一种山前挠曲盆地碎屑岩储层时空演化分析方法

本发明涉及一种应用于碎屑岩油气勘探开发技术领域的方法，并且更具体地，涉及挤压构造应力背景下的深埋储层时空演化分析方法。

背景技术：

随着勘探技术的不断进步，中浅层储层勘探已经进入中晚期，而深埋藏储层逐渐成为勘探重点。沉积相和地层格架对于储层差异胶结作用具有控制作用，构造应力对于储层差异压实作用具有控制作用。深埋藏储层往往经历了各种构造应力地改造，是沉积和构造共同作用的结果，储层非均质性极强，储层时空演化非常复杂，如何进行目的层储层时空演化成为困扰地质学家的重要难点。

对于克拉通等未遭受大规模构造侧向挤压的储层而言，沉积相和地层格架即可控制储层的时空演化，而山前挠曲盆地经历了大规模的挤压构造活动，这种地质背景条件下的储层演化是沉积相、地层格架和构造格架共同控制的结果，因此要将三结合才能恢复山前挠曲盆地储层时空演化。

山前挠曲盆地经历的构造应力更多时候会形成挤压背斜，主要会形成“中和面”模型所对应的上部张应力区、下部挤压应力区的构造格架，因此这里提到的构造格架是指“中和面”模型所对应的构造格架。现有技术在考虑构造格架（“中和面”模型）时，总是将整个目的层当做一个整体，套用“中和面”模型。而实际上整个目的层被多个滑脱层隔开，两个滑脱层中间即为一个“中和面”模型，即目的层是由多个“中和面”模型叠加的结果，所以不能简单套用模型，需要将目的层细分之后才能套用模型。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种山前挠曲盆地碎屑岩储层时空演化分析方法，应用该方法能够恢复出真实的山前挠曲盆地碎屑岩储层时空演化分析。

本发明的技术方案是：该种山前挠曲盆地碎屑岩储层时空演化分析方法，包括如下步骤：

第一步，根据野外露头、测井曲线和地震资料分析，划分层序地层界面，获得地层格架；

本步骤具体路径如下：

根据野外露头观测，按照层序地层学原理，将目的层进行分层；

根据野外的分层结果和对应的岩性特征，结合地震资料，在单井测井曲线上进行识别，并完成单井分层；

在单井分层基础上，将邻井同一层位进行连接，建立连井地层格架；

第二步，根据薄片观测，结合孔渗性变化，在每个地层界面内分别识别出中和面上下的张性段和压性段，建立多级中和面构造格架，多级中和面构造格架简称构造格架；

本步骤具体路径如下：

每个地层界面对应一个滑脱面，每两个滑脱面之间为一个“中和面”模型，根据滑脱面确定“中和面”模型的顶底界面；

由多个地层界面将目的层在垂向上划分出多级“中和面”构造格架；

根据薄片观测，结合孔渗性变化，在每个构造格架界面内分别识别出张性段和压性段，确定出中和面的位置；

第三步，在沉积微相测井相模式基础上，根据岩心样品和测井曲线进行单井沉积微相分析，并在此基础上进行连井剖面沉积微相刻画，获得刻画后的沉积相；

本步骤具体路径如下：

根据岩心样品和测井曲线进行单井沉积微相分析；

根据单井沉积微相分析，建立沉积微相测井相模式；

根据沉积微相测井相模式，对研究区所有井进行单井沉积微相判识；

根据单井沉积微相判识结果，进行连井剖面沉积微相刻画；

第四步，将所获得的沉积相、地层格架和构造格架三者叠加到一起，并在其中筛选出具有代表性的典型单元；

本步骤具体路径如下：

将多级中和面叠加到地层格架内，完成地层格架与构造格架叠加；

将沉积微相刻画图叠加到地层格架和构造格架上，完成三者叠加；

由地层格架、构造格架和沉积相，将目的层划分为若干小单元；

在划分出的小单元内进行筛选，筛选出能代表地层、构造和沉积相这三个变量的典型地质单元；所述筛选路径如下：

假如地层格架分为m个地层，由上至下，第一个地层有a种沉积微相，第二个地层有b种沉积微相，第三个地层有c种沉积微相，以此类推，找到这（a+b+c…）个对象；

把这（a+b+c…）个对象以中和面为界线，划分成压性段和张性段；

最终筛选出（a+b+c…）*2个单元，这些单元能代表该目的层空间上任意位置的地质特征，为典型单元；

第五步，综合矿物学观测手段对第四步中获得的所有典型单元建立典型单元的成岩演化序列；所述矿物学观测手段包括铸体薄片、扫描电镜和电子探针；所述综合矿物学观测手段建立典型单元的成岩演化序列的具体路径如下：

采用离子探针原位碳-氧同位素分析和盐水包裹体测试技术确定重要成岩矿物形成时的地质温度，所述重要成岩矿物包括碳酸盐胶结物、石英胶结物和硬石膏；

将重要成岩矿物形成时的地质温度与热史和埋藏史结合，热史、埋藏史是温度和地质年代的对应关系图，将重要成岩矿物形成时的地质温度对应到热史和埋藏史图上，即可确定重要成岩矿物形成时的地质年代；

根据重要成岩矿物形成时的地质年代，结合成岩矿物演化顺序，建立成岩演化序列；

所述建立成岩演化顺序的路径如下：通过岩心薄片、扫描电镜、阴极发光和矿物成分扫描图件，观察成岩矿物接触关系和所处位置，分析出成岩矿物形成的先后顺序；

所述建立成岩演化序列的路径如下：已知成岩矿物形成的先后顺序，根据其中几种重要成岩矿物形成时的地质年代，则可以推出其他所有成岩矿物形成时的地质年代，所有成岩矿物形成的地质年代称为成岩演化序列；

第六步，将经由第五步获得的典型单元的成岩演化序列放置到地层、构造和沉积叠加的格架上，由于典型单元代表了目的层空间上所有单元的地质情况，所以目的层在空间上任意位置的成岩演化序列都变成已知，这样就完成了储层时空演化。

本发明具有如下有益效果：本种方法根据野外露头、测井曲线和地震资料分析，划分层序地层界面；根据薄片观测，结合孔渗性变化，在每个地层界面内分别识别出中和面上下的张性段和压性段，建立多级中和面构造格架；在沉积微相测井相模式基础上，根据岩心样品和测井曲线进行单井沉积微相分析，并在此基础上进行连井剖面沉积微相刻画；将沉积相、地层格架和构造格架三者叠加到一起，并在其中筛选出具有代表性的典型单元；综合铸体薄片、扫描电镜、电子探针等矿物学观测手段建立典型单元的成岩演化序列；将每个典型单元的成岩演化序列对应到研究区空间格架中。本种方法将沉积相、地层格架和构造格架三者进行了创造性的结合，并且采用了多级“中和面”的构造模式，能够恢复出真实的山前挠曲盆地碎屑岩储层时空演化分析。

附图说明：

图1示出了山前挠曲盆地储层时空演化方法的流程图；

图2示出了根据本公开实施例的多级“中和面”模式图；

图3示出了根据本公开的实施例的地层格架图；

图4示出了根据本公开的实施例的构造格架图；

图5示出了根据本公开的实施例的沉积相格架图；

图6示出了根据本公开的实施例的地层格架、构造格架和沉积相格架叠加出的地质格架和典型单元筛选图；

图7示出了根据本公开的实施例的典型单元的成岩演化序列图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本公开实施例中，以库车坳陷克深地区巴什基奇克组砂岩储层为例，将沉积相、地层和构造三大地质要素相结合，在三者的研究基础之上进行储层成岩差异演化分析，改进了前人单因素分析的片面性，大大提高了储层时空演化的准确性。本公开实例中，将“中和面”模型进行细化，摒弃了当前把目的层当作一个整体的简单模型套用方式，更加符合发生构造挤压过程中地层弯曲变化的实际情况，更具有真实性，对山前挠曲盆地深-超深埋藏储层勘探具有重要意义。

图1示出了根据本公开实施例的山前挠曲盆地储层时空演化方法流程图。如图1所示，所述山前挠曲盆地储层时空演化方法，包括如下步骤：

第一步，根据野外露头、测井曲线和地震资料分析，划分层序地层界面，获得地层格架；具体路径如下：

根据野外露头观测，按照层序地层学原理，将目的层进行分层；

根据野外的分层结果和对应的岩性特征，结合地震资料，在单井测井曲线上进行识别，并完成单井分层；

在单井分层基础上，将邻井同一层位进行连接，建立连井地层格架。

在本实施例中，如图3所示，结合野外露头、测井曲线和地震资料分析，划分层序地层界面。

根据野外露头观测，发现目的层存在5个砂层组，每个砂层都由可容纳空间的正旋回和反旋回组成，反应了沉积水体的5个完整的旋回变化，按照层序地层学原理，可确定这5个砂层组为5个准层序组。

根据野外露头的直观观察，每个准层序组的顶面都为一个泥岩层段，并且这些泥岩层段在横向上具有一定规模的连续性，延长可达十多公里，这些泥岩层段在测井曲线上为高伽马、低电阻的特征，可识别性高，所以可以把这些稳定发育的泥岩层段作为标准层，在全区所有单井上根据测井曲线特征识别出来，这样即可确定出地层的定地面。

按照泥岩层段具有高伽马、低电阻的特征，在单井上进行识别，1号井标准层泥岩段分别位于6867.72m、6904.62m、6953.34m和6990.48m处，这四个点把整个1号井在垂向上分为5个准层序组；2号井的标准层泥岩段分别位于6225.44m、6264.34m、6312.94m和6348.18m处，这四个点把整个2号井在垂向上分为5个准层序组；3号井的标准层泥岩段分别位于5669.46m、5708.80m、5761.54m和5794.8m处，这四个点把整个3号井在垂向上分为5个准层序组；4号井的标准层泥岩段分别位于6714.96m、6753.86m、6805.74m和6839.84m处，这四个点把整个4号井在垂向上分为4个准层序组；

把1号井的6867.72m处、2号井的6225.44m处、3号井的5669.46m处和4号井的6714.96m处连接起来，这条线即为第一个准层序组的底界面；把1号井的6904.62m、2号井的6264.34m、3号井的5708.80m和4号井的6753.86m连接起来，这条线即为第二个准层序组的底界面；把1号井的6953.34m、2号井的6312.94m、3号井的5761.54m和4号井的6805.74m连接起来，即为第三个准层序组的底界面，把1号井的6990.48m、2号井的6348.18、3号井的5794.8m和4号井的6839.84m连接起来，即为第四个准层组的底界面。由这4条准层序组的底界线把目的层分层五份，每一个份为一个准层序组。这样就完成了这4口井的地层格架建立。

第二步，根据薄片观测，结合孔渗性变化，在每个地层界面内分别识别出中和面上下的张性段和压性段，建立多级中和面构造格架，多级中和面构造格架简称构造格架；具体路径如下：

每个地层界面对应一个滑脱面，每两个滑脱面之间为一个“中和面”模型，根据滑脱面确定“中和面”模型的顶底界面；

由多个地层界面将目的层在垂向上划分出多级“中和面”构造格架；

根据薄片观测，结合孔渗性变化，在每个构造格架界面内分别识别出张性段和压性段，确定出中和面的位置。

在本实施例中，如图4所示，对步骤1中识别出的5个准层序组分别细分张性段和压性段。根据薄片观测，张性段的岩石骨架颗粒为点接触，薄片下偶尔可见张性微裂隙，压性段的岩石骨架颗粒为线接触或凹凸接触；并结合孔渗性变化，张性段的孔隙度和渗透率值都较高，压性段的孔隙度和渗透率都较低；可以确定每口井在每个层位的出张性段和压性段，张性段和压性段的分界面即为中和面。采用这种方法在目的层段内识别出5个中和面，并将目的层划分为5个张性段和5个压性段。

1号井第1个准层序组的中和面在6852m处，中和面上部岩石骨架颗粒点接触，岩心薄片下可见张性微裂隙，孔隙度10%，渗透率为0.15md，为张性构造应力的产物，中和面之下骨架颗粒线接触或凹凸接触，孔隙度3%，渗透率为0.05md，为压性构造应力的产物。按照此方法对其他井进行分析。2号井的第1个准层序组的中和面位于6215m处，3号井的第1个准层序组的中和面位于5659m处，4号井的第1个准层序组的中和面位于6701m处。将1号井的6852m、2号井的6215m、3号井的5659和4号井的6701m互相连接起来，即为第1个准层序组的中和面，该界面之上为张性段，该界面之下为压性段。

按照上述方法，识别出4口井在第2个准层序组的中和面分别在6894m、6253m、5696m和6738m处，将这四个点连接起来，即为第2个准层序组的中和面，该界面之上为张性段，该界面之下为压性段。

按照上述方法，识别出4口井在第3个准层序组的中和面分别在6932m、6295m、5744m和6782m处，将这四个点连接起来，即为第3个准层序组的中和面，该界面之上为张性段，该界面之下为压性段。

按照上述方法，识别出4口井在第4个准层序组的中和面分别在6972m、6323m、5783m和6817m处，将这四个点连接起来，即为第4个准层序组的中和面，该界面之上为张性段，该界面之下为压性段。

按照上述方法，识别出4口井在第5个准层序组的中和面分别在7015m、6386m、5818m和6869m处，将这四个点连接起来，即为第5个准层序组的中和面，该界面之上为张性段，该界面之下为压性段。

按照该步骤，在垂向上共建立了5条中和面，将5个准层序组细分成10个部分，其中包括5个张性段和5个压性段

第三步，在沉积微相测井相模式基础上，根据岩心样品和测井曲线进行单井沉积微相分析，并在此基础上进行连井剖面沉积微相刻画，获得刻画后的沉积相；具体路径如下：

根据岩心样品和测井曲线进行单井沉积微相分析；

根据单井沉积微相分析，建立沉积微相测井相模式；

根据沉积微相测井相模式，对研究区所有井进行单井沉积微相判识；

根据单井沉积微相判识结果，进行连井剖面沉积微相刻画。

在本实施例中，如图5所示，对野外露头进行观察测量，认为目的层主要4种沉积微相：心滩、河道、席状砂和河口坝。根据岩心分析，结合测井特征，可建立这4中沉积微相的测井相模式。心滩对应低伽马、高电阻的“箱型”测井曲线模式；河道对应上部高伽马、低电阻，下部低伽马、高电阻，为“钟型”测井曲线模式；席状砂的测井曲线模式为“指状”；河口坝对应上部低伽马、高电阻，下部高伽马、低电阻的“漏斗型”测井曲线模式。

根据测井相模式，对每口井逐个进行单井相厘定。首先对1号井进行单井相厘定，6845.02m-6848.7m段砂岩测井曲线上部高伽马、低电阻，下部低伽马、高电阻，为“钟型”测井曲线，所以为河道微相。同样6849.54m-6854.62m段砂岩和6855.96m-6866.2m段砂岩测井曲线为“钟型”，为河道微相。6867.78m-6903.3m测井曲线为“指状”，为席状砂微相；6905.42m-6928.1m测井曲线为“钟型”，为河道微相；6930.12m-6951.42m测井曲线为“指状”，为席状砂微相；6954.24m-7039.9m测井曲线为“钟型”，为河道微相。

同样的方法，根据测井相模式，对2号井进行单井相厘定，6186m-6225m测井曲线为“钟型”，为河道微相；6230m-6235m测井曲线为“指状”，为席状砂微相；6259m-6312m测井曲线为“箱型”，为心滩微相；6316m-6338m测井曲线为“钟型”，为河道微相；6339.24m-6352m测井曲线为“指状”，为席状砂微相；6352m-6358m测井曲线为“钟型”，为河道微相；6358m-6375m测井曲线为“指状”，为席状砂微相；6375m-6388m测井曲线为“钟型”，为河道微相。

同样的方法，根据测井相模式，对3号井进行单井相厘定，5628m-5685m测井曲线为“钟型”，为河道微相；5685m-5690m测井曲线为“指状”，为席状砂微相；5690.5m-5704m测井曲线为“钟型”，为河道微相；5705m-5762m测井曲线为“箱型”，为心滩微相；5762m-5781m测井曲线为“钟型”，为河道微相；5783m-5803m测井曲线为“箱型”，为心滩微相；5805m-5846m测井曲线为“钟型”，为河道微相。

同样的方法，根据测井相模式，对4号井进行单井相厘定。

在单井沉积微相厘定基础上，将相邻井的沉积微相连接起来，即可完成连井剖面沉积微相刻画。

第四步，将所获得的沉积相、地层格架和构造格架三者叠加到一起，并在其中筛选出具有代表性的典型单元；

将多级中和面叠加到地层格架内，完成地层格架与构造格架叠加；

将沉积微相刻画图叠加到地层格架和构造格架上，完成三者叠加；

由地层格架、构造格架和沉积相，将目的层划分为若干小单元；

在划分出的小单元内进行筛选，筛选出能代表地层、构造和沉积相这三个变量的典型地质单元；所述筛选路径如下：

假如地层格架分为m个地层，由上至下，第一个地层有a种沉积微相，第二个地层有b种沉积微相，第三个地层有c种沉积微相，以此类推，找到这（a+b+c…）个对象；

把这（a+b+c…）个对象以中和面为界线，划分成成压性段和张性段；

最终筛选出（a+b+c…）*2个单元，这些单元能代表该目的层空间上任意位置的地质特征，为典型单元。

在本实施例中，如图6所示，将沉积相、地层格架和构造格架三者叠加到一起，并在其中筛选出具有代表性的典型单元，保证这些典型单元能代表整个目的层的特性。

对该层段内的5个准层序组逐层筛选，由上至下，可以发现在各准层序组内分别存在1种、3种、2种、2种和1种重要的沉积微相。再把每个层位的每种沉积微相分成张性段和压性段。最终筛选出（1+3+2+2+1）*2=18个典型单元。

第1个准层序组只有河道沉积一种微相，所以对于第1个准层序组而言，只有中和面一种界面差异性，所以可以选择任意一口井，进行张性段和压性段即可代表这个准层序组内的所有地质特征，如图6框选出的1和2单元。

第2个准层序组有河道、河口坝和席状砂两种沉积微相，那么需要对这三种沉积微相分别按照张性段和压性段筛选出3*2个单元，如图6中3和4单元分别对应席状砂微相的张性段和压性段，图6中5和6单元分别对应河道微相的张性段和压性段,11和12单元分别对应河口坝微相的张性段和压性段。

第3个准层序组有河道和心滩两种沉积微相，那么需要对这两种沉积微相分别按照张性段和压性段筛选出2*2个单元，如图6中7和8单元分别对应河道微相的张性段和压性段，图6中9和10单元分别对应心滩微相的张性段和压性段。

第4个准层序组有河道和席状砂两种沉积微相，那么需要对这两种沉积微相分别按照张性段和压性段筛选出2*2个单元，如图6中13和14单元分别对应河道微相的张性段和压性段，图6中15和16单元分别对应席状砂微相的张性段和压性段。

第5个准层序组主要为河道微相，那么需要对河道微相按照张性段和压性段筛选出1*2个单元，如图6中17和18单元分别对应河道微相的张性段和压性段。

第五步，综合矿物学观测手段对第四步中获得的所有典型单元建立典型单元的成岩演化序列。所述矿物学观测手段包括铸体薄片、扫描电镜和电子探针；所述综合矿物学观测手段建立典型单元的成岩演化序列的具体路径如下：

采用离子探针原位碳-氧同位素分析和盐水包裹体测试技术确定重要成岩矿物形成时的地质温度，所述重要成岩矿物包括碳酸盐胶结物、石英胶结物和硬石膏；

将重要成岩矿物形成时的地质温度与热史和埋藏史结合，热史、埋藏史是温度和地质年代的对应关系图，将重要成岩矿物形成时的地质温度对应到热史和埋藏史图上，即可确定重要成岩矿物形成时的地质年代；

根据重要成岩矿物形成时的地质年代，结合成岩矿物演化顺序，建立成岩演化序列；所述建立成岩演化顺序的路径如下：通过岩心薄片、扫描电镜、阴极发光和矿物成分扫描图件，观察成岩矿物接触关系和所处位置，分析出成岩矿物形成的先后顺序；所述建立成岩演化序列的路径如下：已知成岩矿物形成的先后顺序，根据其中几种重要成岩矿物形成时的地质年代，则可以推出其他所有成岩矿物形成时的地质年代，所有成岩矿物形成的地质年代称为成岩演化序列。

在本实施例中，如图7所示，对步骤4筛选出的18个典型单元逐个进行成岩演化分析。首先针对对1个单元进行成岩演化分析，综合铸体薄片、扫描电镜、电子探针等矿物学观测手段，认为1单元的成岩演化顺序依次为：黏土包壳，第一期碳酸盐胶结物形成，大气水淋滤，自生长石，第二期碳酸盐胶结物形成，有机酸溶蚀，钠长石化。采用离子探针原位碳-氧同位素分析、盐水包裹体测试等技术可以确定第一期白云石形成时的地层温度为0-80℃、第二期方解石形成时的地层温度为40-70℃，第二期白云石形成时的地质温度为70-110℃。把这些地质温度投影到热史、埋藏史图件上，则第一期白云石形成时的地质年代为140-10ma，第二期方解石形成时的地质年代为30-3ma，第二期白云石形成时的地质年代为5-3ma。这样即完成了第1个典型单元的成岩演化序列。

第六步，将经由第五步获得的典型单元的成岩演化序列放置到地层、构造和沉积叠加的格架上，由于典型单元代表了目的层空间上所有单元的地质情况，所以目的层在空间上任意位置的成岩演化序列都变成已知，这样就完成了储层时空演化。

在本实施例中，如图6所示，对图中18个典型单元都采用步骤5所用方法建立对应的成岩演化序列，由于这18个典型单元能代表目的层任意位置的地质特征，因此这18个典型单元可以代表整个目的层空间所有位置的成岩演化，这样就完成了库车坳陷克深井区巴什基奇克组储层时空演化分析。

通过以上给出的具体实施例可知，本方法将沉积相、地层格架和构造格架三者进行了创造性的结合，并且采用了多级“中和面”的构造模式，能够恢复出真实的山前挠曲盆地碎屑岩储层时空演化分析。山前挠曲盆地的储层经历了复杂的构造演化，因此储层的成岩演化过程异常复杂，如果把目的层当做一个整体进行分析，则无法理解储层非均质性的成因机制，采用本方法“化繁为简，”把目的层划分为若干单元，再筛选出典型单元，只需要研究每个典型单元的成岩演化过程，就能清楚整个目的层空间任意位置的成岩演化过程。