河流沉积学研究热点与进展--第11届国际河流沉积学大会综述

第11届国际河流沉积学大会于2017年7月17日-21日在加拿大卡尔加里大学举行,每四年举行一次的国际河流沉积学学术会议,吸引了当今北美、欧洲、澳洲及亚洲从事河流沉积学及相关学科研究的众多知名学者参会,研究成果充分体现了当前国际河流沉积学研究取得的重要进展和发展方向。重要进展有:1）河流动力学及其变化过程研究。其中包括将今论古法论现代河流沉积过程与古老地层对比,河道-洪泛平原体系的越岸复合沉积动力学,河流动力学与变化过程研究展望,恢复河道迁移过程:新一代平面图演化模式的讨论,冲积河流和基岩河流的湍流、颗粒间作用和沉积作用;2）陆缘河流。包括河流入海处的地貌动力学与沉积学,河流补给边缘的沉积物搬运、地貌和地层特征,干旱地区河流、冲积扇体系与风的相互作用,植被生长前、无植物生长、或是植被发育区河流的沉积过程研究;3）河流沉积地层及其地下资源。包括源-汇系统,"河流相模式"是否有用的讨论,辫状河、网状河、曲流河概念的厘定等;4）河流地貌变化。包括气候改变、泥泞植被洪泛平原等对河流沉积物通量、河流模式等产生影响,河道中冲积岛屿的演化和稳定河流的蛇曲化,河流环境中沉积物生物作用等。基于上述资料分析,认为河流演化过程从定性向定量化研究,物理模拟与数值模拟技术是河流沉积学研究不可或缺的手段,应用定量建模、数学计算等方法进行精准研究,碎屑锆石U-Pb定年技术是新一代从源到汇研究的重要工具等诸多方面,是我国学者应该重视并开展研究的方向。     

氯盐溶液的拉曼光谱特征及测试探讨

常温下氯盐溶液水的拉曼包络线歪斜度受氯离子浓度和阳离子的影响,水拉曼包络线歪斜度很难准确评价复杂流体中的氯离子浓度,在-170℃下氯盐溶液的拉曼光谱研究表明,H2O和nCl-[H OH-]n的拉曼光谱峰能很好地分解并明显地显示,其中nCl-[H OH-]n的拉曼峰与H2O的拉曼峰比值与氯盐的浓度呈正相关,用nCl-[H OH-]n的拉曼特征峰强度(I3401～3413.18cm-1)与H2O的拉曼特征峰强度(I3088～3106cm-1)比值(InCl-[H -OH-]n/IH2O)为纵座标,作相关图,二者的相关性较好,可以应用于溶液中氯离子摩尔浓度测定。     

准南斜坡带砂岩储层孔隙演化特征与有利储层评价:基于成岩物理模拟实验研究

通过自主研发的成岩物理模拟系统,对准噶尔盆地南缘斜坡带侏罗系细砂岩进行了成岩物理模拟实验,对前陆盆地特有的埋藏方式,即沉积早期长期浅埋,沉积晚期快速深埋影响下的储层物性特征、孔隙演化规律等进行了研究。结果表明,随着模拟温度、压力和模拟埋深的逐渐增大以及压实作用的不断加强,细砂岩颗粒间接触关系由点-线-凹凸接触,粒内裂纹逐渐出现,裂纹呈不规则分布或呈共轭剪切关系;模拟埋深2 000~3 000m时次生孔隙较为发育,孔径和喉径也表现出快速增大的趋势,埋深大于4 000m后,次生孔隙与孔径、喉径均开始呈现递减趋势。因此,推测埋深2 000~3 000m是准南斜坡带侏罗系有利储层发育的关键层位。     

埋藏压实-侧向挤压过程对库车坳陷深层储层物理性质的改造机理

早期长期浅埋、后期快速深埋及晚期强烈的侧向挤压作用是西部前陆盆地共性的地质演化过程,埋藏(机械)压实-侧向挤压过程对深层砂岩储层岩石物理性质与储集性具有重要的改造作用。开展成岩物理模拟实验研究,并与实际地质分析相结合,探索改造作用机制的演化过程,认为持续的垂向压实作用使储层碎屑颗粒由松散状至紧密堆积。在晚期侧向挤压、持续垂向埋藏压实共同作用下,深层碎屑颗粒表现为明显的共轭双方向定向排列特征。在快速垂向压实和强烈的侧向挤压应力作用下,石英、长石等颗粒内出现明显的无定向微裂缝、共轭剪切微裂缝。微裂缝的出现可增强颗粒的可溶蚀性,提高储层渗透性。明确埋藏(机械)压实-侧向挤压过程对深层砂岩储层物理性质与储集性的改造作用机制,对评价与预测深层有利储层的分布具有积极作用。     

干旱气候环境下季节性河流沉积特征——以库车河剖面下白垩统为例

通过对库车河剖面下白垩统巴西改组—古近系库姆格列木群底部的沉积露头实测,分析砂岩岩性组合、沉积构造特征、砾岩特征及沉积古环境,并结合现代天山南北季节性河流沉积特征,认为干旱气候条件下发育的季节性河流及季节性河流三角洲是白垩纪库车坳陷发育的重要沉积体系.下白垩统巴什基奇克组砂岩特征与现今广泛发育的季节性河流沉积特征极为相似,既有较为典型的河流相正韵律砂体大面积沉积,河道底部内碎屑泥砾与厚层块状的大型交错层理等砂岩,又显示出高能细砂岩和高能粉砂岩沉积,并具有较低的成分成熟度和较高的结构成熟度基本特征.在此基础上,建立了库车河剖面下白垩统巴西改组—巴什基奇克组沉积相模式:巴西改组沉积时期,库车坳陷发育面积较大的宽浅型湖泊,天山前发育的季节性河流进入湖泊后形成季节性河流三角洲;巴什基奇克组沉积时期,古天山前出现了多个小型湖泊,古天山山前发育大量的季节性辫状河与多个小型季节性辫状三角洲沉积.     

埋藏(机械)压实-侧向挤压地质过程下深层储层孔隙演化与预测模型

早期长期浅埋、后期快速深埋以及晚期强烈的侧向挤压作用是西部前陆盆地共性地质演化过程,受此地质演化过程影响,明确深层储层孔隙、孔径、喉径等参数的演化特征并进行定量评价,对油气勘探具有重要意义。开展成岩物理模拟实验,并与实际地质分析相结合,定量评价与预测了库车坳陷克拉苏构造带白垩系深层储层的孔隙类型与演化特征。研究结果认为,研究区深层储层的孔隙类型、含量变化及演化规律可划分为4个阶段,其中第3个演化阶段即深层储层快速埋藏后的早期阶段是孔隙度和渗透率提高的重要阶段,是此类地质过程下深层有利储层形成的关键时期。构造侧向挤压与成岩压碎破裂造缝、次生溶蚀两种改造机制,改善了深层储层的储集性、提高了渗透性,进而建立了深层储层孔隙预测模型。定量揭示出库车坳陷克拉苏构造带在埋深7 000~8 000 m甚至更深层段,储层孔径、喉径增大并保持,仍发育有效储层。     

正演模式下成岩作用的温压效应机理探讨与启示

为了探讨核心地质要素对成岩作用的影响,本文选取硅质人造砂为研究对象,从正演物理模拟的角度定量研究成岩作用对温度、压力与时间的响应特征。实验结果表明:硅质人造砂岩压实作用强度与压力、温度具有正相关关系,石英等自生矿物结晶度对温度响应明显,非晶态硅质向晶态转化的模拟温度应低于400℃。在温度一定情况下,矿物结晶与压力呈抛物线型关系,存在优势压力区间,硅质结晶对应的压力在137.5 MPa左右,压力对成岩作用贡献包括压实作用与热能效应两个方面,以压实作用为主;在成岩作用过程中,反应时间可适当补偿温压不足造成的成岩效应差异,其对化学成岩作用贡献大于压实作用。相关成果可为成岩作用数值模拟与定量研究提供参考,进一步推动成岩作用机理的深化研究。     

激光显微取样技术在川东北飞仙关组鲕粒白云岩碳氧同位素特征研究中的应用

显微取样碳氧同位素分析技术利用高聚焦激光束与碳酸盐岩样品作用,是一种在显微薄片下对岩石特定组构产生CO2的有效方法,其空间分辨率20～50μm,δ13C和δ18O的最好分析精度可达±0.22‰(σ),可以为碳酸盐岩碳氧同位素提供“高分辨率、原位”数据,微区分析是同位素测试发展的重要方向。用该技术对川东北飞仙关组鲕粒白云岩地球化学特征进行的研究表明,它可避免样品不纯带来的解释上的误差,为解释鲕粒白云岩成因提供了较为准确的地球化学信息,可进一步认识川东北飞仙关组鲕粒白云岩的成因问题。各种产状白云石的δ13C‰(PDB)值均大于当时海水值,说明白云石化流体没有淡水注入;而δ18O‰(PDB)分布较为离散,伴随白云石晶体大小增加,δ18O‰(PDB)值明显偏负,说明白云石化作用过程经历了埋藏加深、温度升高的过程,并且白云石化流体远离卤水源,其咸化程度减弱,为鲕粒白云岩的卤水渗透回流成因提供了有力的证据。     

准南斜坡带砂岩储层孔隙演化特征与有利储层评价:基于成岩物理模拟实验研究

通过自主研发的成岩物理模拟系统,对准噶尔盆地南缘斜坡带侏罗系细砂岩进行了成岩物理模拟实验,对前陆盆地特有的埋藏方式,即沉积早期长期浅埋,沉积晚期快速深埋影响下的储层物性特征、孔隙演化规律等进行了研究。结果表明,随着模拟温度、压力和模拟埋深的逐渐增大以及压实作用的不断加强,细砂岩颗粒间接触关系由点-线-凹凸接触,粒内裂纹逐渐出现,裂纹呈不规则分布或呈共轭剪切关系;模拟埋深2 000~3 000 m时次生孔隙较为发育,孔径和喉径也表现出快速增大的趋势,埋深大于4 000 m后,次生孔隙与孔径、喉径均开始呈现递减趋势。因此,推测埋深2 000~3 000 m是准南斜坡带侏罗系有利储层发育的关键层位。      

页岩孔隙演化及其与残留烃量的耦合关系：来自地质过程约束模拟实验的证据

加强页岩孔隙演化规律研究,特别是定量评价其与残留烃之间的关系对页岩油的勘探具有重要意义。采集鄂尔多斯盆地低成熟度湖相Ⅰ型富有机质页岩,通过地质条件约束(埋藏史、地层压力、地层水矿化度等)成岩物理模拟实验模拟页岩演化,利用压汞法、氮气吸附法和二氧化碳吸附法获得不同温压段页岩的比孔容、比表面积和孔径分布,结合氯仿沥青A抽提定量结果,确定孔隙演化规律及其与残留烃的关系。结果表明页岩大孔比孔容与残留烃含量先增加后减小,微孔和中孔的比孔容随着模拟实验温度的增加呈现先减小后增大。XRD分析显示黄铁矿含量控制大孔,有机质丰度和粘土含量控制微孔和中孔。微孔和中孔的比孔容增加为高—过成熟度阶段页岩气提供储集空间,大孔比孔容与残留烃含量变化一致,生油窗阶段大孔增加是页岩油的有利储集带。