CN112285322B - 一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法，涉及碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征技术领域，具体为一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法，包括以下步骤：S1、收集研究区地质资料；S2、计算地层温度与埋藏史；S3、计算镜质体反射率；S4、计算伊或蒙混层中蒙脱石含量；S5、确定成岩阶段。该碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法研究的地质意义在于，成岩作用类型、成岩强度、成岩演化序列、成岩流体、烃源岩排烃时间和强度、地质时期的油气成藏和成藏过程与储层的成岩阶段有着紧密内在联系，非均质性强的深部和超深部储层在埋藏过程中通常具有较高的成岩作用，并经历复杂的成岩作用转换。

Description

一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法

技术领域

本发明涉及碎屑岩储层埋藏过程中成岩演化精细定量评价技术领域，具体为一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法。

背景技术

在沉积埋藏和成岩过程中，碎屑岩成岩场、成岩物质、成岩作用、生烃能力与成岩阶段密切相关，对碎屑岩的性质有很大的影响，因此对成岩过程的研究对油气勘探开发具有重要意义。近年来，随着油气勘探程度的提高，深层超深层油气勘探成为未来最主要的勘探目标，而深层超深层储层在埋藏过程中经历了更加复杂的成岩演化过程，因此加强对成岩阶段的研究，可为油气成藏期储层有效性评价提供重要指导。

许多学者对碎屑岩的成岩作用进行了广泛而深入的研究，并提出了相应的成岩阶段划分标准。上世纪90年代初，国内学者应凤祥系统地搜集了国内、外学者有关成岩作用研究与成岩阶段划分的成果，提出了石油天然气行业碎屑岩成岩阶段划分规范，将碎屑岩的成岩演化划分为早成岩阶段和晚成岩阶段。在二十一世纪初，应凤祥又对早先碎屑岩成岩阶段划分标准进行了修改，把碎屑岩成岩演化划分为早、中、晚3个阶段，并将中成岩阶段划分为A、B两期，中成岩阶段A期又进一步分为A1、A2两个亚期。孟元林在前人工作基础上，将碎屑岩的中成岩阶段A期细分为4个成岩微期。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法，包括以下步骤：

S1、收集研究区地质资料：收集的地质资料包括以下内容，地层、埋深、厚度、形成时间；

S2、计算地层温度与埋藏史：古地温、埋藏深度及埋藏历史可以通过计算得出，通过输入地层顶深、地层底深、地层厚度、剥蚀厚度以及沉积与剥蚀时间的相关数据得到三者的相互对应关系；

S3、计算镜质体反射率；

S4、计算伊或蒙混层中蒙脱石含量：蒙脱石向伊利石转化的过程主要受温度、时间、压力、沉积环境和物源特征影响，这个转化过程通过计算得出古地温与伊或蒙混层中蒙脱石含量I/S-S％的对应关系；

S5、确定成岩阶段：选取古地温T℃、镜质体反射率Ro％和伊或蒙混层中蒙脱石的含量I/S-S％三项参数，结合成岩演化阶段划分方案，划分成岩阶段，分别对三种参数进行成岩阶段的划分，以及根据三种参数的划分结果再次进行加权确定得出最终的成岩阶段。

可选的，所述步骤S1、收集研究区地质资料中，地质资料主要包括大地构造背景、地层埋藏速度、沉积环境、水动力条件、沉积物成分和结构、成岩流体环境、水岩反应速度、地温梯度、地层异常压力。

可选的，所述步骤S2、计算地层温度与埋藏史中，盆地埋藏史恢复方法有两类，正演法，正演法是按照地质年代由古至今和年代地层由老到新的沉积埋藏恢复方法；反演法，反演法是由新地层向老地层反推，进而恢复埋藏史，以及二者均采用沉积压实模型原理，随着地层的埋深增加，其上覆地层的厚度增加，其所受的地层压力增加，使得岩层孔隙度降低，体积压缩。

可选的，所述步骤S2、计算地层温度与埋藏史中，基于地温梯度模拟计算不同地质时间地层古温度，计算方法如下：

T＝B*(D-D0)+T0

B-地温梯度

D-地层埋深

D0-恒温带埋深

T0-古地表温度。

可选的，所述步骤S3、计算镜质体反射率中，在埋藏初期，镜质体反射率的值较低，随着埋藏深度逐渐变大，反射率增加较快，至深部高温生气阶段，镜质体反射率继续增加，变化速率减缓，整个变化呈现S型。

可选的，所述步骤S3、计算镜质体反射率中，不同类型的干酪根化学结构也有差异，导致其成熟时间有所不同，因而在使用镜质体反射率判断有机质的成熟度时，对不同类型的干酪根应有所区别，可通过系数

进行校正，计算方法如下：

T-古地温。

可选的，所述步骤S4、计算伊或蒙混层中蒙脱石含量中，蒙脱石转化的强度随成岩阶段的增加而增加，在达到中成岩阶段A1后急剧下降，而在埋藏初期，自生伊利石含量较低，随着埋藏深度逐渐变大，蒙脱石转化增加较快，至深部高温生气阶段，转化量继续增加，变化速率减缓，整个变化呈现反S型，计算方法如下：I/S-S％＝-3.293e-07*T^4+0.0001625*T^3-0.02466*T^2+0.5809*T+97.06。

本发明提供了一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法，具备以下有益效果：

1、该碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法综合考虑古地温T(℃)、镜质体反射率(Ro％)和粘土矿物伊或蒙混层中蒙脱石的含量(I/S-S％)三项参数，对成岩阶段进行精细划分，即将早成岩阶段(ⅠA、ⅠB)、中成岩阶段(ⅡA1、ⅡA2、ⅡB)、晚成岩阶段(Ⅲ)三大演化阶段细分到19个成岩阶段(CY1-CY19)，其中CY1-CY5相当于早成岩阶段ⅠA期、CY6-CY8相当于早成岩阶段ⅠB期、CY9-CY10相当于中成岩阶段ⅡA1期、CY11-CY12相当于中成岩阶段ⅡA2期、CY13-CY16相当于中成岩阶段ⅡB期、CY17-CY19相当于晚成岩阶段Ⅲ，这种精细划分方案，用于储层成岩演化精细表征以及成岩数值模拟，可突出储层演化过程差异性，有利于识别导致储层差异性演化的关键地质要素。

2、该碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法基于埋藏史、热史、镜质体反射率Ro％、伊或蒙混层中蒙脱石含量(I/S-S％)，将碎屑岩储层成岩阶段进行精细划分，同时，通过模拟各成岩参数随时间变化规律，精细表征成岩演化过程。

3、该碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法总结前人研究成果，其中主要包括大地构造背景、地层埋藏速度、沉积环境、水动力条件、沉积物成分和结构、成岩流体环境、水岩反应速度、地温梯度、地层异常压力。在这个过程中，成岩作用不断地改变储层物性，成岩作用类型和物性特征显现一定规律，国内外学者主要观点为：机械压实作用对储层物性的影响主要集中在成岩早期(早成岩A期、早成岩B期)；储层演化到中成岩A1期，岩石逐渐固结成岩，具有一定的抗压性，而以胶结作用为主；储层演化到中成岩A2期，开始致密化，机械压实开始向化学压实转化，颗粒之间多呈线-凹接触、凹凸接触，在有机酸作用下溶蚀作用发育；进入到中成岩B期之后，压实作用主要以化学压实为主，但总体强度不大，此时成岩环境向弱碱转变，A2期形成的溶蚀孔被碳酸盐胶结物、粘土矿物充填，物性进一步变差。

4、该碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法通过模拟各成岩参数随时间变化规律，就可以综合研究沉积地层成岩史，划分成岩演化阶段；基于埋藏史、热史，借助Sweeney化学动力学方法，可以计算出不同历史时刻的Ro％。蒙脱石向伊利石转化的过程主要受温度、时间、压力、沉积环境和物源特征影响，这个转化过程可用Elliot模型公式表示；本研究综合考虑温度(T)、压力(P)、流体和时间(t)四种地质因素对成岩作用的影响，选取古地温T(℃)、镜质体反射率(Ro％)和粘土矿物伊或蒙混层中蒙脱石的含量(I/S-S％)三项参数作为成岩演化综合模拟的主要参数，划分成岩阶段，模拟其时间域和空间域分布，以及根据温度(T)、镜质体反射率(Ro％)、伊或蒙混层中蒙脱石含量(I/S-S％)三参数将成岩阶段划分为19个级别，分别为CY1、CY2、CY3、CY4、CY5、CY6、CY7、CY8、CY9、CY10、CY11、CY12、CY13、CY14、CY15、CY16、CY17、CY18、CY19。

5、该碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法研究的地质意义在于，成岩作用类型、成岩强度、成岩演化序列、成岩流体、烃源岩排烃时间和强度、地质时期的油气成藏和成藏过程与储层的成岩阶段有着紧密内在联系。非均质性强的深部和超深部储层在埋藏过程中通常具有较高的成岩作用，并经历复杂的成岩作用转换；通过成岩阶段精细划分，进而精细刻画成岩演化过程，可以准确地揭示成岩环境、成岩事件、成岩作用、成岩成藏过程及其时空耦合关系的差异。

附图说明

图1为本发明东海陆架盆地西湖凹陷花港组地质资料的示意图；

图2为本发明东海陆架盆地西湖凹陷花港组地质资料的示意图；

图3为本发明埋藏深度和埋藏史对应的示意图；

图4为本发明埋藏深度和古地温对应的示意图；

图5为本发明埋藏史和古地温对应的示意图；

图6为本发明镜质体反射率和古地温对应的示意图；

图7为本发明伊或蒙混层中蒙脱石含量和古地温对应的示意图；

图8为本发明成岩阶段划分结果的示意图；

图9为本发明碎屑岩储层成岩阶段精细划分方案的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法，包括以下步骤：

S1、收集研究区地质资料：收集的地质资料包括以下内容，地层、埋深、厚度、形成时间，具体如图1和图2所示，西湖凹陷自下而上发育白垩系石门潭组，始新统八角亭组，宝石组(瓯江组和温州组)，平湖组，渐新统花港组，中新统龙井组、玉泉组和柳浪组，上新统三潭组以及第四系的东海组，古新统地层在凹陷内不发育；

S2、计算地层温度与埋藏史：古地温、埋藏深度及埋藏历史可以通过Petrolmod2014软件计算得出，通过输入表2中的地层顶深、地层底深、地层厚度、剥蚀厚度以及沉积与剥蚀时间的相关数据所得到，三者的相互对应关系如下图3、图4和图5所示，通过上述三张图表可以看出，埋藏史、古地温以及埋藏深度两两之间总体呈现正比的关系趋势，随着埋深的增加，埋藏史不断变长，底层温度不断提升，在15Ma左右有一个小的峰值，15Ma到20Ma之间随着埋藏时间的增加，地层有所抬升，地层温度有所降低；20Ma之后随着埋藏时间的增加地温与埋藏深度继续增加；

S3、计算镜质体反射率：镜质体反射率Ro％可以通过如下计算方法代入古地温T进行计算得出，二者关系如下图6所示，计算方法为，

S4、计算伊或蒙混层中蒙脱石含量：蒙脱石向伊利石转化的过程主要受温度、时间、压力、沉积环境和物源特征影响，这个转化过程可用计算方法如下代入古地温(T)，得出古地温与伊或蒙混层中蒙脱石含量I/S-S％的对应关系如图7所示，可以看出二者成反比关系，随着地层温度的增加，伊或蒙混层蒙脱石比整体下降，计算方法如下，I/S-S％＝-3.293e-07*T^4+0.0001625*T^3-0.02466*T^2+0.5809*T+97.06；

S5、确定成岩阶段：选取古地温T℃、镜质体反射率Ro％和伊或蒙混层中蒙脱石的含量I/S-S％三项参数，结合成岩演化阶段划分方案，划分成岩阶段。这里分别对三种参数进行成岩阶段的划分，然后根据三种参数的划分结果再次进行加权确定得出最终的成岩阶段，划分结果如下图8所示。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种碎屑岩储层成岩过程中成岩阶段精细表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、收集研究区地质资料：收集的地质资料包括以下内容，地层、埋深、厚度、形成时间；

S2、计算地层温度与埋藏史：古地温、埋藏深度及埋藏历史可以通过计算得出，通过输入地层顶深、地层底深、地层厚度、剥蚀厚度以及沉积与剥蚀时间的相关数据得到三者的相互对应关系；

S3、计算镜质体反射率；

S4、计算伊或蒙混层中蒙脱石含量：蒙脱石向伊利石转化的过程主要受温度、时间、压力、沉积环境和物源特征影响，这个转化过程通过计算得出古地温与伊或蒙混层中蒙脱石含量I/S-S％的对应关系；

S5、确定成岩阶段：选取古地温T℃、镜质体反射率Ro％和伊或蒙混层中蒙脱石的含量I/S-S％三项参数，结合成岩演化阶段划分方案，划分成岩阶段，分别对三种参数进行成岩阶段的划分，以及根据三种参数的划分结果再次进行加权确定得出最终的成岩阶段；

所述步骤S1、收集研究区地质资料中，地质资料主要包括大地构造背景、地层埋藏速度、沉积环境、水动力条件、沉积物成分和结构、成岩流体环境、水岩反应速度、地温梯度、地层异常压力；

所述步骤S2、计算地层温度与埋藏史中，盆地埋藏史恢复方法有两类，正演法，正演法是按照地质年代由古至今和年代地层由老到新的沉积埋藏恢复方法；反演法，反演法是由新地层向老地层反推，进而恢复埋藏史，以及二者均采用沉积压实模型原理，随着地层的埋深增加，其上覆地层的厚度增加，其所受的地层压力增加，使得岩层孔隙度降低，体积压缩；

所述步骤S2、计算地层温度与埋藏史中，基于地温梯度模拟计算不同地质时间地层古温度，计算方法如下：

T＝B*(D-D0)+T0

B-地温梯度

D-地层埋深

D0-恒温带埋深

T0-古地表温度；

所述步骤S3、计算镜质体反射率中，在埋藏初期，镜质体反射率的值较低，随着埋藏深度逐渐变大，反射率增加较快，至深部高温生气阶段，镜质体反射率继续增加，变化速率减缓，整个变化呈现S型；

所述步骤S3、计算镜质体反射率中，不同类型的干酪根化学结构也有差异，导致其成熟时间有所不同，因而在使用镜质体反射率判断有机质的成熟度时，对不同类型的干酪根应有所区别，可通过系数

进行校正，计算方法如下：

T-古地温；

所述步骤S4、计算伊或蒙混层中蒙脱石含量中，蒙脱石转化的强度随成岩阶段的增加而增加，在达到中成岩阶段A1后急剧下降，而在埋藏初期，自生伊利石含量较低，随着埋藏深度逐渐变大，蒙脱石转化增加较快，至深部高温生气阶段，转化量继续增加，变化速率减缓，整个变化呈现反S型，计算方法如下：I/S-S％＝-3.293e-07*T^4+0.0001625*T^3-0.02466*T^2+0.5809*T+97.06。

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