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《中国石油大学(华东)》 2016年
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扇三角洲储层构型及数值模拟研究

贾珍臻  
【摘要】:扇三角洲沉积广泛发育于我国中-新生代陆相断陷盆地,构成了我国重要的油气储层类型。靠山近源的典型构造背景造就了扇三角洲垂向上快速堆积、侧向上毗邻发育的沉积属性,使得该类储层的精细表征和预测具有一定困难。论文围绕扇三角洲沉积体的沉积特征、结构模式、演化规律、控制因素等主题,首先利用滦平断陷盆地中生代白垩系扇三角洲野外露头,开展了陡坡型扇三角洲和缓坡型扇三角洲原型模型的研究;其次以露头模型为依据,运用储层层次分析思想,开展了基于井数据的苏德尔特油田兴安岭油组的地下扇三角洲沉积体的构型表征;然后利用了Dionisos沉积数值模拟软件重建了扇三角洲朵体与扇三角洲沉积地层的形成过程,重现了在露头或者地下的扇三角洲沉积体中所呈现出的地质特征,并通过过程分析探讨了其发育规律和控制因素;最后,作为对复杂岩性扇三角洲储层构型的补充性研究,探讨了成岩作用对含油气盆地扇三角洲沉积砂体连通性与非均质性的改造意义。对滦平盆地处于不同构造位置的三个典型的扇三角洲野外露头的踏勘表明,陡坡型扇三角洲和缓坡型扇三角洲均可发育扇三角洲平原亚相、扇三角洲前缘亚相、前三角洲亚相。其中,陡坡型扇三角洲规模相对较小,沉积地层中砾岩和砂砾岩百分含量相对较高;扇三角洲平原以泥石流沉积为主,水道发育特征不明显;扇三角洲前缘整体表现为辫状水道和少量水道间沉积特征,河口坝偶有发育,整体相对较少见;水道下切冲刷现象明显,多期次水道沉积叠置发育,整体以重力流沉积为主,兼具牵引流沉积特征。缓坡型扇三角洲平原相带发育规模较小,不同期次的砂砾岩扇体垂向上被泥岩所隔,单期砂砾岩体沉积厚度不大,泥质含量较少,主要发育近端主水道,与陡坡型扇三角洲相比,牵引流成分明显增多;扇三角洲的前缘亚相的分布范围相对较广,在前缘近端,发育厚层叠置的砾质水道沉积,砂地比含量相对较高,水道沉积相互切割作用明显;在前缘远端,随着水动力的减弱,水道逐级分叉作用明显,砂地比降低,砂质的小规模水道在沉积剖面上呈现出孤立透镜体的特征。结合滦平野外露头所直观揭示的扇三角洲沉积体的亚(微)相组成、砂体结构、分类模式等信息,运用储层层次分析思想,对海拉尔盆地苏德尔特油田兴安岭油层的一套地下扇三角洲沉积体进行了多级构型研究。该扇三角洲沉积体可依据中-短期旋回界面、湖泛期泥岩等划分出复合成因单元、单一扇体、复合扇体三个层次。复合成因单元由于所处的旋回阶段以及内部单元组成的不同可呈现出紧密叠加、镶嵌叠加以及相隔叠加三种不同的叠加模式,并可以分别与露头模式中的复合水道由近源端向远源端的演化特征相对应。利用钻遇于各期扇体不同位置的单一扇体测井响应特征,可识别出4种6级单一扇体构型单元,表现为从近源端的扇体到前缘主体扇体再到远源端的单一扇体测井曲线幅度依次降低,组合形态由箱型-箱型/钟型/漏斗型-钟型/漏斗型/指型依次变化。通过单一扇体侧向边界识别、邻井对比与组合关系特征,在研究区识别了层状叠合式、交错叠合式、主次叠加式以及交互叠加式4种复合扇体组合模式。层序基准面旋回对不同级次扇三角洲构型单元的的形态、分布、接触关系等具有控制作用:在中期基准面旋回的控制下,7级复合扇体单元可表现出进积、加积或者退积的堆积特点;在短期基准面旋回的控制下,6级单一扇体表现出内幕式的小幅高频的进积或者退积特征,并且在发育规模、砂体厚度、砂地比等方面表现出与短期基准面旋回相适应的变化。超短期基准面旋回控制的5级复合成因朵叶体,不发生规模的改变,仅表现为朵体的摆动、内部复合河道单元或者其它复合结构单元的迁移、增生与消亡等。综合野外露头和地下储层的扇三角洲研究成果,利用Dionisos三维沉积模拟软件,通过设计单物源和多物源扇三角洲模拟,构建不同时期不同规模扇三角洲朵体的发育特征和叠置模型,结合基准面旋回演化,实现了对完整扇三角洲沉积体系格架的建立。单点物源的扇三角洲模拟实验表明,扇三角洲的发育按照轴向—垂向—侧向的顺序依次生长。扇体的进积过程中,泥砂的坡降调节作用导致扇体发生侧缘的迁移。多点扇三角洲沉积模拟实验表明,各期次的扇三角洲砂体以垂向加积为特点,砂体间以不稳定的泥质隔层为界面,并向两端逐渐加厚。毗邻的扇体侧缘以发育扇三角洲间湾为特点,以细粒沉积为主,当物源供给加强时,扇体间湾处的侧积现象发育,造成在扇体间湾处同样发育厚层的砂体,形成片状发育的砂席。多点物源的扇三角洲模拟结果基本可以与苏德尔特油田发育的地下扇三角洲沉积地层相类比。碎屑物质组成、入湖坡度、供给速率以及湖水深度对扇三角洲规模、结构和形态均具有重要影响。碎屑物质越粗,扇三角洲前缘的变化速度越慢,扇三角洲前缘的弧度越小,呈平直状,反之则平面形态变化快,前缘弧度更大,更趋于扇形。同时,粗碎屑的扇三角洲常伴生有高密度异重流,而较细粒的扇三角洲只发育滑塌型浊积岩沉积。入湖坡度直接控制扇三角洲的展布形态,陡坡扇三角洲轴向的伸长作用明显,呈舌状展布,而缓坡扇三角洲平面展宽更大,更趋于扇形。沉积物的供给速率则直接控制着扇三角洲的演化速率,供给速率越快,扇体的轴向伸长与横向展宽就越快,且展宽速率的变化更为明显。湖泊水体的深度控制着扇三角洲的三层结构及其稳定性。湖水越深,扇三角洲前缘越容易发生重力滑塌。着眼于对地下储层更具有实际意义的有利储集空间分布的诉求,探讨了成岩改造作用的储层构型意义。在经历了复杂的成岩改造作用之后,苏德尔特油田扇三角洲储层岩石发育强压实成岩相、弱压实—方解石中强胶结成岩相、中等压实—方沸石/长石强溶解成岩相、中等压实—方沸石/长石中强溶解—高岭石强烈充填成岩相四种成岩相类型;6级单一扇体内部由于强压实成岩相和弱压实-方解石中强胶结成岩相的发育,原本在横向上表现为连通体的砂体表现出较强的非均质性,仅在部分地区发育较多的有效储层,且随着埋藏深度增加,有效储层比例逐渐降低;对于上下叠置的7级复合扇体,由于大量发育强压实成岩相和弱压实-方解石中强胶结成岩相构成致密成岩隔夹层,造成原本连通的两期扇体纵向上不再连通或只有局部纵向连通性。
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P618.13

【参考文献】
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【二级参考文献】
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