CN112526103B - 一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法及系统，包括：利用古温度和地质历史时期大气CO2含量恢复结果确定模拟实验温度和流体条件；制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，并进行分析得到溶蚀前的样品数据；利用碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置，进行碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验；对产物进行分析，得到溶蚀后的实验数据；根据溶蚀前及溶蚀后的样品数据，建立碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型；通过对比旋回地层所含的旋回与米氏旋回周期的比例关系，得到岁差周期及对应的旋回厚度；获取年降雨量范围值；利用溶蚀特征评价模型，依据实验数据、研究区目的岁差周期、旋回厚度及年降雨量范围值，得到研究区目的层准同生期溶蚀增孔量。
Description
技术领域
本发明涉及石油地质勘探与实验技术领域，尤指一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法及系统。
背景技术
近年来，我国海相碳酸盐岩油气勘探进入发现的高峰期，相继发现了陕中气田、塔里木塔河-轮南油田、塔中油气田和四川磨溪—高石梯地区震旦系、寒武系特大型气田。我国碳酸盐岩往往经历深埋高温高压作用、长期成岩叠加改造，原生孔隙所剩无几，溶蚀形成的次生孔隙和洞穴成为重要的油气储集空间。当前研究表明，准同生岩溶作用控制早期碳酸盐岩孔隙的形成与分布，其对储层形成的重要性已经普遍接受，即使埋藏溶蚀也是在原有孔隙基础上进行溶蚀加大的。
当前针对不同盆地碳酸盐岩储层特征，开展了大量储层岩石学特征、成因机制、储集性能评价等多方面研究工作。例如，张建勇等(四川盆地安岳特大型气田下寒武统龙王庙组优质储层形成的主控因素[J].天然气地球科学，2015，26(11)：2063-2074)指出四川盆地安岳特大型气田龙王庙组储层主要岩性为残余颗粒白云岩及结晶白云岩，储集空间以溶蚀孔洞为主，其次为残余粒间孔及晶间孔，从矿物学特征来推测，早寒武世处于文石海时期，部分砂屑和生物碎屑由文石组成，纤状或刃状海水胶结物也主要是文石，文石不稳定，准同生期易发生溶蚀作用，因此准同生期的大气淡水淋滤溶蚀作用是规模优质储层形成的必要条件。刘红光等(塔里木盆地玉北地区中-下奥陶统储层发育特征及控制因素[J].石油与天然气地质，2018，39(1)：107-118)通过岩石学、物性测试与地化分析等手段，总结出玉北地区中-下奥陶统主要发育溶洞型、溶孔型、裂缝-溶蚀孔洞型、溶蚀孔洞-裂缝型与裂缝型等5种储层类型，蓬莱坝组沉积期的准同生溶蚀作用导致溶蚀孔洞较为发育，到鹰山组沉积期随相对海平面的升高，溶蚀作用有所减弱，总体而言中-下奥陶统的准同生溶蚀作用对储层具有重要的基础性贡献。当前关于碳酸盐岩储层准同生岩溶判识与评价主要依靠薄片和岩心观察，定性认识到准同生溶蚀作用发育程度受控于微古地貌，在微古地貌高部位，暴露时间较长，溶蚀作用较强，微古地貌低部位暴露时间较短或者始终处于海平面之下，溶蚀作用发育较弱或不发育。由于缺少定量评价不同成岩阶段下的溶蚀量，提出的准同生岩溶对储层形成的贡献与评价只能是基于推断所得。
在现有技术中，一种成岩作用模拟实验装置(专利号：ZL201110271800.3)设计了流体在岩石内部渗流与反应的实验方式，但不适用于准同生岩溶这种大气淡水淋滤，前者主要是压力驱动流体并主要沿初始连通孔隙运移与反应，后者流体来源于降雨，首先与岩石表面接触与反应，再通过重力驱动流体在岩石内部运移及反应，准同生溶蚀存在矿物选择性和初始连通孔隙两种控制方式，对应溶蚀特征也会有所差异，显然一种成岩作用模拟实验装置不能实现准同生溶蚀这种复杂条件的模拟。一种膏盐-碳酸盐岩储层表生岩溶效果定量评价方法及装置(专利号：ZL201510507381.7)，实验方式采用岩石样品浸泡于溶液，这只有单一的表面溶蚀，不能进行重力驱动下流体在岩石内部运移与反应。更为关键的是，表生岩溶是因为地层抬升地表，暴露时间主要靠地层剥蚀厚度来恢复，而准同生岩溶是由于海平面升降引起，暴露时间需通过旋回地层学开展海/湖平面变化来确定，因此溶蚀评价的地质理论基础就不同。一种碳酸盐岩溶蚀作用与溶蚀效应的分析方法(专利号：ZL201410717934.7)依靠一种成岩作用模拟实验装置，只提供接近地质背景下碳酸盐岩溶蚀的实验方法，缺少依据地质边界条件计算碳酸盐岩储层的溶蚀量，导致碳酸盐岩储层溶蚀评价应用效果有限。
综上所述，研发出一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方案，仍是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法及系统，通过碳酸盐岩储层准同生阶段下溶孔形成过程、特征、控制因素和定量评价，实现碳酸盐岩储层规模孔隙成因、评价和分布预测。
在本发明实施例的第一方面，提出了一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法，该方法包括：
利用古温度和地质历史时期大气CO2含量恢复结果确定模拟实验温度和流体条件；
制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，并进行分析得到溶蚀前的样品数据；
根据所述模拟实验温度和流体条件，利用碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置，对所述碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品进行碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验；
对碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟的产物进行分析，得到溶蚀后的实验数据；
根据溶蚀前及溶蚀后的样品数据，建立碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型；
在研究区目的层选定的剖面，利用磁化率和自然伽马数据划分出旋回地层，采用Fisher图解绘制海湖平面变化曲线，刻画出海湖平面变化特征和变化趋势，通过对比旋回地层所含的旋回与米氏旋回周期的比例关系，得到岁差周期及对应的旋回厚度；
统计研究区的年降雨量，获取年降雨量范围值；
利用碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型，依据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验得到的实验数据、研究区目的岁差周期、旋回厚度及年降雨量范围值，得到研究区目的层准同生期溶蚀增孔量。
在本发明实施例的第二方面，提出了一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统，该系统包括：
条件确定模块，用于利用古温度和地质历史时期大气CO2含量恢复结果确定模拟实验温度和流体条件；
样品制备分析模块，用于制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，并进行分析得到溶蚀前的样品数据；
碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置，用于根据所述模拟实验温度和流体条件，对所述碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品进行碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验；
分析模块，用于对碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟的产物进行分析，得到溶蚀后的实验数据；
评价模型建立模块，用于根据溶蚀前及溶蚀后的样品数据，建立碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型；
计算模块，用于在研究区目的层选定的剖面，利用磁化率和自然伽马数据划分出旋回地层，采用Fisher图解绘制海湖平面变化曲线，刻画出海湖平面变化特征和变化趋势，通过对比旋回地层所含的旋回与米氏旋回周期的比例关系，得到岁差周期及对应的旋回厚度；
降雨量统计模块，用于统计研究区的年降雨量，获取年降雨量范围值；
评价模块，用于利用碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型，依据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验得到的实验数据、研究区目的岁差周期、旋回厚度及年降雨量范围值，得到研究区目的层准同生期溶蚀增孔量。
在本发明实施例的第三方面，提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法。
在本发明实施例的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法。
本发明提出的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法及系统，通过地质历史时期地表古温度和大气中二氧化碳含量恢复，利用准同生溶蚀实验模拟装置进行模拟实验，建立准同生溶蚀特征图版，利用碳酸盐岩储层准同生溶蚀定量评价模型，依据溶蚀实验数据、年降雨量范围值、准同生期暴露时间和岩溶地层评估厚度，进行准同生溶蚀定量评价，实现碳酸盐岩准同生岩溶过程模拟和定量评价，有助于解决碳酸盐岩储层规模孔隙成因、评价和分布预测的实际勘探问题，评价结果更符合实际地质情况。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一实施例的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法流程示意图。
图2是本发明一具体实施例的碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置示意图。
图3是本发明一具体实施例的反应釜的结构示意图。
图4是本发明一具体实施例的柴达木盆地新生界地层信息示意图。
图5是本发明一具体实施例的全球新生代大气CO2含量图。
图6A及图6B是本发明一具体实施例的准同生岩溶模拟实验样品显微镜下铸体薄片图像。
图7A至图7C是本发明一具体实施例的准同生岩溶模拟实验样品溶蚀后CT图像。
图8是本发明一实施例的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统架构示意图。
图9是本发明一实施例的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
根据本发明的实施方式，提出了一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法及系统，能够实现针对碳酸盐岩在准同生期发生溶蚀作用的过程模拟，并利用旋回地层学恢复海/湖平面变化，通过实验与地质相结合来定量评价碳酸盐岩储层在准同生期发生溶蚀效果评价，建立碳酸盐岩在准同生期溶蚀的特征图版和溶蚀评价模型，主要目的是解决碳酸盐岩储层准同生期溶蚀判识与评价问题，最终为碳酸盐岩规模、高效储层分布和预测提供分析依据。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
图1是本发明一实施例的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法流程示意图。如图1所示，该方法包括：
步骤S101，利用古温度和地质历史时期大气CO2含量恢复结果确定模拟实验温度和流体条件；
步骤S102，制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，并进行分析得到溶蚀前的样品数据；
步骤S103，根据所述模拟实验温度和流体条件，利用碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置，对所述碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品进行碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验；
步骤S104，对碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟的产物进行分析，得到溶蚀后的实验数据；
步骤S105，根据溶蚀前及溶蚀后的样品数据，建立碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型；
步骤S106，在研究区目的层选定的剖面，利用磁化率和自然伽马数据划分出旋回地层，采用Fisher图解绘制海湖平面变化曲线，刻画出海湖平面变化特征和变化趋势，通过对比旋回地层所含的旋回与米氏旋回周期的比例关系，得到岁差周期及对应的旋回厚度；
步骤S107，统计研究区的年降雨量，获取年降雨量范围值；
步骤S108，利用碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型，依据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验得到的实验数据、研究区目的岁差周期、旋回厚度及年降雨量范围值，得到研究区目的层准同生期溶蚀增孔量。
为了对上述碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法进行更为清楚的解释，下面结合每一步进行详细说明。
步骤S101：
根据研究区目的层古纬度和盆地古高程恢复结果，获取目的层准同生期地表古温度，作为模拟实验温度；
根据研究区地质历史时期大气二氧化碳含量恢复，确定目的层准同生期溶蚀模拟实验的流体条件。
步骤S102：
在研究区采集准同生溶蚀模拟样品，通过岩石薄片鉴定确定碳酸盐岩类型，利用X射线岩石全岩分析获取样品矿物组成与含量，制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，烘干后进行溶蚀前孔隙度、渗透率分析和CT扫描。
其中，制备的样品时，可以钻取直径2.5cm和长度3cm的圆柱体样品。
步骤S103：
参考图2，为本发明一具体实施例的碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置示意图。如图2所示，该装置包括液体泵201、饱和CO2溶液配制高压容器202、恒温烘箱203、样品池204、围压泵205、取样器206、CO2气体罐207、阀门和管线，其中，样品池是实现准同生岩溶关键部件，同时具备大气淡水淋滤和地下渗流两种模拟方式。
在样品池中设置有反应釜，结合图3，为本发明一具体实施例的碳酸盐岩储层准同生岩溶模拟实验反应釜的结构示意图。如图3所示，反应釜设置有顶部螺纹密封堵头301、底部螺纹密封堵头302、耐压胶套303、围压舱304及淋滤喷头305，样品306放入耐压胶套303内，在反应釜的顶部设置有反应溶液入口307，底部设置有反应生成液出口308，侧部设置有围压泵溶液入口309，在实验过程中，反应釜内会形成淋滤层310及渗流层311。
利用该装置进行实验的具体过程为：
根据所述流体条件，配制饱和二氧化碳溶液；
在碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置中进行填装碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，进行注水、升压，并根据所述模拟实验温度进行升温、恒温，待恒温恒压进行一定时间后，接取反应生成的溶液。
步骤S104：
对样品进行溶蚀后CT扫描和孔隙度、渗透率分析，对接取的反应生成溶液进行离子组分和含量分析，得到溶液离子组分和含量。
步骤S105：
根据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品溶蚀前及溶蚀后CT扫描的图像，建立碳酸盐岩准同生期大气淡水淋滤带和渗流带溶蚀特征图版及碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型。
步骤S106：
本步骤主要是确定研究区目的层准同生期暴露时间及对应地层厚度，具体过程为：
在研究区目的层选定的剖面，利用磁化率和自然伽马数据划分出旋回地层，采用Fisher图解绘制海湖平面变化曲线，刻画出海湖平面变化特征和变化趋势，通过对比旋回地层所含的旋回与米氏旋回周期的比例关系，得到岁差周期及对应的旋回厚度。
其中，岁差周期及对应的旋回厚度即为准同生期暴露时间和岩溶地层评估厚度。
步骤S107：
统计研究区的年降雨量，例如，可以统计研究区近50年的年降雨量，获取年降雨量范围值。
步骤S108：
利用碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型，依据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验得到的实验数据、研究区目的岁差周期、旋回厚度及年降雨量范围值，得到研究区目的层准同生期溶蚀增孔量。
其中，利用下式计算研究区目的层准同生期溶蚀增孔量：
其中，φ为研究区目的层准同生期溶蚀增孔量，％；Q为研究区年平均降雨量，kg/m2；Y为研究区目的层岁差周期，103；D为模拟实验样品反应生成液溶蚀矿物量，10-6；L为岁差周期及对应的旋回厚度，m；M为研究区目的层岩石样品单位体积重量，kg。
需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
为了对上述碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明不当的限定。
以柴达木盆地为例，该盆地位于青藏高原的北麓，自新生代以来长期处于青藏高原隆升背景之下，持续分阶段的隆升导致盆地的古海拔变高、湖盆封闭、气候干寒且盐源供给充足，形成了典型的高原咸化湖盆。
近年来，咸化环境对储集层的影响越来越受到地质学家们的重视，尤其是对柴西地区重要的产油层-白云岩储集层的影响已经成为学者们关注的焦点。根据岩心、薄片、扫描电镜、压汞及物性分析等岩石学分析来看，英西地区E3 2发育一套半深湖—浅湖相的混积型碳酸盐岩，岩石组分复杂多样。其中，白云岩化岩类是主要的储集岩，依据储层成因及储集空间的组合关系，可分为晶间微孔型、溶扩微孔型以及溶蚀孔洞型储层三种成因类型。其中，溶扩微孔型储层是以晶间微孔型储层为基础，由白云石晶间孔经微弱溶蚀扩大而形成，推断该类储层主要分布于湖平面升降旋回的中上部，与准同生期大气淡水溶蚀相关，发育频率中等；溶蚀孔洞型储层在区内发育频繁最低但储集性能优异，分布于湖平面升降旋回顶部，储集空间包括粒间(内)溶孔、铸模孔、角砾间充填残余溶孔等，表现为中孔—低渗特征，应该受准同生期局部微地貌高地暴露溶蚀而成。当前研究表明，准同生岩溶作用控制早期碳酸盐岩储层的形成与分布，如何定量评价计算古近系渐新统下干柴沟组上段(E3 2)准同生期的岩溶效果，准确判识溶蚀规模的控制因素以及建立准同生溶蚀特征图版，将为准确评价预测古近系渐新统下干柴沟组上段优质储层发育提供依据。
古近系渐新统下干柴沟组上段(E3 2)是柴达木盆地柴西地区油气勘探的重要层位，近年来，在该层段的白云岩储集层中发现了多个油气藏。柴西地区渐新统E3 2为咸化湖相沉积，渐新世早期(E3 2)湖水面积开始逐渐扩大，沉积中心主要分布在七个泉-英西-扎哈泉等区域，其周缘大面积发育辫状三角洲和扇三角洲沉积。渐新世晚期(E3 2)湖水面积更进一步扩大，并略向东迁移的趋势，此时几乎全盆地均接受大面积沉积，沉积中心主要分布在英西地区和茫崖地区。因此，英西地区在渐新世一直地处湖相沉积中心区域，为半深湖相沉积，其湖泊周缘辫状河三角洲沉积普遍具有“窄相带、短物源”的特征，湖相沉积范围大、分布广。
结合图1所示的步骤，进行碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价如下：
步骤S1，确定温度条件：
研究区目的层准同生期岩溶模拟实验中温度条件确定。根据研究区目的层古纬度、古环境和盆地古高程恢复结果，推测目的层准同生期地表古温度。
针对柴达木盆地西部古进系下干柴沟组开展古地表温度恢复。印度次大陆从130Ma前起开始向北移动，大致在始新世-渐新世之交与欧亚大陆碰撞，一方面导致了我国西部地区的褶皱、青藏地区的隆升，另一方面迫使我国西部地区向北推移。第三系干旱碎屑及泥质组合(红色盆地沉积及膏盐组合)的分布，可以指示早第三纪副热带高压带控制下的我国干燥带的分布情况。以横断山脉-贺兰山为界，西部相对于东部，该带的分布偏北7-11个纬度。由此推算，我国西部在印度板块的推压下，新第三纪以来，至少向北推移了7-11个纬度。现在柴达木盆地的纬度为36°-39°N，那么早第三纪则可能地处25°-32°N之间。可见，柴达木盆地就可由亚热带环境变为暖温带环境。柴达木盆地的高程，在早第三纪绝没有现在这么高，宋之深等据抱粉植被面貌推算始新世盆地高程大约为1000m。而现在柴达木盆地海拔高程为2700-3000m。由此推算，新第三纪以来柴达木盆地抬升了1700-2000m。如果按照气温垂直逆减率为0.6℃/1000m来算，盆地的抬升使得气温下降了10-12℃。但由于高原的增热作用，高原上比我国东部同纬度地区同高度的年平均气温要高8.7℃，比地球上同纬度同高度的年平均气温高6.7℃。因此，由于盆地抬升所导致的气温降低幅度为3-5℃。新生代以来，世界气候一直在波动中变冷。根据巴策尔(1972)的研究，新生代以来，欧洲西北部、美国西部、北美洲太平洋沿岸，年平均温度下降了8～15℃。柴达木盆地西部新生代以来的变冷趋势与世界气候的变冷趋势也有一定联系。目前，盆地内年平均气温在0～5℃左右，1月平均气温为-15～-10℃，7月平均气温为15～17℃，全年各月气温的平均日温差超过15℃。综合分析来看，柴达木盆地西部古近系时期年平均气温高值约为20～25℃，故本次模拟实验设定温度为25℃。
步骤S2，设置实验中CO2溶液浓度：
针对柴达木盆地西部古进系下干柴沟组开展大气中CO2含量恢复和实验流体条件确定。兰州大学方小敏等建立的柴达木盆地新生界底层表见图4，下干柴沟组地层年代约42.8Ma。David J.Beerling and Dana L.Royer(2011)恢复了整个新生代大气中CO2含量(图5)。据此分析，柴达木盆地西部下干柴沟组地质时期大气中CO2含量约为1000ppm，约为现今大气中CO2含量的3倍。因此，柴达木下干柴沟组准同生岩溶模拟实验条件为常压、CO2饱和状态下水体CO2体积浓度为0.1％。
步骤S3，制作样品：
针对柴达木盆地西部古进系下干柴沟组采集碳酸盐岩，开展岩石薄片鉴定和XRD分析，确定岩石中矿物组分和含量。
如图6A及图6B所示，为准同生岩溶模拟实验样品显微镜下铸体薄片图像。对所述碳酸盐岩样品进行X射线衍射分析数据见表1，结果来看，所选样品含61.8％的白云石、0.5％的方解石、10.4％硬石膏和7.2％钙芒硝等矿物，结合岩石薄片显微镜下图像特征，确定岩性为含膏白云岩。
含膏白云岩钻取直径2.5cm和长度3cm的圆柱体样品，烘干后进行溶蚀前孔隙度和渗透率分析，结果见表1。
表1含膏白云岩样品矿物含量、孔隙度和渗透率分析结果
步骤S4，模拟实验：
柴达木盆地西部古进系下干柴沟组碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验，具体流程为：配制饱和CO2溶液、装样、升温、注水、恒温和取样；其中，
步骤S41，配制饱和CO2溶液：
将高压容器中装满去离子水，通过阀门连通装有高纯CO2气罐。为了实现模拟柴达木盆地西部下干柴沟组地质时期大气中CO2含量约为现今的3倍，通过精密减压阀设置气体连通去离子的压力力3bar，并饱和过夜，实验前关闭连通气罐的阀门。
步骤S42，装样：
将步骤S3制备柱塞样品安装在样品池中耐压橡胶套中，施围压后，充入约5MPa的惰性气体，放置试漏，待不漏后，放出气体，用真空泵抽真空后再充气，反复5次，最后抽成真空。
步骤S43，升温：
启动恒温烘箱中温度控制器加热反应釜，升温至实验设定温度时保持恒温。
步骤S44，注水：
用连续流液体泵将高压容器中饱和CO2溶液注入反应体系与柱塞样品反应，采用恒压模式，为确保配制饱和CO2溶液的压力条件，实验体系中流体恒定压力为10bar，样品池出口管线连接连通大气，直至反应体系压力达到实验设定压力。
步骤S45，取样：
待恒温、恒压实验进行1小时后，每隔一段时间收集反应体系出口流出的水溶液，共开展24小时实验。
步骤S5，产物分析：
对碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟产物进行分析，其中，对圆柱体样品进行溶蚀后CT扫描和孔隙度、渗透率分析，对接取的反应生成溶液进行离子组分和含量分析；
针对柴达木盆地西部古进系下干柴沟依据步骤S1、S2和S3确定的实验温度、实验流通和实验岩石样品，实验获得25℃、CO2饱和状态下水体CO2体积浓度为0.1％、压力为10bar。本实施例中选用耦合等离子体质谱仪对反应生成液进行离子成分分析，具体分析了K+、Na+、Ca2+、Mg2+和SO4 2-，分析结果见表2所示；
表2反应生成液离子组分与含量分析结果
步骤S6，建立碳酸盐岩准同生期溶蚀特征图版及碳酸盐岩储层准同生溶蚀定量评价模型：
依据岩石样品反应前后CT扫描图像，建立碳酸盐岩准同生期大气淡水淋滤带和渗流带溶蚀特征图版及碳酸盐岩储层准同生溶蚀定量评价模型。
如图7A所示，表征实验后样品垂向溶蚀特征，可将样品溶蚀分成表面溶蚀层和内部渗流层，且岩石内部中与裂缝连通的部分硬石膏完全溶蚀形成膏模孔；样品表面溶蚀层对应为大气淡水淋滤带溶蚀特征，样品中硬石膏和钙芒硝整体溶蚀，形成大面积膏模孔，如图7B所示。样品溶蚀内部渗流层如图7C所示，裂缝连通的硬石膏和钙芒硝完全溶蚀，部分硬石膏见溶蚀残留，与裂缝不连通硬石膏和钙芒硝未溶蚀。
步骤S7，计算准同生期暴露时间和岩溶地层评估厚度：
针对柴达木盆地西部古进系下干柴沟组准同生期暴露时间及对应地层厚度，针对研究区目的层选定剖面，研究认识到干柴沟组周期性旋回主要表现通过日照量的周期性变化来对气候的影响和控制上。米兰科维奇旋回(主要为斜率和岁差)影响的气候条件的周期性变化引起了湖水面的相应变化。利用磁化率和自然伽马数据划分出旋回地层，用Fisher图解绘制海/湖平面变化曲线，刻画出高频海/湖平面变化特征和长周期变化趋势，再通过详细对比地层所含的各种旋回与米氏旋回周期比例关系，计算出岁差周期(22.327ka和20.456ka)及对应2-4m的旋回厚度，岁差周期及对应的旋回厚度即为准同生期暴露时间和岩溶地层评估厚度；
步骤S8，获取年降雨量范围值：
利用柴达木盆地10个气象站1961-2017年57a降水资料，运用数理统计和线性回归法等方法，分析柴达木盆地降水的时空变化特征。结果表明：柴达木盆地降水量年内分配极不均匀，呈单峰性，峰值出现在7月，最小值出现在12月。5-9月(汛期)降水量占全年的87.4％；季节差异非常明显，降水主要集中在夏季，其次是春季和秋季，冬季的降水则较少；柴达木盆地年平均降水量为123.9mm，平均降水日数是43.6d。按此统计，柴达木盆地每平米面积年平均降水量为123.9kg。
步骤S9，碳酸盐岩储层准同生溶蚀定量评价：
针对柴达木盆地西部古进系下干柴沟组开展碳酸盐岩储层准同生溶蚀定量评价。
通过步骤S8确定柴达木盆地年平均降水量为123.9kg/m2。通过步骤(7)确定柴达木盆地西部古进系下干柴沟组岁差周期(22.327ka和20.456ka)及对应2-4m的旋回厚度，本实施例采用岁差周期为20.456ka和4m的旋回厚度。步骤S5依据步骤S1、S2和S3确定的实验温度、实验流通和实验岩石样品，实验获得25℃、CO2饱和状态下水体CO2体积浓度为0.1％、压力为10bar下溶蚀矿物主要是钙芒硝、硬石膏、白云石和方解石，待反应体系进行19小时后基本稳定，反应生成液中矿物溶蚀量采用19小时、22小时和24小时三次取样分析结果平均值，即1057ppm。
通过式(1)计算获得柴达木盆地西部古进系下干柴沟组碳酸盐岩储层在岁差周期20.456ka及对应4m的旋回地层发生准同生溶蚀的增孔量为25.18％。
通过上述过程，本发明能够实现针对碳酸盐岩在准同生期发生溶蚀作用的过程模拟，并利用旋回地层学恢复海/湖平面变化，通过实验与地质相结合来定量评价碳酸盐岩储层在准同生期发生溶蚀效果评价，建立碳酸盐岩在准同生期溶蚀的特征图版和溶蚀评价模型，有效解决碳酸盐岩储层准同生期溶蚀判识与定量评价，最终为碳酸盐岩规模、高效储层分布和预测提供分析依据。
在介绍了本发明示例性实施方式的方法之后，接下来，参考图8对本发明示例性实施方式的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统进行介绍。
碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”或者“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
基于同一发明构思，本发明还提出了一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统，如图8所示，该系统包括：
条件确定模块810，用于利用古温度和地质历史时期大气CO2含量恢复结果确定模拟实验温度和流体条件；
样品制备分析模块820，用于制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，并进行分析得到溶蚀前的样品数据；
碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置830，用于根据所述模拟实验温度和流体条件，对所述碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品进行碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验；
分析模块840，用于对碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟的产物进行分析，得到溶蚀后的实验数据；
评价模型建立模块850，用于根据溶蚀前及溶蚀后的样品数据，建立碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型；
计算模块860，用于在研究区目的层选定的剖面，利用磁化率和自然伽马数据划分出旋回地层，采用Fisher图解绘制海湖平面变化曲线，刻画出海湖平面变化特征和变化趋势，通过对比旋回地层所含的旋回与米氏旋回周期的比例关系，得到岁差周期及对应的旋回厚度；
降雨量统计模块870，用于统计研究区的年降雨量，获取年降雨量范围值；
评价模块880，用于利用碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型，依据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验得到的实验数据、研究区目的岁差周期、旋回厚度及年降雨量范围值，得到研究区目的层准同生期溶蚀增孔量。
在一实施例中，所述条件确定模块810具体用于：
根据研究区目的层古纬度和盆地古高程恢复结果，获取目的层准同生期地表古温度，作为模拟实验温度；
根据研究区地质历史时期大气二氧化碳含量恢复，确定目的层准同生期溶蚀模拟实验的流体条件。
在一实施例中，所述样品制备分析模块820具体用于：
在研究区采集准同生溶蚀模拟样品，通过岩石薄片鉴定确定碳酸盐岩类型，利用X射线岩石全岩分析获取样品矿物组成与含量，制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，烘干后进行溶蚀前孔隙度、渗透率分析和CT扫描。
在一实施例中，所述碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置830具体用于：
根据所述流体条件，配制饱和二氧化碳溶液；
在碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置中进行填装碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，进行注水、升压，并根据所述模拟实验温度进行升温、恒温，待恒温恒压进行一定时间后，接取反应生成的溶液。
在一实施例中，所述分析模块840具体用于：
对样品进行溶蚀后CT扫描和孔隙度、渗透率分析，对接取的反应生成溶液进行离子组分和含量分析，得到溶液离子组分和含量。
在一实施例中，所述评价模型建立模块850具体用于：
根据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品溶蚀前及溶蚀后CT扫描的图像，建立碳酸盐岩准同生期大气淡水淋滤带和渗流带溶蚀特征图版及碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型。
在一实施例中，所述评价模块880具体用于：
利用下式计算研究区目的层准同生期溶蚀增孔量：
其中，φ为研究区目的层准同生期溶蚀增孔量，％；Q为研究区年平均降雨量，kg/m2；Y为研究区目的层岁差周期，103；D为模拟实验样品反应生成液溶蚀矿物量，10-6；L为岁差周期及对应的旋回厚度，m；M为研究区目的层岩石样品单位体积重量，kg。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统的若干模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
基于前述发明构思，如图9所示，本发明还提出了一种计算机设备900，包括存储器910、处理器920及存储在存储器910上并可在处理器920上运行的计算机程序930，所述处理器920执行所述计算机程序930时实现前述碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法。
基于前述发明构思，本发明提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法。
综上来看，本发明相较于现有技术，至少存在以下优势：
1、识别出碳酸盐岩准同生溶蚀模拟具有大气淡水淋滤和重力驱动渗流两种方式，并据此建立更接近碳酸盐岩准同生岩溶的模拟装置和方法。
2、溶蚀模拟实验条件依据研究区目的层地质条件恢复来确定，包括模拟温度采用恢复的地表古温度和依据地质历史时期大气CO2含量来配制实验流体。
3、建立碳酸盐岩准同生溶蚀模拟孔隙演化图版，为碳酸盐岩孔隙成因识别提供有力手段。
4、建立地质过程约束下的碳酸盐岩准同生溶蚀定量评价，计算参数基于溶蚀模拟实验和准同生期地层旋回周期恢复的数据，评价结果更符合地质实际。
本发明提出的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法及系统，通过地质历史时期地表古温度和大气中二氧化碳含量恢复，利用准同生溶蚀实验模拟装置进行模拟实验，建立准同生溶蚀特征图版，利用碳酸盐岩储层准同生溶蚀定量评价模型，依据溶蚀实验数据、年降雨量范围值、准同生期暴露时间和岩溶地层评估厚度，进行准同生溶蚀定量评价，实现碳酸盐岩准同生岩溶过程模拟和定量评价，有助于解决碳酸盐岩储层规模孔隙成因、评价和分布预测的实际勘探问题，评价结果更符合实际地质情况。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法，其特征在于，该方法包括：
利用古温度和地质历史时期大气CO2含量恢复结果确定模拟实验温度和流体条件；
制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，并进行分析得到溶蚀前的样品数据；
根据所述模拟实验温度和流体条件，利用碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置，对所述碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品进行碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验；
对碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟的产物进行分析，得到溶蚀后的实验数据；
根据溶蚀前及溶蚀后的样品数据，建立碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型；
在研究区目的层选定的剖面，利用磁化率和自然伽马数据划分出旋回地层，采用Fisher图解绘制海湖平面变化曲线，刻画出海湖平面变化特征和变化趋势，通过对比旋回地层所含的旋回与米氏旋回周期的比例关系，得到岁差周期及对应的旋回厚度；
统计研究区的年降雨量，获取年降雨量范围值；
利用碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型，依据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验得到的实验数据、研究区目的岁差周期、旋回厚度及年降雨量范围值，得到研究区目的层准同生期溶蚀增孔量；
其中，根据溶蚀前及溶蚀后的样品数据，建立碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型，包括：
根据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品溶蚀前及溶蚀后CT扫描的图像，建立碳酸盐岩准同生期大气淡水淋滤带和渗流带溶蚀特征图版及碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型；
利用碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型，依据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验得到的实验数据、研究区目的岁差周期、旋回厚度及年降雨量范围值，得到研究区目的层准同生期溶蚀增孔量，包括：
利用下式计算研究区目的层准同生期溶蚀增孔量：
其中，φ为研究区目的层准同生期溶蚀增孔量，％；Q为研究区年平均降雨量，kg/m2；Y为研究区目的层岁差周期，103；D为模拟实验样品反应生成液溶蚀矿物量，10-6；L为岁差周期对应的旋回厚度，m；M为研究区目的层岩石样品单位体积重量，kg。
2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法，其特征在于，利用古温度和地质历史时期大气CO2含量恢复结果确定模拟实验温度和流体条件，包括：
根据研究区目的层古纬度和盆地古高程恢复结果，获取目的层准同生期地表古温度，作为模拟实验温度；
根据研究区地质历史时期大气二氧化碳含量恢复，确定目的层准同生期溶蚀模拟实验的流体条件。
3.根据权利要求2所述的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法，其特征在于，制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，并进行分析得到溶蚀前的样品数据，包括：
在研究区采集准同生溶蚀模拟样品，通过岩石薄片鉴定确定碳酸盐岩类型，利用X射线岩石全岩分析获取样品矿物组成与含量，制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，烘干后进行溶蚀前孔隙度、渗透率分析和CT扫描。
4.根据权利要求3所述的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法，其特征在于，根据所述模拟实验温度和流体条件，利用碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置，对所述碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品进行碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验，包括：
根据所述流体条件，配制饱和二氧化碳溶液；
在碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置中进行填装碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，进行注水、升压，并根据所述模拟实验温度进行升温、恒温，待恒温恒压进行一定时间后，接取反应生成的溶液。
5.根据权利要求4所述的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价方法，其特征在于，对碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟的产物进行分析，得到溶蚀后的实验数据，包括：
对样品进行溶蚀后CT扫描和孔隙度、渗透率分析，对接取的反应生成溶液进行离子组分和含量分析，得到溶液离子组分和含量。
6.一种碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统，其特征在于，该系统包括：
条件确定模块，用于利用古温度和地质历史时期大气CO2含量恢复结果确定模拟实验温度和流体条件；
样品制备分析模块，用于制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，并进行分析得到溶蚀前的样品数据；
碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置，用于根据所述模拟实验温度和流体条件，对所述碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品进行碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验；
分析模块，用于对碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟的产物进行分析，得到溶蚀后的实验数据；
评价模型建立模块，用于根据溶蚀前及溶蚀后的样品数据，建立碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型；
计算模块，用于在研究区目的层选定的剖面，利用磁化率和自然伽马数据划分出旋回地层，采用Fisher图解绘制海湖平面变化曲线，刻画出海湖平面变化特征和变化趋势，通过对比旋回地层所含的旋回与米氏旋回周期的比例关系，得到岁差周期及对应的旋回厚度；
降雨量统计模块，用于统计研究区的年降雨量，获取年降雨量范围值；
评价模块，用于利用碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型，依据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟实验得到的实验数据、研究区目的岁差周期、旋回厚度及年降雨量范围值，得到研究区目的层准同生期溶蚀增孔量；
其中，所述评价模型建立模块具体用于：
根据碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品溶蚀前及溶蚀后CT扫描的图像，建立碳酸盐岩准同生期大气淡水淋滤带和渗流带溶蚀特征图版及碳酸盐岩准同生期溶蚀特征评价模型；
所述评价模块具体用于：
利用下式计算研究区目的层准同生期溶蚀增孔量：
其中，φ为研究区目的层准同生期溶蚀增孔量，％；Q为研究区年平均降雨量，kg/m2；Y为研究区目的层岁差周期，103；D为模拟实验样品反应生成液溶蚀矿物量，10-6；L为岁差周期对应的旋回厚度，m；M为研究区目的层岩石样品单位体积重量，kg。
7.根据权利要求6所述的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统，其特征在于，所述条件确定模块具体用于：
根据研究区目的层古纬度和盆地古高程恢复结果，获取目的层准同生期地表古温度，作为模拟实验温度；
根据研究区地质历史时期大气二氧化碳含量恢复，确定目的层准同生期溶蚀模拟实验的流体条件。
8.根据权利要求7所述的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统，其特征在于，所述样品制备分析模块具体用于：
在研究区采集准同生溶蚀模拟样品，通过岩石薄片鉴定确定碳酸盐岩类型，利用X射线岩石全岩分析获取样品矿物组成与含量，制备碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，烘干后进行溶蚀前孔隙度、渗透率分析和CT扫描。
9.根据权利要求8所述的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统，其特征在于，所述碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置具体用于：
根据所述流体条件，配制饱和二氧化碳溶液；
在碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟装置中进行填装碳酸盐岩准同生期溶蚀模拟样品，进行注水、升压，并根据所述模拟实验温度进行升温、恒温，待恒温恒压进行一定时间后，接取反应生成的溶液。
10.根据权利要求9所述的碳酸盐岩储层准同生岩溶定量评价系统，其特征在于，所述分析模块具体用于：
对样品进行溶蚀后CT扫描和孔隙度、渗透率分析，对接取的反应生成溶液进行离子组分和含量分析，得到溶液离子组分和含量。
11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一所述方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一所述方法。
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