CN107942032A - 细粒沉积露头研究方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细粒沉积露头研究方法，包括以下步骤：步骤1、选择标准剖面；步骤2、应用层序地层学原理确定层序地层格架，以标准实体化石为依据建立年代地层格架；步骤3、系统、连续取样；步骤4、打磨样品，描述黑色泥岩纹层组成、结构和构造；步骤5、开展黑色泥岩的储层特征分析；步骤6、开展黑色泥岩的岩石力学及应力敏感性分析。该细粒沉积露头研究方法利用露头资料，建立细粒沉积层序地层格架，能够表征细粒沉积储层特征及岩石力学性质，为评价黑色泥岩资源潜力与页岩气开发提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及页岩油、页岩气地质勘探与开发工程领域，具体的是一种细粒沉积露头研究方法。
背景技术
细粒沉积是指粒径小于62.5μm的沉积物和沉积岩，由外源组分和内源组分组成，包括陆屑碎屑、有机质、生物碎屑颗粒与自生矿物等。细粒沉积由于粒度细、手标本研究难度大，人们一直认为其为均质的或块状的，由低能水体悬浮沉降作用形成。近年来，露头和岩心观察，尤其是水槽实验证实，细粒沉积不仅可形成于静水环境，在一定的水流速度下也能堆积。当颗粒直径小于10μm时，范德华力作用可形成絮凝颗粒，并能以底载荷的形式搬运和沉积，并形成波纹交错层理、透镜状层理、侵蚀及下超等现象。另外，细粒沉积还可以内碎屑、粪球粒、泥岩岩屑、海洋雪等形式搬运和沉积，并形成特定的沉积构造。
与早期认识不同，细粒沉积不仅具有明显的宏观非均质性，可细分出层、层组、准层序、准层序组和体系域，微观上也具有明显非均质性，表现出特定的纹层和纹层组合，其组成、结构及构造都存在很大差异。因此，必须以露头资料为基础，开展野外及室内研究工作。国内细粒沉积研究由于起步较晚，进展缓慢，至今未能提出一套切实可行的细粒沉积露头研究步骤及方法。
发明内容
为了明确页岩储层宏观和微观非均质性及岩石力学性质，本发明提供了一种细粒沉积露头研究方法，该细粒沉积露头研究方法利用露头资料，建立细粒沉积层序地层格架，能够表征细粒沉积储层特征及岩石力学性质，为评价黑色泥岩资源潜力与页岩气开发提供依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种细粒沉积露头研究方法，包括以下步骤：
步骤1、选择标准剖面；
步骤2、应用层序地层学原理确定层序地层格架，以标准实体化石为依据建立年代地层格架；
步骤3、系统、连续取样；
步骤4、打磨样品，描述黑色泥岩纹层组成、结构和构造；
步骤5、开展黑色泥岩的储层特征分析；
步骤6、开展黑色泥岩的岩石力学及应力敏感性分析。
步骤1包括以下步骤：
步骤1.1、借助地质图，通过野外踏勘选取1条标准的剖面，要求该剖面出露完整、层面新鲜、便于工作；
步骤1.2、记录该剖面中露头泥岩的风化特征及横向、纵向分布，该风化特征包括风化后泥岩的颜色、裂理发育特征及其差异性变化。
步骤1还包括以下步骤：
步骤1.3、挖出该剖面中的新鲜面，避免高活性矿物风化对该新鲜面造成的影响；
步骤1.4、按照由下至上的顺序，反复观察、调查和拍照整个所述新鲜面。
步骤2包括以下步骤：
步骤2.1、按照由下至上的顺序，根据该新鲜面的岩性、岩相宏观突变、区域不整合面、火山灰夹层标准识别三级地层界面，建立岩性地层划分方案；
步骤2.2、按照由下至上的顺序，根据该新鲜面的地层界面特征、地层粒序变化、岩石组成特征、古生物组成特征、纹层组合特征及旋回性变化识别每个准层序。
步骤2还包括以下步骤：
步骤2.3、按照由下至上的顺序，根据所述每个准层序的内部矿物组成、结构特征、构造特征及厚度纵向演化分析所述准层序的叠置样式，识别该准层序、准层序组、体系域及层序，建立层序地层格架；
步骤2.4、按照由下至上的顺序，对每个所述准层序逐层开展精细实体化石研究，描述每个所述准层序的实石组成、特征、丰度和分异度，并与全球化石地层对比，建立该剖面的年代地层格架。
步骤3包括以下步骤：
步骤3.1、按照由下至上的顺序，沿垂直的地层方向从该剖面(新鲜面)中连续切取大样样品，该大样样品切取两份，一份用于纹层描述，另一份用于分析化验；
步骤3.2、系统采集该新鲜面中的样本并进行地化分析化验，该地化分析化验包括样品分地层及沉积相、储层特征、岩石力学及应力敏感性4个方面。
步骤4包括以下步骤：
步骤4.1、采用6道工序切割并抛光该大样样品，该6道工序依次为切割、粗磨、中磨、细磨、精磨和抛光；
步骤4.2、观察该大样样品的抛光面，从纹层形态、连续性和几何关系三个方面描述纹层构造，所述纹层形态分为板状、弯曲状和波状，所述连续性分连续和断续，所述几何关系分平行和非平行。
步骤4还包括以下步骤：
步骤4.3、描述该大样样品的黑色泥岩纹层组成特征，该纹层组成分为矿物组成和颗粒组成；该矿物组成通过X-衍射全岩、X-衍射黏土矿物、常规扫描电镜、场发射扫描电镜、能谱分析、光片分析和阴极发光分析确定；该颗粒组成通过场发射扫描电镜分析；
步骤4.4、描述该大样样品的黑色泥岩纹层结构特征，该纹层结构包括颗粒粒径、颗粒分选性和磨圆性，该颗粒分选性和磨圆性借助场发射扫描电镜开展描述；
步骤4.5、按照该大样样品的黑色泥岩矿物的组分、结构和构造特征，划分岩石相类型，弄清该岩石相的纵向演化规律，明确储层非均质性纵向变化。
在步骤5中所述储层特征包括储层物性及孔隙结构，该储层物性通过覆压孔渗、脉冲渗透率确定，该孔隙结构通过高压压汞、微米CT、纳米CT确定。
在步骤6中该岩石力学及应力敏感性包括泥岩脆性与可压裂性，测量该泥岩脆性与可压裂性的实验方法有常规单轴或三轴压缩、超声波测量、真三轴压缩、拉伸试验、剪切试验、断裂韧性测试。
本发明的有益效果是：该细粒沉积露头研究方法利用露头资料，建立细粒沉积层序地层格架，能够表征细粒沉积储层特征及岩石力学性质，为评价黑色泥岩资源潜力与页岩气开发提供依据。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是以四川盆地长宁双河剖面为例采用本发明所述细粒沉积露头研究方法得到了研究成果图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
下面研究四川盆地长宁双河剖面五峰组为例，详细介绍本发明所述的细粒沉积露头研究方法。
一种细粒沉积露头研究方法，包括以下步骤：
步骤1、依据出露完整、层面新鲜、便于工作三原则选择标准剖面。
具体的，步骤1包括以下步骤：
步骤1.1、借助地质图，通过野外踏勘选取1条标准的剖面，要求该剖面出露完整、层面新鲜、便于工作，优先该剖面选取修路、开矿挖出来的新鲜剖面；
步骤1.2、记录该剖面中露头泥岩的风化特征及横向、纵向分布，该风化特征包括风化后泥岩的颜色、裂理发育特征及其差异性变化；
步骤1.3、由于大多数的所述剖面风化严重，需要挖出该剖面中的新鲜面，尽量减少高活性矿物(如黄铁矿、粘土等)风化对该新鲜面造成的影响，以便于后续描述和取样工作；
步骤1.4、按照由下至上的顺序，反复观察、调查和拍照整个所述新鲜面。
步骤2、应用层序地层学原理确定层序地层格架，以标准实体化石为依据建立年代地层格架，明确储层的宏观非均质性。
具体的，步骤2包括以下步骤：
步骤2.1、按照由下至上的顺序，根据该新鲜面的岩性、岩相宏观突变、区域不整合面、火山灰夹层标准识别三级地层界面，建立岩性地层划分方案；
步骤2.2、按照由下至上的顺序，根据该新鲜面的地层界面特征、地层粒序变化、岩石组成特征、古生物组成特征、纹层组合特征及旋回性变化识别每个准层序；
步骤2.3、按照由下至上的顺序，根据所述每个准层序的内部矿物组成、结构特征、构造特征及厚度纵向演化分析所述准层序的叠置样式，识别该准层序、准层序组、体系域及层序，建立层序地层格架；
步骤2.4、按照由下至上的顺序，对每个所述准层序逐层开展精细实体化石研究，描述每个所述准层序的实石组成、特征、丰度和分异度，并与全球化石地层对比，建立该剖面的年代地层格架。
步骤3、系统、连续取样，为开展室内分析提供依据。
具体的，步骤3包括以下步骤：
步骤3.1、按照由下至上的顺序，沿垂直的地层方向从该剖面(新鲜面)中连续切取大样样品，该大样样品切取两份，一份用于纹层描述和分析，另一份用于开展各类分析化验，该大样样品的宽度不低于8cm；
步骤3.2、去除切取的所述大样样品外，还需系统采集该新鲜面中的样本并进行地化分析化验，该地化分析化验包括样品分地层及沉积相、储层特征、岩石力学及应力敏感性4个方面。
步骤4、打磨样品，描述黑色泥岩纹层组成、结构和构造，明确储层微观非均质性。
具体的，步骤4包括以下步骤：
步骤4.1、采用6道工序切割并抛光该大样样品和4道工序制作样品盒，以便于纹层观察和岩样保存。该6道工序依次为切割、粗磨、中磨、细磨、精磨和抛光；该4道工序依次为设计尺寸、制作样品盒、制作底板和固结底板；
步骤4.2、观察该大样样品的抛光面，并结合大薄片，从纹层形态、连续性和几何关系三个方面描述纹层构造，所述纹层形态分为板状、弯曲状和波状，所述连续性分连续和断续，所述几何关系分平行和非平行；
步骤4.3、描述该大样样品的黑色泥岩纹层组成特征，该纹层组成分为矿物组成和颗粒组成；该矿物组成通过X-衍射全岩、X-衍射黏土矿物、常规扫描电镜、场发射扫描电镜、能谱分析、光片分析和阴极发光分析等确定；该颗粒组成通过场发射扫描电镜分析，通常可见絮凝颗粒、有机-矿物集合体、内碎屑、粪球粒、泥岩岩屑等；
步骤4.4、描述该大样样品的黑色泥岩纹层结构特征，该纹层结构包括颗粒粒径、颗粒分选性和磨圆性，颗粒粒径描述可参考相关研究方法，该颗粒分选性和磨圆性借助场发射扫描电镜开展描述；
步骤4.5、按照该大样样品的黑色泥岩矿物的组分、结构和构造特征，划分岩石相类型，弄清该岩石相的纵向演化规律，明确储层非均质性纵向变化。
步骤5、开展黑色泥岩的储层特征分析，明确储层储集性能。
在步骤5中所述储层特征包括储层物性及孔隙结构两个方面，该储层物性可以通过覆压孔渗、脉冲渗透率等确定，该孔隙结构通过高压压汞、微米CT、纳米CT等确定。
步骤6、开展黑色泥岩的岩石力学及应力敏感性分析，为页岩气开发提供依据。
在步骤6中该岩石力学及应力敏感性包括泥岩脆性与可压裂性，测量该泥岩脆性与可压裂性的实验方法有常规单轴或三轴压缩、超声波测量、真三轴压缩、拉伸试验、剪切试验、断裂韧性测试等。
通过本发明所述的细粒沉积露头研究方法最终能够得到如图1所示的附图，该附图能够表征细粒沉积储层特征及岩石力学性质，为评价黑色泥岩资源潜力与页岩气开发提供依据。
本发明中所述细粒沉积露头研究方法中每个具体的实验方法或测量方法均为现有技术，本申请不再详细介绍，其不是本发明的发明点，本发明的发明点在于过程步骤的顺序。本发明能够解决明确页岩储层宏观和微观非均质性及岩石力学性质的技术问题，本发明中采用的每一个具体手段均是现有的技术方案，本发明能够到达的技术效果是表征细粒沉积储层特征及岩石力学性质，为评价黑色泥岩资源潜力与页岩气开发提供依据。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (10)
1.一种细粒沉积露头研究方法，其特征在于，所述细粒沉积露头研究方法包括以下步骤：
步骤1、选择标准剖面；
步骤2、应用层序地层学原理确定层序地层格架，以标准实体化石为依据建立年代地层格架；
步骤3、系统、连续取样；
步骤4、打磨样品，描述黑色泥岩纹层组成、结构和构造；
步骤5、开展黑色泥岩的储层特征分析；
步骤6、开展黑色泥岩的岩石力学及应力敏感性分析。
2.根据权利要求1所述的细粒沉积露头研究方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：
步骤1.1、借助地质图，通过野外踏勘选取1条标准的剖面，要求该剖面出露完整、层面新鲜、便于工作；
步骤1.2、记录该剖面中露头泥岩的风化特征及横向、纵向分布，该风化特征包括风化后泥岩的颜色、裂理发育特征及其差异性变化。
3.根据权利要求2所述的细粒沉积露头研究方法，其特征在于，步骤1还包括以下步骤：
步骤1.3、由于大多数的所述剖面风化严重，需挖出该剖面中的新鲜面，避免高活性矿物风化对该新鲜面造成的影响；
步骤1.4、按照由下至上的顺序，反复观察、调查和拍照整个所述新鲜面。
4.根据权利要求3所述的细粒沉积露头研究方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：
步骤2.1、按照由下至上的顺序，根据该新鲜面的岩性、岩相宏观突变、区域不整合面、火山灰夹层标准识别三级地层界面，建立岩性地层划分方案；
步骤2.2、按照由下至上的顺序，根据该新鲜面的地层界面特征、地层粒序变化、岩石组成特征、古生物组成特征、纹层组合特征及旋回性变化识别每个准层序。
5.根据权利要求4所述的细粒沉积露头研究方法，其特征在于，步骤2还包括以下步骤：
步骤2.3、按照由下至上的顺序，根据所述每个准层序的内部矿物组成、结构特征、构造特征及厚度纵向演化分析所述准层序的叠置样式，识别该准层序、准层序组、体系域及层序，建立层序地层格架；
步骤2.4、按照由下至上的顺序，对每个所述准层序逐层开展精细实体化石研究，描述每个所述准层序的实石组成、特征、丰度和分异度，并与全球化石地层对比，建立该剖面的年代地层格架。
6.根据权利要求5所述的细粒沉积露头研究方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：
步骤3.1、按照由下至上的顺序，沿垂直的地层方向从该剖面的新鲜面中连续切取大样样品，该大样样品切取两份，一份用于纹层描述，另一份用于分析化验；
步骤3.2、系统采集该新鲜面中的样本并进行地化分析化验，该地化分析化验包括样品分地层及沉积相、储层特征、岩石力学及应力敏感性4个方面。
7.根据权利要求6所述的细粒沉积露头研究方法，其特征在于，步骤4包括以下步骤：
步骤4.1、采用6道工序切割并抛光该大样样品，该6道工序依次为切割、粗磨、中磨、细磨、精磨和抛光；
步骤4.2、观察该大样样品的抛光面，从纹层形态、连续性和几何关系三个方面描述纹层构造，所述纹层形态分为板状、弯曲状和波状，所述连续性分连续和断续，所述几何关系分平行和非平行。
8.根据权利要求7所述的细粒沉积露头研究方法，其特征在于，步骤4还包括以下步骤：
步骤4.3、描述该大样样品的黑色泥岩纹层组成特征，该纹层组成分为矿物组成和颗粒组成；该矿物组成通过X-衍射全岩、X-衍射黏土矿物、常规扫描电镜、场发射扫描电镜、能谱分析、光片分析和阴极发光分析确定；该颗粒组成通过场发射扫描电镜分析；
步骤4.4、描述该大样样品的黑色泥岩纹层结构特征，该纹层结构包括颗粒粒径、颗粒分选性和磨圆性，该颗粒分选性和磨圆性借助场发射扫描电镜开展描述；
步骤4.5、按照该大样样品的黑色泥岩矿物的组分、结构和构造特征，划分岩石相类型，弄清该岩石相纵向演化规律，明确储层非均质性纵向变化。
9.根据权利要求8所述的细粒沉积露头研究方法，其特征在于，在步骤5中所述储层特征包括储层物性及孔隙结构，该储层物性通过覆压孔渗、脉冲渗透率确定，该孔隙结构通过高压压汞、微米CT、纳米CT确定。
10.根据权利要求9所述的细粒沉积露头研究方法，其特征在于，在步骤6中该岩石力学及应力敏感性包括泥岩脆性与可压裂性，测量该泥岩脆性与可压裂性的实验方法有常规单轴或三轴压缩、超声波测量、真三轴压缩、拉伸试验、剪切试验、断裂韧性测试。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180420 |