摘 要

摘　要：召30井区位于鄂尔多斯盆地苏里格气田东部，研究该区的储集砂体构型可为井距优化提供依据。为此，基于对该区二叠系下石盒子组盒8段层序界面、层序结构及叠加样式等的综合

摘　要：召30井区位于鄂尔多斯盆地苏里格气田东部，研究该区的储集砂体构型可为井距优化提供依据。为此，基于对该区二叠系下石盒子组盒8段层序界面、层序结构及叠加样式等的综合研究成果，建立了该区盒8段高分辨率层序地层格架，在此等时地层格架内开展了储集砂体的构型分析。结论认为：①中期基准面旋回层序格架内的砂体构型揭示了不同类型河流砂体的叠加样式及分布规律，辫状河砂体主要发育于中期基准面上升初期，砂体切割和相互叠置程度高，砂体连通性好；而曲流河砂体则发育于基准面下降期，砂体多呈叠加—独立型，砂体连通性差。②短期基准面旋回层序格架内的砂体构型定量刻画了不同类型河流单河道和河道带的砂体规模，曲流河单河道砂体最小宽度仅11.42m，最大宽度达145.22m，平均宽度为42.7m；河道带最小宽度仅87.04m，最大宽度达1135.58m，平均宽度为330.68m；辫状河单河道砂体最小宽度仅46.40m，最大宽度达494.89m，平均宽度为208.36m；河道带最小宽度仅109.76m，最大宽度达8807.3m，平均宽度为2244.12m。

关键词：鄂尔多斯盆地  苏里格气田  召30井区  二叠纪  高分辨率  层序地层格架  砂体构型  井距优化  气田开发效益

Sand body configuration of sequence stratigraphic framework of the 8^th Member of the Permian Lower Shihezi Fm in Zhao 30 wellblock，eastern Sulige Gas Field，Ordos Basin

Abstract：The Zhao 30 wellblock is situated in the eastern Sulige Gas Field enriched with natural gas resources in the Ordos Basin．To study the reservoir sand body configuration will provide a basis for the optimal selection of well spacing and gas play fairways so as to enhance the whole profit in the development of this field．In view of this，based on a comprehensive study of the sequence boundaries,structure and superimposed pattern of the 81“member of the Permian Lower Shihezi Fm(He-8 member)in this study area，a high resolution sequence stratigraphic framework was established．Then，the sand body configuration was analyzed in this isochronal stratigraphic framework．The following findings were concluded．The sand bodies of a braided river are mainly developed in the early rising time of the mid-term base level with a good connectivity and a high degree of crosscutting and being mutually superimposed；the sand bodies of a meandering river are developed in the decline period of the base level with a poor connectivity and a certain degree of being superimposed but independent．Second，the sand body configuration of the short term cyclic sequence depicts the different types of single channels and the scale of the channel belts quantitatively：The minimum width of a single channel’s sand body of a meandering river is 11.42m whose maximum width is 145.22m and the average width is 42.7m；the minimum width of a channel belt is 87.O4m，the maximum width is 1135.58m and the average width is 330.68m；the minimum width of a single channel’s sand body of a braided river is 46.60m whose maximum width is 494.89m and the average width is 208.36m；and the minimum width of a channel belt is 109.76m，the maximum width is 8807.3m and the average width is 2244.12m．

Keywords：Ordos Basin，Sulige Gas Field，Permian，high resolution，sand body configuration，optimization of well spacing，sequence

鄂尔多斯盆地苏里格气田是我国目前天然气探明储量和年产量最大的气田，召30井区位于该气田的东部，是一个天然气富集区，面积约1600km²，是苏里格气田钻井、测井资料最丰富的地区，岩心资料充足，为开展砂体构型分析，研究储层非均质性提供了充裕的条件，可成为研究苏里格气田盒8段储层砂体构型的良好范例^[1]。

二叠系下石盒子组盒8段作为苏里格气田的主力产层，一直是学者们广泛关注和深入研究的对象。不同的学者从沉积、成岩、储层、砂体成因等多个方面对其进行了研究^[2-7]，所取得的研究成果极大地丰富了对盒8段的地质认识，有效指导了苏里格气田岩性气藏的勘探工作。盒8段砂体纵向多期叠置，平面上形成连片分布，形成延伸范围数百公里的“广覆式大面积分布”的储集体^[1,8]。盒8上亚段储集体以曲流河边滩砂体为主，盒8下亚段储集体以辫状河心滩砂体为主^[5,9]。由于盒8上亚段与盒8下亚段砂体的成因不同，砂体的叠加样式、规模及连通性也不同，故所采取的勘探开发对策亦不同。因此，搞清砂体的叠加样式、有效划分复合河道砂体边界，进一步定量刻画复合河道内单一河道砂体的规模是油气勘探开发取得高效进展的关键。

苏里格地区盒8段砂体构型可分为复合河道砂体和单一河道砂体，前者被称为叠置河道砂，后者被称为单河道砂。本文以层序地层学理论为依据，在层序地层界面识别的基础上，建立了召30井区盒8段高分辨率层序地层格架，通过中期基准面的对比识别出叠置河道砂，进而通过短期基准面的对比识别出单河道砂，并定量刻画该地区盒8段河道带及河道砂体规模，建立储集砂体构型，以期为气田开发过程中的井距优化和天然气“甜点”的选择提供依据，提高气田开发效益。

1　层序地层划分及层序地层格架

目前，高分辨率层序地层学的理论及技术方法在地层的精细对比及划分、小层砂体对比、沉积微相及砂体展布规律和储层预测等多方面已得到了广泛的运用^[10-12]，作为一种有效的分析方法，已被成功地应用于油气田开发工程、储层流动单元划分、油气藏精细描述及煤层研究等方面^[3，13-15]。在对召30井区盒8段高分辨率层序地层划分过程中，由于地震资料掌握度不高，主要依据钻井岩心和测井资料，在层序界面识别的基础上，对区内的单井进行高分辨率长期、中期、短期旋回的划分。结合前人的地层划分方案^[16-18]，在召30井区盒8段共识别出了2个长期旋回(LSC1、LSC2)，4个中期旋回(MSCl～MSC4)，12个短期旋回旋回(SSCl～SSCl2)。由于可容纳空间较小，沉积物供给较充足，使得上升半旋回往往被侵蚀，从而不保存或仅有少量残余，导致层序结构上表现为半旋回或不完整旋回(图1)。

 

LSC1即盒8下亚段的下部层序，其底界即为石盒子组底部，早石盒子期，因北侧西伯利亚板块持续向南俯冲推挤，华北地台北缘进一步抬升，使鄂尔多斯盆地北部物源区构造活动增强，丰富的陆源碎屑物质迅速大量进入盆地，沉积环境发生改变，研究区由于强水动力条件的辫状河道对山西组地层削切形成下切充填，造成下石盒子组与山西组之间存在大型侵蚀间断面和下伏地层的局部缺失。早石盒子期，苏里格地区发育辫状河沉积，水动力条件强，沉积物粒度粗，物源供给量充足，可容纳空间小，可容纳空间与沉积物供给的比值(A／S，Accommo-dation／Sediment supply)小于1，LSCl由2个向上变“深”的非对称型(MSCl～MSC2)中期旋回构成。MSCl由2～3(SSCl～SSC3)个短期旋回组成，底部短期旋回发育向上变“深”的非对称型结构；MSC2由2～3(SSC4～SSC6)个短期旋回组成，底部短期旋回(SSC4～SSC5)仍为向上变“深”的非对称型结构，随后由于基准面有所抬升，顶部短期旋回(SSC6)发育以上升半旋回为主的不完全对称型。

LSC2即盒8段上部层序由2个中期旋回(MSC3～MSC4)组成，底部旋回(MSC3)为向上变“深”的非对称型，该中期旋回由2～3个(SSC7～SSC9)短期旋回组成，短期旋回由A型(向上“变深”非对称型)向C型(对称型)过渡，表明基准面有所抬升，可容纳空间增大；顶部旋回(MSC4)为以上升半旋回为主的不完全对称型，此时源区构造相对稳定，物源供给量相对减少，基准面抬升，可容纳空间增大，A／S值大于1，该中期旋回由2～3个短期旋回组成(SSCl0～SSCl2)。

以单井沉积相和高分辨率层序地层的精细分析作为划分各级别基准面旋回层序的依据，选择最具等时对比意义的中期层序界面和洪泛面为地层框架，以短期层序为等时地层对比单元，建立了区内盒8段高精度等时地层格架(图2)。盒8段层序自下而上主要形成于可容纳空间小于沉积物供给速率的基准面缓慢上升和快速下降的地层旋回过程中，仅保存上升半旋回的向上“变深”非对称型结构(A型)中、短期旋回结构类型为主，白下而上(SSCl～SSCl2)层序类型由A型向C型过渡。由此反映出盒8段沉积时自下而上物源供给逐步稳定，水体能量逐渐减弱的过程，与盒8段A下而上由辫状河向曲流河转变的这一特征相符。

 

2　层序地层格架内的砂体构型分析

高分辨率层序地层学的核心是“在基准面旋回变化过程中，由于可容纳空间与沉积物补给通量比值的变化，相同沉积体系域或相域中发生沉积物的体积分配作用和相分异作用，导致沉积物的保存程度、沉积物堆积样式、相序、相类型及演示结构和组合类型发生变化”^[19]。而等时层序地层格架的建立，则是为了对储集砂体时空展布规律的三维预测和定量评价服务。其中各级沉积物的堆积样式(包含沉积物自身形态及其叠置关系的三维展布形态)以及砂体的预测及定量评价正是储层构型研究的主要内容，此外各级次的构型界面均是在三级层序内部进行识别和划分的。由此看来，基准面旋回的变化对砂体的构型有着重要的控制作用。

2．1　中期基准面旋回内的砂体构型分析

中期基准面旋回控制了复合河道砂体的规模及连通性，基准面的上升速率和基准面旋回的叠加样式控制砂体纵向上的叠加方式和横向上的拼接程度。复合河道是指多期次洪水作用形成的垂向上叠覆堆积的可与其他沉积序列分开的河道带组成的大型河道沉积单元，是由较艮期的河道的摆动、迁移后沉积的具有内部结构较为相似的地层单元^[20]，区内复合河道界面为明显的冲刷面(底部滞留沉积发育)和岩性突变面。

MSC1即盒8下亚段1-1辫状河道带特征明显^[9]，由于基准面的快速上升，物源供给很充足，A／S《1，水体能量很强，河道砂体彼此切割和相互叠置程度高、泥质含量低，砂体连通性好，分布宽广，形成了大面积分布的“泛连通”复合河道砂体；叠覆河道砂体厚度大多介于2～8m，最厚可达14.8m，在测井曲线上，GR曲线形态变化很大，以箱形为主，也有漏斗形及钟形，部分曲线齿化较为明显，局部形态较为复杂。

MSC2形成于基准面缓慢上升期，随着A／S值的增大(A／S<1)，沉积物供给充足，砂体面积有所减小，泥质含量增加，砂体的连续性变差；此时复合河道砂体内部的渗流屏障逐渐增加，复合河道砂体厚度较上一时期有所减薄，大多介于2～6m，GR曲线特征也发生了变化，以漏斗  钟形为主，其余为箱形，曲线齿化较为普遍，砂体纵向叠置程度较低，叠加方式由切叠型向叠加型转变。

MSC3为辫状河～曲流河转化发育期，基准面上升期，随着A／S值的增大，沉积物供给较充足，砂体厚度及面积逐渐减小，随着基准面的持续上升，泥质含量增多、砂体不发育，当基准面上升达到最高位置时，砂体的规模及展布面积达到最小，基本上呈孤立状分布；复合河道主要发育于上升半旋回的中上部，GR曲线表现出箱形～钟形的特征，砂体由叠加型向孤立型转化，叠覆河道砂体厚度介于2～7.4m。

MSC4开始发育曲流河沉积，基准面上升期，随着A／S值的增大，沉积物供给减少，砂体厚度及面积减小，储层的连续性变差；基准面下降期，随着A／S值的减小，砂体厚度增大，连续性变好。复合河道发育于曲流河上升半旋回底部，砂体呈叠加型～独立型，GR曲线表现为单个的向上变细的曲流河层序所体现的箱形到钟形(以钟形为主)的曲线特征。

通过对召30井区中期基准面旋回层序格架内砂体构型的分析(图3)，揭示了盒8段不同类型河流相砂体的叠加样式及分布规律：盒8下亚段为仅发育上升半旋回的辫状河沉积，砂体纵向切割叠加、横向相互拼接，砂体宽而广，复合河道砂体内部泥质夹(隔)层发育程度低，储层连续性好，非均质性较弱；盒8上亚段发育辫状河～曲流河(以曲流河为主)沉积，层序叠加样式为以上升半旋回为主的不完全对称型，砂体纵向多呈叠加一孤立型、横向延伸不远，复合河道砂体内部泥质夹(隔)广泛发育，有效砂体位于基准面上升半旋回的底部，储层连续性差，非均质性强(图4)。

 

 

2．2　短期基准面旋回内的砂体构型分析

短期基准面旋回内的砂体构型分析，是为了对长期基准面旋回控制的复合河道内部进一步划分出单一河道，这不仅是高分辨率层序地层学研究的诉求，也是进一步展开砂体构型分析的必然结果。

单一河道是指较长周期的大洪水期形成的具有一定分布范围的河道单元，其识别的意义在于复合河道内垂向上的单一河道单元的划分，每一期次洪水的流量、流速不尽相同。因此可以依据河道内的泥质层、细粒沉积的发育位置、冲刷面以及测井曲线的突变来对其进行识别^[20]。区内单一河道的界面表现为(图5)：①冲刷面，代表洪水对前期沉积物的改造，多含泥砾；②泥岩及粉砂岩沉积，代表憩水期水体能量相对较弱时的细粒沉积，保存程度视后一期洪水能量的强弱而定；③测井曲线(GR)突变面。通过以上3种界面对召30井区盒8段短期基准面旋回内单一河道进行识别，每个短期旋回内均发育2～3期单一河道沉积。

 

Leeder^[21]通过对107个河流实例的研究发现，对于河道曲率小于1.7的样本，满岸深度和满岸宽度的关系较差；而对于河道曲率大于1.7的样本，二者具有较好的对应关系，并据此建立了反映曲流河单一河道砂体规模的定量计算模型：

W＝6.8d^1.54  　　　  (1)

式中W为河道宽度；d为河道深度。

Lorenz等^[22]通过研究建立的单一活动河道的宽度和单一曲流带宽度的关系式为：

Wm＝7.44W^1.01        (2)

式中Wm为河道带的宽度；W为单河道的宽度。

根据召30井区23、Z30、Z38等井岩心分析结果，盒8上亚段沉积单元粉砂泥质含量大于30％，由此估算曲率大于1.8(F=255M^-1.08，P＝3.5F^-0.27，式中F为河道宽深比；M为粉砂泥质含量；P为河道曲率，下同)^[23]，适用于Leeder的经验公式。根据公式(1)和公式(2)对召30井区盒8上亚段曲流河单一河道及河道带宽度进行了计算，曲流河单河道砂体最小宽度仅11.42m，最大宽度达145.22m，平均宽度为42.7m；河道带最小宽度仅87.04m，最大宽度为1135.58m，平均宽度为名30.68m。

根据Schumm^[24]通过对美国中部小流域、美国大平原及澳大利亚新南威尔士的河流资料分析后，建立了辫状河单一河道宽深比W／d与河道砂岩中悬移质的含量的相关关系式：

W＝Fd＝225M^-1.08d  　　　  (3)

式中M为沉积负载参数，即河道砂岩中悬移质含量。

John^[25]通过对辫状河河道的几何形态、水流以及沉积物搬运和沉积的内在联系研究的基础上，提出了计算辫状河河道带砂体规模的公式：

Wm＝59.9d^1.8        (4)

根据公式(3)和公式(4)对召30井区盒8下亚段辫状河砂体进行计算，其中单河道砂体最小宽度仅46.40m，最大宽度达494.89m，平均宽度为208.36m；河道带最小宽度仅109.76m，最大宽度达8807.3m，平均宽度为2244.12m。通过召30井区盒8段短期旋回层序格架内的砂体构型分析，定量刻画了不同类型河流单河道和河道带的规模。

3　结论

1)苏里格气田召30井区盒8段发育两个长期基准面旋回，4个中期基准面旋回，12个短期基准面旋回及若干超短期基准面旋回，其中基准面最高在盒8上亚段沉积初期，最低在盒8上亚段沉积末期。盒8段层序自下而上主要形成于可容纳空间小于沉积物供给速率的基准面缓慢上升和快速下降的地层旋回过程中，仅保存上升半旋回的向上“变深”非对称型结构(A型)的中、短期旋回结构类型为主，反映出盒8段沉积时自下而上物源供给逐步稳定，水体能量逐渐减弱的过程，与盒8段自下而上由辫状河向曲流河转变的这一特征相符。

2)在中期基准面旋回层序格架内进行砂体构型分析，揭示了盒8段不同类型河流相砂体的叠加样式及分布规律：辫状河砂体发育于中期基准面上升初期，河道砂体彼此切割和相互叠置程度高、泥质含量低，砂体连通性好，有较大延伸范围；曲流河砂体发育于基准面下降期，随着A／S值的减小，砂体厚度增大，连续性变好。

3)在短期基准面旋回层序格架内进行砂体构型分析，定量刻画了不同类型河流单河道和河道带的规模：曲流河单河道砂体最小宽度仅11.42m，最大宽度达145.22m，平均宽度为42.7m；河道带最小宽度仅87.04m，最大宽度达1135.58m，平均宽度为330.68m。辫状河单河道砂体最小宽度仅46.40m，最大宽度达494.89m，平均宽度为208.36m；河道带最小宽度仅109.76m，最大宽度达8807.3m，平均宽度为2244.12m。

 

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本文作者：王涛  侯明才  王文楷　王峰  吴恒  苏中堂

作者单位：成都理工大学沉积地质研究院

  中国石油长庆油田公司勘探部

  “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学