莺歌海盆地东方区黄流组浅海重力流沉积特征及地质建模

发布时间：2018-10-21 20:33

【摘要】：莺歌海盆地东方区中深层黄流组一段为十分少见的浅海重力流沉积,也是东方气田的主力储层,现今埋深在2600-3500m之间,目的层黄流组一段Ⅰ、Ⅱ气组平均压力系数1.82。以往的重力流研究主要集中在深水,与深水重力流沉积相比,浅海重力流由于往往发育规模较小、不典型等特征,前人往往只是提及该现象,而完整的浅海重力流沉积体系研究还十分薄弱,深化和加强其发育背景、沉积特征、朵体期次、微观特征、沉积模式和成因机制等方面的研究对完善重力流沉积的理论体系有重要意义。论文基于地震、钻井、岩心、测井和测试等资料,在层序地层学、沉积学、储层地质学、测井地质学、岩石学等理论的指导下,利用地震沉积学技术分析了浅海重力流沉积体系的沉积构成和朵体演化规律；通过详细的岩心沉积学分析划分了岩石相类型和沉积微相类型,基于井震结合分析了沉积微相展布特征,确定了研究区浅海背景下的沉积模式及控制因素；在厚砂体成因类型划分的基础上,分析了厚砂体连通性,总结了砂体结构特征和叠置模式,详细分析了厚砂体内部非均质性特征和储层质量控制因素；最后基于井震结合和厚砂体结构模式建立了研究区三维地质模型。综合地质分析、测井定量分析和地震沉积学等方法,论文得出如下主要认识和结论：重力流沉积背景方面,黄流组一段取心段元素地化均指示微咸水和弱还原环境；计算的古水深在71.5-202.2m之间,平均135m。此外,遗迹化石特征、生物扰动强弱、藻孢比值变化以及有孔虫和钙质超微化石定量的研究与分析,均表明这套特殊岩性段绝对水深应小于200m,很有可能属于外浅海区。基于岩心、地层切片和测井特征,识别出砂质碎屑流水道、浊积水道、富砂朵体和富泥朵体4种基本沉积构成单元。其中砂质碎屑流水道表现为下切型反射,均方根振幅(RMS)属性为低值,常位于朵体内部,平面上宽约1-2km,主要发育含漂浮泥砾或泥质撕裂的块状砂岩相,取心段包含多期次反粒序旋回;浊积水道表现为蠕虫状强振幅反射,均方根属性可表现出低值或高值,平面上宽度多小于500m,但浊积水道前端常发育局部小型朵体,主要发育递变层理粉细砂岩和平行层理粉砂岩相,取心段包含多期次正粒序旋回,可见不完整鲍马序列Ta-Tb段组合；富砂朵体地震上表现为席状强振幅高连续反射,均方根属性为高值,其平面位置可以与水道无明显关系或在浊积水道前端,测井上表现为砂泥互层；富泥朵体表现为席状中弱振幅中高连续反射,均方根属性为低值。应用地震地层学和地震沉积学方法,对Ⅰ、Ⅱ气组的朵体进行了大、中、小尺度期次演化分析。按照同相轴叠置关系、水道下切强度以及地层切片将研究区朵叶体划分为四大期、六中期和九小期,其中六大期与六小层对应,从而建立了东方区气组内等时地层单元,且砂岩元素地化旋回性分析与气组界面对应良好。通过详细的岩心沉积学分析,将研究区黄流组一段划分为8种岩石相类型；测井相分为箱型、钟型、漏斗型、指型和平直型5种。基于上述岩石相和测井相等分析,明确了研究区2大沉积体系、8种沉积微相,其中浅海沉积体系包括浅海泥和浅海砂坝微相,浅海重力流体系包括沟道、主水道、水道、决口水道、溢岸沉积和席状砂微相。岩石学特征方面,研究区总体上以岩屑石英砂岩和长石岩屑砂岩为主。不同微相在岩石成分上表现出一定的差异性,浅海重力流水道的长石、岩屑含量较高,结构成熟度高,泥质含量低；浅海砂坝微相的长石、岩屑含量较低,成分成熟度高,但泥质含量高。本区主要的成岩作用类型包括压实作用、胶结作用和溶蚀作用,其中压实作用和胶结作用为破坏性成岩作用,而溶蚀作用可在一定程度上改善储层物性。本区压实强度中等,颗粒接触关系以点接触-线接触为主,胶结物以(铁)方解石和粘土矿物为主,铁方解石充填于粒间孔隙或交代碎屑颗粒,粘土矿物主要包括绿泥石、高岭石及伊利石,几乎未见蒙脱石。此外,富含CO2的热流体进入孔隙空间,造成长石颗粒、胶结物和生物体腔被溶蚀,平均次生孔隙比例占43.3%,强烈的溶蚀作用使得喉道半径增加,改善储层物性。物性特征方面,黄流组一段Ⅰ、Ⅱ气组总体上表现出中孔低渗特征。孔喉特征总体表现为细喉-微细喉及不均匀型孔隙结构。物源体系分析方面,在周源水系分析的基础上,结合地震反射特征、重矿物分析、古水流分析和砂岩元素地化综合来判断。综合认为：(1)西部昆嵩隆起物源是本区浅海重力流沉积体系的主要物源区；(2)源于西部物源的浅海重力流砂岩锆石、电气石含量低,磁铁矿、石榴石含量高,源于东部物源的浅海砂坝锆石、电气石、白钛矿含量高,磁铁矿、石榴石含量低。此外,区域古水流方向主要为南东向—东西向,也反映可能受到西部越南水系的影响；(3)稀土元素配分模式以及元素地化图解指示长英质源岩和挤压作用的源区背景,与昆嵩隆起相符合；沉积微相展布、沉积模式和控制因素方面,横向上砂体厚度变化非常快,纵向发育不均匀；在两气田内部,砂体横向连续性较好,而气田间的井砂体基本不连通；同时沉积微相分布复杂,DF13-1区主水道较为发育,且往北东方向出现浅海砂坝沉积,而DF13-2区以水道微相为主,水道间溢岸沉积分布：综合沉积微相和砂体展布,本次研究认为东方区浅海重力流沉积控制因素主要包括：持续充沛的物源供给、相对海平面变化和古地貌及陆架动态差异沉降。蓝江物源体系规模大,主要影响莺西斜坡带和东方区,前积反射特征明显,在莺西斜坡带形成了大规模的蓝江三角洲,蓝江三角洲前缘纯净砂岩后期失稳,在重力作用下形成多期次厚层水道-朵叶复合体沉积；浅海重力流发育规模方面,从第1期至第6期不断减小,说明随着海平面的持续上升,重力流下切规模变小,同时岩石孔隙结构和物性变差；此外研究区厚砂体主要分布在相对低势区,说明古地貌控制着朵体内部厚砂体分布不均匀性。由于浅海环境下水动力能量和方向十分复杂,故浅海背景下是否存在底流改造作用还存在较大争议。本区底流改造作用的证据主要表现在：(1)垂直重力流方向,底流改造作用造成砂体展布范围更广；岩心上具有典型牵引流沉积构造特征,表现出波纹交错层理、脉状层理、S型交错层理,泥质条带可呈现丘形,细砂岩向上显示突变接触,且其内部具有弱侵蚀和截切构造特征；(2)由于底流的改造作用,其跳跃组分明显增加,细砂岩中泥质含量减少,粒度变大,使其物性明显好于重力流砂岩,且底流改造砂岩的有孔虫生物壳体多被破坏,而重力流砂岩的生物壳体大多保留完整；(3)B/A、Cr/V、Co/Ni及稀土元素指标均反映存在富氧水团的底流作用改造。综合区域演化特征可知,研究区存在内波内潮汐发育的基本条件,在重力流砂体沉积后不久,底流主要是对早期重力流厚砂体的上部进行改造,将原始重力流砂体中的泥质等细粒组分带走,使其孔喉半径增大,物性变好。底流改造砂体可作为优质储层,对后期开发具有重要实际意义。水道砂体按照成因进一步细分为侵蚀充填型、下切充填型、下切改造型和切叠型四种类型,不同类型水道砂体在发育部位、砂体特征、测井特征及地震反射形态上均有不同响应。侵蚀充填水道多位于上游,以细砂岩为主,块状层理,砂质纯,分选好,磨圆中等,泥质含量低,测井曲线上表现为厚层箱状,单期砂体多大于25m,顶底快速突变,地震反射表现为宽而深U型；下切充填水道多位于侵蚀充填水道的下游,以细砂岩-粉细砂为主,块状层理,砂质纯,分选好,泥质含量低,测井曲线上表现多期砂体叠置,中间夹泥岩夹层,单期砂体常小于25m,上部可表现出渐变,地震反射表现为低连续,窄而深V型；下切改造水道受到后期洋流改造,以粉细砂岩为主,单期水道在测井曲线上仍表现为多期砂体叠置,含泥岩夹层,顶部可表现渐变,单期厚度多大于20m,地震反射表现为侧向迁移不对称宽V型；切叠型水道多位于下游,规模变小,下切能力较弱,以粉砂岩为主,粒度变细,单期砂体多在10-15m,无明显夹层,地震反射表现为平面上条带状、剖面为短轴状或蠕虫状。在厚砂体成因类型划分的基础上,总结本区厚砂体叠置类型包括侵蚀-充填型、下切-充填型、下切改造型、切叠型以及叠加席状砂型。同时东方区砂体结构控制着气水分布模式,整体上,沿物源方向,Ⅰ、Ⅱ气组砂体连片广泛,横向连通较好,夹层不发育,气层发育,纵向上不同气组对应不同的气水系统,形成了以岩性控制为主的砂体气水分布模式。厚砂体内部非均质性方面,垂向上不同类型砂体孔隙度差别很小,粒度和渗透率呈复合韵律；厚砂体下部往上部渗透率呈现两个反旋回的复合韵律,上部渗透率高于下部,对应较好的流动单元类型；侵蚀充填型砂体厚度大,上、下渗透率差异性强；下切充填型和切叠型砂体相对较厚,渗透率与侵蚀充填型砂体变化一致；席状砂厚度相对较薄,渗透率变化很小,上、下部流动单元类型差别不大。储层质量控制因素方面,沉积微相从宏观上控制了储层质量,水道砂体为本区的主要砂体,厚度大、分布广、物性好,储层质量最好。其中以下切改造水道储层质量最好；压实作用是造成研究区物性变差的主要成岩因素,而单砂体垂向上随着压力系数的增加,碳酸盐胶结物减少,物性变好；底辟带强超压抑制了机械压实作用,同时富含CO2的高温热流体致使不稳定矿物的溶解,改善储层物性；研究区发育岩性控制型和底辟控制型储层,源于西物源的浅海重力流砂体形成岩性控制型储层,位于底辟带左翼,距离泥底辟越远,受到热流体的影响越弱,导致压力系数减小、孔隙度减小、次生孔隙比例越小、碳酸盐胶结物增加；源于东物源的浅海砂坝砂体形成底辟控制型储层,其岩性致密,气藏规模小。储层三维地质建模方面,由于研究区井少面积大,采用基于井震结合和砂体结构模式的交互式建模方法建立了研究区精细沉积微相和岩性模型,并基于沉积微相和流动单元建立了高精度物性分布模型。
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【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13

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