三角洲—滩坝复合砂体,是河流入(海)湖形成的三角洲砂体在(海)湖水动力改造、(海)湖平面频繁变化引起的岸线迁移等因素的共同作用下形成的一种特殊结构的砂体,其分布规律很难用单成因的沉积模式进行描述,但含油气盆地的勘探实践和现代沉积考察表明,这种复合砂体在含油气盆地中广泛发育。在分析了大量研究实例、现代沉积考察的成果以及查阅了有关复合砂体的研究文献的基础上,对三角洲—滩坝复合砂体的沉积模式和成因机制进行了综合分析。研究认为: (1)影响复合砂体发育的控制因素包括沉积旋回作用、复合水动力的相互作用、地形因素、混积作用和事件性沉积等; (2)三角洲—滩坝复合砂体的分布模式有4种类型,分别为岸线迁移—三角洲侧缘—滩坝复合模式、三角洲前缘型河口坝—碎屑岩滩坝复合模式、三角洲分流河道—沿岸滩坝复合模式、三角洲前缘河口坝—碳酸岩滩坝叠置复合模式。
山西永济中条山地区长城系沉积了一套以碎屑岩为主的海相地层,是鄂尔多斯地区最早的沉积地层,完整记录了长城纪的裂陷活动。自下而上发育了白草坪组、北大尖组、崔庄组和洛峪口组。其中,白草坪组与北大尖组被认为以石英砂岩为主,崔庄组为页岩,洛峪口组为白云岩。本次研究在中条山陶家窑剖面中发现大量混合沉积,类型多样,在以往关于鄂尔多斯地区长城系的研究中鲜有报道,对于混合沉积成因与沉积模式缺乏系统认识。通过宏观的野外沉积物结构和沉积构造分析,结合微观的室内显微镜观察,以明确中条山地区长城系混合沉积特征与类型,进而揭示混合沉积的成因与模式。研究表明,白草坪组为具有块状构造的相混合沉积; 北大尖组发育原地混合、相混合与间断混合沉积,呈中—薄层夹于发育交错层理的石英砂岩中; 崔庄组发育少量相混合沉积; 洛峪口组主要发育母源混合沉积。混合沉积的过程受裂谷作用控制: 早期受裂谷活动影响,为陡坡地貌,缺少原地混合条件,以相混合为主; 北大尖组沉积时期,裂谷作用减弱,形成缓坡地貌,发育了相混合、原地混合以及间断混合。洛峪口组沉积时期,裂陷作用结束,海平面大幅下降,早期沉积的碳酸盐岩出露被剥蚀,以内碎屑的形式搬运至盆地内部与石英共同沉积形成母源混合。整体上,混合沉积均出现在各组顶部的海平面开始加速上升时期,因此海平面上升在一定程度上是决定混合沉积的基础条件。
滇东北地区寒武系梅树村组磷矿床为中国扬子地块西南缘沉积型磷矿的重要组成部分,其成因一般认为和上升洋流有关,但对上升洋流的表现形式和作用方式缺少研究。作者对滇东北羊场磷矿区ZK0816井梅树村组岩心进行了综合观察,详细分析了其沉积序列、沉积构造、沉积环境和沉积类型,结果表明: (1)梅树村组自下而上可划分为3段7小段,一、三段为磷质岩,二段为磷块岩; (2)沉积序列以向上变薄序列为主,次为双向递变序列和波动序列; (3)沉积构造总体上以条纹条带构造为主,从下到上,有从规则到不规则再到规则的变化趋势; (4)二段第1小段发育典型的不规则条纹条带,垂向上构成细—粗—细粒序,第2小段发育小型双向交错层理和波状层理。经过综合分析认为: (1)梅树村组第一、二、三段分别沉积于潮下带、深水斜坡和浅海陆棚环境; (2)梅树村组二段(主要工业磷矿层KT2)发育深水牵引流沉积,第1小段以上斜坡等深流沉积为主,第2小段以下斜坡内波、内潮汐沉积为主; (3)深水牵引流可能为上升洋流的具体表现形式,促进大洋水体的垂向混合作用。
塔里木盆地西南山前地区甫沙断陷甫沙8井侏罗系砂岩油气勘探取得了突破,但该区域侏罗系整体勘探程度低,物源特征以及沉积体系尚不清楚,明显制约了其油气勘探进程。利用测井、岩心与地震等资料,本研究在系统分析甫沙断陷侏罗系物源特征的基础上,明确了侏罗系沉积相类型及其展布规律。研究认为,甫沙断陷侏罗系存在南、北两大物源体系,南部西昆仑山物源供给能力强,北部斜坡区供源能力较弱,母岩主要为元古界变质岩、古生界岩浆岩和二叠系沉积岩。侏罗纪甫沙断陷发育一个完整的裂陷旋回,先后经历了初始断陷期、强烈断陷期和断-拗转换期3个演化阶段。共识别出扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊3种沉积相类型,南部陡坡带主要发育冲积扇—扇三角洲—湖泊沉积体系,北部缓坡带主要发育辫状河三角洲—湖泊沉积体系,且该沉积相展布具有继承性发育的特征,受控于古地貌、物源供给、盆地的裂陷活动等因素。综合以上研究,认为初始断陷期(莎里塔什组沉积时期)南部构造转换带控制的辫状河三角洲砂体可作为甫沙断陷有利勘探目标。
碎屑岩储层是中国乃至全球油气资源的重要载体。受限于碎屑岩储层非均质强、地下表征资料相对不足的客观条件,传统的表征与建模技术长期以来难以满足地下储层精细勘探与高效开发的需求。21世纪以来,众多学者逐步尝试将人工智能技术引入碎屑岩储层表征与建模领域,并在近10年取得快速发展。鉴于此,作者系统梳理了智能化技术在碎屑岩储层表征与建模领域的发展历程与研究现状,重点阐述了储层参数测井智能解释、智能化断层与地层构造解析、井震融合智能储层预测、碎屑岩储层智能三维地质建模的最新研究进展与应用效果,并分析了不同智能化储层表征与建模技术面临的挑战与未来的发展方向。总体而言,上述碎屑岩储层智能表征技术在不同程度上面临着高质量样本不足、智能学习模型泛化能力较差、知识驱动与数据驱动融合程度低等难题,未来仍有巨大的发展空间与良好的应用前景。
生物扰动是(古)生物在生命活动过程中在沉积物表面或内部形成的各种沉积结构或沉积构造,在分析沉积地层古环境、预测其分布规律、评价烃源岩生烃能力和盖层封堵能力、揭示(古)生物对油气储集层的改造机制和改造效应等方面具有重要应用。传统生物扰动强度分析主要依靠人工识别后对照生物扰动指数图版进行半定量划分,因此受主观因素影响大,执行效率低且结果容易产生较大误差。文中通过引入EMA(Efficient Multi-Scale Attention)注意力机制到ResNet-50模型中,提出了一种加入注意力机制的残差网络模型(Res-EMANet)。该模型在训练过程中采用随机梯度下降算法(Stochastic Gradient Descent,SGD),初始学习率为 0.01,权重衰减参数为 0.0001;批次大小设置为16,共执行了300个轮次。从准确率(Accuracy)、精确率(Precision)、召回率(Recall)、F1 分数(F1-score)和混淆矩阵(Confusion Matrix)等5个方面评价了模型结构改进对模型性能的影响,并利用塔里木盆地奥陶系16口取心井3028张含不同等级生物扰动的岩心照片数据集进行了模型检验,结果表明: (1)该模型能够准确划分岩心数字图像上0~5级别的生物扰动强度,准确率高达91%,显著优于传统人工方法和已有的ResNet-50模型。(2)该模型在提升生物扰动等级识别准确度的同时,有效降低了对专家知识的依赖和人工评估生物扰动等级的劳动强度及个人主观性的影响,在生物扰动特征的自动化、智能化和定量化分析等方面展现了显著的应用优势。本研究为生物扰动程度评估和识别的自动化处理提供了一款高效可靠的定量化分析工具,这对油气勘探领域的沉积学和古生物学研究具有重要意义。
细粒沉积岩岩相的空间展布特征是页岩油勘探的关键研究内容。由于高成本且稀缺的取心井限制了岩相的分析,测井预测岩相的工作变得尤为重要。以松辽盆地青山口组一段(青一段)为例,建立了“岩性+矿物+TOC+沉积构造”的岩相划分方案,确定了7类岩相。结合6条常规测井曲线形成了X8井的岩相—测井数据库。综合使用机器学习中的随机森林(RF)、XGBoost和支持向量机(SVM)3种模型评价岩相的预测效果,并确定SVM是最优分类模型,使用BSMOTE处理岩相样本的分类不平衡问题并将处理后的数据输入到SVM模型,建立了BSMOTE-SVM的岩相预测的组合模型。BSMOTE-SVM的预测效果最佳,准确率(A)、精确率(P)、召回率(R)和F1依次分别为86.49%、 86.60%、 86.49%和86.31%。该组合模型可快速且精准的预测多井的岩相,并确定了松辽盆地长岭凹陷青一段的岩相分布,为下一步页岩油有利富集区的优选提供了一定指导依据。
源汇系统方法原理运用于有利砂体预测的深水油气勘探实践中时,存在深水源汇参数,包括海平面变化、物源供给(Qs)和可容空间(δa),难以定量表征的难题。本研究提出了定量表征这3大源汇参数的方法以及基于陆架边缘分类的深水沉积富砂性预测方法。海平面变化依据地质年代可以划分为“高频高幅冰室海平面变化和低频低幅温室海平面变化”2种类型,Qs依据陆架坡折迁移速率可被区分为“高Qs低Qs”2种条件,δa依据陆架坡折迁移轨迹可以被区分为“低δa,中δa和高δa”3种类型。这3种不同类型源汇参数之间的相互耦合形成了10种不同类型的陆架边缘,每一种类型的陆架边缘具有差异的深水沉积富砂性程度。依据该方法,可将SQ13.8珠江陆缘划分为“高Qs-中δa、高Qs-低δa和高Qs-高δa”3种类型的冰室陆架边缘。低幅下降型或低幅上升型陆架坡折迁移轨迹(-2°<Tse<1°)使得粗碎屑颗粒无论是在冰室海平面变化还是温室海平面变化、无论是高供给(高Qs)还是低供给(低Qs)条件下,总能被搬运分散到深水陆坡区形成富砂海底扇。中幅上升型(1°<Tse<4°)在高供给(高Qs)条件下,孕育富砂的高位海底扇; 而在低供给(低Qs)条件下,发育富泥的深水沉积体系(如块状搬运沉积体系等)。高幅上升型(4°<Tse<20°)或向陆回退型(90°<Tse<180°)陆架坡折迁移轨迹在高供给(高Qs)条件下发育小规模富砂海底扇,而在低供给(低Qs)条件下则与大型富泥块状搬运沉积体系相伴生。依据这一陆架边缘分类的深水沉积富砂性预测新方法,高Qs-低δa-冰室陆架边缘深水富砂程度较高,而钻井结果显示其发育水道型海底扇砂岩(厚约10余米、见箱状测井相的黄色细砂岩);证实了该方法的有效性。
曲流河砂体横向变化快,砂体内部构型具有复杂性和多变性。利用探地雷达(GPR),以平—剖结合的思路对新疆呼图壁河与额尔齐斯河砾石质曲流河段进行沉积模式研究,并综合现代沉积、无人机与遥感影像对GPR剖面进行解释。识别出4种GPR相: 连续的亚平行低—中振幅反射、连续的顶平底凸型低—中振幅反射、连续倾斜中—高振幅反射以及不连续倾斜高振幅反射,分别对应河漫滩、废弃河道、点坝和滞留沉积4种沉积微相。通过总结砾石质曲流河垂向与横向沉积特征演变及交互作用,建立了多期次沉积模式,并构建了三维地质模型,为后期曲流河储集层预测及建模提供了精细构型组合规律和定量地质信息。
苏北盆地高邮—金湖凹陷古近系阜宁组二段(阜二段)不仅是主力烃源岩层,而且发育成分复杂的细粒混积岩,现已成为陆相湖盆非常规油气勘探重点层段。细粒混积岩沉积环境研究对于其形成过程、岩相特征及甜点区段预测均有重要作用。基于全岩X衍射、黏土X衍射、微量元素和TOC分析成果恢复确认阜二段整体处于非硫化缺氧水体环境; 5个特殊岩性层段依次表现为:“山字形层段”沉积时期气候整体干旱,“四尖峰—七尖峰层段”沉积时期气候变得相对湿润,“王八盖层段”沉积时期气候相对湿润且稳定,“泥脖子层段”沉积时期气候较其他层段明显湿润; “山字形至王八盖层段”沉积时期湖平面整体较低、波动强烈、逐渐上升,“泥脖子层段”沉积时期发生了大规模湖侵; 阜二段水体咸化,古盐度均大于10‰,垂向可分2段: “山字形—四尖峰层段”形成于咸水至超咸水环境,“七尖峰—王八盖—泥脖子层段”形成于半咸水至咸水环境。受古气候控制的半咸水环境是形成细粒混积岩的基本环境要素,进而建立了早期偏干旱和晚期偏湿润气候的混积模式。
随着全球持续变暖,野火发生频率和范围显著加剧。为深入理解气候变化与野火之间相互作用,研究地质历史时期野火活动发生规律尤为重要。二叠纪是从冰室气候到温室气候时期转变的关键阶段,尽管大量研究广泛报道了二叠纪野火活动证据,但关于早二叠世野火活动在全球范围内的时空分布规律及控制因素尚不明确。本研究首次发现华北东部下二叠统太原组和山西组中存在大量化石木炭,表明当时野火活动频繁发生。化石木炭反射率为0.61%~2.76%,反映野火活动以地面火和地表火为主。此外,本研究系统收集并分析了174条公开报道的全球早二叠世野火活动数据。野火证据类型包括化石木炭、惰质组和热解多环芳烃。空间上,早二叠世野火活动集中分布在南半球中高纬度的热带和寒温带气候区,主要受区域气候和植被分布的影响。时间上,早二叠世野火事件发生频率表现为先上升后下降,可能受CO2含量变化的控制和大气O2含量影响。研究成果为进一步认识全球二叠纪野火事件分布及控制因素提供了重要依据。
中二叠世是四川盆地重要的构造转换期,因该时期多种构造共同作用,造成茅口组岩相古地理特征尚不明确,从而制约了有利储集相带预测。本研究通过对露头、钻井及地震资料的分析,厘清四川盆地茅口组沉积相类型,重建其构造-岩相古地理格局及演化过程。研究表明: (1)四川盆地茅口组主要发育8种岩石微相和9类典型微相组合序列,结合古生物、沉积构造等相标志,识别出碳酸盐岩缓坡和镶边碳酸盐岩台地2种沉积体系; (2)茅口组沉积时期主要分为3个构造-沉积演化阶段: (i)海西早期继承性古隆起发育期(SQ1-SQ2),四川盆地具有“西南高、东北低”的缓坡地貌格局,发育稳定的碳酸盐岩缓坡沉积环境,围绕川西南古隆起发育多带迁移性薄滩体; (ii)川北持续伸展期(SQ3-SQ5),勉略洋向北俯冲形成3期后撤式多级坡折带,导致川北地区逐级沉降为深水盆地,四川盆地出现显著的台-盆分异格局,沉积体系开始向镶边碳酸盐岩台地转变; (iii)地幔柱隆升-拉张期(SQ6),扬子西南缘峨眉山地幔柱隆升产生的远端拉张作用导致川西南坳陷带形成,这进一步加剧了四川盆地南部台地的分异,造成川西南地区向台内洼地演变; (3)茅口组孔洞型白云岩储集层和岩溶孔隙型灰岩储集层的分布均受古地貌和高能滩相控制,台缘滩和台内滩是茅口组储集层发育有利区带,其中后撤式多级坡折带控制的多期台缘滩带、环海西早期继承性古隆起的带状滩体、伸展背景下平行带状展布的台内滩带是茅口组滩相储集层的有利发育区。该研究重建了茅口组等时层序格架下的构造-岩相古地理格局,揭示有利储集相带分布规律,为茅口组油气规模发现提供方向。
渤海湾盆地东营凹陷牛庄洼陷沙河街组四段上亚段(沙四上亚段)发育数百米厚富有机质页岩,该页岩发育时期正处于东亚地区中始新世气候波动的关键阶段,但页岩沉积演化及其有机质富集对气候演化的响应尚有待研究。通过岩心和薄片观察、有机和元素地球化学分析,探讨在气候演化约束下有机质富集机制。根据岩相组合和地化参数,将沙四上亚段分为3个阶段: 第1阶段气候相对干冷,TOC均值为2.52%,发育中有机质韵律型纹层状云质细粒沉积岩和高有机质韵律型纹层状混合细粒沉积岩; 第2阶段气候相对暖湿,TOC均值为3.29%,发育高有机质韵律型纹层状含石英灰质细粒沉积岩和高有机质韵律型纹层状混合细粒沉积岩; 第3阶段气候暖湿,TOC均值为2.78%,发育高有机质非韵律型纹层状混合细粒沉积岩和中高有机质韵律型纹层状含石英灰质细粒沉积岩。根据岩相组合和沉积环境变化趋势,建立牛庄洼陷沙四上亚段纯上段沉积模式。在相对暖湿气候下,适量的陆源输入会给湖盆带来陆源碎屑有机质和营养物质,利于有机质富集; 在相对干冷气候下浅水高盐的环境会抑制水生生物的生长和繁殖,在暖湿气候下过强的陆源输入稀释水体有机质含量并带来的大量氧气,均不利于有机质富集。本次研究可为中国东部陆相断陷湖盆富有机制页岩地质甜点分析提供借鉴意义。
