聶銀蘭,謝慶賓,朱筱敏,張美洲
(中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院,北京 102249)
本文所述細(xì)粒沉積巖是由直徑小于62.5 μm,且質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)50%的顆粒組成的沉積巖,主要成分包括陸源碎屑和黏土礦物,還有一些自生礦物(碳酸鹽、生物硅質(zhì)、有機(jī)質(zhì)等顆粒)[1]。隨著油氣資源需求量的增加及常規(guī)油氣勘探開發(fā)難度的增大,非常規(guī)油氣的研究逐漸占據(jù)重要位置,特別是富含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒沉積巖,既是頁(yè)巖油氣的烴源巖,又是儲(chǔ)層,目前已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。盡管我國(guó)目前仍處于油氣儲(chǔ)量及產(chǎn)量穩(wěn)定增長(zhǎng)的階段,但在油氣消費(fèi)需求與日俱增的情況下,進(jìn)一步加快我國(guó)油氣可持續(xù)發(fā)展、積極尋找新的接替能源勢(shì)在必行。
我國(guó)具有巨大的頁(yè)巖油氣開發(fā)潛力。陸相頁(yè)巖主要發(fā)育在松遼盆地白堊系、渤海灣盆地古近系、鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)、準(zhǔn)噶爾盆地上二疊統(tǒng)和中下侏羅統(tǒng)、吐哈盆地中下侏羅統(tǒng)和四川盆地上三疊統(tǒng)—下侏羅統(tǒng);海相頁(yè)巖主要發(fā)育在華北下古生界、南方下寒武統(tǒng)和上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)、塔里木盆地寒武系—奧陶系。
目前,細(xì)粒沉積巖的研究越來(lái)越受到地質(zhì)學(xué)者及勘探家們的重視,分析細(xì)粒沉積巖的巖相劃分、沉積環(huán)境和沉積機(jī)制,建立不同構(gòu)造演化階段形成的細(xì)粒沉積模式,均有助于整體了解細(xì)粒沉積巖的形成過(guò)程、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的特征和分布,為細(xì)粒沉積巖的研究和非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)提供地質(zhì)理論依據(jù)。
巖相是在一定沉積環(huán)境中形成的巖石類型及其組合[2-4],是古沉積環(huán)境與沉積機(jī)制共同作用的結(jié)果。任何能反映沉積環(huán)境因素的巖石學(xué)及古生物學(xué)標(biāo)志,均可作為巖相的劃分依據(jù)和標(biāo)志[5]。不同類型的沉積盆地具有不同的沉積環(huán)境和沉積過(guò)程,巖相劃分便于探討沉積環(huán)境及其成因,有助于細(xì)粒沉積巖的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)。
巖相劃分主要依據(jù)礦物成分、沉積構(gòu)造和有機(jī)質(zhì)豐度。礦物成分是構(gòu)成巖相的物質(zhì)基礎(chǔ),常以陸源碎屑礦物、碳酸鹽礦物、黏土礦物為三端元進(jìn)行巖相劃分;沉積構(gòu)造是沉積過(guò)程的直接反映,通過(guò)露頭和巖心觀察描述能很好地識(shí)別沉積構(gòu)造(見(jiàn)圖 1),Lazar等[6]在用野外露頭、巖心和薄片進(jìn)行細(xì)粒沉積巖命名研究時(shí),也著重考慮了沉積構(gòu)造對(duì)原始沉積條件和頁(yè)巖地層形成環(huán)境的重要作用;有機(jī)質(zhì)豐度能夠反映沉積區(qū)的氣候條件及水體營(yíng)養(yǎng)度,根據(jù)有機(jī)質(zhì)豐度的差異可劃分高、中、低有機(jī)質(zhì)3種類型。
圖1 鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組典型的細(xì)粒沉積構(gòu)造
還有學(xué)者著重野外露頭描述,根據(jù)巖石的粒度、顏色、結(jié)構(gòu)、化石特征進(jìn)行了巖相分類。Abouelresh 等[7]對(duì)美國(guó)Barnett頁(yè)巖進(jìn)行研究,根據(jù)原始沉積構(gòu)造、生物擾動(dòng)劃分了富針狀泥巖、塊狀泥巖等5種巖相。大部分學(xué)者綜合野外露頭和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)行了巖相劃分。Loucks 等[8]分析美國(guó) Barnett頁(yè)巖的巖心、薄片、全巖X射線衍射、測(cè)井曲線,根據(jù)礦物學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和生物群識(shí)別出了層狀硅質(zhì)泥巖、層狀泥質(zhì)灰?guī)r等3種常見(jiàn)的巖相。
隨著細(xì)粒沉積物沉積機(jī)制的研究逐步深入,發(fā)現(xiàn)細(xì)粒沉積物不僅可以沉積在安靜的水體中,還可以在水體動(dòng)蕩的環(huán)境中形成不同類型的紋層。例如,濟(jì)陽(yáng)坳陷發(fā)現(xiàn)了富有機(jī)質(zhì)紋層、隱晶碳酸鹽巖紋層和黏土紋層[9]。紋層特征也被作為重要的劃分依據(jù),用來(lái)反映沉積物輸入及水動(dòng)力條件,根據(jù)紋層組合和比例可進(jìn)行巖相劃分。
細(xì)粒沉積巖儲(chǔ)層復(fù)雜的非均質(zhì)性增加了常規(guī)定性方法對(duì)巖相解釋的難度,獲取研究所需高質(zhì)量的巖心樣品和地球物理測(cè)井響應(yīng)數(shù)據(jù)通常受到成本和時(shí)間的限制。Bhattacharya等[10]提出了定量的巖相模擬法,將不同的數(shù)學(xué)技術(shù)應(yīng)用于普遍存在的常規(guī)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù),根據(jù)巖石類型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn),確定巖相和常規(guī)測(cè)井資料之間的相互關(guān)系,在沒(méi)有高質(zhì)量的巖心或測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的井中也能定量確定巖相,從而解決了利用測(cè)井資料定量進(jìn)行巖相分類的問(wèn)題。
細(xì)粒沉積巖以陸源碎屑、碳酸鹽和黏土礦物為主。通常,陸源碎屑礦物主要發(fā)育在濱淺湖環(huán)境,水體還原性弱,發(fā)育多種交錯(cuò)層理,具有強(qiáng)烈的生物擾動(dòng);碳酸鹽礦物主要發(fā)育在半深湖環(huán)境,水體還原性較強(qiáng),黃鐵礦含量明顯增加,發(fā)育波狀層理;黏土礦物主要發(fā)育在深湖環(huán)境,水體極度缺氧,黃鐵礦較發(fā)育,發(fā)育水平層理。受古氣候、古構(gòu)造和古水深的影響,當(dāng)氣候干冷、水深大于碳酸鹽補(bǔ)償深度時(shí),沉積物以極細(xì)粒黏土礦物供給為主,沉積速度緩慢,極度缺氧,發(fā)育平直紋層黏土巖相;當(dāng)水深小于碳酸鹽補(bǔ)償深度,且氣候由干冷向暖濕轉(zhuǎn)變時(shí),在湖底除了沉積富有機(jī)質(zhì)的黏土紋層,還可發(fā)育碳酸鹽巖紋層。氣候暖濕時(shí)期,在生物化學(xué)作用下,碳酸鹽巖產(chǎn)率極高,形成石灰?guī)r,紋層受輕微底流的影響。當(dāng)水深減小到水體分層界面附近,水體分層穩(wěn)定性變差,相對(duì)粗粒的陸源長(zhǎng)英質(zhì)礦物輸入增多,季節(jié)性回水產(chǎn)生底流,發(fā)育不平直紋層混合巖相。在氣候干冷的淺湖環(huán)境,水體不存在分層且能量較強(qiáng),發(fā)育塊狀混合巖相。例如,張順等[11]綜合礦物成分、層理、有機(jī)質(zhì)豐度、顏色等因素進(jìn)行分析,將東營(yíng)凹陷古近系沙三段—沙四段半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖巖相劃分為紋層狀石灰?guī)r、頁(yè)狀石灰?guī)r等9種類型,認(rèn)為它們自湖盆中心向?yàn)I淺湖(岸)呈環(huán)帶狀分布。寧方興等[12]綜合應(yīng)用巖心、薄片、全巖X射線衍射等資料,將東營(yíng)凹陷古近系沙四上亞段—沙三下亞段細(xì)粒沉積巖巖相劃分為富有機(jī)質(zhì)紋層狀隱晶泥質(zhì)灰?guī)r、富有機(jī)質(zhì)紋層狀微晶泥質(zhì)灰?guī)r等8種類型。
復(fù)雜的古沉積環(huán)境對(duì)研究細(xì)粒沉積巖的巖相組合具有重要意義。目前恢復(fù)古沉積環(huán)境的方法主要有4種:1)地球化學(xué)元素特征分析。巖層中元素差異會(huì)受到沉積環(huán)境的影響,地球化學(xué)元素尤其是特征元素質(zhì)量比值的變化能很好地反映沉積環(huán)境的變化[13]。2)黃鐵礦形態(tài)學(xué)分析。細(xì)粒沉積巖的黃鐵礦豐度與有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)協(xié)同變化,具有很強(qiáng)的相關(guān)性,通過(guò)分析黃鐵礦的形態(tài)與豐度,可判斷細(xì)粒沉積巖的沉積環(huán)境[14]。3)紋層的成因類型分析。隱晶方解石紋層主要形成于鹽水環(huán)境,可以反映古水體鹽度或古氣候干濕的變化,代表沉積水體更多地表現(xiàn)為鹽度分層;黏土紋層則相對(duì)更多地與盆外的水體注入有關(guān),被水流帶入湖泊的黏土物質(zhì)在安靜的水底周期性地沉積下來(lái),形成黏土紋層;有機(jī)質(zhì)紋層形成于浮游藻類繁盛時(shí)期,一般與古氣候轉(zhuǎn)為溫暖濕潤(rùn)有關(guān)。4)古生物分析。相同的沉積環(huán)境,生物群種類和數(shù)量一般具有相似性,研究不同古生物群的分布規(guī)律可以指示沉積環(huán)境的變化。
傳統(tǒng)觀念認(rèn)為,富含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒沉積物多發(fā)育于海(湖)侵時(shí)期的深水環(huán)境,緩慢沉降的穩(wěn)定海(湖)盆、閉塞缺氧的安靜水體和低沉積速率是富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖重要的沉積模式。然而,通過(guò)野外地質(zhì)調(diào)查和大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在相對(duì)淺水的條件下也能沉積富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。隨著研究的不斷深入及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷進(jìn)步,認(rèn)為細(xì)粒沉積巖的沉積過(guò)程往往不是穩(wěn)定的,在相對(duì)穩(wěn)定的沉積過(guò)程中夾有部分不穩(wěn)定沉積,反映當(dāng)時(shí)存在由氣候變化造成的強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境或發(fā)生事件沉積。
物源、氣候、水體物理化學(xué)條件及構(gòu)造作用會(huì)影響細(xì)粒沉積的過(guò)程和富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的發(fā)育。物源為細(xì)粒沉積巖的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ),并決定了巖相的成分;氣候及水體物理化學(xué)條件控制了細(xì)粒沉積巖的各成分含量及垂向疊置特征;構(gòu)造作用通過(guò)控制沉積相進(jìn)而控制了細(xì)粒沉積巖的展布特征。
海相細(xì)粒沉積巖主要發(fā)育在構(gòu)造活動(dòng)比較穩(wěn)定的克拉通盆地區(qū)、海岸平原和陸棚環(huán)境的局限海滯留區(qū)。富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要發(fā)育于海侵時(shí)期的深海環(huán)境中,緩慢沉降的穩(wěn)定海盆、高海平面、半封閉水體和低沉積速率是海相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的重要沉積模式。海相細(xì)粒沉積巖的巖性主要為泥頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥頁(yè)巖及石灰?guī)r,烴源巖富含有機(jī)質(zhì),成熟度中等—高;礦物成分以脆性礦物為主,儲(chǔ)集空間類型主要為微裂縫、粒間孔和自生礦物的晶間孔,孔隙連通性較好[15-18]。
陸相細(xì)粒沉積巖通常發(fā)育在處于鼎盛時(shí)期的湖泊,受構(gòu)造活動(dòng)的影響,不同位置的地層厚度存在較大的差異,也可能存在厚度超過(guò)海洋沉積物的地層。由于湖泊對(duì)高頻氣候變化的敏感性較強(qiáng),這種明顯的厚度差異導(dǎo)致地層具有更強(qiáng)的非均質(zhì)性[19]。陸相細(xì)粒沉積巖的巖性主要為石灰?guī)r、黏土巖和陸源碎屑巖,受沉積環(huán)境變化大的陸相湖盆影響,縱向上具有多旋回疊置的特點(diǎn);礦物成分以石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽、黃鐵礦和黏土礦物為主,脆性礦物較少。除了陸源碎屑沉積外,細(xì)粒沉積中還包含火山物質(zhì)沉積。火山灰中富含大量的礦物質(zhì)和微量元素,為生物提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)成分,促進(jìn)了水生生物的繁殖和發(fā)育,使有機(jī)質(zhì)富集。凝灰?guī)r在短時(shí)間內(nèi)大面積地覆蓋泥頁(yè)巖,對(duì)前期的有機(jī)質(zhì)起到重要的保護(hù)作用;凝灰?guī)r的脫?;饔眯纬闪舜罅康拇紊紫?,是良好的儲(chǔ)集體[20-21]。
在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里,研究人員認(rèn)為細(xì)粒沉積物只能在靜水中垂向沉降,受到水流作用時(shí)會(huì)再懸浮?,F(xiàn)代研究表明:大多數(shù)直徑小于10 μm的黏土顆粒以絮凝物形式沉積,絮凝過(guò)程有助于大量泥質(zhì)沉積物在海洋環(huán)境中的長(zhǎng)距離搬運(yùn);而直徑大于10 μm的黏土顆粒則主要以單顆粒形式沉降[22-23]。
濁流在海洋、湖泊環(huán)境中均可作為搬運(yùn)、沉積細(xì)粒沉積物的主要營(yíng)力,具有較強(qiáng)的侵蝕能力,可見(jiàn)沖刷面、槽模等沖刷充填構(gòu)造,分布于海底峽谷出口或湖盆、深海平原或湖盆中央、大型扇體前緣或水道延伸方向[24]。
碎屑流是高濃度的沉積物與流體的混合。砂質(zhì)碎屑流在深水環(huán)境形成以塊狀層理為主的沉積體[25];泥質(zhì)碎屑流是一種砂、礫、泥混雜的基質(zhì)支撐的重力流,沉積構(gòu)造可發(fā)育塊狀層理等:二者均在陡坡帶以及各種三角洲前緣滑塌作用形成的深水重力流中廣泛發(fā)育[26]。
異重流是由洪水期河口直接注入、因密度大于匯水盆地水體密度而沿水體底部分層流動(dòng)的持續(xù)型濁流[27]。垂向上常見(jiàn)反粒序-正粒序成對(duì)出現(xiàn),上攀層理、波狀層理較發(fā)育,內(nèi)部可見(jiàn)明顯的沖刷侵蝕界面。異重流有利的發(fā)育場(chǎng)所包括斷控陡坡帶扇三角洲沉積斜坡前方、斷階帶辮狀河三角洲沉積斜坡前方[28]。
滑塌可以作為單個(gè)事件,將更大體積的泥沙運(yùn)移至斜坡。底部沉積物在滑動(dòng)過(guò)程中受到摩擦作用,會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)面、小斷層、滑塌褶皺、砂泥巖碎塊或角礫等。該類型常發(fā)育于快速堆積和構(gòu)造活動(dòng)背景下各類三角洲前緣或?yàn)紊绑w的再沉積[29]。
細(xì)粒沉積物的沉積過(guò)程不僅是單一懸浮沉降,還包括重力流沉積[30]。細(xì)粒沉積物的形成包括一系列潛在的搬運(yùn)、沉積和改造過(guò)程,如濁流、碎屑流、異重流、滑塌等。碎屑流與濁流可相互轉(zhuǎn)化,異重流也可轉(zhuǎn)化為碎屑流或誘發(fā)斜坡失穩(wěn)而產(chǎn)生濁流[31]。其轉(zhuǎn)化順序首先是滑動(dòng)變?yōu)榛?,然后變?yōu)樗樾剂?,最后轉(zhuǎn)化為濁流沉積。除此之外,這幾種過(guò)程可以同時(shí)發(fā)生或轉(zhuǎn)換。濁流在遠(yuǎn)洋沉積中占有重要位置。近年來(lái),異重流的作用機(jī)制也引起了廣泛關(guān)注,因無(wú)需大量沉積物的積累和觸發(fā)機(jī)制,異重流的發(fā)生頻率比碎屑流和濁流更高。不同地區(qū)細(xì)粒沉積物的沉積過(guò)程及動(dòng)力類型也存在很大差異,且大部分地區(qū)細(xì)粒沉積物的沉積機(jī)制都不是受單一的動(dòng)力學(xué)控制,而是受多種成因機(jī)制的共同作用。不同地區(qū)發(fā)育的細(xì)粒沉積巖巖相組合類型不同,代表了不同的沉積動(dòng)力。
地質(zhì)學(xué)家對(duì)細(xì)粒沉積巖的沉積模式提出了許多不同的看法,認(rèn)為大部分的細(xì)粒沉積物在安靜穩(wěn)定的深水環(huán)境中沉積,其中也夾雜著一些濁流沉積。隨著研究的不斷推進(jìn),發(fā)現(xiàn)淺水環(huán)境中也能沉積富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。在淺水和深水的過(guò)渡環(huán)境中也可能發(fā)育細(xì)粒沉積巖。
細(xì)粒沉積巖通常沉積在氣候溫暖濕潤(rùn)、構(gòu)造條件比較穩(wěn)定、距離物源較近、水體閉塞的深水環(huán)境。這一沉積模式在海相和陸相環(huán)境均常見(jiàn)。湖相環(huán)境以鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段為代表,建立了湖侵—水體分層沉積模式[32]:深湖區(qū),受湖流影響較小,水體閉塞,極度缺氧,巖石類型以頁(yè)巖為主,是富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的主要物質(zhì)來(lái)源;半深湖區(qū),受湖流影響增大,水體相對(duì)動(dòng)蕩,巖石類型以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主,砂質(zhì)碎屑流沉積有利于下伏頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的保存;濱淺湖區(qū),受湖流影響最大,水體含氧量較高,巖石類型以泥質(zhì)粉砂巖為主,孔隙發(fā)育,連通性較好,是良好的儲(chǔ)集體。在深水環(huán)境中,某些局部地區(qū)可發(fā)育重力流沉積,加快深水區(qū)的沉積速率和有機(jī)質(zhì)的埋藏保存[33]。海相環(huán)境以沃斯堡盆地密西西比Barnett地層為代表,Barnett地層沉積于較深的前陸盆地,水體閉塞,底層水體缺氧,有機(jī)質(zhì)豐富,沉積過(guò)程包括懸浮流、密度流和等深流等[34]。
組成細(xì)粒沉積巖的礦物還包括一些遠(yuǎn)源火山物質(zhì)。這些火山物質(zhì)在不同位置的沉積特征存在很大差異。根據(jù)這一特征,發(fā)現(xiàn)細(xì)粒沉積巖并不是在單一的深湖—半深湖環(huán)境沉積,而是在深水與淺水控制區(qū)的斜坡帶上沉積。淺水環(huán)境中,火山物質(zhì)周期性的堆積,不僅有利于火山凝灰物質(zhì)快速堆積,形成厚層凝灰?guī)r,而且能使湖水溫度持續(xù)升高,有利于湖相泥頁(yè)巖中生烴母質(zhì)的繁殖,使有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加;深水環(huán)境中,閉塞缺氧、安靜穩(wěn)定的沉積環(huán)境有利于深水原地沉積的形成,火山凝灰物質(zhì)以薄層凝灰?guī)r為主,其中一部分也能以重力流的搬運(yùn)方式進(jìn)入深水區(qū),期間與湖泥或砂巖混合形成可作為儲(chǔ)層的凝灰質(zhì)沉積巖[35-36]。海相細(xì)粒沉積往往很少有火山碎屑沉積,這一沉積模式在陸相湖泊環(huán)境較為常見(jiàn)。
細(xì)粒沉積巖并不總是發(fā)育于深水環(huán)境。美國(guó)阿巴拉契亞盆地Marcellus頁(yè)巖就是形成于典型的淺海環(huán)境。在野外勘探記錄中,許多黑色頁(yè)巖直接覆蓋在不整合面上,說(shuō)明頁(yè)巖沉積的水體較淺,還發(fā)現(xiàn)了沖刷面、混合紋層、波紋層理、各種交錯(cuò)層理及正粒序和反粒序等典型的受風(fēng)暴影響的沉積相標(biāo)志。這種淺水沉積模式一般出現(xiàn)在海相環(huán)境,構(gòu)造相對(duì)比較穩(wěn)定,有利于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的保存[37-38]。
頁(yè)巖油氣的成功開發(fā),拓展了油氣資源的勘探開發(fā)類型與儲(chǔ)量,突破了早期石油工業(yè)常規(guī)儲(chǔ)層的下限和傳統(tǒng)的圈閉成藏觀念。有機(jī)質(zhì)豐度、保存條件、孔滲性和構(gòu)造都會(huì)影響頁(yè)巖油氣的產(chǎn)量。
細(xì)粒沉積巖往往發(fā)育于構(gòu)造活動(dòng)比較穩(wěn)定的區(qū)域,表層水中浮游生物遺體、黏土有機(jī)質(zhì)團(tuán)粒、火山灰中的微量元素等提供了大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),增加了烴源巖的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù),形成有機(jī)質(zhì)豐度高、分布范圍廣的優(yōu)質(zhì)烴源巖??紫逗臀⒘芽p是頁(yè)巖油氣的重要儲(chǔ)集空間,硅質(zhì)、鈣質(zhì)頁(yè)巖脆性好,易發(fā)育基質(zhì)孔隙、頁(yè)理縫及構(gòu)造縫。重力流可搬運(yùn)大量分選性和磨圓度較好的石英、長(zhǎng)石等碎屑顆粒,為改善頁(yè)巖儲(chǔ)集空間提供了良好機(jī)制。有機(jī)質(zhì)的保存條件也是重要的影響因素,構(gòu)造活動(dòng)穩(wěn)定、盆地水體封閉性較好等均有利于頁(yè)巖油氣的保存。重力流向盆地內(nèi)輸入大量外來(lái)物質(zhì),加快了深水區(qū)的沉積速率和有機(jī)質(zhì)的埋藏保存。細(xì)粒沉積巖巖具有良好的儲(chǔ)蓋組合,高效的氣源供給、充足的儲(chǔ)存空間及相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造使原油裂解氣和儲(chǔ)層經(jīng)深埋后抬升,但保存狀態(tài)始終較好,形成頁(yè)巖氣“超壓封存箱”[39]。受沉積相和成巖作用的控制,局部地區(qū)發(fā)育甜點(diǎn),地質(zhì)甜點(diǎn)區(qū)為頁(yè)巖油氣的大面積分布與局部富集提供了儲(chǔ)集條件。
目前,我國(guó)不斷加大頁(yè)巖油氣的勘探開發(fā)力度,細(xì)粒沉積巖的研究逐漸變得普遍和廣泛。隨著目前實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷進(jìn)步,沉積研究的方向也在逐漸由靜態(tài)轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài),很多實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段也逐漸從宏觀到微觀,研究領(lǐng)域也從淺層到深層,在細(xì)粒沉積巖的研究方面也不斷細(xì)化。以下5個(gè)方面將成為未來(lái)細(xì)粒沉積巖的研究熱點(diǎn):1)系統(tǒng)、科學(xué)的細(xì)粒沉積巖巖相劃分;2)細(xì)粒沉積巖地質(zhì)與地球物理綜合表征;3)細(xì)粒沉積與粗粒沉積綜合研究;4)細(xì)粒沉積巖的形成機(jī)制、沉積水動(dòng)力學(xué)條件分析;5)細(xì)粒沉積巖的油氣勘探潛力評(píng)價(jià)和工程開發(fā)。
對(duì)此,本文提供以下幾個(gè)可供參考的研究方法:1)開展精細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查,分析野外露頭,將粗粒沉積和細(xì)粒沉積結(jié)合起來(lái),明確二者的聯(lián)系,通過(guò)研究粗粒碎屑巖的礦物組成、沉積結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,明確沉積環(huán)境,推斷與粗粒沉積伴生的細(xì)粒沉積環(huán)境;2)通過(guò)高分辨率CT掃描、核磁共振、氣體吸附等技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層三維多尺度孔隙結(jié)構(gòu)與可動(dòng)流體的定量評(píng)價(jià)[40];3)加強(qiáng)基于巖性刻度的細(xì)粒沉積物的地球物理定量表征;4)嚴(yán)格把握甜點(diǎn)選擇標(biāo)準(zhǔn),選擇最佳的層段與主要甜點(diǎn)富集區(qū),防止出現(xiàn)過(guò)多的低效井和無(wú)效井[41]。
細(xì)粒沉積巖的巖相劃分從初期以物質(zhì)成分作為主要依據(jù)的定性劃分到定量的巖相劃分,綜合應(yīng)用不同學(xué)科和技術(shù),提高了巖相劃分的準(zhǔn)確性。這些方法和手段為研究細(xì)粒沉積巖的環(huán)境特征奠定了基礎(chǔ)?!澳噘|(zhì)只能在靜水環(huán)境中沉積”這一傳統(tǒng)觀點(diǎn),在當(dāng)下研究過(guò)程中取得了重大突破。細(xì)粒沉積物的沉積過(guò)程不僅是單一懸浮沉降,還包括重力流沉積。細(xì)粒沉積物形成過(guò)程存在一系列潛在的搬運(yùn)、沉積和改造作用。在這一認(rèn)識(shí)的指導(dǎo)下,建立了細(xì)粒沉積的3種沉積模式:深水沉積模式、淺水—半深水沉積模式和淺水沉積模式。
目前細(xì)粒沉積巖仍然為薄弱的研究領(lǐng)域,應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)細(xì)粒沉積巖的理論研究,注重多種學(xué)科交叉應(yīng)用,考慮多方面的影響因素,以建立符合實(shí)際情況的沉積模型。