CN109190953A - 陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，该陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法包括：步骤1，进行细粒物质沉积环境评价，以划分沉积体系或沉积相；步骤2，进行细粒沉积特征分析；步骤3，落实细粒沉积类型的空间分布特征；步骤4，分析沉积环境与细粒物质之间的内在联系，以确定细粒物质的沉积机理；步骤5，确定沉积体系方案；步骤6，建立沉积体系评价指标；步骤7，明确沉积体系空间展布。该陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法为页岩油勘探提供方向，为湖相泥页岩生烃‑成储‑成藏深入研究，提供相关理论支撑，同时对发展沉积学、储层地质学具有重要的理论意义。
Description
技术领域
本发明涉及细粒沉积学领域，特别是涉及到一种陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法。
背景技术
不同沉积环境下形成的泥页岩含油性、储集性和可压性存在差异，页岩油的可动性也不同，因此，泥页岩沉积体系的研究将是泥页岩储集性、含油性和可压性评价的基础。
目前，陆相湖盆细粒沉积体系研究刚刚开始，正处于探索阶段，尚未形成完善的理论体系和评价方法体系，严重制约陆相页岩油勘探部署过程中的选区定带、页岩油的远景资源量评价及下步勘探政策的制定。为此我们发明了一种新的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种填补了陆相泥页岩细粒沉积体系研究的空白，可操作性强，同时为陆相页岩油勘探选区顺利进行奠定了基础的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，该陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法包括：步骤1，进行细粒物质沉积环境评价，以划分沉积体系或沉积相；步骤2，进行细粒沉积特征分析；步骤3，落实细粒沉积类型的空间分布特征；步骤4，分析沉积环境与细粒物质之间的内在联系，以确定细粒物质的沉积机理；步骤5，确定沉积体系方案；步骤6，建立沉积体系评价指标；步骤7，明确沉积体系空间展布。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，对物质的沉积环境进行精细评价，从古气候、古水深、古物源、古盐度与氧化还原五个方面进行分析。
在步骤1中，古气候恢复过程为综合录井资料、测井解释得到的碳酸盐、石英、长石碎屑含量，分干旱、半干旱、半潮湿、潮湿四个级别，将恢复结果进行量化及数据归一化处理得到古气候因子，因子值-2.5～-1.5为干旱环境，-1.5～0为半干旱环境，0～1.5为半潮湿环境，1.5～2.5为潮湿环境。
在步骤1中，古水深恢复为系统分析地球化学元素的比值进行确定，应用Fe/Co、Fe/Mn和Th/U比值，同时参考地层中介形虫数量恢复古水深，水深以20米、50米、70米为界由浅到深分四个等级；古盐度恢复为采用蒸发矿化，包括盐类矿物含量、元素比Sr/Ba及伽马蜡烷指数进行求取，分微咸水、半咸水、咸水、盐水四个等级；古物源恢复为综合陆源物质含量、稳定元素Ti的含量和元素比Al/Ca进行确定，以35％、50％、60％为界分为四个等级；古氧化还原性恢复为综合应用元素比Cu/Zn、Ni/Co和Pr/Ph三个指标来恢复，分弱还原、还原、强还原三个等级。
在步骤2中，沉积物基本特征分析是基于矿物组分、有机碳TOC、沉积构造、碳酸盐结构4个要素，四项要素与页岩油资源潜力均具有较好相关性；借助高精度岩心观察数据、录井数据、全岩衍射数据、镜下薄片资料，确定了陆相湖盆细粒沉积类型包括富有机质纹层状泥/微晶泥质灰岩、富有机质纹层状灰质泥岩、富有机质层状灰质泥岩、含有机质层状泥质灰岩、含有机质块状泥岩五种类型。
在步骤3中，通过沿陡坡-洼陷-缓坡一线设计连井剖面，以点带线确定细粒物质分布特征，其中剖面设计及井位选取应综合考虑井位资料、地层发育情况。
在步骤3中，单井物质沉积特征基本以互层的形式体现，从湖盆边缘向湖盆中心，依次发育富有机质层状泥质灰与富有机质层状灰质泥岩互层-富有机质纹层泥晶泥质灰岩与富有机质纹层灰质泥岩互层-富有机质纹层微晶泥质灰岩与富有机质纹层灰互层-富有机质纹层泥晶泥质灰岩与富有机质纹层灰质泥岩互层-富有机质层状泥质灰岩与富有机质层状灰质泥岩互层。
在步骤4中，对重点井取心段进行高精度连续数据提取分析，根据沉积环境和沉积物特征，进一步分析环境对沉积物的控制作用，从物源的类型、环境的变化与物质组分、结构这些参数的对应性上进行总结，泥页岩沉积为机械作用、生物化学作用共同控制的产物，当机械作用与化学作用达到平衡时，混合岩相，气候干旱时以化学作用沉积的碳酸盐类为主，气候湿润时以机械作用沉积的泥岩类为主。
在步骤5中，基于沉积作用和沉积物组合特征，以物质来源为依据划分为外源相、内源相和混源相。
在步骤5中，外源相以机械作用控制下的外来物源注入为主，内源相以化学作用控制下蒸发浓缩沉积为主，两者过渡区定为混源相，以沉积作用和岩性组合为依据细分亚相。
在步骤6中，结合岩心、录井、岩心分析测试对多口系统井的沉积亚相进行判识基础上，综合常规测井参数建立了各沉积亚相电性判识标准。
在步骤7中，运用沉积亚相判识标准对研究区单井进行沉积微相识别，同时参考古地貌发育特点，通过区域性沉积亚相编图，确定了沉积相发育特征，可以看出受物源、水深控制，沉积相大致以盆地几何中心呈环带状分布，内源相分布在水下台地和浅洼区，混源相发育在半深湖区，外源相分布在碎屑岩体系边缘。
本发明中的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，以泥页岩沉积特征(组构、序列、分布)分析为出发点，借助高精度泥岩组构分析、模拟实验、野外露头和微观解剖等多种技术，明确了泥页岩沉积作用及沉积作用控制下的沉积物发育特征，基于物质来源和沉积作用建立了陆相泥页岩沉积体系划分方案，以物质来源为主要依据划分沉积相类型，以沉积作用和岩相有序组合为依据细分亚相。泥页岩沉积体系的建立不仅为页岩油有利相带预测提供理论依据，也将会进一步完善沉积理论，具有重要的实际意义和科学价值。通过本发明，将建立陆相断陷湖相泥页岩细粒物质沉积体系划分方案及相应的划分方法，落实陆相湖盆泥页岩细粒沉积体系的发育特征，揭示泥页岩细粒沉积与页岩油气富集的成生关系，将为页岩油勘探提供方向，为湖相泥页岩生烃-成储-成藏深入研究，提供相关理论支撑，同时对发展沉积学、储层地质学具有重要的理论意义。
附图说明
图1为本发明的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一具体实施例中陆相泥页岩沉积环境评价的示意图；
图3为本发明的一具体实施例中陆相泥页岩沉积特征组合图；
图4为本发明的一具体实施例中陆相泥页岩沉积机理图；
图5为本发明的一具体实施例中陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方案的示意图；
图6为本发明的一具体实施例中陆相湖盆泥页岩沉积体系电性判识标准的示意图；
图7为本发明的一具体实施例中陆相湖盆泥页岩沉积相分布图；
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法的流程图。
在步骤101，进行细粒物质沉积环境评价，以划分沉积体系或沉积相。首先应明确物质沉积的环境间差异性，目的是分析沉积环境对沉积相的控制作用，考虑到细粒沉积环境总体处于深湖-半深湖区域，环境差异性不明显，本发明确定对物质的沉积环境进行更精细评价，包括从古气候、古水深、古物源、古盐度与氧化还原等五个方面进行分析。参考图2，古气候恢复过程可以综合录井资料、测井解释得到的碳酸盐、石英、长石碎屑含量，分干旱、半干旱、半潮湿、潮湿四个级别，将恢复结果进行量化及数据归一化处理得到古气候因子，因子值-2.5～-1.5为干旱环境，-1.5～0为半干旱环境，0～1.5为半潮湿环境，1.5～2.5为潮湿环境。
另外，古水深恢复系统为分析地球化学元素的比值进行确定，应用Fe/Co、Fe/Mn和Th/U比值，同时参考地层中介形虫数量恢复古水深，水深以20米、50米、70米为界由浅到深分四个等级；古盐度恢复主要采用蒸发矿化，如石膏等盐类矿物含量、元素比Sr/Ba及伽马蜡烷指数进行求取，分微咸水、半咸水、咸水、盐水四个等级；古物源恢复综合陆源物质含量、稳定元素Ti的含量和元素比Al/Ca进行确定，以35％、50％、60％为界分为四个等级；古氧化还原性恢复过程与古气候恢复具有相似性，综合应用元素比Cu/Zn、Ni/Co和Pr/Ph三个指标来恢复，分弱还原、还原、强还原三个等级。恢复结果表明，自下而上各环境参数变化明显，呈锯齿状，整体上具有气候从干旱向潮湿，盐度由高向低、水深由浅到深的变化趋势。流程进入到步骤102。
在步骤102，进行细粒沉积特征分析，沉积物质的特征及空间展布是沉积体系确定的物质基础。沉积物基本特征分析主要基于“矿物组分、TOC、沉积构造、碳酸盐结构”的4个要素，四项要素与页岩油资源潜力均具有较好相关性。由于泥岩微观特征复杂性该过程需要借助高精度岩心观察数据、录井数据、全岩衍射数据、镜下薄片资料等，确定了陆相湖盆细粒沉积类型主要包括富有机质纹层状泥/微晶泥质灰岩、富有机质纹层状灰质泥岩、富有机质层状灰质泥岩、含有机质层状泥质灰岩、含有机质块状泥岩等五种类型。流程进入到步骤103。
在步骤103，落实细粒沉积类型的空间分布特征。该过程主要通过沿陡坡-洼陷-缓坡一线设计连井剖面，以点带线确定细粒物质分布特征，其中剖面设计及井位选取应综合考虑井位资料、地层发育情况等。参考图3，单井物质沉积特征基本以互层的形式体现，从湖盆边缘向湖盆中心，依次发育富有机质层状泥质灰与富有机质层状灰质泥岩互层-富有机质纹层泥晶泥质灰岩与富有机质纹层灰质泥岩互层-富有机质纹层微晶泥质灰岩与富有机质纹层灰互层-富有机质纹层泥晶泥质灰岩与富有机质纹层灰质泥岩互层-富有机质层状泥质灰岩与富有机质层状灰质泥岩互层。总体来讲，物质的发育具有规律性，细粒沉积组合在横向对称，且横向与纵向物质组合规律具有相似性。流程进入到步骤104。
在步骤104，分析沉积环境与细粒物质之间的内在联系，以确定细粒物质的沉积机理，为细粒沉积体系划分方案制定寻找切入点，进而保证划分方案的合理性、科学性。参考图4，具体方法是对重点井取心段进行高精度连续数据提取分析，按照步骤101和步骤102求取沉积环境和沉积物特征，进一步分析环境对沉积物的控制作用，从物源的类型、环境的变化与物质组分、结构等参数的对应性上进行总结，泥页岩沉积为机械作用、生物化学作用共同控制的产物，当机械作用与化学作用达到平衡时，混合岩相(纹层状泥质灰岩/灰质泥岩互层最发育)，气候干旱时以化学作用沉积的碳酸盐类为主，气候湿润时以机械作用沉积的泥岩类为主。流程进入到步骤105。
在步骤105，确定沉积体系方案。基于沉积作用和沉积物组合特征，以物质来源为依据划分为外源相、内源相和混源相，外源相以机械作用控制下的外来物源注入为主，内源相以化学作用控制下蒸发浓缩沉积为主，两者过渡区定为混源相，以沉积作用和岩性组合为依据细分亚相。参照图5，外源相主要集中物源注入区，按发育位置外源相划分为斜坡边缘亚相、外斜坡亚相；内源相主要发育在湖盆中受物源影响较小同时具有一定蒸发环境的低位斜坡、台地区域，可划分为浅洼亚相和低位台地亚相；混源相细分为内斜坡亚相和深洼亚相。流程进入到步骤106。
在步骤106，建立沉积体系评价指标。需要建立区域性沉积(亚)相识别标志，结合岩心、录井、岩心分析测试对多口系统井的沉积亚相进行判识基础上，参照图6，综合常规测井参数(自然伽马、密度、中子、声波、微电极、2.5米底部梯度电阻率)建立了各沉积亚相电性判识标准。以外源相中外斜坡亚相为例，自然伽马值高值且形态呈多期漏斗状，密度测井值2.3-2.5g/cm3，声波测井大于10us/ft，微电极测井中值且负差异等。流程进入到步骤107。
在步骤107，明确沉积体系空间展布。运用沉积亚相判识标准对研究区单井进行沉积微相识别，参照图7，同时参考古地貌发育特点，通过区域性沉积亚相编图，确定了沉积相发育特征，可以看出受物源、水深控制，沉积相大致以盆地几何中心呈环带状分布，内源相主要分布在水下台地和浅洼区，混源相主要发育在半深湖区，外源相分布在碎屑岩体系边缘。
本发明中的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，确定了泥页岩沉积环境及沉积特征，揭示泥页岩沉积机理，建立陆相泥页岩沉积体系划分方案，明确不同沉积体系分布范围。本发明较为准确的提出了一套基于沉积物和沉积作用的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，易于操作，便于推广，为陆相湖盆页岩油勘探顺利进行奠定了基础。
Claims (12)
1.陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，该陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法包括：
步骤1，进行细粒物质沉积环境评价，以划分沉积体系或沉积相；
步骤2，进行细粒沉积特征分析；
步骤3，落实细粒沉积类型的空间分布特征；
步骤4，分析沉积环境与细粒物质之间的内在联系，以确定细粒物质的沉积机理；
步骤5，确定沉积体系方案；
步骤6，建立沉积体系评价指标；
步骤7，明确沉积体系空间展布。
2.根据权利要求1所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤1中，对物质的沉积环境进行精细评价，从古气候、古水深、古物源、古盐度与氧化还原五个方面进行分析。
3.根据权利要求2所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤1中，古气候恢复过程为综合录井资料、测井解释得到的碳酸盐、石英、长石碎屑含量，分干旱、半干旱、半潮湿、潮湿四个级别，将恢复结果进行量化及数据归一化处理得到古气候因子，因子值-2.5～-1.5为干旱环境，-1.5～0为半干旱环境，0～1.5为半潮湿环境，1.5～2.5为潮湿环境。
4.根据权利要求2所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤1中，古水深恢复系统为分析地球化学元素的比值进行确定，应用Fe/Co、Fe/Mn和Th/U比值，同时参考地层中介形虫数量恢复古水深，水深以20米、50米、70米为界由浅到深分四个等级；古盐度恢复为采用蒸发矿物，包括盐类矿物含量、元素比Sr/Ba及伽马蜡烷指数进行求取，分微咸水、半咸水、咸水、盐水四个等级；古物源恢复为综合陆源物质含量、稳定元素Ti的含量和元素比Al/Ca进行确定，以35％、50％、60％为界分为四个等级；古氧化还原性恢复为综合应用元素比Cu/Zn、Ni/Co和Pr/Ph三个指标来恢复，分弱还原、还原、强还原三个等级。
5.根据权利要求1所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤2中，沉积物基本特征分析是基于矿物组分、有机碳、沉积构造、碳酸盐结构4个要素，四项要素与页岩油资源潜力均具有较好相关性；借助高精度岩心观察数据、录井数据、全岩衍射数据、镜下薄片资料，确定了陆相湖盆细粒沉积类型包括富有机质纹层状泥/微晶泥质灰岩、富有机质纹层状灰质泥岩、富有机质层状灰质泥岩、含有机质层状泥质灰岩、含有机质块状泥岩五种类型。
6.根据权利要求1所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤3中，通过沿陡坡-洼陷-缓坡一线设计连井剖面，以点带线确定细粒物质分布特征，其中剖面设计及井位选取应综合考虑井位资料、地层发育情况。
7.根据权利要求6所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤3中，单井物质沉积特征基本以互层的形式体现，从湖盆边缘向湖盆中心，依次发育富有机质层状泥质灰与富有机质层状灰质泥岩互层-富有机质纹层泥晶泥质灰岩与富有机质纹层灰质泥岩互层-富有机质纹层微晶泥质灰岩与富有机质纹层灰互层-富有机质纹层泥晶泥质灰岩与富有机质纹层灰质泥岩互层-富有机质层状泥质灰岩与富有机质层状灰质泥岩互层。
8.根据权利要求1所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤4中，对重点井取心段进行高精度连续数据提取分析，根据沉积环境和沉积物特征，进一步分析环境对沉积物的控制作用，从物源的类型、环境的变化与物质组分、结构这些参数的对应性上进行总结，泥页岩沉积为机械作用、生物化学作用共同控制的产物，当机械作用与化学作用达到平衡时，混合岩相，气候干旱时以化学作用沉积的碳酸盐类为主，气候湿润时以机械作用沉积的泥岩类为主。
9.根据权利要求1所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤5中，基于沉积作用和沉积物组合特征，以物质来源为依据划分为外源相、内源相和混源相。
10.根据权利要求9所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤5中，外源相以机械作用控制下的外来物源注入为主，内源相以化学作用控制下蒸发浓缩沉积为主，两者过渡区定为混源相，以沉积作用和岩性组合为依据细分亚相。
11.根据权利要求1所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤6中，结合岩心、录井、岩心分析测试对多口系统井的沉积亚相进行判识基础上，综合常规测井参数建立了各沉积亚相电性判识标准。
12.根据权利要求1所述的陆相湖盆泥页岩沉积体系划分方法，其特征在于，在步骤7中，运用沉积亚相判识标准对研究区单井进行沉积微相识别，同时参考古地貌发育特点，通过区域性沉积亚相编图，确定了沉积相发育特征，可以看出受物源、水深控制，沉积相大致以盆地几何中心呈环带状分布，内源相分布在水下台地和浅洼区，混源相发育在半深湖区，外源相分布在碎屑岩体系边缘。
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