摘 要 【意義】沉積學(xué)發(fā)展與石油、天然氣等礦產(chǎn)資源工業(yè)化開采緊密相關(guān)，與油氣勘探開發(fā)實(shí)踐相互促進(jìn)，碳酸鹽巖沉積學(xué)、深水重力流沉積學(xué)、細(xì)粒沉積學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)了全球海相碳酸鹽巖油氣、深水油氣、非常規(guī)油氣的規(guī)模增儲增產(chǎn)。【進(jìn)展】近年來，我國含油氣盆地沉積學(xué)在源—匯系統(tǒng)與沉積過程正演模擬、陸相頁巖沉積特征及對含油氣性的影響、深層—超深層碳酸鹽巖儲層發(fā)育與保持機(jī)理、低滲—致密碎屑儲層非均質(zhì)性成因分析與評價(jià)等方面取得了一系列新的進(jìn)展，指導(dǎo)了油氣勘探生產(chǎn)中的有利區(qū)帶評價(jià)優(yōu)選、井位部署、開發(fā)方案制定?！窘Y(jié)論與展望】隨著油氣勘探實(shí)踐的不斷發(fā)展推動，向深層—超深層、非常規(guī)、復(fù)雜儲層等領(lǐng)域拓展，源—匯系統(tǒng)沉積學(xué)與沉積正演模擬技術(shù)創(chuàng)新、陸相頁巖沉積學(xué)、儲層非均質(zhì)性定量評價(jià)與智能分析系統(tǒng)是未來重要的發(fā)展方向，相關(guān)的研究認(rèn)識必將為推動全球及中國油氣工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和陸相頁巖革命做出新貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞 源—匯系統(tǒng)沉積學(xué)；深層—超深層儲層；陸相頁巖沉積學(xué)；智能巖心技術(shù)

第一作者簡介 朱如凱，男，1968年出生，博士，教授級高級工程師，沉積儲集層與非常規(guī)油氣地質(zhì)，E-mail： zrk@petrochina.com.cn

通信作者 孫龍德，男，博士，中國工程院院士，教授級高級工程師，油氣勘探開發(fā)研究與工程實(shí)踐，E-mail：sunld-tlm@petrochina.com.cn

張?zhí)焓妫?，博士，高級工程師，層序地層學(xué)與細(xì)粒沉積學(xué)，E-mail： zhangtianshu@petrochina.com.cn

中圖分類號 P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

沉積學(xué)是以露頭巖心觀察、實(shí)驗(yàn)分析、物理數(shù)值模擬為主要分析方法，系統(tǒng)研究沉積（物）巖的物理和化學(xué)特征及其形成過程（包括沉積物搬運(yùn)、沉積過程和沉積巖形成機(jī)理）的一門學(xué)科[1?2]。自19世紀(jì)后期沉積學(xué)開始從地層學(xué)中分離出來，至今已有約170年的歷史。沉積學(xué)的發(fā)展與石油、天然氣等礦產(chǎn)資源工業(yè)化開采緊密相關(guān)，與油氣勘探開發(fā)實(shí)踐相互促進(jìn)。尤其是近年來，隨著非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的不斷推進(jìn)，將頁巖作為研究對象取得的一系列革命性的研究認(rèn)識，助推了頁巖油氣勘探開發(fā)實(shí)踐不斷獲得新發(fā)現(xiàn)。非常規(guī)等油氣勘探開發(fā)實(shí)踐中遇到的科學(xué)難題同時(shí)也促進(jìn)了沉積學(xué)衍生出細(xì)粒沉積學(xué)、頁巖沉積學(xué)和非常規(guī)沉積學(xué)等新的分支學(xué)科。國內(nèi)外學(xué)者不斷總結(jié)分析了與油氣工業(yè)相關(guān)的沉積學(xué)研究進(jìn)展[3?8]。本文回顧了沉積學(xué)及其分支學(xué)科在油氣勘探開發(fā)中的重要推動作用，介紹了國內(nèi)外近期在含油氣盆地研究中的沉積儲層研究進(jìn)展，包括源—匯系統(tǒng)沉積學(xué)與沉積過程正演模擬技術(shù)、頁巖沉積學(xué)與黑色頁巖系統(tǒng)、深層—超深層碳酸鹽巖儲層發(fā)育與保持機(jī)理、低滲—致密碎屑儲層非均質(zhì)性成因分析與評價(jià)、智能巖心分析技術(shù)。展望了新的發(fā)展形勢下沉積學(xué)未來的攻關(guān)方向，為推動中國油氣工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和陸相頁巖革命做出新貢獻(xiàn)。

1 沉積學(xué)發(fā)展與油氣勘探實(shí)踐

1849年，英國地質(zhì)學(xué)家Sorby[9]首次使用偏光顯微鏡研究沉積巖的薄片，從此，沉積學(xué)的研究領(lǐng)域從宏觀深入到了微觀。1906年，Gilbert[10]利用水槽實(shí)驗(yàn)研究沉積過程。1913年，Hatch et al.[11]出版第一本沉積學(xué)專著《沉積巖石學(xué)》。Udden[12]首次將粒度分析應(yīng)用于沉積過程研究。Illing[13]提出重礦物對比應(yīng)用于石油勘探的地層對比。Wentworth[14]提出符合流體力學(xué)規(guī)律的碎屑顆粒粒級界限，沉積物粒級的劃分走向科學(xué)量化。Wadell[15]提出“沉積學(xué)”概念，標(biāo)志著沉積學(xué)已成為一門獨(dú)立的學(xué)科。沉積學(xué)于20世紀(jì)40—50年代在中國興起，潘鐘祥提出“陸相生油”理論，指導(dǎo)中國陸相盆地石油勘探于1959年發(fā)現(xiàn)大慶油田[16]。20世紀(jì)50—80年代，沉積盆地中油氣勘探開發(fā)實(shí)踐對沉積學(xué)研究不斷提出新的研究對象，衍生出碳酸鹽巖沉積學(xué)、深水重力流沉積學(xué)等分支學(xué)科，濁流沉積得到了充分的重視，一系列為滿足勘探開發(fā)需要的深水扇沉積模式先后被提出，這一時(shí)期海相碳酸鹽巖和深水油氣勘探獲得重大進(jìn)展[17?18]。Vail et al.[19]將地震地層學(xué)發(fā)展起來，引起了層序地層學(xué)的革命。此后，經(jīng)典層序地層學(xué)、成因?qū)有虻貙訉W(xué)、海進(jìn)—海退（T-R）層序、高分辨率層序地層學(xué)先后興起并被廣泛應(yīng)用于海相、陸相盆地預(yù)測砂體展布，成為全球油氣勘探開發(fā)實(shí)踐的重要基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法[20?21]。2000年以來，以致密油氣和頁巖油氣為代表的非常規(guī)油氣資源已逐漸成為全球新增化石能源供給的重要領(lǐng)域。沉積學(xué)的研究尺度從千米、米等大尺度向厘米、毫米、微米和納米等小尺度拓展[3?4]，細(xì)粒沉積學(xué)、頁巖沉積學(xué)[22]和非常規(guī)油氣沉積學(xué)等新的分支學(xué)科創(chuàng)立[7]，開啟了全球頁巖油氣革命。同時(shí)，沉積學(xué)重大革命性研究成果的應(yīng)用也推動了油氣勘探領(lǐng)域的拓展和可采儲量的增長（圖1）。

1.1 碳酸鹽巖沉積學(xué)

Peters（1863）觀察到達(dá)斯坦石灰?guī)r中的有孔蟲，并強(qiáng)調(diào)了偏光顯微鏡對巖石學(xué)研究的作用[23]，Uddenet al.[24]利用偏光顯微鏡研究石灰?guī)r微相，成果應(yīng)用于美國油氣勘探。Folk[17]將碎屑巖的成因觀點(diǎn)引入到碳酸鹽巖結(jié)構(gòu)成因分類，對碳酸鹽巖的成因認(rèn)識由化學(xué)成因轉(zhuǎn)變?yōu)樯锼樾蓟蛏锍梢?，成為一場劃時(shí)代的革新。Wilson[25]建立了碳酸鹽巖沉積相模式，完善了碳酸鹽巖沉積學(xué)理論體系，推動全球油氣勘探走進(jìn)騰飛階段。Riding[26]提出微生物碳酸鹽巖分類方案，此后，微生物碳酸鹽巖儲層成為碳酸鹽巖沉積學(xué)研究的新熱點(diǎn)（圖2）。

中國海相碳酸鹽巖的油氣勘探歷程與碳酸鹽巖儲層的研究進(jìn)展密切相關(guān)，中國特色的碳酸鹽巖沉積學(xué)研究有力促進(jìn)了我國油氣工業(yè)的發(fā)展。業(yè)治錚等[27]發(fā)表《石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)—成因分類》一文，提出了國內(nèi)首個(gè)基于機(jī)械沉積作用的石灰?guī)r分類方案。馮增昭[28]將石灰?guī)r劃分為三個(gè)大的結(jié)構(gòu)類型，建立了石灰?guī)r結(jié)構(gòu)分類體系。曾允孚等[29]出版《沉積巖石學(xué)》，系統(tǒng)闡述了碳酸鹽巖巖石學(xué)特征及沉積相類型。此后，風(fēng)化殼巖溶儲層與大氣水巖溶模式、臺緣礁灘儲層與浪控臺緣礁灘模式和臺內(nèi)白云巖儲層與潮控陸表海臺地潮坪模式的建立，推動了中國碳酸鹽巖油氣勘探歷程開啟了三個(gè)階段：20世紀(jì)90年代以靖邊氣田為代表的找構(gòu)造高部位的巖溶型碳酸鹽油氣藏階段、2000年以來以普光氣田為代表的臺地邊緣礁灘油氣藏階段、2010年以來克拉通內(nèi)幕白云巖新領(lǐng)域拓展階段[3，30]。2015年，魯新便等[31]首次提出碳酸鹽巖斷控巖溶縫洞體（斷溶體）圈閉理論概念。隨著寒武系鹽下白云巖、斷溶體等領(lǐng)域的不斷認(rèn)識深化，塔里木盆地形成了富滿油田、順北油田兩個(gè)地質(zhì)儲量規(guī)模達(dá)十億噸級的超深層斷控型特大油氣田[32]（圖3）。

1.2 深水重力流沉積學(xué)

Forel[33]首先在瑞士的湖泊中發(fā)現(xiàn)由懸浮物引起的高密度流。Johnson[34]引入濁流和濁積巖的概念。Kuenen et al.[35]發(fā)表了《濁流為形成遞變層理的原因》一文，自此濁流研究開始受到廣泛重視。Bouma[18]建立了“鮑馬序列”，成為沉積學(xué)的一場革命。隨后，在“鮑馬序列”研究基礎(chǔ)上，建立了多個(gè)深水沉積扇體模式，如Normark[36]的現(xiàn)代扇模式，Mutti et al.[37]的古代扇模式，以及Walker[38]的海底扇相模式。Vail[39]提出深水沉積由盆底扇、斜坡扇和前積楔復(fù)合體組成，這一理論模式被廣泛應(yīng)用于深水石油勘探。Reading et al.[40]根據(jù)沉積物粒度和供給體系建立濁積扇相模式，構(gòu)建了深水重力流沉積學(xué)的基礎(chǔ)理論框架。Shanmugam[41]通過巖心、地震和測井資料揭示了深水沉積的復(fù)雜性，指出存在滑塌、滑動和碎屑流搬運(yùn)和沉積過程，發(fā)展完善了重力流沉積學(xué)理論體系。2000年以來，從沉積動力學(xué)的角度探討重力流沉積演化過程、沉積產(chǎn)物分布及構(gòu)型要素成為重力流沉積學(xué)研究的核心問題。水槽模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究技術(shù)的興起，使得重力流流體與流態(tài)轉(zhuǎn)化、重力流與底流交互作用，底流（等深流）沉積機(jī)理，以及沉積物分布與構(gòu)型要素等進(jìn)一步明確[42?45]。2010年開始，深水實(shí)際監(jiān)測研究技術(shù)的應(yīng)用，直觀展示了濁流的搬運(yùn)、侵蝕和沉積的全過程[46]。其中，混合事件層的分布對細(xì)粒非常規(guī)儲集層預(yù)測具有重要意義[43，47]。超臨界流沉積研究在一定程度上解釋了重力流水道的成因，為預(yù)測深水油氣勘探優(yōu)質(zhì)靶區(qū)提供了科學(xué)指導(dǎo)[47?50]。Paola et al.[51]將源—匯系統(tǒng)的“沉積物質(zhì)平衡”用于估算沉積盆地填充的沉積通量。此后的研究將層序地層學(xué)、旋回地層學(xué)和源—匯系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)沉積盆地的深水沉積充填類型和有利砂體分布預(yù)測[52?56]。源—匯系統(tǒng)的應(yīng)用使得深水重力流沉積學(xué)獲得向定量化“深時(shí)”研究發(fā)展的新機(jī)遇。深水重力流沉積學(xué)理論的應(yīng)用以及地球物理勘探技術(shù)的進(jìn)步推動了全球海相和陸相深水油氣勘探（圖4）。截至2017年，以深水濁積扇為主的全球深水區(qū)油氣儲量占油氣發(fā)現(xiàn)總儲量的50%[57]。與此同時(shí)，中國湖相深水重力流沉積勘探進(jìn)入快速發(fā)展階段，在鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地南堡凹陷及歧口凹陷、松遼盆地和準(zhǔn)噶爾盆地等地區(qū)取得重要勘探突破[58]，其中，鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)深湖—半深湖區(qū)發(fā)現(xiàn)了儲量規(guī)模超過數(shù)十億噸級的兩個(gè)大型油氣田——華慶油田與慶城油田。

1.3 細(xì)粒沉積學(xué)

細(xì)粒沉積學(xué)是研究細(xì)粒沉積巖的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分類和成因、沉積過程與分布模式的綜合學(xué)科[59?60]。細(xì)粒沉積巖是指粒級小于62.5 μm的顆粒含量大于50%的碎屑沉積巖，其成分包括黏土礦物、粉砂、碳酸鹽礦物、生物硅質(zhì)、磷酸鹽礦物、有機(jī)質(zhì)及其他自生礦物等。細(xì)粒沉積學(xué)的研究對象決定其研究方法更側(cè)重于實(shí)驗(yàn)觀察和定量化技術(shù)；其研究內(nèi)容也從大尺度的地層格架、巖石學(xué)研究轉(zhuǎn)向精細(xì)地層、礦物屬性及成因研究。20世紀(jì)以來，隨著偏光顯微鏡、X射線衍射、掃描電子顯微鏡、電子探針、鏡質(zhì)體反射率分析等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，細(xì)粒沉積巖的組構(gòu)特征進(jìn)一步明確，細(xì)粒沉積巖的系統(tǒng)分類方法也逐漸完善。細(xì)粒沉積巖的巖石類型主要包括泥巖、頁巖、粉砂質(zhì)泥（頁）巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖[59，61?62]。

國內(nèi)外學(xué)者起初將頁巖作為生油巖研究，側(cè)重于探討其沉積環(huán)境及有機(jī)質(zhì)的富集條件。謝家榮[63]于20世紀(jì)30年代出版了《石油》一書，提出生油頁巖有兩種類型，即：飽浸石油的頁巖和不含油但蒸餾后可獲得石油的頁巖。Bates et al.[64]1950年將掃描電子顯微鏡引入地質(zhì)學(xué)，開展黏土顆粒三維可視化研究。Millot[65]1964 年出版第一本泥巖書Geologie desArgiles。Picard[66]1971 年提出細(xì)粒沉積巖分類。Potter et al.[22]1980年出版《頁巖沉積學(xué)》，系統(tǒng)闡述了頁巖的沉積特征。Dimberline et al.[67]1990年分析了半遠(yuǎn)洋沉積物的成因，認(rèn)為有機(jī)質(zhì)富集沉積與海洋表層較高的生產(chǎn)力關(guān)系密切。Wignall[68]1994年出版了《黑色頁巖》，從沉積學(xué)、古生態(tài)學(xué)、地球化學(xué)、古生產(chǎn)力和有機(jī)質(zhì)保存條件等方面介紹了黑色頁巖的沉積環(huán)境，認(rèn)為豐富的有機(jī)質(zhì)含量是在厭氧環(huán)境中形成的。Schieber et al.[60]1998年出版《頁巖與泥巖》，認(rèn)為頁巖的沉積特征是“均質(zhì)的”或“無沉積構(gòu)造的”，是靜水條件下懸浮沉積的產(chǎn)物。進(jìn)入21世紀(jì)，全球非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得了一系列突破性進(jìn)展，已成為全球油氣生產(chǎn)的重要組成部分，得益于非常規(guī)油氣勘探開發(fā)和泥頁巖物理模擬實(shí)驗(yàn)的共同推動，將頁巖作為儲集巖的微觀研究越來越受到重視。頁巖沉積學(xué)在巖石學(xué)與巖相分布預(yù)測、沉積環(huán)境判識、紋層結(jié)構(gòu)與成因、有機(jī)質(zhì)富集、儲集空間表征和含油性與可動性等方面取得的一系列顛覆傳統(tǒng)觀點(diǎn)的“非常規(guī)”認(rèn)識，助推了頁巖油氣勘探開發(fā)實(shí)踐不斷獲得新發(fā)現(xiàn)[69]。Schieber et al.[70]在Science 期刊發(fā)表水槽實(shí)驗(yàn)文章，表明紋層狀頁巖可在高能水動力條件下形成，這一認(rèn)識挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)認(rèn)知。Macqueker et al. [71]指出“海洋雪”作用和藻類暴發(fā)是細(xì)粒沉積物的成因，細(xì)粒沉積物并非全部來自靜水條件下的連續(xù)懸浮沉降。Ghadeer et al.[72]提出事件沉積對細(xì)粒沉積物有機(jī)質(zhì)的保存和稀釋有影響。2019年，黑色頁巖的淺水環(huán)境成因得到證實(shí)[73]（圖5）。隨著細(xì)粒沉積物輸運(yùn)機(jī)制的深入研究，異重流、碎屑流、泥流、濃縮密度流和過渡流等細(xì)粒重力流沉積類型被明確定義[74?76]。近年來，眾多學(xué)者在中國湖相細(xì)粒沉積中識別出這些細(xì)粒重力流沉積類型，并認(rèn)為異重流、過渡流和泥流等將陸源碎屑物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)向深水沉積盆地搬運(yùn)，影響有機(jī)質(zhì)富集，形成多套源儲組合[77?79]。細(xì)粒重力流沉積的研究認(rèn)識打破了深湖相頁巖均屬靜水沉積的傳統(tǒng)認(rèn)知，對科學(xué)評價(jià)中國陸相頁巖油儲集“甜點(diǎn)段”具有重要意義，為陸相頁巖油地質(zhì)資源評價(jià)和可采儲量計(jì)算提供科學(xué)依據(jù)[80]。

2 近期主要研究新進(jìn)展

2.1 源—匯系統(tǒng)與沉積過程正演模擬

源—匯系統(tǒng)又稱為沉積物路徑系統(tǒng)，物源區(qū)碎屑物及溶解物風(fēng)化剝蝕后經(jīng)物源通道的搬運(yùn)，最終在匯水盆地沉積下來，其組成部分主要分為物源區(qū)、搬運(yùn)區(qū)以及沉積區(qū)[52]。在研究方法上，注重源、渠、匯三要素之間的相互關(guān)聯(lián)及動態(tài)響應(yīng)機(jī)制，而非將三者視為分隔開來的單元，局限在某一要素內(nèi)[51?56]。在國內(nèi)，徐長貴[81]較早以渤海海域?yàn)槔瑢摹霸础钡健皡R”的研究思路應(yīng)用到斷陷湖盆沉積體系研究，并認(rèn)為可以將沉積物從在物源區(qū)被剝蝕、搬運(yùn)、沉積整個(gè)過程當(dāng)作一個(gè)完整的源—匯系統(tǒng)來討論砂巖的發(fā)育機(jī)制。此后，相繼開展了南海北部珠江口盆地中新統(tǒng)被動大陸邊緣陸—洋源—匯系統(tǒng)剝蝕—沉積過程的研究、復(fù)雜陸相斷陷盆地源—匯時(shí)空耦合控砂理論等研究。當(dāng)前，源—匯系統(tǒng)研究的發(fā)展體現(xiàn)在三個(gè)方向：一是源—匯系統(tǒng)描述，包括源—匯系統(tǒng)地貌單元描述、源—匯系統(tǒng)時(shí)空的尺度劃分；二是深時(shí)源—匯系統(tǒng)恢復(fù)（古地理重建），包括沉積區(qū)古地理重建、物源區(qū)古地理重建；三是源—匯系統(tǒng)定量表征，主要是沉積通量模型的建立與物源區(qū)古地勢恢復(fù)。其中，定量表征是源—匯系統(tǒng)研究最為重要的發(fā)展方向。

沉積正演是近年來逐漸興起的一種沉積學(xué)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)。它遵從控制沉積體系的物理規(guī)律，模擬了沉積體系從無到有的形成過程[51，55]。與傳統(tǒng)基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的地學(xué)建模相比，具有如下優(yōu)勢：一是沉積正演從初始條件開始順時(shí)間軸正向模擬，而地學(xué)建模則利用已知井對井間空間進(jìn)行插值推測；二是沉積正演遵從沉積物侵蝕、搬運(yùn)、沉積的物理規(guī)律，而地學(xué)建模主要依據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建立沉積體系模型。目前，地學(xué)建模已經(jīng)發(fā)展到基于訓(xùn)練圖像的模擬，其建模權(quán)重甚至超過了井?dāng)?shù)據(jù)，越來越多的學(xué)者嘗試結(jié)合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模與沉積正演，來實(shí)現(xiàn)既能夠遵從實(shí)際數(shù)據(jù)，又能夠反映沉積過程與沉積動力學(xué)機(jī)制的模型[55]。與概念模型相比，沉積正演可以有效重現(xiàn)沉積學(xué)概念模型，可視化定量化預(yù)測沉積體系展布特征與規(guī)模；與水槽實(shí)驗(yàn)相比，成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)空間與時(shí)間尺度的模擬，并且通過多種方法重現(xiàn)水槽實(shí)驗(yàn)?zāi)壳盁o法實(shí)現(xiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象。目前，國內(nèi)油氣勘探開發(fā)中，多應(yīng)用Sedsim 軟件和Dionisos-Flow沉積正演模擬軟件研究國內(nèi)典型盆地砂體演化及其連通性、儲層非均質(zhì)性特征，并用正演建模結(jié)果指導(dǎo)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)相控建模[55?56，82]。

近期，筆者開展了準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖地區(qū)二疊系上烏爾禾組深時(shí)源—匯系統(tǒng)沉積過程正演模擬，研究流程和技術(shù)思路如下：（1）古地貌恢復(fù)，通過對研究區(qū)上烏爾禾組底界構(gòu)造精細(xì)解釋，基于地震解釋、鉆測井解釋并輔以沉積學(xué)綜合分析，運(yùn)用殘余厚度法進(jìn)行古地貌恢復(fù)，研究表明古地貌整體呈現(xiàn)緩坡淺湖特征，湖盆水深大于50 m，整體順物源坡度大致為1°，西北部為扎伊爾山，西側(cè)為中拐凸起，東南部為湖盆中心，中拐凸起到沉積湖盆以及扎伊爾山山腳到沉積湖盆為漸變轉(zhuǎn)化。（2）古沉積供給恢復(fù)，主要通過匯區(qū)的沉積厚度以及面積進(jìn)行估算，通過對研究區(qū)鉆測井統(tǒng)計(jì)，估算上烏爾禾組一段時(shí)期，中拐扇群的平均沉積供給速率為28 km3/Ma，白堿灘扇群的平均沉積供給速率為20.8 km3/Ma，上烏爾禾組二段時(shí)期，中拐扇群的平均沉積供給速率為23 km3/Ma，白堿灘扇群的平均沉積供給速率約為18 km3/Ma。（3）古湖平面變化恢復(fù)，根據(jù)粒徑分布和顏色分布特征研究湖平面變化，半定量地以泥巖和砂礫巖的分界線為大致湖岸線范圍，可以看到湖盆范圍自老到新逐漸擴(kuò)大，湖岸線逐漸向北遷移，遷移距離大致為10 km。（4）古沉積過程恢復(fù)，通過對巖心觀察以及分析化驗(yàn)資料，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)廣泛發(fā)育洪流、牽引流以及碎屑流三種流體。在此基礎(chǔ)上，輸入相應(yīng)參數(shù)，建立沉積正演模型，研究區(qū)南北向長度為100 km，東西向長度為80 km，研究區(qū)東南角大地坐標(biāo)為（X 15 400 000，Y 5 000 000），網(wǎng)格分辨率為1 km×1 km。模擬時(shí)間段為從267.7 Ma，到250.6 Ma，時(shí)間步長為0.3 Ma，總層數(shù)為57層（圖6）?？傮w認(rèn)為，研究區(qū)為淺水湖盆，湖岸線遷移頻繁，湖岸線大致分布在坡上區(qū)域，扇三角洲平原欠發(fā)育，但前緣發(fā)育良好，延伸距離長。沉積物供給大、沉積物入湖較晚、坡度大并非礫石在緩坡長距離搬運(yùn)的關(guān)鍵，而洪流強(qiáng)度大和水流量高，即強(qiáng)水動力為礫石扇體延伸長度增大的主要成因。

2.2 陸相頁巖沉積特征及對含油氣性的影響

常規(guī)油氣勘探的研究對象是湖相沉積中厚度占比小于30%的砂巖儲集體，主要研究沉積動力學(xué)條件與沉積體系特征、源—匯系統(tǒng)與儲集體分布、毫微米級的孔喉與裂縫體系、油氣運(yùn)移與充注；而頁巖油氣勘探的研究對象是湖相沉積中厚度占比大于60%（湖盆中心區(qū)大于90%）的頁巖，主要研究紋層結(jié)構(gòu)與巖相組合、有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理、微納米級的孔喉與頁理縫體系、油氣生成與富集規(guī)律。中國陸相沉積盆地發(fā)育多套湖相泥頁巖層系，具有分布范圍廣、沉積環(huán)境豐富和巖性復(fù)雜的特點(diǎn)。

本文以松遼盆地南部長嶺凹陷青山口組為例，研究了陸相頁巖沉積成因特征。松遼盆地現(xiàn)今面積約26×104 km2[83]。中央坳陷區(qū)長期為盆地的沉降和沉積中心，包括黑魚泡凹陷、明水階地、龍虎泡—大安階地、齊家—古龍凹陷、大慶長垣、三肇凹陷、長嶺凹陷、扶余隆起、雙坨子階地和朝陽溝階地，是主要的黑色頁巖和含油氣系統(tǒng)分布區(qū)[84]。在物源控制下，盆地南、北沉積體系存在差異，具有巖性復(fù)雜、沉積微相變化快的特征，影響頁巖的含油氣性[85]。長嶺凹陷位于中央坳陷區(qū)南部，整體呈現(xiàn)東低西高、南陡北緩的向斜構(gòu)造形態(tài)，面積約為6 500 km2，從南向北依次發(fā)育三角洲前緣—半深湖—深湖沉積環(huán)境[86?87]。青山口組一段和二段劃分為兩個(gè)湖侵—湖退（T-R）層序，共包括13個(gè)準(zhǔn)層序組，其中，準(zhǔn)層序組1～6對應(yīng)油層Q1～Q6，準(zhǔn)層序組7～9對應(yīng)油層Q7～Q9，是現(xiàn)階段松遼盆地青山口組頁巖油重點(diǎn)勘探開發(fā)層段[79]。

根據(jù)長嶺凹陷余字井地區(qū)C1井111個(gè)巖石樣品的XRD全巖礦物分析數(shù)據(jù)，黏土礦物含量最高，平均為37.6%，石英次之，平均含量為28.5%，長石類礦物平均含量為12.8%，其中，斜長石含量為11.7%，并含有少量碳酸鹽礦物、磷灰石、菱鐵礦和黃鐵礦。按照長英質(zhì)礦物（石英和長石）、黏土礦物和碳酸鹽礦物的含量以50%為界限劃分為4個(gè)礦物巖石類型：黏土型、長英型、混積型和碳酸鹽型?；趲r心、薄片、XRF、312塊/次地化及測井?dāng)?shù)據(jù)分析，建立了巖相—沉積相—化學(xué)相—測井相—儲集空間圖版（圖7）。共識別出7種巖相，其中頁巖發(fā)育3種巖相，分別為黏土頁巖、混積頁巖和長英頁巖。頁巖發(fā)育5種紋層組合，分別為黏土礦物紋層、黏土礦物+長英質(zhì)粉砂紋層、黏土礦物+介形蟲紋層和黏土礦物+長英質(zhì)粉砂紋層+介形蟲紋層和黏土礦物+碳酸鹽礦物紋層。不同類型巖相的沉積成因和搬運(yùn)機(jī)制存在差異，在縱向上最終以混合事件層[75]沉積在深湖區(qū)。黏土頁巖以半深湖—深湖相的靜水和泥流沉積為主，混積頁巖和長英頁巖以半深湖相的異重流、濁流及其過渡流沉積為主。

游離烴（S1）與有機(jī)質(zhì)豐度（TOC）的比值為游離烴飽和程度（OSI），可反映原油可動性[88]。長嶺凹陷C1井青山口組一二段OSI值介于28～206 mg/g，主要集中在100 mg/g左右，不同巖相含油飽和度指數(shù)具有明顯差異。其中，由于有機(jī)質(zhì)豐度與游離烴含量較低，白云巖具有最低的OSI值，平均為57 mg/g，含油性較差。介形蟲灰?guī)r、混積頁巖、長英頁巖和黏土頁巖三類頁巖的OSI值接近，平均值為80 mg/g。從圖8a中可以看出，混積頁巖、長英頁巖和黏土頁巖在TOC大于2%后，OSI值普遍更低，反映了對于頁巖而言，自由烴增加量相比于有機(jī)質(zhì)豐度增加量小，說明較高的TOC值不一定具有較高的可動性。粉砂巖具有最高的OSI值，平均為122 mg/g，具有明顯的超越效應(yīng)，可動性最好。

熱解烴（S2）與TOC的比值為氫指數(shù)（HI），反映了烴源巖的生烴潛力[89?90]。長嶺凹陷C1井青山口組一二段的HI值介于245～407 mg/g，其中，白云巖和介形蟲灰?guī)r的HI值最低，為270 mg/g左右，粉砂巖HI值為374 mg/g。不同頁巖巖相的HI值亦有差異，混積頁巖的HI值最低，為356 mg/g，長英頁巖的HI值為368 mg/g，黏土頁巖的HI值最高，為407 mg/g。當(dāng)TOC大于2%，三類頁巖的HI值相對較高，普遍大于400 mg/g，反映了高TOC具有較高的生烴潛力。

2.3 深層—超深層碳酸鹽巖儲層發(fā)育與保持機(jī)理

尋找深層（埋深4 500～6 000 m）、超深層（埋深大于6 000 m）乃至萬米深層油氣資源已成為當(dāng)今油氣勘探的現(xiàn)實(shí)需求及重要趨勢，深層、超深層勘探對象主要為碳酸鹽巖、碎屑巖、火山巖、變質(zhì)巖。但深層—超深層是否發(fā)育規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層長期存在爭議，隨著油氣勘探向縱深推進(jìn)，全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了數(shù)量眾多的深層—超深層大油氣田，同時(shí)，鉆井巖心揭示深—超深層碳酸鹽巖（尤其是白云巖）孔隙度與埋深關(guān)系不明顯，在深層—超深層碎屑巖與火山巖地層也發(fā)育多個(gè)次生孔隙發(fā)育帶，證實(shí)深埋藏環(huán)境不缺乏規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層，但規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層成因和分布依然是深層—超深層油氣勘探面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題。

我國海相碳酸鹽巖油氣勘探實(shí)踐證實(shí)，深層—超深層主要發(fā)育（裂縫）—孔洞型白云巖儲層和巖溶縫洞型灰?guī)r儲層。

深—超深層（裂縫）—孔洞型白云巖儲層既有保留或殘留原巖礁（丘）灘結(jié)構(gòu)的白云巖儲層，也有晶粒白云巖儲層，儲集空間以孔隙（lt;2 mm）和孔洞（2 mm～5 cm）為主。塔里木盆地肖爾布拉克組、蓬萊壩組、鷹山組下段和四川盆地?zé)粲敖M、龍王廟組、棲霞組—茅口組、長興組—飛仙關(guān)組普遍發(fā)育該類儲層。研究認(rèn)為深—超深層白云巖儲層仍具有相控性，礁（丘）灘沉積是基礎(chǔ)，儲集空間主要形成于沉積和表生環(huán)境，以原生孔和表生溶蝕孔洞為主，繼承性大于改造性；深—超深層白云巖通過埋藏—熱液溶蝕作用可以形成埋藏溶蝕孔洞，甚至可以局部富集，但埋藏環(huán)境主要為孔隙保持、富集或貧化的場所，增孔和減孔量總體處于平衡狀態(tài)；早期白云石沉淀（或白云石化）具有很高的保持早期孔隙的潛力，基于成巖演化微區(qū)多參數(shù)實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)，建立了五種成因類型白云石（巖）地質(zhì)和地球化學(xué)特征（表1）。

深層—超深層可以發(fā)育孔隙（洞）型、裂縫—孔隙（洞）型白云巖儲層，具相控性，多孔礁（丘）灘沉積（包括含膏鹽碳酸鹽沉積）是基礎(chǔ)，儲集空間主要為沉積原生孔和早表生溶孔，部分來自埋藏—熱液溶蝕作用并可發(fā)生局部富集，埋藏溶蝕孔洞沿先存孔滲發(fā)育帶分布，與先存孔隙（洞）具繼承性，早期白云石化具很高的保持早期孔隙的潛力。

巖溶縫洞型灰?guī)r儲層包括潛山巖溶儲層和內(nèi)幕巖溶儲層兩大類，內(nèi)幕巖溶儲層又包括層間巖溶儲層和斷溶體儲層兩類，均位于大型不整合面或碳酸鹽巖內(nèi)幕暴露面之下，或與走滑斷裂伴生，儲集空間以巖溶孔洞（2 mm～5 cm）、溶洞（5～50 cm）和洞穴（gt;50 cm）為主[31?32，92]。同沉積暴露巖溶、層間和潛山巖溶控制早、晚表生兩類巖溶縫洞的發(fā)育，走滑斷裂疊加表生巖溶作用導(dǎo)致斷溶體儲層呈柵狀規(guī)模發(fā)育，溶蝕模擬實(shí)驗(yàn)揭示巖溶縫洞（孔洞）的發(fā)育具相控性，主要發(fā)育在泥?；?guī)r中，顆?；?guī)r、粒泥灰?guī)r和泥晶灰?guī)r中少見，巖溶縫洞的保持深度可達(dá)10 000 m。

2.4 低滲—致密碎屑儲層非均質(zhì)性成因分析與評價(jià)

油氣勘探儲層，日趨面臨類型多樣化、品質(zhì)劣質(zhì)化、評價(jià)難度大的問題。一是，儲層低品質(zhì)化趨勢明顯，新增石油探明儲量品位明顯變差，建產(chǎn)難度加大；二是，針對低品質(zhì)、復(fù)雜儲層，分析測試與評價(jià)預(yù)測技術(shù)方法需完善和研發(fā)。目前常用的微觀巖礦鑒定、成巖作用分析與孔隙演化恢復(fù)、有利儲集體分布規(guī)律與預(yù)測評價(jià)等儲層分析和評價(jià)相關(guān)技術(shù)，在20世紀(jì)60年代已經(jīng)成熟，并沿用至今。油氣儲層研究和勘探生產(chǎn)必須與大數(shù)據(jù)和人工智能相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)儲層分析評價(jià)的高效化、定量化和智能化。本文重點(diǎn)以鄂爾多斯盆地延長組長8低滲—致密砂巖儲層、準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷二疊系上烏爾河組砂礫巖儲層為例闡述研究進(jìn)展。

鄂爾多斯盆地長8油層組儲層以細(xì)—中粒、中粒巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖等為主，填隙物以黏土礦物、鈣質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)為主，含量介于9%～12%。原生孔隙和次生孔隙均發(fā)育，也存在少量微裂隙?？紫额愋徒M合以粒間孔—溶孔為特征，面孔率介于2.62%～4.38%?？v向上沉積作用差異造成的粒度、分選及泥質(zhì)含量差異，導(dǎo)致儲層縱向極強(qiáng)的非均質(zhì)性，加之不均一的溶蝕作用，儲層縱向物性非均質(zhì)性更強(qiáng)。通過大量統(tǒng)計(jì)及相關(guān)性分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，優(yōu)選沉積微相類型、砂體結(jié)構(gòu)、物性、孔喉、滲流等參數(shù)，定量分析各參數(shù)分布狀況及參數(shù)間相關(guān)性，建立了儲層綜合分類評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評價(jià)預(yù)測了長8段低滲—致密砂巖儲層在平面上儲層分類圖（圖9）。油藏主體受烴源巖分布控制，油藏發(fā)育區(qū)主要位于有利生烴中心烴源巖發(fā)育區(qū)；在有利生烴范圍，油藏能否成藏及含油富集程度則主要受儲層品質(zhì)的控制。

阜康凹陷二疊系上烏爾河組砂礫巖儲層巖心中礫石以次棱角狀為主，且含有較多泥質(zhì)，整體為扇三角洲沉積。上烏爾禾組為巖屑砂（礫）巖，石英含量介于1%～18%，平均為6.9%；長石含量介于1%～22%，平均為7.6%；巖屑含量介于68%～100%，平均為85.5%，巖屑成分主要為火山巖，以凝灰質(zhì)巖為主，含量占巖礦組分的70%以上，其次為安山巖、霏細(xì)巖，少量花崗巖。填隙物類型有泥質(zhì)、方解石、硅質(zhì)、濁沸石及高嶺石，其中以泥質(zhì)為主，含量介于2%～12%，成分主要為伊利石和蒙皂石，其成因和火山灰填隙物的蝕變有關(guān)；濁沸石含量介于0～3%，整體含量較低，其成因和火山灰水解蝕變有關(guān)。孔隙度介于0.81%～15.5%，平均為7.31%，中值為5.24%，滲透率介于（0.02～3.15）×10-3 μm2，平均為0.06×10-3 μm2，中值為0.03×10-3 μm2。高壓壓汞結(jié)果顯示，上烏爾禾組較好儲層段壓汞曲線揭示的排驅(qū)壓力為1.36 MPa，孔喉主要介于0.16～0.40 μm，孔喉半徑中值為0.19 μm，最大進(jìn)汞飽和度可超過90%。

儲層物性主要受填隙物含量和巖性（粒度）雙重因素影響，填隙物和巖性與沉積相關(guān)系密切。面孔率和填隙物含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，填隙物含量越高，面孔率越低，儲集物性越差，中砂巖物性較好，而砂礫巖物性相對較差?？傊?，低泥質(zhì)含量的中砂巖以及部分細(xì)砂巖，儲層物性最佳。此外，斜坡區(qū)上烏爾禾組局部井段發(fā)育沸石類礦物，特別是濁沸石，在有機(jī)酸條件下容易溶蝕，形成次生孔隙，改善儲層物性，可以在局部地區(qū)形成相對優(yōu)質(zhì)儲層。

通過埋藏史、成巖作用和孔隙演化的綜合研究，建立斜坡區(qū)上烏爾禾組成巖—孔隙演化模式。儲層孔隙由壓實(shí)作用、方解石膠結(jié)作用減小至15%左右，隨后在伊利石、石英膠結(jié)等作用下進(jìn)一步減小至現(xiàn)今的5%～8%，局部層段由于溶蝕作用孔隙度可達(dá)10%。除上述儲層內(nèi)因外，超壓和裂縫對儲層滲流性能的改善作用較大。康探1井和阜49井上烏爾禾組取得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，特別是康探1 井，5 116～5 121 m 試油層段，4 mm 油嘴試油獲得日產(chǎn)油132.01 m3，日產(chǎn)氣11 190 m3；4 994～5 066 m 試油層段，6 mm 油嘴試油獲得日產(chǎn)油114.54 m3，日產(chǎn)氣6 000 m3。綜合分析認(rèn)為裂縫和高壓是油氣高產(chǎn)的主要因素。單井原油產(chǎn)量與壓力系數(shù)有明顯正相關(guān)性，高產(chǎn)井區(qū)壓力系數(shù)高達(dá)1.7以上，低產(chǎn)井壓力系數(shù)在1.5左右。除了超壓對油氣高產(chǎn)的貢獻(xiàn)之外，裂縫發(fā)育程度是油氣高產(chǎn)的另一個(gè)主要因素，阜49—康探1井位裂縫發(fā)育區(qū)，從FMI裂縫解釋結(jié)果以及聲波遠(yuǎn)探測成果表明裂縫的發(fā)育，阜48井則裂縫不發(fā)育。油氣產(chǎn)量與裂縫發(fā)育程度具有顯著的正相關(guān)關(guān)系。裂縫對儲層孔隙度貢獻(xiàn)有限，但裂縫的發(fā)育能夠大大改善儲層滲透性。

3 發(fā)展方向

沉積學(xué)的發(fā)展與油氣勘探開發(fā)實(shí)踐密不可分。沉積學(xué)重大革命性研究成果的應(yīng)用推動了油氣勘探領(lǐng)域的拓展和可采儲量的增長；同時(shí)，碳酸鹽巖、深水碎屑巖、非常規(guī)、深層—超深層等油氣勘探開發(fā)實(shí)踐中遇到的科學(xué)難題促進(jìn)了沉積學(xué)研究方法的創(chuàng)新與集成，隨著油氣勘探實(shí)踐的不斷發(fā)展推動，必然衍生出新的沉積學(xué)分支學(xué)科及新的學(xué)科增長點(diǎn)。

3.1 源—匯系統(tǒng)沉積學(xué)與沉積正演模擬技術(shù)創(chuàng)新

完整的源—匯系統(tǒng)分析著眼于物源體系、沉積物搬運(yùn)路徑、沉積物分配關(guān)系、系統(tǒng)內(nèi)的各要素及其耦合作用，需注重多時(shí)間尺度的定量表征、多學(xué)科交叉的動態(tài)研究，有必要建立新的分支學(xué)科——“源—匯系統(tǒng)沉積學(xué)”。與傳統(tǒng)沉積學(xué)相比，“源—匯系統(tǒng)沉積學(xué)”的先進(jìn)性體現(xiàn)在四個(gè)方面：一是源—匯系統(tǒng)不再局限于沉積學(xué)和層序地層學(xué)研究中的沉積區(qū)，將研究區(qū)域擴(kuò)展到剝蝕區(qū)和搬運(yùn)區(qū)；二是結(jié)合地貌學(xué)研究，重視建立地表地貌與地下地質(zhì)的相互關(guān)聯(lián)，綜合運(yùn)用源區(qū)的地貌學(xué)特征預(yù)測匯區(qū)的沉積學(xué)現(xiàn)象；三是源—匯系統(tǒng)更注重通過定量/半定量分析，建立物源搬運(yùn)和沉積整個(gè)過程的定量響應(yīng)關(guān)系，提高沉積體預(yù)測的精準(zhǔn)度；四是源—匯系統(tǒng)遵從正演思路，力求重塑沉積物從源到匯的侵蝕、搬運(yùn)、沉積的動態(tài)過程，深刻揭示沉積體成因機(jī)制。具體的研究內(nèi)容及方向包括以下方面。

（1）“ 將今論古”是深時(shí)源—匯系統(tǒng)的重要思想指導(dǎo)，關(guān)鍵在于細(xì)化約束條件以進(jìn)行古今對比，即類比、構(gòu)建現(xiàn)代源—匯系統(tǒng)地質(zhì)要素的多元統(tǒng)計(jì)數(shù)值模型，為深時(shí)源—匯系統(tǒng)研究提供指導(dǎo)；深時(shí)源—匯系統(tǒng)的研究過程是古物源、古地貌、古地勢、古氣候、古流域、古水系、古岸線、古水深、古環(huán)境等多參數(shù)的定量化分析，地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、氣候?qū)W、水力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)等多學(xué)科的融合，定性、定量等多維度多方法的交叉。

（2） 源—匯系統(tǒng)是一個(gè)動態(tài)變化的整體，用靜態(tài)的古地理重建較長地質(zhì)時(shí)間內(nèi)的古地理并估算平均沉積物供給速率的思路和方法，不足以反映源—匯系統(tǒng)的演化過程。地質(zhì)演化（特別是動態(tài)的沉積物供給）受地質(zhì)事件的影響較大，對時(shí)間尺度超過106年的沉積供給量進(jìn)行平均，顯然無法捕獲短期內(nèi)供給量的波動變化，亟需攻關(guān)精確的沉積巖測年技術(shù)，建立高精度年代地層格架。

（3）“ 物源區(qū)—搬運(yùn)區(qū)—沉積區(qū)”三大地貌單元經(jīng)由沉積物物質(zhì)平衡互相聯(lián)系，如何更好地將古物源區(qū)、搬運(yùn)區(qū)的信號傳播、沉積區(qū)保存的地層聯(lián)系起來仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。地層記錄的形成受構(gòu)造運(yùn)動、氣候條件及水平面變化影響，源—匯系統(tǒng)與地球動力學(xué)結(jié)合，能夠更好地將構(gòu)造過程與沉積記錄聯(lián)系在一起。

（4） 源—匯系統(tǒng)關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)之間的耦合關(guān)系研究需加強(qiáng)與正演模擬相結(jié)合的動態(tài)化研究。數(shù)值模擬和物理模擬有助于理清“剝蝕—搬運(yùn)—沉積”過程的耦合模式及系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)制，數(shù)值模擬以相對真實(shí)的沉積背景為約束條件，綜合參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算，基于幾何模型、擴(kuò)散模型和流體流動模型的地層正演模擬可以預(yù)測沉積體的分布模式，重建沉積區(qū)古地理。

（5） 內(nèi)陸湖盆源—匯系統(tǒng)存在多個(gè)物源供給、沉積物混合的問題，復(fù)雜的構(gòu)造背景及沉積體系使研究難度更高。當(dāng)前對陸相湖盆源—匯系統(tǒng)的定量研究仍較為匱乏，常以某一時(shí)期某個(gè)陸相湖盆為研究對象，利用多元數(shù)值統(tǒng)計(jì)學(xué)方法構(gòu)建各系統(tǒng)要素之間的關(guān)系，尚未建立成熟的研究方法和通用的源—匯系統(tǒng)模式與預(yù)測模型，地質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫還需要進(jìn)一步完善。針對中國陸相含油氣盆地特點(diǎn)，有必要在源—匯系統(tǒng)沉積學(xué)指導(dǎo)思想下，開展陸相含油氣盆地巖相古地理再認(rèn)識與勘探新領(lǐng)域研究，研究陸相沉積體充填演化模式與新類型成因機(jī)理、陸相盆地古地理恢復(fù)技術(shù)與沉積體精細(xì)刻畫技術(shù)研究、陸相盆地原型演化、構(gòu)造—沉積響應(yīng)與古地理再認(rèn)識、陸相含油氣盆地源儲配置關(guān)系與勘探新區(qū)新領(lǐng)域評價(jià)等，提出新領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)新層系和新的資源類型。

3.2 陸相頁巖沉積學(xué)

近期，Jin et al.[93]從地球系統(tǒng)科學(xué)角度揭示了有機(jī)碳循環(huán)和黑色頁巖沉積規(guī)律，指出巖石圈演化驅(qū)動有機(jī)碳循環(huán)，軌道力控制氣候變化和沉積旋回，風(fēng)化作用控制氣候和營養(yǎng)物供給，生物的光合和呼吸作用控制有機(jī)質(zhì)豐度。同時(shí)，有學(xué)者通過天文旋回的研究，探討了天文旋回與有機(jī)質(zhì)富集的關(guān)系，如Zhang et al.[94]研究認(rèn)為地球軌道40萬年長偏心率周期驅(qū)動鄂爾多斯盆地中三疊統(tǒng)長7段湖泛期富有機(jī)質(zhì)頁巖層序發(fā)育、古生產(chǎn)力與有機(jī)質(zhì)保存的高頻波動；長7段相對較低的沉積速率，降低了對有機(jī)質(zhì)的稀釋。Wei et al.[95]通過準(zhǔn)噶爾盆地下二疊統(tǒng)蘆草溝組天文旋回的研究，揭示了地球軌道120萬年超長斜率周期與高頻軌道周期的疊加驅(qū)動晚古生代冰期期間的湖平面變化與陸相頁巖有機(jī)質(zhì)富集。陸相湖盆富有機(jī)質(zhì)多形成于缺氧含鐵環(huán)境，沉積物有機(jī)質(zhì)礦化過程多由異化鐵還原介導(dǎo)，淡水湖盆間歇性硫化較為明顯。相對來說，陸相頁巖沉積比海相頁巖沉積規(guī)模更小，非均質(zhì)性更強(qiáng)，亟須建立“陸相頁巖沉積學(xué)”新的沉積學(xué)分支學(xué)科，基于沉積學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、納米科學(xué)等多學(xué)科融合，應(yīng)用數(shù)字化新技術(shù)方法，建立不同學(xué)科知識體系和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的交叉聯(lián)網(wǎng)，從細(xì)粒沉積物形成、搬運(yùn)、沉積、成巖演化等系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物作用，以及礦物、有機(jī)質(zhì)、孔隙、流體和相態(tài)等靜態(tài)和動態(tài)演化過程入手，加強(qiáng)陸相頁巖層系的巖相、紋層組合和有機(jī)質(zhì)的平面分布預(yù)測等領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，服務(wù)于頁巖油氣勘探開發(fā)實(shí)踐，陸相頁巖沉積學(xué)的發(fā)展必將開創(chuàng)沉積學(xué)研究領(lǐng)域新的里程碑成果，為推動中國“陸相頁巖油”革命作出貢獻(xiàn)。

3.3 儲層非均質(zhì)性定量評價(jià)與智能分析系統(tǒng)

不管是深層—超深層儲層、低滲—致密儲層，還是頁巖油氣儲層，儲層非均質(zhì)性導(dǎo)致的含油氣富集差異性均是困擾勘探生產(chǎn)中的有利區(qū)帶評價(jià)優(yōu)選、井位部署、開發(fā)方案制定的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)儲層非均質(zhì)性評價(jià)主要依托露頭、巖心、測井、物性等數(shù)據(jù)資料，以宏觀為主，開展層間、層內(nèi)、平面和孔隙結(jié)構(gòu)等方面的分析。有必要基于儲層孔隙、裂縫發(fā)育保持機(jī)理的新認(rèn)識，建立從傳統(tǒng)巖心分析向智能巖心分析、從傳統(tǒng)儲層成巖作用研究向智能成巖相系統(tǒng)分析、從傳統(tǒng)儲層非均質(zhì)性評價(jià)向智能儲層非均質(zhì)性評價(jià)的轉(zhuǎn)變發(fā)展，建立評價(jià)方法體系，預(yù)測有利儲層分布。

（1） 智能巖心技術(shù)。巖心是石油勘探開發(fā)的一手?jǐn)?shù)據(jù)，是最為準(zhǔn)確、最為直觀的金標(biāo)準(zhǔn)手段；巖心分析可為油氣成烴成儲成藏史研究、提高采收率和尋找優(yōu)質(zhì)儲量提供支撐。隨著石油勘探開發(fā)轉(zhuǎn)向深層—超深層和非常規(guī)，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，原有基于巖心的單點(diǎn)式分析已不能滿足需要，必須將多種尺度的巖心圖像和巖心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，發(fā)展智能巖心技術(shù)。智能巖心技術(shù)是指以多尺度巖心圖像和巖心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為分析對象，利用深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)實(shí)現(xiàn)油氣儲層礦物組分、結(jié)構(gòu)組分、孔隙結(jié)構(gòu)、巖石結(jié)構(gòu)等方面的智能分析和表征，綜合分析巖心圖像、巖心實(shí)驗(yàn)的多模態(tài)數(shù)據(jù)，利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于巖心的全面、智能、量化儲層微觀表征。同時(shí)，通過顯微設(shè)備與人工智能軟件相結(jié)合，利用深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)實(shí)現(xiàn)多尺度巖心圖像的智能分析，融合物性、粒度等巖心分析和專家經(jīng)驗(yàn)等多模態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于巖心圖像的儲層礦物成分、巖石結(jié)構(gòu)、孔隙結(jié)構(gòu)等全面精細(xì)量化表征，真正做到“所學(xué)即所得”。智能巖心技術(shù)的研發(fā)有助于推動儲層評價(jià)向更加精準(zhǔn)、量化、直觀、全面的方向去變革。

（2） 智能成巖相分析系統(tǒng)。常規(guī)的儲層成巖作用及成巖相研究是通過巖礦鑒定成巖礦物，定性判識成巖流體、成巖環(huán)境，同時(shí)根據(jù)成巖演化序列分析確定成巖作用對儲層孔隙演化的控制作用，確定成巖相類型，再結(jié)合沉積相、測井相、地震相等確定成巖相分布，進(jìn)而預(yù)測有利儲層和成巖圈閉分布，發(fā)展趨勢是先進(jìn)行測井、薄片、巖性、物性等多數(shù)據(jù)錄入，通過層次聚類、K-最近鄰算法（KNN）等深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)成巖相智能分類、邊界識別和可視化輸出，形成成巖相分布單井、連井及平面圖件，指導(dǎo)有利儲層評價(jià)預(yù)測。

（3） 智能儲層非均質(zhì)性評價(jià)技術(shù)體系。應(yīng)用包括露頭、巖心、測井、實(shí)驗(yàn)分析等由納米到千米尺度的數(shù)據(jù)，分析儲集體非均質(zhì)性、物性非均質(zhì)性、成巖非均質(zhì)性、含油非均質(zhì)性，形成儲集體展布圖、物性分布圖、成巖相分布圖、含油氣飽和度分布圖等一系列關(guān)鍵圖件，分別明確儲集體的規(guī)模形態(tài)、儲層儲集性能、儲集空間的類型、儲層的飽和度分布，指導(dǎo)有利區(qū)評價(jià)優(yōu)選。

4 結(jié)論

（1） 沉積學(xué)的每一次重大革命性研究成果的應(yīng)用均推動了油氣勘探領(lǐng)域的拓展和可采儲量的增長。碳酸鹽巖沉積模式的建立，促進(jìn)了20世紀(jì)60—70年代油氣儲產(chǎn)量的高峰增長；巖溶儲層與斷溶體的新認(rèn)識，促進(jìn)了我國21世紀(jì)以來儲產(chǎn)量的規(guī)模增長；深水重力流沉積學(xué)的新認(rèn)識，促進(jìn)了自20世紀(jì)90年代以來深水油氣勘探的大發(fā)現(xiàn)和儲產(chǎn)量增長；細(xì)粒沉積學(xué)的新認(rèn)識，促進(jìn)了自21世紀(jì)開始的非常規(guī)頁巖油氣儲產(chǎn)量規(guī)模增長。

（2） 通過建立源—匯系統(tǒng)分析方法與沉積過程正演模擬技術(shù)，我國在不同含油氣盆地砂體演化及其連通性、儲層非均質(zhì)性等方面取得重要進(jìn)展；通過典型盆地陸相頁巖沉積學(xué)研究及儲集性、含油氣性等分析研究，指導(dǎo)儲集層劃分和甜點(diǎn)識別，為精細(xì)地質(zhì)模型的構(gòu)建提供了關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)；通過深層—超深層碳酸鹽巖儲層發(fā)育與保持機(jī)理、低滲—致密碎屑儲層非均質(zhì)性成因分析與評價(jià)研究，評價(jià)預(yù)測了有利儲層分布；研究成果有效指導(dǎo)了有利儲層評價(jià)和勘探部署及增儲增產(chǎn)。

（3） 隨著油氣勘探實(shí)踐的不斷發(fā)展推動，必然衍生出新的沉積學(xué)分支學(xué)科及新的學(xué)科增長點(diǎn)，應(yīng)用數(shù)字化新技術(shù)方法，建立不同學(xué)科知識體系和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的交叉聯(lián)網(wǎng)是必然趨勢，源—匯系統(tǒng)沉積學(xué)與沉積正演模擬技術(shù)創(chuàng)新、陸相頁巖沉積學(xué)、儲層非均質(zhì)性定量評價(jià)與智能分析系統(tǒng)是中國含油氣盆地沉積學(xué)研究的重點(diǎn)發(fā)展方向。

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