粗粒沉积及其储层表征的发展历程与热点问题探讨*

随着全球化石能源消费的不断增长,常规砂岩与碳酸盐岩大中型油气田的勘探举步维艰,砂砾岩这种粗粒沉积的特殊油气藏再次走进勘探家的视野。近年来,中国砂砾岩储集层展现出巨大的油气潜力,尤其是新疆准噶尔盆地玛湖大型砾岩油藏的发现,亟待开展针对性的研究。作者梳理了全球粗粒沉积研究的发展历程,将其划分为: 概念形成的萌芽(1885-1947)、成因分析的快速发展(1948-1987)以及理论形成的工业应用(1988至今)3个主要阶段,每个阶段均表现为科学家对粗粒沉积的热点与瓶颈问题进行了聚焦分析与探讨,由实际现象或油气田的发现引发出问题,开展成因探讨,形成理论后再指导实践的科学发展过程。综合每个阶段的研究主题以及代表性文章和事件,并结合作者长期研究过程中的思考,提出了当前粗粒沉积所面临的关键性热点问题与今后研究方向的建议,主要包括: 古地形特征与坡度、沉积成因机制、相带与微相划分、水槽模拟实验、砾岩成岩作用、测井解释瓶颈、地震处理与解释以及定量地质知识库建立的需求等。     

希尔伯特-黄变换在层序地层划分中的应用——以琼东南盆地深水区为例

以琼东南盆地深水区中央峡谷黄流组一段和莺歌海组二段为例,分析希尔伯特-黄变换在层序地层划分中的应用效果。通过对自然伽马曲线进行经验模态分解,得到不同频率域的本征模态函数,根据这些本征模态函数的周期性振荡特征与各级层序界面之间建立的对应关系划分各级层序。结果表明:希尔伯特-黄变换适用于长期、中期和短期基准面旋回的划分,该方法为琼东南深水区的层序地层划分提供了一个重要的辅助手段。     

北部湾盆地涠洲11A油田流一中亚段沉积储层研究

北部湾盆地涠西南凹陷涠洲11A油田流沙港组一段中亚段沉积岩性复杂，储层纵横向变化快，分布规模和连通性难以预测，严重影响油田开采效果。通过岩心观察描述、三维地震解析、岩石粒度、岩相、测井相、现代沉积类比分析研究认为，流一中亚段沉积流体作用控制着砂体及储层类型，其中辫状溪流底负载沉积(槽状交错层理砂岩相St、板状交错层理砂岩相Sp、沙纹层理砂岩相Sr)、砂质碎屑流沉积(块状层理颗粒支撑砾岩相Gmg、正粒序砂砾岩相Gn)与浊流沉积(正粒序水平层理粉砂岩相Fhn)可形成有利储层，主要分布于扇三角洲前缘辫状水道、辫流坝、河口坝和席状砂微相中；探讨了油田流一中亚段4个中期旋回沉积微相空间展布规律和几何形态；提出扇三角洲前缘5类8种砂体叠置模式、连通特征和成因机制，建立了储层概念模型和主力沉积微相宽度、厚度和宽厚比经验值，为油田后续开发井网部署提供科学依据。     

准噶尔盆地红山嘴北部三叠系克拉玛依组沉积特征

红山嘴北部的克上组与克下组地层存在明显的沉积差异。为明确克拉玛依组沉积特征及成因，利用地震、钻测井、岩心及分析化验等资料，对克拉玛依组的岩矿特征、岩相类型、沉积相类型与展布进行研究。结果表明：克下组为以牵引流为主的辫状河沉积，发育辫状河道（Gi→St→Sp→(Sh)→Md）、心滩（St→Sp?Sm）及冲积平原（Mr?Md→Fr），河道砂体呈条带展布，多呈孤立状分布于厚层泥岩中；克上组为碎屑流、洪流与牵引流共同作用下扇三角洲沉积，平原发育辫状河道（Gmm→Gcm→Gi→Sh）、辫状分支河道（Gcm→Gi?Gt）与辫流坝微相（Gp?Gi→Gcm），前缘发育水下分流河道（Gi→Gt→Gp→St）、河口坝（Md→Sp?Sw）及水下分流间湾微相（Md?Sc），所沉积的厚层砂砾岩体相互切割叠置，连片分布，连通性好。受控于物源体系前移与供给强度的增加、古气候由干旱—半干旱向半湿润—湿润转变及湖平面上升，研究区克拉玛依组经历了由辫状河向扇三角洲转变的沉积演化。     

点物源扇三角洲的岩相与构型特征：以希里沟湖现代扇三角洲为例

扇三角洲沉积体具有良好的储集性能，是重要的油气储层。为了阐明扇三角洲储层的岩相与构型特征，定量表征构型单元的几何属性，明确构型分布规律，应用探地雷达技术和野外剖面观察技术，采用露头实测、精细构型解释等方法，对青海省乌兰县希里沟湖现代点物源扇三角洲进行了系统研究，共识别出16种岩相类型、8种垂向序列和8种构型单元。点物源扇三角洲主要发育主水道（MCH）、分支辫状水道（DCH）、片状洪流沉积（SF）、辫流坝（CB）、洪漫沉积（OF）、水下分流河道（UCH）、河口坝（RMB）以及间湾/席状砂（SS）共计8种典型构型单元，以分支辫状水道和辫流坝构型单元为主。分支辫状水道构型单元厚度1.5～2.0 m，宽厚比30～70。辫流坝厚度2.0～3.0 m，宽厚比50～70。同一沉积时期，点物源扇三角洲发育5种基本构型单元组合，分别为SF-MCH-SF、OF-DCH-CB-DCH-OF、SS-UCH-RMB-UCHSS、SS-RMB-SS和SS-UCH-SS。不同沉积时期的构型单元分布表现为4种基本组合类型在横向上的重复和垂向上的叠加。     

鄂尔多斯盆地东南部晚古生代陆表海层序演化过程与其控制下的聚煤模式

鄂尔多斯盆地东南部作为我国重要的煤炭和煤层气产地，其较为复杂的沉积环境演化过程为陆表海背景下聚煤环境研究提供了良好的研究对象。以鄂尔多斯东部晚古生代沉积为例，建立统一标准的层序地层格架，并且提出对应的层序叠置样式；在此基础上结合陆表海聚煤规律，揭示不同层系间聚煤范围的差异，厘清垂向上的层序叠加样式和平面含煤沉积体展布规律之间的关系。从井—震精细解释出发，定量刻画出不同平面范围内沉积物供给量（S）与可容纳空间变化量（A）。最终归纳出三种短期层序的叠加演化样式：持续进积型层序，持续暴露型层序，沉积转化型层序。其中，持续进积型层序主要发育中厚煤层，受地形影响较大；持续暴露型层序发育煤层较薄，分布范围有限；沉积转化型层序，沉积供给方向不断变化，导致泥炭局部聚集为厚煤层，但是平面发育范围有限。针对上述三种层序样式，结合成煤环境确定对应主控因素，提出持续进积型层序与持续暴露型层序主要受控于可容纳空间变化，而沉积转化型层序受控于沉积供给速率影响。