细砂岩、平行层理粉细砂岩。主河道区电测曲线为高?中幅钟形曲线或复合型钟形曲线，非主河道区电测曲线多为钟形、单指形曲线，幅度中等。
河口坝：主要由浅灰?灰色细砂岩、粉砂岩组成，纵向上由下向上变粗。分选较好，磨圆为次棱?次圆状，可见小型交错层理，水平层理，透镜层理，变形层理。自然电位曲线和自然伽马曲线呈漏斗状负异常，整体呈一套反旋回特征。
水下分流间湾、分流间湾：是由于水下分流河道之间水动力较弱的相对较低的地区，主要为粉砂岩、粉砂质泥岩以及泥岩为主，砂质沉积较为少见。沉积构造主要为水平层理、块状层理，测井曲线自然伽马与自然电位曲线均呈低幅度高值，生物扰动、植物碎屑常见。
4. 陕北子长地区砂体类型
4.1. 单砂体识别
4.1.1. 单一成因砂体定量识别
单一成因砂体垂向叠置组合呈复合型单砂体，研究区夹层发育，主要有泥质夹层、钙质夹层和物性夹层，研究区测井曲线数据丰富，其中声波时差曲线可用来划分岩层，在砂泥岩剖面中，一般砂岩显示为高的声速(低的时差)，此外由于自然伽玛曲线响应灵敏，能很好的反映隔夹层，因此本文通过研究区223口井的测井曲线(AC、GR)数据进行单砂体定量识别，其中钙质隔夹层AC < 250，泥质隔夹层AC ≥ 250且GR > 115，物性隔夹层AC ≥ 250且GR ≤ 115，对夹层进行识别，划分出单砂体有分流河道、水下分流河道、河口坝单砂体，根据测井曲线的形态不同，将分流河道又细分为钟型分流河道(图3(b))和箱型分流河道(图3(c))。
4.1.2. 复合单砂体的识别与统计
复合单砂体的类型以单一成因砂体为基础 [13] [14] ，划分复合单砂体时选用GR测井曲线，根据曲线形态和幅度进行识别划分，经统计后得到复合单砂体有分流河道 + 分流河道单砂体(图3(d))、分流河道 + 河口坝单砂体(图3(e))、河口坝 + 河口坝单砂体(图3(f))。
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Figure 3. Types of Chang 6 single sand body and composite single sand body in Zichang area, northern Shanxi
图3. 陕北子长地区长6单砂体及复合单砂体类型图
4.2. 砂体垂向叠置样式
砂体叠置对储层储集性能的评价和预测具有重要意义，沉积背景下可容纳空间与沉积物供给通量的比值(A/S)对砂体叠置类型的影响显著 [15] ，高可容纳空间内细粒沉积物较多，单砂体呈孤立式分布，砂体之间不连通，低可容纳空间的细粒沉积物常作为两期砂体之间的隔夹层，厚度较小，水动力较强时，细粒沉积物被搬运，两期砂体直接接触，砂体之间连通性强 [16] 。前人利用野外露头观察方法 [17] [18] 、地震波形结构属性方法 [19] 和波形指示反演法 [20] 、岩心及测井曲线方法 [21] 等方法对分流河道砂体进行识别划分，研究区属密井网开发区，选用岩测井曲线对砂体侧向接触关系进行识别。根据砂体之间的连通性情况，将长6砂体垂向上分为弱连通、强连通和不连通三种类型，分别对应多期垂接型、多期叠切型和单期分离型。
1) 不连通单期分离型。发育在高可容纳空间中，可容纳空间的增长速率大于沉积物供给速率，河道的迁移能力弱，难以对砂体上部的细粒沉积物进行冲刷和侵蚀，分流河道单砂体在垂向上孤立存在，上、下两个单砂体之间不连通，常被储层中发育的泥质夹层或钙质夹层的天然堤所分隔(图4(a))，经研究区25个样本数据统计(见表1)，分离型砂体厚度较薄，多分布于2~11 m之间，平均厚度为5.395 m，孔隙度加权平均值范围在3.910%~10.609%之间，平均值为7.315%，渗透率加权平均值在(0.321~3.167) × 10−3 μm2之间，平均值为0.947 × 10−3 μm2。
2) 弱连通多期垂接型砂体。发育在低可容纳中间中，沉积物的供给速率大于可容纳空间的增长速率，河道具有一定的下切和侧切能力，对前期砂体顶部覆盖的细粒沉积物进行冲刷，但表现出后期的水动力减弱，因此冲刷侵蚀能力较弱或无冲刷，砂体之间发育有较薄的隔夹层(图4(b))，经研究区22个样本数据统计分析(见表1)得出多期垂接型砂体厚度多分布于8.375~19.375 m之间，平均厚度为12.614 m，孔隙度加权平均值范围在3.83%~10.281%之间，平均值为7.227%，渗透率加权平均值范围在(0.321~2.348) × 10−3 μm2之间，平均值为0.999 × 10−3 μm2。
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Figure 4. Vertical superposition type of Chang 6 reservoir sand body in Zichang area, northern Shanxi
图4. 陕北子长地区长6油层砂体垂向叠置类型图
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Table 1. Stratigraphic characteristic coefficients of sand bodies of different overlay types
注：
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Figure 5. Sedimentary microfacies plan of Chang
sublayer in the study area
图5. 研究区长
小层沉积微相平面图
3) 强连通多期叠切型砂体。发育在低可容纳空间中，沉积物的供给速率大于可容纳空间的增长速率，河道具有很强的下切和侧切能力，对前期砂体顶部覆盖的细粒沉积物以及砂体顶部进行冲刷侵蚀，因此单个砂体在垂向上很难识别(图4(c))，经研究区20个样本数据统计分析(见表1)得出多期垂切型砂体厚度多分布于8.25~19.625 m之间，平均厚度为13.013 m，孔隙度加权平均值范围在5.53%~10.041%之间，平均值为7.738%，渗透率加权平均值在(0.323~4.114) × 10−3 μm2之间，平均值为1.198 × 10−3 μm2，其孔渗条件优于单期孤立型和多期垂接型砂体。
4.3. 砂体侧向接触关系
砂体侧向接触关系受古气候、沉积物供给、水动力强弱、分流河道摆动等诸多因素的综合影响 [22] [23] ，笔者以长
小层为研究层位，建立了研究区切物源AA’和顺物源BB’两条剖面线(见图5)，对砂体间的接触关系进行研究，根据研究区长6油层砂体沉积位置、厚度、形态等方面的差异，将砂体侧向接触关系分为：对接接触、侧切接触和间湾接触。
对接接触的两条分流河道单砂体在沉积厚度和高程上差异不明显，砂体之间连通性强，易识别(图6(a)、图6(b))，该类型的砂体接触关系在研究区各小层均有分布，可作为油气运移的良好通道，因此剩余油不富集。侧切接触的两条分流河道在测井曲线上表现为厚度和高程的差异(图6(a)、图6(b))，砂体之间的连通性较对接接触弱，两条分流河道单砂体中相对高程位置高的上方砂体常为剩余油富集区域，可作为第二、三次开发的有效位置。间湾接触的两条分流河道单砂体彼此不连通，平面上表现为两条分流河道被分流间湾所阻隔(图5)，在剩余油的挖潜过程中相对高程位置高的上方分流河道单砂体可作为后期开发的重点位置。
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Figure 6. Lateral contact relationship of sand bodies of sublayer Chang
in the study area
图6. 研究区长
小层砂体侧向接触关系图
5. 结语
1) 陕北子长地区长62亚段到长61亚段为三角洲前缘向三角洲平原过渡相带，发育有分流河道、分流间湾、河口坝3种单砂体和分流河道?分流河道，分流河道?河口坝以及河口坝?河口坝3种复合单砂体。
2) 高可容纳空间细粒沉积物较多，单砂体呈孤立式分布，彼此不连通，低可容纳空间单砂体之间呈垂接型和叠切型，连通性好。不同砂体叠置类型储层物性不同，经数据统计分析，研究区分离型砂体厚度最薄，砂体呈孤立式分布，单个砂体之间被厚度较大的隔夹层所阻隔，单个砂体之间不连通，多期垂接型砂体之间被厚度较薄的夹层所阻隔，使得两期砂体之间连通性弱，多期垂切型砂体平均厚度最厚，上下两期单砂体之间无隔夹层，两期单砂体之间的连通性强。
3) 砂体侧向接触受古气候、水动力强弱和供给量等综合影响，据高程和厚度差异将砂体侧向分为对接接触、侧切接触和间湾接触，对接接触的砂体之间连通性强，侧切接触和间湾接触的砂体在开发过程中受重力分流作用影响，剩余油常在相对位置较高的上方砂体富集。
基金项目
国家科技重大专项项目(2017ZX05039001-004)。
陕北子长地区长6油层浅水三角洲砂体特征
摘要：基于48口井取心资料及213口井测井资料，综合分析陕北子长地区三叠系延长组长61长62亚段浅水三角洲沉积、砂体叠置特征及与储层物性的对应关系。依据可容纳空间与沉积物供给通量，研究区单砂体在高可容纳空间呈孤立式分布，彼此不连通，低可容纳空间呈多期垂接型和多期叠切型叠置。不同砂体叠置类型储层物性不同，经数据统计分析，研究区分离型砂体厚度最薄，砂体呈孤立式分布，单个砂体之间被厚度较大的隔夹层所阻隔，单个砂体之间不连通，多期垂接型砂体之间被厚度较薄的夹层所阻隔，使得两期砂体之间连通性弱，多期垂切型砂体平均厚度最厚，上下两期单砂体之间无隔夹层，两期单砂体之间的连通性强。砂体侧向接触受古气候、水动力强弱和供给量等综合影响，分为对接接触、侧切接触和间湾接触，对接接触的砂体之间连通性强，侧切接触和间湾接触的砂体在开发过程中受重力分流作用影响，剩余油常在相对位置较高的上方砂体富集。
关键词：浅水三角洲，单砂体，定量分析，砂体叠置，长6油层，储层物性，陕北子长地区