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鄂尔多斯盆地沉积岩地层的岩性组合规律

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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1—2004 地质讲义—张志民鄂尔多斯盆地沉积岩地层的岩性组合规律2鄂尔多斯盆地沉积岩地层的岩性组合规律鄂尔多斯盆地经历了吕梁、加里东、海西、印支、燕山等主要地壳运动,沉积岩地层的地质时代虽然大体相同,但因盆地横跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区,面积 37 万平方公里,各套地层分区块在沉积物源,沉积环境,沉积厚度、剥蚀程度,成岩后生变化等方面差异较大,因而各地层在横向上岩性必然有所不同,甚至标志层也有变异。这里所叙述到的地层岩性,只是近年钻井勘探中带有共性的岩性组合规律,重点是剖析含油、气层,从沉积学理论上进行探讨。而在实际录井中应根据区块不同,具体地层具体分析、切忌生搬硬套,以免贻误认识地层的真实面目。安定组(J 2a)安定组在盆地内所钻探井一般没有取心,该组地层岩石也没有做过镜下微观鉴定,但在随钻录井中,以安定组顶界泥灰岩作为划分下部地层的标志层。该泥灰岩层位于安定组顶界,录井为一套厚约 2~15 米的青灰色、灰黄色泥灰岩,夹少量膏质团块,岩屑滴冷盐酸(5%)反应冒泡强烈,电测曲线上以低伽玛、低声速、高电阻为特征,该层分布广且稳定,是盆地中生界地层对比及油层卡层主要的标志层,一般用它来卡取延 9、延 10 油层及正确划分安定、直罗、延安组地层,并初步确定长 6 油组顶界。直罗组 (J 2z)直罗组在盆地内分布稳定,厚度一般 250~300 米,最薄一般 180~200 米。其岩性特征为一套绿灰色泥岩、粉砂岩夹绿灰、灰白色砂岩、砂质泥岩,底部为含砾砂岩。细~粗粒长石砂岩。主要碎屑成分石英与长石的含量比较接近,普遍含有云母、绿泥石碎屑及黄铁矿颗粒。胶结物主要为方解石质及粘土,部分地区混有其他碳酸盐矿物,常见有自生黄铁矿质结核交代颗粒或充填颗粒裂纹。重砂矿物主要为黄铁矿,一般呈不规则他形晶颗粒状,部分结晶较好,呈五角十二3面体或立方体。直罗组底砂岩,一般厚度在 20~30 米之间,测井曲线为大段低伽玛、负自然电位异常,录井中为厚层浅灰黄色细~中粒长石石英砂岩,成分石英约为 80%,长石 15%左右,含少量暗色矿物及云母碎片,泥质胶结,较疏松,钻屑一般呈散砂状,钻时较低,特征明显。一般用它的顶界来辅助卡取延 9、延 10 油层及对比划分以下地层。延安组(J 1y)中生界延安组是鄂尔多斯盆地的主要含油目的层系,盆地内所钻井一般具有油水显示及工业油流,地质工作者通过多年录井,积累了丰富的资料。延安组厚度一般为 250~300 米;最厚达 450 米;新安边地区较薄,小于250 米。该组岩性特征为一套含有机质丰富的黑灰色泥岩、灰白色砂岩及煤层与页岩组成的煤系地层。延安组煤层发育,碳化程度高,密度较小,部分煤屑可燃,电性特征表现为高电阻率、高自然伽吗、高时差、大井径、低伽玛、低电位。根据主要煤层可以划分为十个砂层带。特别是延 6、延 8、延 9 顶部煤层稳定,从岩矿特点来看,十个砂层带各有其特殊性,但也有一定的延续性。延 10 底砂岩,厚度不等,在 5~45 米左右,测井曲线为低伽玛、负的自然电位异常,录井中为厚层浅灰、浅灰褐色中~粗粒砂岩,含砾不等粒砂岩,主要用该层顶界对比卡取长 4+5 及长 6 各油层。该组砂岩岩性特征一般普遍为细—中粒长石砂岩,底部为石英砂岩或长石石英砂岩,杂基以粘土质为主,云母、绿泥石碎屑及黄铁矿颗粒较少。胶结物多种多样,除了方解石、 ,普遍混杂有较多其他碳酸盐质(白云石、菱铁矿)胶结物。延安组中部一般都有硬石膏质胶结物。局部地区零星见到重晶石质、黄铁矿质、蛋白石质胶结物。岩石主要碎屑成分,由上至下石英递增,长石渐少,大致分为上下两段,上段(相当于延 1~6)石英含量一般在 35~40%,长石含量一般在 30~35%;下段(相当于延 7~10)石英含量在 40%以上,长石含量为 30%左右,其中底部砂岩(延 10)石英含量高达 70~80%,长石含量仅 5~10%。延 8 顶部有一层浅绿灰色细粒长石砂岩,长石含量达 40%左右,高电阻率,4亦可作为标志层。该组砂岩胶结物主要为碳酸盐质及粘土质,由上至下碳酸盐质减少,粘土质相对增多。延安组中部(相当于延 4~7)普遍有硬石膏质胶结物。根据胶结物含量变化及成分组合,大致分为四段。上段(延 1~3)碳酸盐为主(含量在10~35%) ,粘土质其次(含量 10~5%) ,为碳酸盐质 ~粘土段胶结物段;中上段(延 4~6)碳酸盐质、粘土质含量相近(分别在 10~25%及 10~20%) ,而普遍见有硬石膏质胶结物,中下部(延 7~8)以粘土质为主(含量在 10~16%) ,碳酸盐质其次(含量在 5~10%) ,还有硬石膏质,为混合胶结物段;下段(延9~10)以粘土质为主(含量在 5~20%) ,微有碳酸盐质(含量 0~5%) ,为粘土质胶结物段。延安组地层的重砂矿物以自生矿物为主。上部黄铁矿、碳酸盐较多,中部硬石膏多,下部重晶石多。陆源重矿物较少,只是下部锆石、电气石稍多。富县组(J 1f )这套地层与其上延安组及其下延长组,既有明显区别,又有相似之处,是介于两者之间的过渡性地层。在灵盐定地区有岩心佐证。该组岩性特征为细粒长石石英砂岩,以普遍具有微晶菱铁矿集合体和球粒状菱铁矿为明显特征。胶结物以粘土质为主,由高岭土、绢云母(水云母) ,混有绿泥石,组成孔隙型胶结,其中绿泥石又常呈不明显的带状胶结。从其碎屑成分来看,石英含量较高,与延安组相似,不同与延长组。重砂矿物以菱铁矿为主,很少有延安组所具有的黄铁矿、硬石膏、重晶石一类自生矿物,也很少有延长组所具有的锆石、电气石、石榴石、磷灰石、绿帘石一类陆原矿物。中生界三叠系延长组(T 3y)延长组根据沉积特征和录井中的岩性组合可以划分为十个沉积期。自下而上地层沉积微相和分层依据是:长 10 期:底部为大段浅肉红色中~细砂岩~ 含砾砂岩,向上变为泥岩沉积物以分流河道砂为主体。厚度较薄。该期沉积物源方向为北北东向,划分按正旋回砂岩为底,泥岩为顶界。5长 9 期,在 110 米~150 米之间。岩性为深灰色、灰黑色泥岩夹浅灰绿色细~中、粉砂岩,表现在电性上电位平直,高伽玛、扩径、高声速,划分以砂岩为底,泥岩为顶。长 8 期:厚度约 120~140 米。岩性为浅灰绿色中、细砂岩与深灰、灰黑色泥岩呈不等厚互层。电性上反映为大井径、高声速、高伽玛。自然电位曲线较明显。划分顶底均以砂岩为界。长 7 期,沉积物最厚陕 102 井达 310 米。向北变薄,以深灰色,灰黑色泥岩为主,夹薄层深湖相钙质胶结粉砂岩。局部井见浊积砂岩体。电性上自然电位曲线平直,高伽玛、低声速、偶见高峰脉冲.。该期地层是中生界主力生油岩系,录井分别为油迹,油斑。长 7 底部有一层厚约 2 米的绿黑色页岩,称为张家滩页岩,可作为地层对比的标志层。长 6 期,厚度变化较大。0~40 米之间。各砂岩体虽连续性差,但彼此相互重叠、切割,形成以层数多,累积厚度大,复合连片,分布面积广的储集体。由于直接覆盖在长 7 主力生油岩之上,油源近,油气经垂向及侧向运移,首先进入砂岩透镜体中储集起来,是最为有利的储集相带。志丹三角洲沿青 1 井到陕 14 井一线,多井长 6 段见油气显示,部分井组已开采多年,产量稳定。长 6 段今后仍将是中生界石油勘探的主要目的层。三角洲的展布情况仍然是今后研究的主题。该段地层电位曲线总体呈一倒三角形,底界为 志层为限。顶为河口坝或河道砂岩顶为界。长 4+5 期,岩性为浅灰色中、细砂岩夹灰黑色泥岩及炭质泥岩,陕 15 井、陕 100 井沉积了湖相地层。总体厚度 80~110 米,划分以泥岩顶为界。该期油气的聚集条件略逊于长 6 段。长 3 期,本期地层厚度变化较大。70~130 米。岩性为浅灰绿色、浅灰色中细砂岩与灰黑色、深灰色泥岩。电位曲线偏差明显,自然伽玛呈箱形,钟形起伏。该段底以砂岩为界,顶以泥岩顶为界。长 2 期:岩性为浅灰色中细砂岩夹灰黑色泥岩。河道砂岩体发育,最厚达200 多米,砂泥岩比悬殊,自然电位、伽玛曲线呈箱形,底界以砂岩底为界,顶以泥岩顶为界。长 1 期,岩性为浅灰色细砂岩与灰黑色、深灰色泥岩互层,夹炭质泥岩及6砂质泥岩,在后期地壳抬升遭受剥蚀,多数地区缺失,残存厚度不一,分层以质泥岩为界。地质录井中选取分布广且具有特性的地层作为标志层。延长组选取的标志层是:志层。录井中为一层厚约 1~2 米的灰黑色炭质泥岩,钻时较低,特征明显,电测曲线上为高伽玛、高声速、大井径、低电阻为标志,一般用作划分长 1 段与长 2 段分界以及对比卡取长 2~长 6 各油层。志层,位于长 4+5 中部,为厚约 1~2 米的薄层炭质泥岩,电测曲线上为高伽玛、高声速,分布基本稳定,一般现场用它来卡取长 4+5 底部油层及长 6 顶界。3 标志层,分别为长 62 及长 63 的底界,录井中为一套浅灰绿色凝灰质泥岩(荧光灯下具矿物发光) ,电测曲线上为高伽玛、高声速、大井径、低电阻率为特征。张家滩页岩,位于长 7 底部,为一层厚约 2 米的绿黑色页岩,常作为地层对比的标志层延长组的岩性主要为灰绿色、褐灰色(油斑~油浸) 细粒长石砂岩、绿灰色(油斑)粗粉砂岩、灰色砂质泥岩、灰黑色泥岩,呈互层多旋回叠加。偶见灰黑色碳质泥岩和煤线。单一岩性一般小于 3m。延长组砂体是湖盆三角洲平原亚相和前缘亚相砂岩的典型代表,区域展布稳定,具低孔、低渗,低产的特点。含油层多,自下而上构成了长 6、长4+5、长 3、长 2、长 1 等五个有利含油组合。油层厚度大,最好的含油砂岩层段油浸,含油饱满,原油沿层理外渗,含油面积达 70%左右,黄色荧光占95%,系列 14 级,点滴Ⅰ级光圈,含油显示好,是鄂尔多斯盆地主力储油层。砂体水平层理和微透镜状层理比较发育,不透明矿物和片状暗色矿物塑性形变,沿层面定向排布,反映出碎屑物质在较平稳的水动力条件下呈悬浮态而沉淀的沉积环境。砂岩多为细粒长石砂岩。主要碎屑成分石英和长石的含量几乎相等,普遍含有较多云母、绿泥石碎屑和粘土质杂基。砂岩一般为支架状和近镶嵌状结构,7细而致密,分选均匀,颗粒间镶嵌程度高,原始粒间孔几乎消失殆尽,渗透率极低。胶结物方解石、浊沸石孔隙型胶结,绿泥石呈明显的薄膜型胶结,粘土质(绢云母、高岭土)杂基充填孔隙。重砂矿物以陆源矿物为主,其中又以稳定矿物锆石、电气石、石榴石为主,石榴石多数为贝壳状断口,含量较高。普遍含有磷灰石、绿帘石。绿帘石一般为不规则粒状,参差状断口,表面模糊污浊。砂岩碎屑特征:石英石英含量显低,一般在 40~55%之间,个别达 60%。成份纯净,无色透明,表面光滑,断口具油脂光脂。粒度大部为细粒,中值 选好,形状不规则,多呈棱角状。部分颗粒边沿凹凸不平,具压溶痕迹。包裹物很少见,波状消光不明显,较均匀地与长石混杂。长石长石含量较高,一般在 30~50%之间,正长石约占长石含量的三分之二。因泥化作用,多数颗粒表面风化为黄褐色雾状。颗粒破碎,大小不均,形状不规则,轮廓模糊。酸性斜长石具清晰的钠长石双晶。在钙质胶结的薄层砂岩中,部分颗粒具溶蚀交代现象。长石的大量存在反映了砂层沉积物搬运距离近,堆集迅速。水解作用短的沉积条件。岩屑岩屑含量 2~6%,以喷发岩为主,普见透明的玻璃质,霏细结构模糊。次为千枚岩,片理不明显,泥化或碳化较强,镜下干涉色低。杂基杂基是碎屑岩中与粗碎屑一起沉积下来的细粒填隙组分,>5Φ),它们是机械沉积产物而不是化学沉积组分。杂基的含量和性质可以反映搬运介质的流动特性,反映碎屑组分的分选性,因而也是碎屑岩结构成熟度和流体密度的重要标志。延长组砂岩中杂基含量较高,一般含量达10%以上,黑云母含量一般在 2%左右,次生绿泥石一般含量为 5~10%,片理明显,受碎屑形状挤压影响,晶体扭曲塑性形变,平行层面排列者较多。因黑云母风化后稳定性差,次生绿泥石多由黑云母转化而来,杂基的含量和分布形8状反映出延长组砂体搬运过程中较低的沉降速度和成岩中强烈的压溶作用。砂体的成岩作用和成岩变化:根据延长组砂岩的碎屑成份,颗粒形态大小、分选程度、粘土矿物产状和胶结物分析,砂体的成岩作用主要有三种,即压实作用、压溶作用和胶结作用;后生作用主要为交代作用和溶蚀作用。最强的成岩作用是剧烈的压实作用和压溶作用,这是延长组砂岩低渗透的要因所在。压实作用:延长组砂岩不但碎屑颗粒细,而且大部为棱角状,长径不明显顺层排布,说明在成岩初期压实作用明显,松散的短距离搬运的沉积物在负荷压力作用下,碎屑质点和支点均发生变化,颗粒转动位移重新排列,片状矿物压实塑性变形,说明了压实作用的强烈性,颗粒经压实作用排列紧密必然使其沉积物之间的孔隙被大量破坏。延长组砂体主要胶结物有三种:粘土胶结:砂体中的粘土主要为颗粒包膜和孔隙衬填胶结形式分布,成份为伊/ 蒙混合型粘土,含量一般不足 10%。粘土矿物在砂岩中程度不同地起到了缩小砂岩孔隙空间的作用,特别是以颗粒包膜和孔隙衬填的形态存在,最易堵塞孔隙喉道,对渗透率起到了显著的破坏作用。该区延长组砂体渗透率普遍低,与粘土矿物的胶结关系甚密。浊沸石胶结:在延长组砂体中常见,特别在长 6 段分布很普遍,含量一般为 5~10%。成因是压溶作用过程中,随矿物溶蚀进入孔隙水的硅、铝等元素引起碎屑矿物的重新分离,特别是斜长石被压溶后,可提供大量的 +,与孔隙水的硅酸化合反应生成浊沸石。浊沸石的沉淀虽然引起了堵塞孔隙的作用,也能起到支撑和加固砂岩骨架的作用,使骨架颗粒免遭强烈压实,并成为成岩成熟期地下酸性水溶蚀的主要对象,溶蚀后生成的次生孔隙成为该层砂体的主要储集空间。碳酸盐胶结碳酸盐胶结物分布不均匀,以长 1、长 6 层较多,个别薄层含量达 30%以上。方解石富集于页岩相邻的砂体边缘,成因可能与有机质热演化有关,方解石胶结导致砂岩无有任何孔隙,岩石比较坚硬且干燥。9纸坊组(T 2z )一般厚度为 280~300 米,顶部具含砾砂岩,上部灰绿色、浅灰色粉~细粒长石砂岩与暗棕色、灰绿色泥岩间互。下部为灰绿色含砾中粒长石砂岩。本组地层一般没有取心, 。和尚沟组(T 1h )稳定厚度为 90~120 米,暗棕、灰紫、灰绿色泥岩夹浅灰色、肉红色粉~细粒长石砂岩。本组地层一般没有取心, 。刘家沟(T 1l )厚度一般为 220~320 米,浅灰色、灰紫色中粒长石砂岩夹暗棕、紫红色泥岩。下部为一套成熟度低的紫灰色含砾中粒长石砂岩。刘家沟组下部紫灰色含砾中粒长石砂岩,其泥质及岩块含量高,颜色陈旧,以灰为主。在电性上所反映的特征是自然伽玛、电阻率曲线呈现中高值且幅度差异小,声速曲线呈低峰锯齿状。卡准刘家沟组底部是正确划分上古生界各组地层界面和卡取上古生界气层的关键所在。石千峰(P 3q)厚度一般为 250~300 米,上部棕红、紫红色、紫灰色泥岩夹紫红、暗紫红、浅灰色中~细粒长石砂岩,下部桔红、紫红色、浅灰色不等粒长石砂岩,底部砾状长石砂岩。进入石千峰组后,为大段紫红色泥岩夹紫红色中~细粒长石砂岩,泥岩质纯,色泽鲜艳醒目,以红为主。在电性上自然伽玛、电阻率曲线幅度差异极为明显,声速曲线在泥岩段呈高峰锯齿状,与上覆刘家沟组在岩电上均形成鲜明对比。该标志层在全盆地范围内均可对比,为一区域性标志层。底部砾状长石砂岩长石含量达 28~50%,酸性斜长石具清晰的钠长石双晶。正长石颗粒破碎,大小不均,形状不规则,轮廓模糊。砂岩孔隙主要为复合型粒间孔,中东部天然气勘探中有气显示。上古生界天然气主力储层鄂尔多斯盆地上古生界储层主要有效储集砂体的分布层位以下石盒子组和山西组为主。储层砂体的形态在剖面上多呈透镜状或带状体,可以是单一砂体,10也可以是复合砂体,受不同时期河道侧向迁移和加积作用的影响,可穿层或叠置。不同砂岩会在储层砂体中构成不同的岩性。上古生界砂岩中的碎屑颗粒多与火山喷发物相伴生而沉积。自下二叠系太原组~ 上二叠系石千峰组砂岩。镜下观察均不同程度地见到晶屑,以及由火山灰尘蚀变的粘土矿物,尤以下石盒子组中上部和上石盒子组含量较多,并见有凝灰质岩屑。晶屑加入,影响了砂岩岩性变化的规律性,火山灰尘的加入增加了陆源杂基的含量。尤其是细小的火山灰尘的加入,一方面增多了杂基的含量,降低了砂岩的渗透性,另一方面,从研究成岩作用的角度看,火山喷发物极不稳定,在成岩过程中使粘土矿物转化更加复杂。上古生界砂岩碎屑颗粒中充填着大量的陆源杂基,主要为粉粒陆源石英和粘土,它是碎屑岩中与粗碎屑一起沉积下来的细粒填隙组分。此外还有淀杂基和外杂基。淀杂基是在成岩作用过程中,由孔隙水析出的粘土矿物胶结物,它们是单矿物质的,晶体干净,透明度好,常见鳞片状或蠕虫状自生晶体集合体。外杂基是碎屑沉积物堆积后,在成岩后期充填于其粒间孔隙中的外来杂基物质,外杂基在岩石中分布不均匀,是多矿物质的,常表现污浊,透明度差,主要出现在碎屑颗粒分选较好,原生粒间孔隙发育的部位。杂基含量是识别流体密度和粘度的标志。同时杂基含量也是重要的水动力强度标志,在高能量环境中,水流的簸选能力强,粘土会被移去,从而形成干净的砂质沉积物,相反,砂岩中杂基含量高,表明分选能力差,这是结构成熟度低的表现上古生界砂岩中普见陆源水云母杂基,均匀充填于粒间孔内,并与碎屑颗粒直接接触,它是同陆源碎屑一起搬运来的水云母杂基 。本溪组、太原组、山西组的陆源水云母经过成岩作用,很多转化成白云母,山西组、下石盒子组大多与胶状水云母和蚀变高岭石混杂杂基绿泥石:产状同陆源水云母,均充填粒间孔内,其中最常见是塑性形变的叶绿泥石混杂分布于碎屑之间,部分已转化为伊利石,以鳞片状附着在碎屑表面。 凝灰质火山碎屑岩:在上古生界砂岩中普遍分布,是火山灰直接参与的沉积物,常呈纺锤状、梨状、棱角状与弓形、镰刀形、鸡骨形的晶屑、玻屑共生。11单偏光镜下有淡绿色、淡黄色。质点细小,具极低干涉色,可见微弱的波状消光。石英的次生加大在整个上古生界较普遍出现,石英次生加大形成的硅质胶结物在上古生界广泛发育。并连续不断地从石千峰延续到本溪组。绝大多数石英次生加大是沉积后产生的,且形成颗粒的镶嵌结构,来自母岩的二轮回石英次生加大,它的加大边与原颗粒之间的界线清晰可辨,一些粘土质点也很清晰,石英的自生加大,硅质胶结,石英的压溶,在多种应力和地质营力的作用下,使普遍的岩石成为镶嵌状,故使岩石的的部分孔隙被堵死。在砂岩中,长石往往蚀变为绢云母和绿泥石,更多的为高岭石,在较多的长石表面,有次生云母和高岭石,它可以认为是长石的蚀变产物,但许多长石的表面有结晶较大的绢云母和高岭石且晶体完整,这些绢云母肯定是次生的,有的整个长石已完全高岭石化,这种现象在砂岩是常见的蚀变或交代现象砂岩中的成岩碳酸盐一般指除了陆源搬运的碳酸盐碎屑颗粒以外的胶结物成分,常见的碳酸盐岩胶结物有锰方解石,铁白云石,菱铁矿等。锰方解石和铁方解石在砂层中有时在相同层位同时出现。自生绿泥石在砂岩中的含量较高,多数呈针叶状分布粒表,研究表明来自相邻泥岩携带大量 +离子的流体进入砂岩之中,可使高岭石转化为绿泥石。上古生界砂岩的胶结物主要有胶状水云母胶结:在进入石千峰组后,大段紫红色泥岩夹紫红色中~细粒长石砂岩中胶状水云母常见,为淡黄色,胶状绿泥石为草绿色,均匀分布粒间孔内而不充填粒内溶孔,裂隙孔。常与晶屑等火山喷发物共生。其成因可能是沉积过程中极细小的火山灰尘落入水体而成胶体溶液沉淀而成,质地细腻,干涉色低,具弱的波状消光,推测这两种粘体矿物为同生期胶结物。云母绿泥石薄膜胶结:分布于上石盒子组,石千峰组以及刘家沟组,砂层颜色发绿,推测沉淀时水体比较平静,在偏碱富铁镁条件下,生成自生绿泥石,沉淀于颗粒表面,并以针叶状垂直于表面排列生长,形成包壳,经压实后颗粒之间形成薄膜式胶结物,一般和孔隙内充填的粘土共存。这些具有绿泥石薄膜胶结的砂岩,往往由于绿泥石薄膜的隔挡,石英次生加大边很小,而围绕12绿泥石薄膜多见微晶石英,次生微晶石英充填粒间孔。上古生界储层孔隙特征:鄂尔多斯盆地中部上古生界储集空间可分为孔隙和微裂隙两种基本类型。孔隙微观标志:上古生界砂岩孔隙主要复合型粒间孔,它是由原生粒间孔微孔隙溶蚀形成的次生孔隙和高岭石晶间孔共同组成的储集空间。复合成因粒间孔,是在粒间孔基础上经成岩作用溶蚀改造而再次扩大生成的孔,成因是粒间孔周缘的可溶性矿物溶解消失,构成原生加次生共同组合的粒间孔,这种孔隙分布不均,形态也不规则,大小相差悬殊,50-1000等,复合型粒间孔连通性一般较好,储运条件优于原生粒间孔。在各个层段组合尚有差别,通过部分镜下铸体薄片统计,一般上古生界砂岩有效面孔率在 2-4%之间,个别岩样有效面孔率达 8%以上, 。沿长石晶格剧烈溶蚀和岩屑内易溶矿物被溶蚀形成的次生粒内溶蚀孔、铸模孔,是上古生界砂岩比较普遍的孔隙。盆地中部上古生界砂岩中普遍分布的高岭石晶间孔和高岭石被溶蚀流失后形成的次生粒间孔是天然气主要的储集空间。由书页状、迭层状、假六方板状高岭石集合体构成的高岭石晶间孔,其形状不规则,在高倍镜下观察,可见晶间孔互相连通,构成微细的弯弯曲曲的细小孔喉,一般孔径 3-10平均喉径 2 层段,由高岭石提供的晶间孔和高岭石被溶蚀流失后形成的次生粒间孔有效面孔率达 5%以上,是天然气储集理想的孔隙空间,成为主力气层。下石盒子组(P 2h )下石盒子组属半氧化环境下的内陆河流相沉积。总厚 120~160m 左右, 根据砂泥岩组成的沉积地层旋回可分为盒 5、盒 6、盒 7、盒 8 四个岩性段。下石盒子组砂岩岩性为:绿灰色岩屑质石英砂岩、不等粒石英砂岩、浅灰色含砾粗粒石英砂岩,砂岩泥质含量少,粘土平均含量 6~12%,以高岭石、伊利石、绿泥石为主,胶结类型为再生~孔隙式,其中高岭石晶间孔普遍存在,次生加大的石英起到了骨架支撑作用,使其成为最普遍的储集空间。层理构造发育,13常见的有大型板状斜层理和交错层理,由于物性普遍较好而成为找气的主要目的层。依此也可反映出区内受当初湖侵湖退作用影响而形成三角洲相沉积在岩性剖面上的组合变化规律。榆林、子洲一带下石盒子组均见到灰白色中砂质粗粒长石石英砂岩,长石含量 10~18%,正长石约占长石含量的三分之二。因泥化作用,多数颗粒表面风化为黄褐色雾状。颗粒破碎,大小不均,形状不规则,轮廓模糊,且普遍有长石粒内孔。下石盒子每套储盖组合一般都是由总厚度 5~35 米的一至三个砂层,其上封盖 20~60 米左右的泥质岩组成。盒 7、盒 8 砂岩发育,厚度大,泥岩薄。砂岩为浅灰色岩屑石英砂岩、岩屑砂岩。粒度以中~粗粒、不等粒为主,自上而下变粗(中~北部盒 8 普遍含砾石) ,由北向南变细。尤其盒 8 砂岩(骆驼脖砂岩)属较典型的泛滥型网状河、曲流河交互沉积。由于河身不固定,河道弯曲度小,侧向迁移速度快,堆积充填快,砂体往往为多期叠加,大面积分布。进入盒 7,河道萎缩、迁移、汛期减弱,砂岩厚度变薄(一般小于 15 米) ,边滩、心滩砂岩不发育,天然堤、决口扇砂岩较多,仅在局部地方沉积了厚度较大的边滩、心滩砂岩。至盒 6 以后河道更加萎缩,进入平原河漫沼泽相,砂岩发育较差,主要为天然堤,决口扇砂体,厚度 5 米左右。盒 7 及以上砂岩为透镜状零星分布,复合连片性差, (常为低成熟度的细~中粒岩屑砂岩,杂基含量高,物性差。孔隙度一般小于 6%,0。只有盒 7 一些厚度大的心滩、边滩砂岩中,陕 123 井) 。石盒子组普见被方解石和高岭石交代的碎屑,它们是因长石和岩屑相应不稳定而被交代的缘故。 山西组(P 1s )一般厚 90~120m,该组有湖泊沼泽相、湖成三角洲平原相两大沉积体系。根据沉积韵律及岩性组合序列依此分为山 1、山 2 上下两段:上段山 1 层厚 40~50m,由分流河道相岩屑砂岩与灰绿色泥岩及灰黑色泥岩组成;砂层,一般厚度 2~10m,主要岩性为灰色或浅灰色中粒岩屑石英砂岩,岩屑在山西组中含量占 8~22%,除燧石、多晶石英岩外,主要是凝灰质火山碎14屑岩、千枚岩、粉沙岩或泥岩。柔性浅变质岩经压实的塑性变形尤为突出,具结构成熟度低,成分成熟度高的特点。砂岩中白云母和绢云母的含量明显增加,中性交错层理发育,普见碳屑。伊利石和绢云母孔隙式胶结为主,伊利石晶体多为毛发状、纤维状。蚀变矿物绢云母在山西组砂岩中是很常见的粘土矿物,含量在 2~5%左右,大多呈密集的鳞片状,石英次生加大普遍,再生~孔隙式胶结,高岭石含量 3~8%,岩石较石盒子组致密,但高岭石晶间孔仍为砂层理想的储集空间。下段山 2 层以湖沼相煤系地层为主。砂岩夹煤线及暗色泥岩,由于砂岩(北岔沟砂岩)中富含高岭石、白云母及岩屑、炭屑组份,所以易于与下伏的太原组滨海相纯石英砂岩区别;同时山 2 电测曲线反映的高时差、大井径及低密度也与山 1 的平缓曲线易于划分;与石盒子组相比,双侧向电阻率值增高,煤层对应,声波曲线呈尖峰状,自然伽玛呈锯齿状起伏。由于沉积物源来自盆地北部,上下部的各类砂体均呈北东~西南向条带状、透镜状分布。岩性主要为粗~中粒石英砂岩,厚度 5~30 米以上。 ,前缘砂是经过河流、波浪、潮汐反复作用后形成的,具有质地纯,分选好,岩屑少、成熟度高的特点,高岭石大多分布于孔隙之中,以集合体形式出现,呈蠕虫状,书页状及手风琴状,晶形发育较好,呈典型的假六方片状。其发育的晶间孔和高岭石被溶流失后形成的粒间孔是气层的主要储集空间。有较好的储集物性。孔隙度一般 5~8%左右,最高者达 13%(陕 67 井山 2 分流河道砂岩)渗透率〉0 。岩石组份均具高杂基、高岩屑、低长石,以孔隙接触胶结为主的特点,而且部分区带中岩石成份成熟度高,结构成熟度低,碎屑成份主要是石英和岩屑,几乎见不到长石,当然在纵向上成份随粒度和沉积环境的不同有着不同程度的差异。不同组段的砂岩中,碎屑组分主要为石英和岩屑,而岩屑石英不等量交互递变,组成了山西组砂岩以岩屑石英砂岩、岩屑砂岩为主要的岩石类型。山西组低孔低渗的原因一是储集体砂岩高岩屑、高杂基,粘土孔隙充填和混粒结构为主,二是埋藏深度大,压实、胶结等成岩作用强烈,而溶蚀作用微弱。山西组砂岩一般孔径很小,平均 道窄,缝少,一般为构造应力缝和层理缝,长 1000-10 等。太原组(P 1t)太原组一般厚 60~80m,与下伏本溪组呈整合接触,沉积环境为连续演化,是在本溪组沉积背景下的水退式海陆交互相沉积,陆表浅海控制着该组地层的沉积和发展。 (2000 年,长庆油田已将长庆石油勘探局划分的原太 2 地层划为本 1 地层)此层的标志层很多,有:东大窑灰岩、七里沟砂岩、斜道灰岩、毛儿沟灰岩、庙沟灰岩。还有油田现已划为本 1 段的 9#煤层、吴家峪灰岩、晋祠砂岩。长庆石油勘探局根据沉积组合韵律及岩性、电性变化原分为上下两段:上段太 1,为区域海侵形成的含生屑灰岩及海退形成的泥岩及薄煤层,并且灰岩、泥岩和煤层组成四个次级旋回,层内还有火山灰、玻屑凝灰岩;下段太 2 以砂岩为主,岩性为灰白色石英砂岩,夹有少量灰岩,底部夹有 3~5m 的可采煤层,其煤层则是与下伏本溪组分界的标志层。太 1 与太 2 区别是以薄层凝灰岩作太 1 底,最厚的第一个煤层作太 2 的顶部,反映在电测曲线上灰岩及煤层为高阻值。太原组砂岩极不发育,砂岩层厚 2~7m,石英的含量一般均在 90%以上。硅质再生式胶结为主是其主要特点。另一特征是碎屑间普见铁白云石充填,局部见有球粒状、放射状或麻绳状分布的自形晶菱铁矿,显然是交代成因所致。太原组灰岩主要为含生物碎屑泥晶灰岩、生物碎屑灰岩、泥晶灰岩。少数为微晶生物碎屑岩。填隙物全为低能藻泥晶方解石基质,未见亮晶方解石胶结。灰岩富含陆源碎屑和有机质。粒屑成分主要为生物碎屑,其次是棱角~半棱角状的砾屑和砂屑。海相生物化石属种繁多,含量 10~50%。 经统计各灰岩中生物化石丰富,有蜓、有孔虫、苔藓虫、腕足、腹足、瓣鳃、三叶虫、棘皮、介形虫、牙形刺及藻类等。这些化石除苔藓虫外,都经过位移,这反映了海水具有双向流动潮汐作用的性质:二是长条状骨骼(如海百合茎) ,定向排列。这反映沉积时水体有一定动荡条件。上古生界石炭系本溪组(C 2b)16本溪组地层厚度 10东向西超覆于下古生界奥陶系风化壳之上。岩性复杂,主要为泥质岩夹煤层、生物灰岩、铝土岩等,含大量的黄铁矿散晶及结核;局部地区发育硅质胶结的致密细砾岩。仅在局部地区沿奥陶系风化壳古侵蚀面低凹带及沟槽沉积了各类海退、潮汐砂丘、砂咀、砂坝,直接覆盖于风化面上,并沿古沟槽分布。本溪组在盆地内根据沉积序列及岩性电性组合变化规律由上而下可分为本1 和本 2 两段。 (2000 年,长庆油田已将长庆石油勘探局划分的原本 1、本 2地层划为本 2 地层)底部本 2 段为铁铝质泥岩与奥陶系区分,测井曲线呈明显低阻和高自然伽玛值;上部本 1 段为一套局部夹生物灰岩及煤线的砂岩,表明是海陆频繁交互背景下的填平补齐快速沉积的产物。本溪组砂层主要由网状河,低弯度曲流河沉积的条带状、网状心滩、边滩、天然堤、决口山砂体组成。砂岩由河控、海浪双重作用形成,多为分选好的中~ 细粒石英砂岩,铁白云石胶结。但沉积层序差,各井之间不易对比, ,厚度 3~34 米之间,孔隙度 2~间,渗透率 0。下古生界奥陶系奥陶系风化壳上覆地层风化壳的上覆地层为一套填平补齐式的沉积,因而岩性极为复杂,含有海湾~ 泻湖边缘沉积的一套复合岩相,厚度 10-40m 。较多的风化残积物(如铝土矿、褐铁矿) ,但总的来看,以陆相沉积为主,局部可见海相沉积。 (录井中归为本 2 地层)严格地讲:直接覆盖在奥陶系风化壳之上的覆盖层,是经过 年风化剥蚀而形成的由铝土矿物、粘土矿物、少量氧化铁矿物或碳酸钙矿物组成的钙红土。这种覆盖物的物源是以白云石溶蚀后的不溶残渣为主,含来自古陆的风成粘土、火山灰以及弱水流作用的带入物。当接受上覆地层的沉积时,这种钙红土在湿热气候的还原环境中进行成岩作用,垂向水流的作用及有机质的分解作用使其颜色变白,铁被带出,剩下的部分铁还原成低价铁。同时有机质的浸染而使其颜色变黑。因而形成现今颜色为灰、褐灰、黑灰色的岩石,黄铁矿散晶普见,局部地区硫化铁成层出现。由于古风化壳地层极为平缓,风化剥17蚀近平原化,其流水搬运作用仅发育在沟谷及古残丘的斜坡处,而在宽缓的洼地及潜台流水作用弱。因而,风化残积物总的具厚度变化大,从几十厘米到几十米,大多数以原地堆积为特征,在宽缓的洼地往往以很薄的泥质岩或铝土质泥岩覆盖风化壳,上覆为厚层砂岩,在古潜台上以原地堆积的铝土质泥岩或风化泥质岩过渡,古残丘或其斜坡处,覆盖层因有水流搬运或风成作用也常常含砂砾, ,而在溶蚀沟槽中,水流搬运作用相对较强,以混杂堆积为特征,含铝土质泥岩、砂质、泥砾等,覆盖层厚。在潜沟与潜台或残丘过渡带,覆盖特征一般与宽缓的洼地相类似,以泥质岩过渡,上覆有砂泥质组合层。因此,风化壳覆盖层类型繁多,岩性组合较杂,但归纳起来主要有五种,即:铝土质泥岩、泥质岩,灰质岩,砂岩,煤岩,以它们的组合类型,据统计以铝土质泥岩为多,约占完钻井的 50%,其次为泥质岩,砂岩,灰质岩较少,部分地区以煤岩过渡。平凉组(O 2p )仅在盆地西南局部地区见到此地层。与上覆的太原上覆地层组地层呈不整合接触,岩性为黑灰色含生物骨屑藻粉屑灰岩,深灰色亮晶藻团块灰岩,深灰色含生物凝块石灰岩、深灰色泥晶灰岩、深灰色含灰云(化) 岩,间夹薄层泥岩。此段岩性最明显的特征是不同程度的具藻粉屑、藻砂屑、藻球粒、藻团块结构,亮晶方解石胶结和灰泥基质。藻屑大小不均,色暗富泥,大部轮廓受蓝绿藻分泌粘液影响,粘结絮凝成轮廓不清的凝块石结构。零星可见生物碎片,以薄壳介形虫为主,次为瓣鳃和腹足类生物碎片,含量 1~8%不等。选择性云化强烈而普遍,粗粉晶白云石多呈自形晶菱面体,普见环带和污浊的核心,具交代残余现象,常为游离态分布。在白云化弱的灰岩中,白云石常沿缝合线和裂隙分布,在云化剧烈的部分,白云石疏松嵌晶,晶间残留较多灰泥,反映出交代成因。电阻率高值、自然伽玛曲线平直可与上下地层明显区别。此地层与西缘断褶带横山堡地区和天环坳陷构造拉什仲组岩性大体一致。马家沟组(O 1m) 18马家沟组内马五段以上地层被剥蚀,钻井中钻遇的地层为:马五段中部地区马五段分布较广,厚度为 180~210 米,岩性主要为深灰色、褐灰色的泥晶~细粉晶白云岩、白云岩累积厚度占地层总厚度的 并构成本区主要产气层的储集岩。次为深灰色次生粉晶灰岩。其特点是:①白云石结构细,以细粉晶为主,泥晶为次。晶粒一般小于 5 微米,但大小均匀;②普遍发育水平纹层、鸟眼、干裂和膏盐晶体或假晶,表明原始沉积物形成于潮上坪、蒸发泻湖环境;③在剖面上同石膏盐岩、云质膏盐岩共生或互层;④晶体形态以他形为主,其它还有陡斜菱面体晶形、 (俗称麦粒状)长条状~叶片状晶形(俗称刃状) 。由于泥~细粉晶白云岩组成的藻团粒、砂屑和鲕粒,仍然保留颗粒的内部结构。从而表明白云化是在沉积期或稍后的准同生期形成的。马五 11 储层:岩性为灰色、褐灰色泥晶、细粉晶白云岩,局部夹薄层鲕粒云岩及角砾状云岩,厚度约 。位于风化壳顶部,溶蚀淋滤缝、成岩收缩缝(破裂缝)较发育,溶蚀孔不发育,仅在局部地区(陕参 1 井、陕 12井、陕 21 井)发育溶蚀针孔。由于上覆石炭系的沉积,使其各类缝孔多被泥质、黄铁矿严重充填,加之纵向上风化剥蚀,横向上侵蚀沟槽切割,造成储层厚度变化大,连片性差,储集物性差。孔隙度一般小于 2%,渗透率小于1×10。马五 12 储层:岩性为浅灰色、灰色泥~细粉晶云岩、角砾状云岩,局部夹砂屑云岩。储层分上、下两层。上层厚 ,储集空间主要以溶蚀孔洞为主,伴少量溶蚀针孔,个别地区储层上下部发育层间缝、不规则的微裂缝、角砾缝、构造缝。该层溶孔直径一般大于 2 毫米,孔洞多为孤立分布,且分布不均。在区域上缝洞层厚度变化大,非均质性强,溶蚀孔洞的发育差异大,占岩心柱面,5~25%不等。孔洞少部分被淡水白云石半充填,大部分白云石、方解石、泥质、硅质、黄铁矿全充填。孔隙度最大 陕 121 井) ,渗透率最大 0般小于 1×10层厚 ,主要为层间缝、成岩收缩缝,溶蚀孔洞发育极差。孔隙度一般小于 2%,渗透率小于 1×10五 13 储层:岩性以浅灰色细粉晶云岩为主,岩性单一,泥质含量低,,全区平均厚约 。该层是气田溶蚀孔、洞、溶斑内晶间孔、晶间溶蚀针孔及微裂缝发育层。溶蚀孔洞一般占岩心柱面 20~35%左右,最密者达 50%,呈麻斑状或蜂窝状顺层分布。孔洞直径一般 米,部分地区的溶蚀孔洞被细~粗粉晶淡水白云石半充填,示顶底的溶孔内,留下弯月样孔隙,故称新月形溶孔。或疏松全充填,局部地区被白云石、方解石或白云石、方解石、高岭石、硅质混合全充填。溶蚀孔洞在部分地区发育不均,呈“二段”式(即上部富集,下部稀疏,或反之)或“三段”式(即上、下部以微裂缝为主,见少量星点状孔洞,中部孔洞发育。微裂缝一般每平方厘米 2~6 条,多为张开缝或泥质半充填,并伴有少量大裂缝,储集性能好。孔隙度单井平均最大10%(陕 121 井) ,一般 4~7%,渗透率单井平均最大 0 121井) ,一般 1~4×10效面孔率最大 8~9%(陕 155 井) ,一般 2~5%。该层具有纵向上缝洞连续分布、横向上区域大面积连片的特点,是气田最佳的储层,也是主力气层。马五 14 储层:岩性不均,浅灰色、灰色泥晶云岩、泥粉晶灰质云岩、云质次生灰岩、泥晶灰岩等岩性在区域上均有分布,溶蚀孔洞发育极差,仅见少量裂缝,孔隙度一般小于 2%,渗透率小于 1×1
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本文标题:鄂尔多斯盆地沉积岩地层的岩性组合规律
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