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1-沉积相研究现状及进展

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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一、国内外现状、发展趋势及开题意义(一)国外相关产业和技术现状、发展趋势沉积相相这一概念最早是由丹麦地质学家斯丹诺(Steno,1669)引入地质文献,并认为相是在一定地质时期内地表某一部分的全貌。1838年瑞士地质学家格列斯利(Gressly)开始把相的概念用于沉积岩,他认为“相是沉积物变化的总和,它表现为这种或那种岩性的、地质的或古生物的差异”。自此,相的概念逐渐为地质界所接受和引用[1]。沉积相的研究对象是沉积物,研究不同环境有何不同的产物及表现,以及如何从产物本身反演出过程和环境,也就成为有关沉积相研究的密切相关的两个方面,前者是后者的前提和根据[2]。自Homes(1965)提出沉积体系概念以来,沉积相研究形成了又一个新高潮。近年来,沉积体系的概念在层序地层和沉积学研究中得到了广泛的应用,在不同类型三角洲、深水沉积体系、不同类型河流沉积体系研究与相应砂体油气勘探方面均取得了显著成果。目前,沉积学理论日益丰富和完善,研究技术和手段日益先进,学科的交叉渗透出现了一系列与沉积学相关的学科,如沉积动力学、成岩作用和成矿理论、层序地层学、构造沉积学、生物成矿作用的学说和储层沉积学、测井沉积学等。随着沉积学的发展,目前已从对局部沉积环境的研究扩大到了对整个盆地范围的沉积环境进行分析的阶段。此外,随着仪器设备的日益更新和计算机的应用,对沉积学进行定量化研究己成大势所趋。(二)国内相关产业和技术现状、发展趋势沉积相自70年代以来,我国的沉积相研究正在努力赶上国际研究的步伐,在碳酸盐岩、湖泊沉积、潮汐沉积、风暴沉积及重力流沉积等许多方面都取得了重要的研究成果[18-21],同时为我国油气资源的开发提供了理论指导。在陆相研究方面业已形成特色[2]。目前,沉积相分析有向纵横两方面并行发展的趋势。纵向上研究逐渐深入,精细地质研究成为重点,随着油田开发程度提高,已开始砂层沉积微相的识别;横向上由单一分析向综合研究发展。以前沉积相分析以测井曲线为主要资料,地震资料用来圈出大的相带。现在则要求充分利用和融合所有来源的各种信息,通过全方位的、多方面的特征分析,进行综合判别。即纵向上的深入由横向上的综合来实现。国外在定量化方面己有较大的进展,国内沉积学研究还停留在半定量化阶段,如何充分利用计算机和数学知识使其更好地为沉积学服务,是使沉积学有更大发展的关键所在,同时也应该成为国内广大沉积学工作者努力的方向。传统的沉积相分析是通过建立地层的垂向相序,进而在现代沉积模式指导下,预测相(微相)的平面分布特征。目前沉积相研究现状概括起来有以下几个方面:1)沉积相研究方法的完善:实验技术条件的进步和分析测试手段的提高,促进沉积相研究中多种研究手段相互结合,如利用稳定同位素、重矿物、生物标志化合物及生物遗迹学等方法对环境和相进行综合研究。①碳、氧稳定同位素通常用来恢复水体的古温度、古盐度、古水文条件及古气候,如利用碳、氧稳定同位素对苏格兰Orcadian盆地中石炭世和西班牙Ebro盆地第三纪进行古环境研究,取得了良好的效果。刘传联(1998)通过对东营凹陷早第三纪沙河街组湖相碳酸盐岩碳、氧同位素的分析,指出沙一段沉积时期东营湖为封闭性湖泊。②邓宏文等(1993)将正烷烃分布特征与环境沉积进行对比分析发现,后峰型奇碳优势正烷烃一般指示内陆湖泊三角洲平原沼泽相、湖沼相;前峰型奇偶优势正烷烃一般指示海相和较深湖相;双峰型奇偶优势正烷烃一般指示海陆过渡相和内陆湖三角洲相;偶碳优势正烷烃一般指示咸水湖相或盐湖相。姥鲛烷、植烷及其比值w(Pr)/w(Ph)常作为判断原始沉积环境氧化-还原条件及介质盐度的标志(李守军,1999;李任伟等,1988)。③生物遗迹学用于环境和相研究:遗迹化石类型或组合的变化,可以反映沉积基底性质、环境能量、沉积速率及变化、底部水化学性质以及水体深度等(杨式傅,1990)。Savrda(1991)研究Alabama下古新统层序地层时发现,在同一层不同体系域中,生物扰动强度、遗迹组构特征、遗迹化石组合面貌都有明显的不同。2)测井技术方法成为沉积相分析的重要手段:常规组合测井、地层倾角测井及成像测井资料的测井相序列特征以及利用神经网络岩相处理结果的综合应用,使得沉积相类型确定及古水流方向分析更准确更科学。王贵文等(2006)、郭曦榕及黄地龙(2006)、安志渊(2007)及胡俊(2007)等利用测井技术手段分别对不同类型沉积相进行分析,取得较好的研究效果。3)地震处理解释技术应用于沉积研究:国外早在上世纪80年代就开始该方面研究,并提出了地震沉积学这一术语,主要是在地质规律(尤其是沉积环境及不同沉积环境下沉积相模式)的指导下利用地震信息和现代地球物理技术进行地层岩石宏观研究、沉积史、沉积结构、沉积体系和沉积相平面展布的研究。目前采用的关键技术主要包括90o相位转换技术、地层切片技术和分频解释技术等。2005年2月,地震沉积学国际会议在美国休斯敦召开,标志其发展进入了一个新的阶段。国内地震沉积学开展较晚,目前工作主要在于理论的引入和概念的厘定(林承焰等,2006,2007;董春梅等,2006,2007),而应用较少,且应用范围较为局限,研究主要集中在胜利油田、大港油田及新疆油田(刘春慧等,2007;林承焰等,2008;孙运强等,2007),且研究程度较为肤浅单一,研究工作多集中在砂体预测及定性沉积分析。4)精细沉积相研究,通过详细的野外露头观察,建立原型沉积地质模型(李思田等,1990;张昌民等,1994,1996;贾爱林等,1996),通过地面与地下结合,将露头资料与钻井岩心、测井及高分辨率地震资料进行对比拟合,以露头原型模型为指导,达到对地下沉积相带(包括沉积相、沉积微相等)预测。张昌民(1994,1996)通过地面与地下对比分析,建立了青海油砂山第三系三角洲模型及河南双河油田第三系核桃园组扇三角洲模型,并对有利储集相带进行了预测。5)为了更好的研究预测沉积体的三维几何形态,在上世纪80年代形成了建筑结构要素分析法。该方法起源于对河流沉积相的研究,而近几年有关的沉积学研究为建筑结构要素分析法做了宣传和推广。其研究目标已经拓展到冲积扇、三角洲及扇三角洲等研究方面,并且取得了良好的研究效果。6)详细的沉积相分析与地质统计学结合所形成的随机建模技术,在钻井较少情况下建立沉积微相模型,使得沉积相的分析更直观更具准确性且更科学,进而预测有利储层乃至地层岩性油气藏的形成分布具有重要作用。近年来,在从事该方面研究的专家、学者的共同努力下(张团峰,王家华等,1996;李少华,张昌民等,2003;汤军等,2005,2006;陈炳峰,2005),地层(特别是储层)沉积相模拟取得长足进展。参考文献[1]曹国强.柴达木盆地西部地区第三系沉积相研究.2004.[2]陈友飞.沉积相研究及其若干理论[J].福建师范大学学报,1998.112-118.[3]赵澄林,季汉成.现代沉积[M].北京:石油工业出版社,1997.5-6.[4]刘传联.东营凹陷沙河街组湖相碳酸盐岩碳氧同位素组分及其古湖泊学意义[J].沉积学报,1998,16(3):109-114.[5]李守军.正烷烃、姥绞烷与植烷对沉积环境的指示意义—以山东济阳坳陷下第三系为例[J].石油大学学报(自然科学版),1999,23(5):14-23.[6]SeilacherA.Bathymetryoftracefossils.MarineGeol.,1967,5:413-428.[7]欧成华,陈景山.沉积相定量识别中的层次分析方法[J].石油与天然气地质,1999,20(3):255-259.[8]王硕儒.模糊综合评判法及其对海相碳酸盐岩相的识别[J].石油学报,1992,3(l):12-16.[9]冉启全,李仕伦.用神经网络模式识别沉积微相[J].石油勘探与开发,1995,22(2):255-259.[10]雍世和,文政.用Byaes判别法定量识别沉积微相[J].测井技术,1995,19(l):22-27.[11]张春生.最大赋权树模糊聚类分析在沉积相划分中的应用[J].江汉石油学院学报,1992,14(2):65-69.[12]周江羽,吴冲龙,李星等.扇形沉积体生长过程的动力学机制及分形模拟[J].2000,25(1):33-38.[13]DickinAP.RadiogenicIsotopeGeologyCambridge:CambridgeUniversityPress,1995.[14]DerryLA,KaufmanAJ,JacobsenSB.Sedimentarycyclingandenvironmentalchangeinthelateproterozoic:Evidencefromstableandradiogenicisotopes.GoschimicaetCosmochimicaActa,1992,56:1317-1329.[15]ColemanDC,FryB.CarbonIsotopeTechniques.NewYork:AcademicPress,1991.[16]龚一鸣.当今遗迹学研究的热点和前沿—第29届国际地质大会遗迹学综述[J].地球科学:中国地质大学学报,1993,18(4):514-516.[17]MillimanJD,SyvitskyJPM.Geomorphic/tectoniccontrolofsedimentdischargetotheocean.[18]孙枢,王清晨.80年代我国沉积学研究之回顾[J].科学通报,1991,36(3):161-164.[19]李铁松,李从先.潮坪沉积与事件[J].科学通报,1993,38(19):1778-1782.[20]梁桂香.风暴沉积及其构造背景[J].世界地质,1994,13(3):131-143.[21]江茂生,沙庆安.碳酸盐与陆源碎屑混合沉积体系研究进展[J].地球科学进展,1995,10(6):551-554.[22]于兴河.碎屑岩系油气储层沉积学[J].北京:石油工业出版社,2002.[23]曾允孚,覃建雄.沉积学发展现状与前瞻[J].成都理工学院学报(自然科学版),1999,26(1):1-7.[24]裘亦楠.储层沉积学研究工程流程[J].石油勘探与开发,1990,17(1):85-90.[25]裘亦楠.储层地质模型[J].石油学报,1991,12(4):55-62.[26]裘铎楠,贾爱林.储层地质模型10年[J].石油学报,2000,21(4):101-104..[27]林承焰,侯加根,侯连华,等.油气储层三维定量地质建模方法和配套技术[J].石油大学学报(自然科学版),1996,20(4):20-25.[28]张永贵,李允,陈明强.储层地质统计随机建模[J].石油大学学报〔自然科学版),1998,22(3):113-119.[29]吕晓光,李长山,蔡希源,等.松辽大型浅水湖盆三角洲沉积特征及前缘相储层结构模型[J].沉积学报,1999,17(4):572-577.[30]吕晓光,王家华,潘憋,等.指示主成分模拟建立分流河道砂体相模型[J].石油学报,2003.24(1):51-57.[31]吕晓光,张永庆,陈兵,等.深度开发油田确定性与随机建模结合的相控建模[J].石油学报,2004,25(5):60-64.[32]胡向阳,熊琦华,吴胜和.储层建模方法研究进展[J].石油大学学报(自然科学版),2001,25(1):107-112.[33]印兴耀,刘永社.储层建模中地质统计学整合地震数据的方法及研究进展[J].石油地球物理勘探,2002,37(4):423-430.[34]杨辉廷,颜其彬,李敏,等.应用改进的神经网络学习方法预测储层参数[J].天然气工业,2005,25(6):37-39.[35]SurdarmRC,BoeseSW,CrosseyLJ.Thechemistryofsecondaryporosity.AAPGMemoir.1984,37:127-149.[36]郑浚茂,吴仁龙.黄弊坳陷砂岩储层的成岩作用与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