CN113049471A - 一种碳酸盐岩层序地层的孔隙度演化过程的恢复方法 - Google Patents

一种碳酸盐岩层序地层的孔隙度演化过程的恢复方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种碳酸盐岩层序地层的孔隙度演化过程的恢复方法。所述方法包括：建立碳酸盐岩层序地层格架的步骤；划分成岩阶段的步骤；模拟海平面周期性上升‑下降过程中，储层厚度不断增加、多个储层不断叠加的成岩作用及孔隙度演化，以得到模拟结果的步骤；以模拟结果作为成岩演化过程模拟的初始值，分阶段、连续性的模拟碳酸盐岩地层沉积后所经历的多阶段的成岩演化过程，计算孔隙度在空间上随时间的演变的步骤。相比于传统的单储层孔隙度随时间的演化恢复，本发明方法充分考虑储层沉积‑成岩过程中受多个上覆储层的叠加影响。

Description

一种碳酸盐岩层序地层的孔隙度演化过程的恢复方法
技术领域
本发明涉及地质勘探领域，属于海相碳酸盐岩储层的成岩作用研究领域，更具体的说，本发明涉及一种碳酸盐岩层序地层的孔隙度演化过程的恢复方法。
背景技术
碳酸盐岩储层油气资源丰富。近几年，我国也先后发现多个大型碳酸盐岩油气田，但由于碳酸盐岩储层经历了漫长复杂的成岩改造作用，埋深大，孔隙演化复杂，储层具有较强的非均质性，勘探与认识程度较低。碳酸盐岩油气资源储集能力主要取决于其孔隙发育情况，因此确定碳酸盐岩地层孔隙度演化及分布规律能够更有效地评价有利储层，为油气勘探指导方向。
储层的孔隙度演化及分布主要受沉积过程和成岩作用的共同影响与控制。碳酸盐岩沉积受控于海平面的变化，海平面变化引起的气候、海水化学性质以及碳酸盐岩矿物的变化，使得储层在垂向上非均质分布，影响着后期碳酸盐岩成岩作用的。现有的孔隙度恢复方法往往针对单储层进行孔隙度演化研究，而忽略了碳酸盐岩层序叠加的影响，不能满足当前针对碳酸盐岩储层的质量评价与有利储层预测要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳酸盐岩层序地层的孔隙度演化过程的恢复方法，以克服现有方法的不足。
为达上述目的，本发明提供了碳酸盐岩层序地层的孔隙度演化过程的恢复方法，其中，所述方法包括：
建立碳酸盐岩层序地层格架的步骤；
划分成岩阶段的步骤；
模拟海平面周期性上升-下降过程中，储层厚度不断增加、多个储层不断叠加的成岩作用及孔隙度演化，以得到模拟结果的步骤；
以模拟结果作为成岩演化过程模拟的初始值，分阶段、连续性的模拟碳酸盐岩地层沉积后所经历的多阶段的成岩演化过程，计算孔隙度在空间上随时间的演变的步骤。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括通过地质、地球化学和地球物理资料来恢复古气候及古海平面，并结合区域地质背景，识别层序界面，以建立碳酸盐岩层序地层格架。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括以层序地层学和沉积岩石学为指导，通过地质、地球化学和地球物理资料来恢复古气候及古海平面，并结合区域地质背景，识别层序界面，以建立碳酸盐岩层序地层格架。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述地质、地球化学和地球物理资料包括岩心、薄片和测录井资料。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括通过薄片、扫描电镜、流体包裹体、阴极发光和碳氧同位素测试分析，厘定成岩序列，确定储层的成岩演化过程，根据对储层孔隙度影响程度，判定典型成岩事件，划分成岩阶段。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括基于反应溶质运移模拟程序，根据碳酸盐岩层序在垂向上的叠加规律，模拟海平面周期性上升-下降过程中，储层厚度不断增加、多个储层不断叠加的成岩作用及孔隙度演化。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括基于反应溶质运移模拟程序，根据碳酸盐岩层序在垂向上的叠加规律，模拟海平面周期性上升-下降过程中，储层厚度不断增加、多个储层不断叠加的成岩作用及孔隙度演化。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述模拟程序为用于成岩作用效应模拟的数值软件。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述模拟程序为TOUGHREACT或TOUGHSTONE。
根据本发明一些具体实施方案，其中，碳酸盐岩层序在垂向上的叠加规律是结合所建立的碳酸盐岩层序地层格架确定海平面周期性上升-下降的时间，确定储层每个周期的沉积厚度，确定各个层序的沉积物物性，从而建立地质模型模拟成岩作用及孔隙度演化。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述地质模型的条件包括：海平面升降循环周期为2Myr，沉积速率为100m/Myr，总模拟厚度为400m，沉积时期为8Ma。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述地质模型的地层物性参数包括岩石孔隙度、岩石水平渗透率、岩石垂直渗透率、岩石压缩系数、岩石密度、岩石导热系数和岩石颗粒比热。
所述地质模型是利用上述模拟程序进行运算。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法具体包括：
(1)以层序地层学和沉积岩石学为指导，深入分析岩心、薄片和测录井等地质、地球化学和地球物理资料，恢复古气候及古海平面，结合区域地质背景，识别层序界面，建立碳酸盐岩层序地层格架。
(2)通过薄片、扫描电镜、流体包裹体、阴极发光和碳氧同位素等测试分析，厘定成岩序列，确定储层的成岩演化过程，根据对储层孔隙度影响程度，判定典型成岩事件，划分成岩阶段。
(3)基于反应溶质运移模拟程序，根据碳酸盐岩层序在垂向上的叠加规律，模拟海平面周期性上升-下降过程中，储层厚度不断增加、多个储层不断叠加的成岩作用及孔隙度演化。
(4)以步骤(3)中模拟结果作为成岩演化过程模拟的初始值，分阶段、连续性的模拟碳酸盐岩地层沉积后所经历的多阶段的成岩演化过程，计算孔隙度在空间上随时间的演变。
综上所述，本发明提供了一种碳酸盐岩层序地层的孔隙度演化过程的恢复方法。本发明的方法具有如下优点：
(1)结合碳酸盐岩储层的层序叠加规律和成岩演化规律，提出一种层序叠加的碳酸盐岩地层孔隙度演化恢复方法，相比于传统的单储层孔隙度随时间的演化恢复，充分考虑储层沉积-成岩过程中受多个上覆储层的叠加影响。
(2)能够定量恢复储层孔隙度的时空演变和分布，实现孔隙度在三维空间和一维时间上的四维时空评价，揭示储层的形成机制和空间展布特征。
附图说明
图1为一种层序叠加的碳酸盐岩地层孔隙度演化恢复方法的流程图。
图2-图9为实施例1碳酸盐岩沉积过程孔隙度随时间在二维空间的分布示意图。
图10为实施例1碳酸盐岩储层孔隙度在二维空间分布示意图。
图11为实施例1的塔里木盆地鹰山组层序划分依据图。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
(1)按照图1流程，针对塔里木盆地顺南地区鹰山组碳酸盐岩，通过深入分析岩心、薄片和测录井等地质、地球化学和地球物理资料，恢复古气候及古海平面，结合区域地质背景，识别层序界面，建立碳酸盐岩层序地层格架(如图11所示)。其中，建立碳酸盐岩层序地层格架的依据为：综合年代地层、岩石地层及生物地层，结合研究区野外露头剖面、钻井取心，沉积相及区域构造运动分析，通过典型井段的层序地层分析，并结合查阅的相关资料，在地震剖面上进行层序界面标定。其中三级层序界面主要为侵蚀不整合，是海平面下降形成的层序不整合界面，多为暴露层序不整合与海侵上超层序不整合叠加，主要表现为垂向上岩性岩相突变，是本实施例的主要模拟内容。
由图10可知，认为该地区主要发生4期较大规模的海平面升降，形成3个Ⅲ级层序界面，每个层序形成时间约为2～3Myr，塔中地区鹰山组厚度为350～700m。在模拟中，为简化计算量，简化层序地层模型。设定层序形成时间为2Myr，1Myr处于沉积阶段，另1Myr处于暴露阶段，不发生沉积。依据1Myr碳酸盐岩主要沉积速率为100m/Myr而确定模型沉积厚度约为400m。
(2)对顺南地区奥陶系碳酸盐岩进行薄片、扫描电镜、流体包裹体、阴极发光和碳氧同位素等测试分析，确定储层的成岩演化过程，根据对储层孔隙度影响程度，判定典型成岩事件，将储层的成岩阶段划分为6个连续的成岩阶段，分别为沉积-准同生期、准同生-浅埋藏期、表生期、浅埋藏期、中-深埋藏期和深埋藏期。
(3)根据步骤(1)资料建立一个海平面升降循环周期为2Myr，沉积速率为100m/Myr，总模拟厚度为400m，沉积时期为8Ma的地质模型。基于反应溶质运移模拟软件TOUGHREACT，模拟海平面周期性上升-下降过程中，储层厚度不断增加、多个储层不断叠加的成岩作用及孔隙度演化。其中，模型中的地层物性参数如表1所示：
表1
Figure BDA0002988002790000051
将沉积过程中海平面周期性上升-下降过程分为4个小阶段的连续的成岩演化过程。海平面上升时期，储层主要位于海平面以下，受到快速海侵的影响，在原有沉积物之上沉积一套新的储层；海平面下降时期，储层出露于海平面之上，沉积物接受大气淡水的淋滤溶蚀。整个沉积成岩演化过程的沉积物厚度、成岩时间如表2所示。
表2沉积成岩演化过程概化
成岩时间/Myr 沉积期 剥蚀期 沉积物厚度/m
1 √ 100
2 √ 100-200
3 √ 200
4 √ 200-300
5 √ 300
6 √ 300-400
7 √ 400
8 √ 400
图2-图9为实施例1碳酸盐岩在沉积成岩演化过程孔隙度随时间在二维空间的分布示意图。充分反应在大气淡水淋滤碳酸盐岩储层造成的孔隙度非均值分布状况。同时由于海平面有规律的上升-下降，碳酸盐岩储层的层序叠加具有一定的规律。由于大气淡水作用，图2-图9也反映了垂向上各层序的孔隙度分布也具有非均质性。
(4)以步骤(3)中模拟结果作为成岩演化过程模拟的初始值，分阶段、连续模拟沉积-准同生期、准同生-浅埋藏期、表生期、浅埋藏期、中-深埋藏期和深埋藏期6个成岩阶段的的成岩演化过程，计算孔隙度在空间上随时间的演变，计算结果如图10所示。
图10为实施例1碳酸盐岩储层孔隙度在二维空间分布示意图。是通过得到图9中孔隙度、矿物含量分布情况基础上，进行下一阶段的沉积-准同生期、准同生-浅埋藏期、表生期、浅埋藏期、中-深埋藏期和深埋藏期6个成岩阶段的的成岩演化过程，最终得到孔隙度在二维平面上的分布状况。

Claims (10)

1.一种碳酸盐岩层序地层的孔隙度演化过程的恢复方法，其中，所述方法包括：
建立碳酸盐岩层序地层格架的步骤；
划分成岩阶段的步骤；
模拟海平面周期性上升-下降过程中，储层厚度不断增加、多个储层不断叠加的成岩作用及孔隙度演化，以得到模拟结果的步骤；
以模拟结果作为成岩演化过程模拟的初始值，以所划分的成岩阶段为基础，分阶段、连续性的模拟碳酸盐岩地层沉积后所经历的多阶段的成岩演化过程，计算孔隙度在空间上随时间的演变的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括通过地质、地球化学和地球物理资料来恢复古气候及古海平面，并结合区域地质背景，识别层序界面，以建立碳酸盐岩层序地层格架。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括以层序地层学和沉积岩石学为指导，通过地质、地球化学和地球物理资料来恢复古气候及古海平面，并结合区域地质背景，识别层序界面，以建立碳酸盐岩层序地层格架。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述地质、地球化学和地球物理资料包括岩心、薄片和测录井资料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括通过薄片、扫描电镜、流体包裹体、阴极发光和碳氧同位素测试分析，厘定成岩序列，确定储层的成岩演化过程，根据对储层孔隙度影响程度，判定典型成岩事件，划分成岩阶段。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括基于反应溶质运移模拟程序，根据碳酸盐岩层序在垂向上的叠加规律，模拟海平面周期性上升-下降过程中，储层厚度不断增加、多个储层不断叠加的成岩作用及孔隙度演化。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括基于反应溶质运移模拟程序，根据碳酸盐岩层序在垂向上的叠加规律，模拟海平面周期性上升-下降过程中，储层厚度不断增加、多个储层不断叠加的成岩作用及孔隙度演化。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述模拟程序为用于成岩作用效应模拟的数值软件。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述模拟程序为TOUGHREACT或TOUGHSTONE。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，碳酸盐岩层序在垂向上的叠加规律是结合所建立的碳酸盐岩层序地层格架确定海平面周期性上升-下降的时间，确定储层每个周期的沉积厚度，确定各个层序的沉积物物性，从而建立地质模型模拟成岩作用及孔隙度演化。
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