鄂尔多斯盆地沉积岩地层的岩性组合规律

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(J2a)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(J2z)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，呈五角十二面体或立方体。3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(J1y)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，亦可作为标志层。4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(J1f)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(T3y)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。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~5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K2标志层为限。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6K9炭质泥岩为界。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：K9标志层。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。K5标志层，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。K2、K3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，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7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0.14~0.17mm，分选好，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，粒度一般小于0.03mm(或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:8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