鄂尔多斯盆地重力流成因储层油气勘探始于20世纪70年代^[1-3]，近年来，随着盆地钻井资料不断丰富，西南缘三叠系延长组勘探研究取得了长足的进步，尤其在研究延长组重力流沉积环境、成因机制及分布模式等方面取得丰富的成果，认为西南缘在半深湖—深湖区发育大量与浅湖区三角洲前缘相带共生的重力流成因砂体，具有良好的生储配置条件，是形成致密油藏的重要场所^[4-6]。虽然在理论研究上取得了成熟的突破，但由于缺少高品质地震资料，受资料限制认识不到位，认为盆地构造演化以整体升降为主，盆地内部主体为构造稳定的斜坡区、内部地层相对平缓^[7-13]，科技工作者仅按测井曲线旋回性及相似性对比认为是等时沉积，尚未考虑前积层沉积体系的“同相异期”问题，连井对比存在穿时问题，致密油研究中还存在油水关系矛盾等问题^[14]。

自2018年以来，随着“两宽一高”三维地震勘探技术在鄂尔多斯盆地黄土山地规模工业化应用，三维资料成像品质得到了极大地改善，为中生界三叠系延长组致密油研究提供了坚实的资料基础。盆地西南缘延长组在地震剖面上广泛发育大量不同方向、不同期次的前积反射现象，这些前积反射与沉积相带、砂体展布及油气分布密切相关，因此基于等时地层格架及沉积模式指导勘探开发实践显得尤为重要。本文以层序地层学和地震沉积学原理方法为指导，利用工区内240余口井的钻井、测井、录井、岩心及分析化验资料，由点到线、由线及面，发挥“两宽一高”三维地震资料空间优势，研究前积层的地震相、测井相及沉积相等特征，建立延长组地层格架，分析湖盆充填结构及沉积演化，构建合理的三维地质模型，并指导开展高精度三维地震反演等工作，从而精细刻画不同期次前积砂体分布特征，落实油气富集区带，这项成果对盆地西南缘三叠系延长组致密油勘探开发均起到重要的指导作用。

研究区宁县—正宁地区构造上位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西南部（图 1），中生界有效勘探面积为2000km²，致密油藏主要分布于延长组，区内2019年以前地震勘探程度低，仅有二维测线110条、累计3060km，三维地震勘探始于2020年，截至目前已连续累计实施三维地震满覆盖面积1680km²。

图 1

图 1 研究区构造位置图 Fig. 1 Structural location of the study area

鄂尔多斯盆地延长组内陆湖盆沉积演化经历了湖进—湖退全过程^[15-16]。盆地西南缘物源主要来自西南的东祁连地区及南部的秦岭地区，发育一套完整的陆相河流—三角洲—湖泊沉积体系。延长组长10段至长7段沉积期为湖进过程，长6段到长3段沉积期为湖退过程，长7段沉积期为最大湖泛期，广泛发育暗色泥岩和黑色页岩。从长7段沉积中晚期，盆地西南缘主要发育辫状河三角洲，表现为河流、三角洲、湖泊重力流沉积环境的相互作用^[17-19]，形成了多期次深水重力流砂体及牵引流砂体，沉积构造特征丰富，常见块状、变形、递变及槽模构造特征^[20-21]。多期砂体垂向上相互叠置、平面上复合连片，储层非均质性强，从而影响了不同层段的岩性、物性及其含油性^[22]。

前积层由多期次的次级前积层序或前积体组成，是层序地层学和地震地层学研究的基本组成单元，具有明显的等时性^[23]。综合利用研究区钻井、岩心、测井、地震及分析化验等资料，对前积层反射的不同部位进行细致的沉积相、精细的测井相和定量的地震相研究。

根据P.R. Vail等对前积反射内部结构分类^[24-26]，盆地西南缘延长组典型的前积反射AB线剖面特征表明（图 2），研究区前积层反射主要分布于传统分层的延长组长7段—长3段，整体呈叠瓦状进积排列，外形呈楔形状特征。主要以切线斜交型反射特征为主，见少量平行斜交型、“S”形及“S”形与斜交复合型反射特征，切线斜交型前积外部形态整体表现为楔状特征，内部结构为平行斜交特征。表明在沉积单元依次向湖盆中心方向进积的过程中，并不是简单的被沉积物水平加积充填，而是以斜交前积方式充填，改变了以往“传统等厚”的认识。

图 2

图 2 宁县—正宁北东向典型地震前积反射特征剖面图 Fig. 2 NE direction typical progradation seismic reflection profile in Ningxian-Zhengning area

在岩心观察和岩—电转换关系分析的基础上，应用测井曲线的幅度、形态、接触关系和变化特征^[27]，通过多井连井对比（图 3），长7段底部发育一套稳定厚层分布的张家滩油页岩，表现为自然伽马曲线高值特征，为一套区域对比标志层，可作为下超面；而侏罗系延安组与三叠系延长组呈区域不整合接触，由于岩性组合变化等导致测井曲线上有明显突变，电位曲线由高值突变为低值，易于识别对比，区域不整合面可作为上超面。

图 3

图 3 宁县—正宁地区多井连井对比图 Fig. 3 Multi-well connected correlation in Ningxian-Zhengning area

不同的沉积旋回结构表现为不同的测井响应特征，前积层上段（长3段）、中段（长4段+长5段）、下段（长6段+长7段）由于岩性组合变化其测井响应差异明显。前积层上段遭受强烈剥蚀后残存地层（长3段）主要表现为三角洲前缘亚相沉积，主要发育水下分支河道和间湾沉积，电位曲线呈齿状箱形或近似钟形；前积层中段（长4段+长5段）斜坡带主要为泥岩沉积，自然伽马及自然电位曲线值整体偏低；前积层下段（长7段至长6段）半深湖—深湖区则为富含砂体区，为重力流砂体快速堆积，重力流砂体与湖相泥岩互层出现，砂体累计厚度大，自然电位曲线表现为明显的箱形或齿化箱形特征。

延长组长7段—长3段的沉积单元均发育上段三角洲前缘（富砂）、中段斜坡（富泥）和下段深水重力流（富砂）三段式沉积序列，砂岩主要富集在斜坡带上段和下段。

盆地西南缘三叠系延长组长4段+长5段沉积期三角洲前缘亚相以水下分流河道和分流间湾沉积为主。水下分流河道砂岩颜色以深灰色、浅灰色和灰色为主，底部常见有冲刷现象，发育槽状、板状交错及平行层理等类型层理。砂体在纵向上具有下粗上细的正旋回特点，反映其随着沉积物的不断加积，水体变浅，水动力条件减弱，表现厚层砂体与前三角洲泥岩或分流间湾泥岩相互叠置，单层砂体厚度一般分布在3~5m。测井相表现为自然电位呈箱形，较为平滑，自然伽马曲线呈弱齿化的钟形和箱形（图 4a）。

图 4

图 4 宁县—正宁地区长7段单井沉积相图 Fig. 4 Well sedimentary facies of the seventh member of Yanchang in Ningxian-Zhengning area

前积层的下段长6段+长7段沉积期主要指深水坡折带控制的重力流水下沉积部分，随着三角洲前缘砂体的不断堆积，上部的沉积物稳定性较差，在外力的诱导下，发生二次搬运滑向湖底平原，常常形成滑塌重力流。在还原环境和较低的沉积速率背景下，形成以浅灰色、灰色、褐灰色块状细砂岩为主，砂岩与暗色泥岩、黑色页岩伴生。岩性剖面上重力流砂体与湖相泥岩互层出现，反映了重力流沉积物的快速堆积，延长组长7段岩心中发育大量厚层块状砂岩，见大量泥岩撕裂屑及包卷层理、槽模、铸模等典型滑塌成因沉积构造。测井相主要为箱形或齿化箱形，少数钟形，重力流水道砂岩单层厚度为5~30m（图 4b）。

结合岩心和测井资料，实现“点”至“线”层序地层划分和沉积体系组成特征的认识，利用三维地震资料可实现由“线”至“面”研究剖析前积层等时地层格架、充填结构及沉积演化特征^[28]，建立合理的三维地质框架模型，为后续精细地震反演构建前积型地层低频模型奠定基础。

区域上延长组长7段底部发育一套稳定分布的张家滩油页岩，油页岩底界在地震剖面上表现为一套强波峰反射特征，横向连续性好，钻井地质分层与地震层序对应性好，全区对比稳定（图 5）。界面之上由湖盆斜坡向中心推进时，在湖盆底自南西向北东下倾方向终止，油页岩稳定界面可作为地震层序的底界面；印支运动末期上三叠统延长组遭受不同程度的剥蚀形成起伏不平的古地貌，在此基础上沉积了侏罗系富县组或延安组，与延长组形成了区域角度不整合接触，界面之上由于抬升剥蚀及河道下切引起的地层起伏不平及其内部显示超覆充填特征，该区域性不整合面可作为层序界面的顶界面。

图 5

图 5 宁县—正宁地区N204井合成记录标定图 Fig. 5 Synthetic records calibration of Well N204 in Ningxian-Zhengning area

根据顺物源和垂直物源两个不同方向的连井骨架剖面（图 6），建立研究区的地震地层等时格架。从顺物源方向（北西至南东）的地震剖面上看（图 6左），宁县—正宁地区延长组长7段至长3段识别出多个前积型沉积单元，整体外形呈楔形，内部为斜交型，近物源方向根部为剥蚀边界，向湖盆方向厚度减薄直至尖灭，地震剖面上可见明显的反射终止现象。从垂直物源方向地震剖面上看（图 6右），地层层状分布特征明显，厚度变化不大，代表辫状河三角洲经湖盆斜坡带向湖盆中心大规模进积式充填过程中，由于快速堆积，具备较好的成层性，但振幅能量具有一定差异，也反映重力流在平面上沉积的差异性和储层的非均质性。

图 6

图 6 宁县—正宁地区顺物源（左）、垂直物源（右）方向地震剖面特征图 Fig. 6 Seismic profile features along (left) and perpendicular (right) to the source direction in Ningxian-Zhengning area

研究认为相同形态的前积反射是同时期形成，不同形态的前积反射则认为不是同一时期形成^[29-31]。Vail等将一套完整的前积反射的起始水平反射部分、斜交反射部分、结束的水平反射部分划分为上段、中段及下段^[23-24]。前积反射结构不同部位具有不同的地质含义^[32]。通过对沉积单元不同位置的岩心观察^[23]，每个单元内部沉积相序构成基本类似，表现为上段发育三角洲前缘砂体，中段为三角洲前缘砂体和重力流砂体的过渡带，下段发育重力流砂体。

根据地震剖面追踪的结果，每个沉积单元不同相序的地震响应特征不同。Zeng Hongliu等认为将原始地震剖面转换为90°相位化剖面后，使得振幅剖面特征与地层岩层具有良好的对应关系^[33-35]。从宁县—正宁地区90°相位化振幅剖面看（图 7），长7段底部稳定油页岩在振幅剖面上为白色，自然伽马曲线为高值特征；暖色调代表砂岩发育区，自然伽马曲线表现为低值特征，冷色调代表大套泥岩发育区，自然伽马曲线表现为高值特征。

图 7

图 7 宁县—正宁地区90°相位化振幅剖面图 Fig. 7 90°phased amplitude profile in Ningxian-Zhengning area

研究区发育不同期次不同规模的前积反射，每一期前积层反射结构的不同位置振幅特征差异明显。研究区大致发育5期规模较大的前积层，从第Ⅱ期相对完整的沉积相序地震剖面振幅特征看，总体上，上段水平起始部分为差—中等连续性、中频反射特征，发育三角洲前缘砂体；中段斜坡带部分振幅弱，沉积厚度较大，主要为大套泥岩夹薄层砂岩，表现为差—中等连续性、较低频反射特征；下段水平结束段表现为一组明显的高频强振幅连续反射，主要为重力流砂体的发育区。

综合岩性、曲线及电性特征，上段砂泥互层为三角洲前缘相带，局部发育水下分支河道砂体，振幅能量相对增强，第Ⅲ期L73井钻遇河道砂具有较强振幅特征；前积层下段厚层砂岩为深水重力流砂体，总体振幅能量最强，强振幅能量背景下振幅减弱的变化，代表沉积物经滑塌快速堆积导致砂体横向分布。

受印支运动影响，鄂尔多斯盆地西南缘发生强烈隆升，古地形为重力流的发育提供了地形条件，由于“西南陡东北缓”的湖盆底型造成不同地区、不同形状、不同方向、不同规模前积反射结构。通过对沉积单元不同位置的岩心观察、测井相与地震相分析，每个沉积单元内部相序具有三段式沉积结构，即“上段三角洲前缘（富砂）—中段斜坡带（富泥）—下段重力流（富砂）”。基于地震层序格架研究改变了传统等厚“千层饼式”地层分布模式，不同前积层砂体具备纵向上为不同微相叠加、横向上连片分布的特征（图 8）。这是由于长7段至长3段沉积期，湖盆边缘一侧发育辫状河三角洲砂体，随着三角洲砂体的发育壮大，发育大规模进积型三角洲，在盆地斜坡带砂体堆积厚度增大，由于风暴等因素诱发下前缘砂体发生滑塌，在盆地坡脚处前缘砂体与湖水混合而形成重力流，重力流携带碎屑物质向深水区搬运而形成浊积扇。明确了湖盆区前积层的充填序列、演化过程及沉积模式，有效解释了长期以来砂体分布于长7段叠置连片分布的原因。

图 8

图 8 鄂尔多斯盆地西南缘前积层沉积模式图 Fig. 8 Deposition mode of the progradation layer in the southwestern margin of Ordos Basin

基于地震层序的前积层识别及全三维追踪解释，在确定前积反射顶、底板的基础上，重点识别地震剖面上前积层上段水平层起始部分地层的剥蚀点及前积层下段水平层结束部分地层的尖灭点。研究区5期规模较大、具有相对完整相序的前积反射层，每期前积层表现“前剥后超”的特征，在解释层位的约束下，构建研究区三维地质构造模型，为叠后地震反演提供合理的低频模型，为后续研究各期次前积层砂体分布提供良好的基础。

基于井模型和地震数据融合反演得到高分辨率的反演数据体^[36]。利用研究区叠前反演得到的4个弹性参数（纵波速度、密度、杨氏模量和泊松比），通过交会分析认为含油砂岩表现为低泊松比特征。从提取的各期砂体分布平面图中（图 9），得出以下几点认识：（1）相对完整相序的前积层，下段如第Ⅰ、Ⅱ期前积层砂体上超并尖灭于湖盆底部，尖灭线呈北西向展布，与湖岸线方向一致，上段第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期抬升遭受剥蚀；（2）每期前积沉积单元可进一步划分为上段三角洲前缘沉积（大部分地层遭受剥蚀），中段斜坡带为过渡带，泥岩集中发育，下段为重力流沉积，上段河道砂体呈北东向条带状展布，重力流砂体整体沿湖岸线分布；（3）每期前积层砂体展布均具有明显的分区分带特征。前积层上段发育水下分支河道砂体；前积层下段砂体位于深水坡折带附近，为不规则坨状、条带状或朵状。

图 9

图 9 宁县—正宁地区三维区前积层砂体展布平面图 Fig. 9 Plane distribution of progradation layer sand bodies in 3D seismic area, Ningxian-Zhengning area

鄂尔多斯盆地西南缘发育的前积层下段重力流厚层高孔高渗砂体是致密油聚集的良好场所，控制了致密油的富集程度，是最有利勘探开发的重点储层类型。前积层油气成藏模式具有鲜明的陆相深水湖盆特色，形成了国内陆相致密油藏的标杆性勘探领域，揭示了陆相湖盆前积层系中“源储共生、重力流控砂、岩性控藏、叠合连片”的成藏规律。

长7段沉积期是延长组湖盆最大的扩张期，湖水深、水域广，形成大规模半深湖—深湖沉积，广泛发育一套稳定的张家滩页岩。宁县—正宁地区张家滩页岩厚度分布在10~40m，生烃强度达到500×10⁴t/km²，以Ⅰ—Ⅱ₁型干酪根为主，成熟度（R_o为0.8%~1.2%）处于生油高峰，是主力烃源岩，奠定了中生界富油的物质基础。烃源岩与多期次叠置发育的重力流砂体紧密接触，形成了下生上储式源储组合，具有良好的源储配置关系。

重力流砂体分布受前积斜坡地形控制，是主要储集类型，在坡折带下方富集，盆地坡折带是有利的勘探区带。重力流砂体多期叠置累计厚度大，且分布范围较广，从长7段油页岩运移上来的油直接进入上覆储集砂体后，可在连通性较好的叠置砂体中继续运移，同时也可就地形成聚集。叠前含油预测结果与试油试采资料表明（图 10），前积层上段N81井第Ⅱ期水下分支河道砂体远离烃源岩，砂体运移输导能力差导致含油性差，而前积层下段第Ⅰ期N204井，第Ⅱ期L61井、N108井、L62井、N50井重力流沉积的多期叠置砂体与烃源岩近距离接触，储盖组合良好，进而形成大规模连续型致密油藏。

图 10

图 10 宁县—正宁地区泊松比反演剖面图 Fig. 10 Poisson's ratio inversion profile in Ningxian-Zhengning area

延长组长7段储层物性致密，从宁县—正宁地区240口探井物性统计结果看（图 11），三角洲前缘河道砂孔隙度为6%~10%，重力流砂体孔隙度为9%~12%。同一套储层内部，油气主要集中在相对高孔、高渗的优质储层空间内，如第Ⅱ期L13井长7段下部1274.8~1288.5m段砂体虽具紧靠油页岩的优势，但由于储层物性差（平均孔隙度为7.73%，渗透率为0.06mD），导致含油性差；而上部1239~1261m平均孔隙度为11.1%，渗透率为0.31mD，物性条件相对较好，砂体横向连通好，整体含油性高。

图 11

图 11 宁县—正宁地区延长组长7段不同类型砂体物性统计表 Fig. 11 Physical property statistics of various types of sand bodies of the seventh member of Yanchang Formation in Ningxia-Zhengning area

延长组长7段前积层重力流砂体具备“源储共生、重力流控砂、岩性控藏、叠合连片”的成藏规律，成藏条件优越，是当前致密油勘探开发的重要对象。宁县—正宁地区由于薄砂层常与泥岩互层分布，储层表现为非均质性强、储层致密、连续性差等特征，直井单井初期产量较高，递减速度快，一般采用水平井提产作为重要的开发方式。

水平井部署时优选考虑前积层重力流砂体的延伸方向，重力流砂体在盆地坡脚处富集发育，沿湖岸一线带状展布，强化“甜点”分布预测，落实优质储层分布区。顺物源方向优先选择单期高孔渗砂体，综合考虑砂体连续稳定、储层物性优、延伸距离长、地层产状变化小，便于水平井轨迹设计与实施的砂体发育带，可提高优势储层钻遇率，从而提高单井产量，压裂时采用长缝设计扩大纵向波及面。垂直物源方向，长距离水平井设计可钻遇多期砂体，尽量要避开砂体内部常有的泥岩隔层，采用短缝设计，确保多期砂体的连通性，在注采井网优化方面，采用ICD、AICD控制各段吸水量，抑制水窜。因此，前积层下部重力流砂体勘探开发在精准轨迹设计、压裂差异化设计、注水协同优化等不同阶段加强地震地质工程一体化研究及提产关键技术措施攻关，提高水平井单井产量，实现长期稳产及采收率提升。

(1) 鄂尔多斯盆地西南缘宁县—正宁地区长7段—长3段内部发育多期前积反射层，总体反映了水退砂进的进积特征。沉积单元以切线斜交型反射特征依次向湖盆中心叠置，点—线—面剖析前积层等时地层格架、充填结构及沉积演化规律，改变了“平起平落，地层等厚”对比传统认识。

(2) 明确了沉积单元发育上段三角洲前缘带—中段斜坡富泥过渡带—下段重力流带三段式沉积序列。前积层分布主要受湖盆底型控制，前积层上段控制了三角洲前缘砂体的分布，前积层下段控制了重力流砂体的分布，平面上砂体具有明显的分区分带特征，明确指出盆地坡脚带是油气富集重点区带。

（3）深水重力流下的块状砂岩储集条件更好，针对前积层多期砂体叠置发育的特征，勘探开发决策时应优先考虑顺物源方向单期砂体为靶体进行水平井部署，提高储层钻遇率；垂直物源方向建议长距离水平井设计钻遇多期砂体，加强压裂差异化设计及注水协同优化，提升单井产量。