成岩演化数值模拟及其应用

目前 ,成岩作用的研究存在两个问题 :其一 ,常规成岩作用的研究只能研究现今地层所处的成岩阶段 ,而不能定量研究成岩史 ;其二 ,成岩作用的研究过分依赖于钻井取芯的分析化验资料 ,对没有取芯资料区域成岩阶段的预测功能较差。在“九五”期间 ,我们应用盆地模拟技术对这一问题进行了探讨。1　成岩史数值模拟将有机地球化学理论和常规的成岩作用相结合 ,综合考虑了温度、压力、流体和时间对成岩作用的影响 ,建立了成岩演化模型和数值模拟系统。通过求解埋藏史方程、热传导方程和化学动力学方程 ,模拟了成岩阶段划分的主要参数 ,包括镜质体反…     

乌石凹陷流沙港组成岩作用及其孔隙演化

通过铸体薄片鉴定、X射线衍射、扫描电镜以及镜煤等多种实验手段对乌石凹陷流沙港组砂岩成岩作用及孔隙演化做了详细研究.结果表明:乌石凹陷流沙港组二段、三段岩石类型主要为石英砂岩,少量长石石英砂岩,粒级分选中等偏差.砂岩的成岩强度均已达到中成岩阶段A期.孔隙类型以原生粒间孔和次生溶蚀孔隙为主,压实作用、胶结作用等减少原生粒间孔隙,溶蚀作用产生大量的次生溶孔,改善储集层物性.     

松辽盆地升平地区深层成岩作用数值模拟与次生孔隙带预测

为了预测松辽盆地深部碎屑岩成岩阶段和次生孔隙发育带的展布、研究储层孔隙发育史与其他成藏要素的匹配关系，本文将传统的成岩作用研究和数值模拟技术相结合，在作用模型和效应模型的基础上，建立了一个成岩作用数值模拟的综合模型。松辽盆地升平地区深层登娄库组成岩演化的研究表明，在泉头期末，登娄库组进入晚成岩阶段A1期，烃源岩进入生油门限，储层开始发育次生孔隙；在青山口期末，登娄库组处于晚成岩阶段A—B期，登二段烃源岩进入大量生、排烃的成熟阶段，生烃时间、储层次生孔隙发育时间和圈闭形成时间匹配良好，油气藏开始形成。目前，本区的登娄库组在南部主要处于晚成岩阶段C期，在北部处于晚成岩阶段B期。成岩指数ID=0．85～1.15，且有砂体发育的地区，即为本区次生孔隙发育带的分布范围。     

南堡凹陷深层储层成岩作用与孔隙演化

基于储层沉积学、岩石学理论基础及铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、孔渗等分析资料,对渤海湾盆地南堡凹陷3号构造带沙河街组一段（沙一段）储层特征与成岩作用进行详细系统地研究,明确了各成岩作用强度,重建了研究区深层储层成岩演化序列,并定量分析了各成岩作用对于储层孔隙度的影响。结果表明:沙一段储层沉积相带为辫状河三角洲前缘,目前处于中成岩阶段A₂期,平均孔隙度为12.4%,平均渗透率为92.3×10-3 μm2,先后经历了压实、早期胶结、溶蚀以及晚期胶结作用,其中压实作用是最主要的减孔作用,压实造成孔隙度损失约17%,溶解作用一定程度上改善了储层物性,溶蚀增加孔隙度约7.6%。预测了深层储层孔隙演化路径和储层质量,并最终建立孔隙度演化模式,为后续勘探开发提供了借鉴。     

泌阳凹陷安棚油田深层系成岩作用研究及其在成岩圈闭预测中的应用

深层系一般指沉积盆地中埋藏深度在2 500～2 700 m以下的地层,其储集物性普遍很差,但在一定条件下,深部溶蚀作用可产生优质储层,形成成岩圈闭.然而这种成岩圈闭的预测一直是一个难题.安棚油田位于河南泌阳凹陷东南部,勘探成果表明,在该油田深层系下第三系核桃园组核三段下部(简称(核三下)席状的扇三角洲砂体中存在成岩圈闭.本次通过定量的成岩作用研究和成岩阶段划分,对成岩圈闭的形成机理和分布进行了探讨.研究表明,该区核三下的砂体经历了压实、胶结、溶蚀等多种成岩作用,不同的成岩作用发生于不同的埋藏深度.2 700～3 100 m之间以胶结强烈为特征,属于胶结带.3 100～3 900 m之间以次生溶蚀孔隙发育为特征,尤其是3 200～3 600 m之间, 属于深部溶蚀带.本区核三下砂体自南而北埋藏深度逐渐变浅,其上倾方向处于胶结带的部分由于强烈胶结而变成致密层,可封堵油气,而下倾方向处于溶蚀带的部分由于次生溶蚀孔隙发育而成为良好储层,从而形成成岩圈闭.根据不同埋藏深度、不同成岩阶段孔隙发育和保存的特征,可预测成岩圈闭分布。     

歧北凹陷沙二段超压背景下的成岩场分析与储层孔隙度预测

根据数学场论的原理,成岩场可定义为成岩强度在空间各点某一时间的成岩强度之总体,成岩强度的大小可用成岩指数I_D表示。在成岩场分析、沉积相参数定量化研究、压力与储层孔隙度关系讨论的基础上,该文建立了渤海湾盆地歧北凹陷储层孔隙度预测的多元非线性高次模型:孔隙度Φ=F(分选系数So,成岩指数I_D,地层压力P)。歧北凹陷沙河街组二段滩坝砂体孔隙度的预测表明,对于胶结物含量>10%的砂体,孔隙度预测误差可<2%;歧北凹陷沙二段东部的沿岸砂坝预测孔隙度为15%～20%,是储层发育的有利地区。     

北部湾盆地乌石凹陷东区断裂类型及其形成演化

受多重构造作用影响,北部湾盆地乌石凹陷形成了复杂的内部构造,准确识别不同期次构造发育特征对于油气勘探具有重要意义。文中运用高精度三维地震、钻井等资料系统分析了乌石凹陷东区断裂类型、组合样式、形成演化规律及其动力学成因机制。分析结果表明：在太平洋板块、印度板块和欧亚板块间相互作用产生的伸展-走滑-弱挤压联合叠加区域应力影响下,乌石凹陷东区发育伸展、走滑和挤压3套断裂系统,并形成相应的13种平、剖面断裂组合样式;断裂形成演化共经历5个主要阶段：古新世伸展萌芽阶段、始新世伸展主活动阶段、早（中）渐新世走滑弱伸展阶段、晚渐新世走滑弱挤压阶段和新近纪以来的定型保留阶段。     

鄂尔多斯盆地华池长8储层成岩相与孔隙度演化

为探讨成岩作用与储层物性演化特征之间的成因联系,查明不同成岩相物性差异的成因及其形成过程,对华池地区长8储层各成岩相的孔隙度演化进行了定量模拟,分析了其孔隙度演化路径的差异.本区绿泥石膜胶结成岩相、不稳定组分溶蚀成岩相、压实充填成岩相与碳酸盐致密胶结成岩相压实损失孔隙度分别为17.6%、20.5%、25.8%和11.4%,早期胶结损失孔隙度为4.5%、4.9%、5.6%和24.9%,溶蚀增加孔隙度为1.4%、2.3%、0.2%和0,晚期胶结损失孔隙度为7.8%、9.7%、3.2%和0.沉积物初始组构差异造成的各成岩相初始孔隙度差别是微小的,但其在很大程度上控制了成岩作用的类型和强度,从而造成了不同成岩相经历了不同的成岩变化过程和孔隙度演化路径,形成了现今组构面貌和孔隙度的差异.      

吐哈盆地巴喀气田八道湾组致密砂岩储层分析及孔隙度演化定量模拟

在吐哈盆地巴喀气田八道湾组砂岩储层特征及控制因素分析的基础上,以地史时间和埋藏深度为变量,以现今孔隙度为约束条件,紧密结合埋藏阶段分析和关键成岩阶段窗口分析,分阶段建立了巴喀气田八道湾组储层从埋藏初始直至现今的孔隙度演化定量模型,动态体现了整个孔隙度演化过程。定量模拟结果表明：研究区储层总孔隙度演化是一个七段式分段函数,各个阶段孔隙度演化或遵循减小模型或遵循减小与增大的叠加模型;机械压实阶段的孔隙度减小模型是以埋深为自变量的函数,压实和胶结综合作用阶段则是以埋深和埋藏时间为变量的函数;孔隙增大模型适用于Ro值范围为0.6～1.0的溶蚀作用窗口内;早期的纯机械压实作用使八道湾组储层已接近致密,溶蚀作用之前的压实和胶结综合作用导致储层致密化,而后期溶蚀作用仅在一定程度上提高了孔隙空间。     

Order of diagenetic events controls evolution of porosity and permeability in carbonates

The properties of carbonate rocks are often the result of multiple, diagenetic events that involve phases of cementation (porosity occlusion) and dissolution (porosity enhancement). This study tests the hypothesis that the order of these events is a major control on final porosity and permeability. A three-dimensional synthetic model of grainstone is used to quantify trends that show the effect of early cementation, non-fabric selective dissolution, and then a second-generation of (post-dissolution) cement. Models are 3 mm³ with a resolution of 10 μm. Six simple paragenetic sequences are modelled from an identical starting sediment (without accounting for compaction) where the same diagenetic events are placed in different sequences, allowing for quantification of relative changes in the resultant porosity and permeability for each diagenetic event, the trajectory through time, as well as for each final rock. All modelled paragenetic sequences result in reductions in porosity and permeability, but the order of diagenetic events controls the trajectory and final rock properties. Differences in the order of early cement precipitation alone produce variable final values, but all follow the porosity–permeability relationship as expressed by the Kozeny-Carman equation. However, final values for the sequences which include a phase of dissolution fall on a new curve, which departs from that predicted by the Kozeny-Carman relationship. This allows an alternative form of porosity–permeability relationship to be proposed: κ = 2280ϕ–30,400, where ϕ is porosity (%) and κ is permeability (mD). Hence while the Kozeny-Carman relationship predicts porosity–permeability changes that occur with cementation, it is unable to capture accurately changes within the pore network as a result of dissolution. Although the results may be dependent on the properties of the initial carbonate sediment and simplified diagenetic scenarios, it is suggested that this new porosity–permeability relationship may capture some generalized behaviour, which can be tested by modelling further sediment types and diagenetic scenarios.     

乌尔逊凹陷泥页岩演化特征及潜力区预测

乌尔逊凹陷为海拉尔盆地南部重要的含油区,具有较大勘探潜力。笔者通过油源对比确定乌尔逊凹陷主力烃源岩层,分析不同区域源岩发育特征及有机质丰度、类型等地球化学指标,评价乌尔逊凹陷主力烃源岩生油成熟期和成藏阶段,通过流体包裹体均一化温度的测量,来判断油气充注史,预测优先勘探潜力部位。研究发现,乌尔逊凹陷不同区域油源不完全相同,乌尔逊北部油藏源于南屯组泥页岩母质,乌尔逊南部区域除了南屯组泥页岩,还有铜钵庙组暗色泥岩生成的油流混入。乌尔逊凹陷具有两期成藏:第一期为伊敏组后期—青元岗组早期,原油由烃岩层排出、运移注入圈闭成藏;第二期为青元岗组后期构造活动使早期油藏原油重新调整分配注入新的圈闭成藏。综合分析认为乌北洼陷西侧、乌南洼陷东侧构造带为两个重要的勘探潜力带。     

辽河西部凹陷南段异常低压背景下的成岩动力学研究与成岩相预测

辽河西部凹陷南段古近系砂岩中发育低压-异常低压,泥岩中发育超压。文中考虑低压对砂岩成岩作用的促进作用和超压对泥岩成岩作用的抑制作用,建立了适合于异常压力背景下的成岩作用数值模拟模型,模拟了该区的成岩演化史,预测了成岩阶段和成岩相。结果表明,在断陷期,辽河西部凹陷南段断裂活动强烈,大地热流高,成岩演化快;在裂后期,构造活动弱,大地热流低,成岩演化慢。目前,在深凹陷区沙河街组已进入中成岩阶段B期—晚成岩阶段,主要发育致密储层;在斜坡带沙河街组主要处于早成岩阶段—中成岩阶段A期,发育常规储层。     

东海陆架盆地丽水西凹古新统砂岩储层成岩作用及成岩演化

东海陆架盆地丽水西凹古新统发育多种类型储层,通过4口典型井的岩心薄片鉴定、物性测试、碳氧同位素测试等手段,对丽水西凹古新统砂岩储层成岩作用、成岩演化和孔隙演化进行了研究。结果表明：（1）丽水西凹古新统砂岩储层以浅海-三角洲相中细粒岩屑砂岩为主,成分成熟度与结构成熟度较低,矿物组成以岩屑为主,石英、长石次之;（2）砂岩经历了机械压实、碳酸盐岩与黏土矿物胶结、长石溶蚀等成岩作用,灵峰组下段砂岩储层碳酸盐胶结物形成于淡水成岩环境,明月峰组及灵峰组上段砂岩储层碳酸盐胶结物形成于混合水成岩环境,恢复的成岩温度介于76~141℃之间;（3）古新统明月峰组下段及灵峰组上段砂岩处于早成岩B期,灵峰组下段及月桂峰组砂岩处于中成岩A期;（4）砂岩储层经历了压实减孔（－18.3%）、早期胶结减孔（－3.9%）、溶蚀增孔（＋4.8%）、晚期胶结减孔（－6.7%）的孔隙演化过程,各套砂岩储层经历了差异化的成岩演化过程,分别发育以机械压实作用、碳酸盐岩与黏土矿物胶结作用、不稳定碎屑溶蚀作用为主要特征的成岩演化类型。明月峰组下段及灵峰组上段砂岩发育优质储层,灵峰组下段和月桂峰组砂岩以更具勘探难度的非常规致密砂岩储层为主,研究成果对深入认识丽水西凹古新统砂岩储层,指导油气勘探具有重要意义。

     

考虑填埋场沉降和生物降解作用下的孔隙度仿真预测研究

垃圾填埋场上覆层的压缩以及自身的降解作用使内部孔隙结构发生了改变。沉降和生物化学反应的双重作用改变了填埋场原有孔隙度分布。将垃圾压缩变形和微生物降解所引起的产气过程相结合,建立了描述填埋场孔隙度-位移-气体压力相互作用的耦合数学模型,并给出了耦合模型的数值格式。通过数值计算得到了垃圾填埋体的沉降应变、孔隙度、孔隙渗透及扩散特性的变化规律。计算结果表明,填埋场运营前10年垃圾降解对孔隙度作用较明显,孔隙度呈线性增大,随后增大幅度减缓,达到峰值后逐渐减小,减小过程主要受垃圾沉降作用影响;不同成分的有机质含量对孔隙度的影响也存在差异;受有机质降解作用的影响,填埋约为190个月时固有渗透率可达到1.4 10-12 m2,Dg/D0可达到0.178。因此,开展填埋场沉降和生物降解作用下孔隙度的预测研究,对于评价填埋气体的有效控制以及填埋场安全指标体系的完善都具有重要的现实意义。     

塔河油田盐下地区奥陶系成岩作用与孔隙演化

在55口井岩心、300片薄片观察的基础上,结合地球化学分析资料,系统研究了塔河油田南部盐下地区碳酸盐岩储层的成岩作用类型。研究表明:研究区存在胶结作用、溶蚀(或岩溶)作用、压溶作用、硅化作用、破裂作用、白云化作用和重结晶作用等多种成岩作用类型。溶蚀作用(或岩溶)分为4期,依次为同生期大气水溶蚀、加里东中期大气水岩溶、海西早期大气水岩溶以及海西晚期埋藏热液溶蚀作用,其中加里东中期大气水岩溶作用及海西早期大气水岩溶作用对改善区内碳酸盐岩储层物性具有重要意义。在此基础上,进一步分析了研究区成岩作用序列及孔隙演化。     

乌石凹陷古近系层序地层特征及充填演化

依据层序地层学、沉积学理论方法,综合地震剖面、钻测井、岩心、古生物、地球化学等资料研究认为;乌石凹陷古近系可识别3种级别不整合面,划分为7个三级地震(测井)层序,是一个进积(加积)—退积—加积序列。构造沉降是控制层序几何形态,充填叠置方式、演化及沉积体系分布的最重要因素:凹陷由多个半地堑在不同层序发育时期以不同方式叠置联结而成;受断层控制,层序外部形态有箱状-楔形、楔形-席状披覆型,边界终止方式有双断终止型、单断终止超覆型;不同构造演化阶段层序内部充填的沉积体系各具特征,初始断陷阶段的SQ1沉积冲积层序,强烈断陷阶段的SQ2—SQ4充填湖相层序,晚期断陷阶段SQ5—SQ7内部充填浅湖和河流三角洲沉积;同沉积断层陡坡带沉降迅速、可容纳空间快速增长,是凹陷的沉积和沉降中心,断陷期主控断裂活动时间和空间的变化导致了凹陷沉积和沉降中心的迁移。     

库车坳陷东西段盐下构造变形差异演化数值模拟分析

库车坳陷东、西段盐下构造在北部构造带以南出现明显的差异构造变形特征,在西段的克拉苏构造带盐下发育由一系列逆冲断裂组成的叠瓦构造,而在东段的东秋构造带盐下发育一个大型的断背斜构造。本文基于地震资料构造解析,采用离散元数值模拟方法,设计了5组数值模拟实验来探究先存断层、同构造沉积和滑脱层强度对褶皱冲断带构造形态及演化的影响,进而分析库车坳陷东、西段构造特征差异的成因机制。模拟结果表明含盐褶皱冲断带往往发育垂向分层构造变形。先存断裂会影响褶皱冲断带构造传播的方式,导致盐下楔体形态、断裂数量和盐上构造样式的差异。同构造沉积会增强盐上和盐下的分层差异变形,滑脱层强度增强会减弱盐上和盐下的分层变形。通过将模拟结果与库车坳陷东、西段构造特征进行对比分析,我们认为先存断层可能是影响库车坳陷东、西段盐下构造差异演化的重要因素。库车坳陷东段的东秋构造带受先存断裂影响,在先存断裂的位置优先变形,形成东秋断裂和上覆东秋背斜,同时先存断裂既有助于应力释放,又阻拦应力向前传递,形成乱序式变形传播。库车坳陷西段的克拉苏构造带,没有先存断裂的影响,盐下主要发育前展式构造变形,形成由一系列逆冲断层组成的叠瓦构造楔体。     

新疆东天山铅锌矿成矿规律及区域预测

东天山是中国西部重要的成矿区带,具备极佳的成矿条件。东天山的铅锌(银)矿主要分布于塔里木古陆块,部分产于阿奇山早石炭世裂谷带,矿床类型可分为层控-热液改造型、矽卡岩型、热液型和火山岩型4种,以层控-热液改造型为主。通过对研究区彩霞山等典型矿床的研究,总结了该区铅锌矿的成矿规律,确定了预测要素。在此基础上运用证据权法划分了68个预测区,并对预测区进行了评述,认为东天山具有很好的寻找层控-热液型铅锌矿的前景。