柳杨堡气田构造及沉积特征分析

柳杨堡气田构造及沉积特征分析

白剑

(中国石油化工股份有限公司华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州，450006)

摘要：柳杨堡气田位于鄂尔多斯盆地西北部，在区域构造上，位于鄂尔多斯盆地天环拗陷与伊陕斜坡交界部位，横跨天环拗陷、伊陕斜坡两个一级构造单元。钻遇上古生界地层自上而下依次为二叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组、山西组及石炭系太原组。现今区域构造形态整体显示为北东高、西南低的倾斜缓坡。根据沉积相标志，上古生界沉积划分为2个沉积体系、2个沉积相、4个沉积亚相和众多沉积微相类型

关键词：柳杨堡气田；定北探区；下石盒子组；沉积相特征；构造特征

柳杨堡气田位于苏里格气田西南侧，行政区划处于内蒙古自治区、宁夏回族自治区和陕西省的交汇部位，主体位于陕西省定边县和宁夏回族自治区盐池县境内。位于黄土高原与内蒙古鄂尔多斯荒漠草原过渡地带，地势南高北低，平均海拔为1400米，属温带半干旱大陆性季风气候，春多风、夏干旱、秋阴雨、冬严寒，日照充足，风沙频繁，年平均气温7.9℃，年平均日照2743小时，年平均降雨量317毫米，年平均无霜期141天左右，绝对无霜期110天。

1. 地层特征

受加里东运动影响，奥陶纪末期，华北地块整体抬升，鄂尔多斯盆地长期遭受剥蚀，缺失了志留系、泥盆系及下石炭统，沉积中断长达上亿年，盆地内上古生界主要沉积石炭系与二叠系。盆地自晚石炭世中期（相当于本溪期）开始下降接受沉积，结合长庆油田分公司研究院最新的分层方案和华北分公司地层划分情况，对本区地层进行划分。气田位于鄂尔多斯盆地中部，构造位置隶属伊陕斜坡西部。钻遇上古生界地层自上而下依次为二叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组、山西组及石炭系太原组。

2. 构造特征

柳杨堡气田位于鄂尔多斯盆地天环向斜中段的东缘与伊陕斜坡西缘两个构造单元的交汇部，天环向斜地史期以稳定沉降为主，而伊陕斜坡属后期抬升型，地史早期基本是稳定下沉，到燕山期抬升较为强烈，柳杨堡气田位于上述两个构造单元的交汇部，决定其构造演化发展较周缘地区复杂。奥陶纪早期的怀远运动，受南北向的挤压力的作用，鄂尔多斯盆地在北部乌兰格尔和中部庆阳形成南北向排列的隆起带，柳杨堡气田位于两个隆起之间的鞍部，古生代构造位置处于较高地势。从三叠纪开始进入大型的内陆湖盆发育阶段，其岩相主要为河流相和湖相碎屑岩沉积。后期受印支运动的影响，现今中生代和古生代的构造构局总体呈东北浅、西南深的缓坡。

现今区域构造形态整体显示为北东高、西南低的倾斜缓坡，T9b+c（太2底）海拔变化范围为-2640～-2430m，T9d（盒1底）海拔变化范围为-2564～-2272m，坡降5m/km，倾角不足1°，局部构造闭合高度10-50m(平均20m)，闭合面积1-51km2。

3．沉积相特征

3.1沉积相标志

沉积学标志包括了沉积岩的全部特征，诸如岩石的颜色、成分、岩石类型组合、结构、沉积构造、粒度分布、剖面结构等，这些特征是反映沉积环境的重要标志。

①颜色

颜色是沉积岩的重要宏观特征之一，是沉积岩最直观、最醒目的标志，它与自身的成分和形成环境密切相关。尤其是沉积岩的自生色，它反映了岩石中含铁自生矿物和有机质的种类及数量，是沉积环境的良好指示剂。岩石原生颜色对形成岩石时水体的物理化学条件有良好的反映。一般说来水体较浅或氧化环境中所形成岩石的颜色为浅色及氧化色，在水体较深或还原环境中所形成岩石颜色为深色。

②岩石组分及类型

通过对钻井岩心观察和野外剖面露头研究，结合显微薄片鉴定，鄂尔多斯盆地上古生界的岩石类型主要有泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩和细砾岩等。

③岩石结构特征

陆源碎屑沉积物的颗粒结构也是反映沉积环境的良好标志之一。沉积物的粒度（即大小）是其最主要的结构特征，粒度的分布主要受沉积物物源性质和沉积时的水动力条件两方面因素的影响，它是反映原始沉积状态的重要标志。一般认为不同的沉积环境有着不同的水动力条件，从而造成不同的粒度分布特征。因此，粒度分布特征成为判别和解释砂体沉积环境的成因标志之一，并能直接提供各砂体搬运和沉积时的水动力强度和作用方式。同时，岩石碎屑颗粒结构成熟度高低也在一定程度上反映了沉积相。

④沉积构造标志

沉积构造是沉积岩重要的宏观特征之一。沉积岩的原生构造也是沉积相的重要标志之一，也是判别沉积时水动力条件的直接标志，碎屑岩中的沉积构造，特别是物理成因的原生沉积构造最能反映沉积物形成过程中的水动力条件。沉积构造主要包括层理构造、层面构造及其它构造。

3.3 测井相标志

随着地球科学的发展，在沉积学研究中，已广泛应用测井地质学中有关理论来进行有关沉积学问题的研究。目前，利用测井曲线进行地下沉积微相研究已成为一种重要手段，这是因为在钻井过程中所获得的测井资料具有连续性，所以，通过测井曲线的研究不仅可确定不同小层的沉积微相类型、特征，而且可以反映各类沉积微相在垂向上的变化规律，进而有助于识别沉积体系类型。

在沉积微相研究中，对自然伽玛（GR）测井曲线的研究主要考虑曲线的幅度、形态、顶、底接触关系，曲线的光滑度以及曲线形态的组合特征。通过上述特征的研究并结合取芯井段的沉积微相研究，建立区内测井相标志，从而实现对未取芯井段及钻井各小层沉积微相的确定。

晚古生代时，由于区域构造抬升运动影响，除石炭纪太原期为海相沉积外，海水逐渐退却，经边缘坳陷盆地演化成内陆坳陷盆地，主体发育一套陆相河流、三角洲和湖泊沉积。根据沉积相标志，上古生界沉积划分为2个沉积体系、2个沉积相、4个沉积亚相和众多沉积微相类型（）。

三角洲相包括三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲三个亚相。三角洲平原是三角洲沉积的水上部分，始于河流大量分叉处，止于岸线或海（湖）平面处。位于三角洲沉积层序的最上部，俗称顶积层。

结论

（1）柳杨堡气田总体为一复式低幅向斜构造，由一系列的局部构造包括微型盐底辟构造及向斜、岩溶塌陷等微构造组成。背斜为岩溶古地貌控制下的盐底辟及太原组-下石盒子组披覆叠加型构造。向斜主要是岩溶作用控制下的重力负载等叠加型。

（2）在总体基准面下降的背景下，目的层沉积期主要经历了4个变化阶段：太原组沉积时期基准面处于缓慢下降阶段、山一段沉积时期基准面继续缓慢下降、山二段基准面缓慢上升、盒一段早期基准面缓慢上升中期加速下降晚期缓慢上升。在这4个阶段的变化过程中，柳杨堡气田目的层太原组、山西组及下石盒子组一段依次发育了障壁型海岸相、三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相。

（3）太原组主要为障壁型海岸相，包括潮坪、障壁砂坝、泻湖等3种亚相，砂坪、泥坪、沼泽、障壁砂坝4种微相；山西组一段主要为三角洲平原亚相，包括分流河道、溢岸砂、沼泽、间湾沼泽4种微相；山西组二段及下石盒子组1段主要为三角洲前缘亚相，主要发育水下分流河道、席状砂及水下分流间湾3种微相。

（4）山西组三角洲分流河道单一河道砂体平均宽度在200m左右。盒一段三角洲分流河道单一河道砂体平均宽度在180m左右。

参考文献

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