本發(fā)明涉及石油天然氣勘探領(lǐng)域，尤其涉及細(xì)粒沉積巖領(lǐng)域,具體涉及利用化學(xué)-沉積相表征細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性的方法。

背景技術(shù)：

細(xì)粒沉積巖巖性較細(xì)，顏色較均一，難以用肉眼直接識別細(xì)粒沉積巖手標(biāo)本的沉積構(gòu)造和巖性變化，只能較粗略的劃分沉積相，同時細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性強，在厘米甚至毫米級別就可出現(xiàn)變化，目前常規(guī)的分析手段分析周期長，并且在取樣時難以具有代表性，部分需要將樣品粉碎混合后再進(jìn)行的分析化驗手段會造成關(guān)鍵信息被大量的無用信息掩蓋，造成分析的不確定性，難以快速直觀大面積高分辨率的精細(xì)刻畫細(xì)粒沉積巖。

對于非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)，需要建立精細(xì)的巖性模型，如在分析可壓性時，就需要精確的區(qū)分陸源碎屑硅和生物成因硅的分布。而在沉積巖沉積過程中，沉積環(huán)境、物源類型等會造成無機地球化學(xué)元素在空間上的不均勻分布，現(xiàn)有的分析方法中,并沒有從上述方面有效分析細(xì)粒沉積巖的沉積環(huán)境和物源類型等,不能更直觀有效的精細(xì)刻畫細(xì)粒沉積巖的非均質(zhì)性，反映細(xì)粒沉積巖的特征,從而無法對非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)提供更加精細(xì)的巖性模型和可靠的相帶格架。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種通過劃分和分析細(xì)粒沉積巖化學(xué)-沉積相來刻畫和分析細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性的方法，可更加快速、直觀、大面積、高分辨率的精細(xì)刻畫細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，利用化學(xué)-沉積相表征細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性的方法，具體包括如下步驟：

同步獲取二維平面上巖心到巖石薄片尺度的細(xì)粒沉積巖樣品表面照片和無機地球化學(xué)元素原位分布信息，將二者進(jìn)行疊加，劃分化學(xué)-沉積相；

在二維平面上提取原位無機地球化學(xué)元素信息，定量分析細(xì)粒沉積巖化學(xué)-沉積相；

通過上述化學(xué)-沉積相的劃分和定量分析過程刻畫和分析細(xì)粒沉積巖分均質(zhì)性。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述劃分化學(xué)-沉積相的具體步驟為：

(1)對1mm²-100dm²尺寸的細(xì)粒沉積巖樣品表面進(jìn)行拋光處理，獲得平整表面；

(2)獲得高像素樣品表面照片，通過照片觀察樣品顏色、肉眼可見的沉積構(gòu)造和巖石結(jié)構(gòu)；

(3)獲得樣品表面無機地球化學(xué)元素原位分布圖，將表征不同礦物的相關(guān)元素在平面上進(jìn)行組合疊加，形成造巖元素組合圖，獲得礦物在平面上的分布信息，結(jié)合反映古環(huán)境、物源類型的元素指標(biāo)劃分化學(xué)相；

(4)將高像素樣品表面照片與造巖元素組合圖進(jìn)行疊加，劃分化學(xué)-沉積相。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中所述肉眼可見的沉積構(gòu)造是由于顏色和粒度變化所能直接觀察到的沉積構(gòu)造。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中無機地球化學(xué)元素包括元素周期表中原子序數(shù)大于等于11的元素，其分布利用灰度圖展示；

優(yōu)選的，所述步驟(3)中相關(guān)元素包括al、k、si、ca、mg、fe、mn其中：al、k、si組合指示黏土礦物和長石，si指示石英，以上統(tǒng)稱為硅質(zhì)礦物；ca指示方解石，ca、mg組合指示白云石，ca、mg、fe、mn組合指示鐵白云石，以上統(tǒng)稱為碳酸鹽礦物；單獨fe指示黃鐵礦。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中將表征不同礦物的相關(guān)元素在平面上進(jìn)行組合疊加的具體操作為：

將不同元素賦予不同顏色，元素含量高的部位亮度大，元素含量低的部位亮度低，然后直接疊加。不同的礦物在平面上顯示不同的顏色組合。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中化學(xué)相劃分依據(jù)為元素組合所反映出的礦物組成、古環(huán)境類型和物源類型進(jìn)行排列組合。

優(yōu)選的，所述步驟(4)中劃分化學(xué)-沉積相為依據(jù)化學(xué)相和巖相進(jìn)行組合，形成多種化學(xué)-沉積相，其中包括不發(fā)育化學(xué)-沉積相。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述定量分析細(xì)粒沉積巖化學(xué)-沉積相的分析內(nèi)容為物源類型和古環(huán)境。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明首次提出和利用化學(xué)-沉積相的概念，綜合考慮了無機地球化學(xué)信息對沉積過程中物源類型和古環(huán)境的響應(yīng)，在二維平面上將原位無機地球化學(xué)信息與樣品照片所展現(xiàn)的沉積相進(jìn)行疊加，能夠更加快速直觀大面積高分辨率的精細(xì)刻畫細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性，反映細(xì)粒沉積巖沉積物源和古環(huán)境特征；

(2)本發(fā)明的原位獲取元素信息定量分析細(xì)粒沉積巖化學(xué)-沉積相的方法，可以避免常規(guī)分析中因取樣不具代表性和制樣中人為均一所造成的關(guān)鍵信息被掩蓋的不足現(xiàn)象，為后續(xù)巖石物性分析提供更為可靠的相帶格架。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的表征細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性的方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例的造巖元素組合圖與樣品照片疊加圖；

圖3是本發(fā)明實施例的二維元素含量平面分布圖；

圖4是本發(fā)明實施例的自生硅(生物成因硅和膠結(jié)硅)和碎屑硅判別圖版；

圖5是本發(fā)明實施例的不同巖性自生硅(生物成因硅和膠結(jié)硅)和碎屑硅分析圖；

圖6是本發(fā)明實施例的古環(huán)境定量分析圖。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實施例提供了一種利用化學(xué)-沉積相表征細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性的方法，在石油天然氣勘探領(lǐng)域，細(xì)粒沉積巖的“化學(xué)-沉積相(chemo-sedimentaryfacies)”是指：傳統(tǒng)沉積相疊加上“環(huán)境指示”元素(礦物)組合，能在二維上更清晰和準(zhǔn)確地分析細(xì)粒沉積物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，以及沉積物的來源和沉積環(huán)境。

具體的，上述方法包括如下步驟：

s1：同步獲取二維平面上巖心到巖石薄片尺度的細(xì)粒沉積巖樣品表面照片和無機地球化學(xué)元素原位分布信息，將二者進(jìn)行疊加，劃分化學(xué)-沉積相。

本步驟中，如圖1所示，樣品表面照片可以獲得樣品的顏色、沉積構(gòu)造和巖石結(jié)構(gòu)信息，無機地球化學(xué)元素原位分布可以獲得元素平面分布、沉積構(gòu)造、相關(guān)元素組合等信息，將樣品表面照片和無機地球化學(xué)元素的原位分布信息疊加，可以直觀快速的劃分化學(xué)-沉積相?；瘜W(xué)-沉積相二維平面劃分為半定量的工作，可以達(dá)到快速直觀大面積高分辨率精細(xì)刻畫細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性的目的。

s2：在二維平面上提取原位無機地球化學(xué)元素信息，定量分析細(xì)粒沉積巖化學(xué)-沉積相。

本步驟中，如圖1所示，通過分析物源類型和古環(huán)境分析，可以完善上述二維平面的分析，對細(xì)粒沉積巖進(jìn)行更精細(xì)的化學(xué)-沉積相研究。

s3：通過上述化學(xué)-沉積相的劃分和定量分析過程刻畫和分析細(xì)粒沉積巖分均質(zhì)性。

本步驟通過上述直觀的刻畫和定量的分析能夠就全面的反應(yīng)細(xì)粒沉積巖的非均質(zhì)特征，從而為致密油氣的儲層和烴源巖研究提供重要的技術(shù)支撐。

作為優(yōu)選的實施例，劃分化學(xué)-沉積相的具體步驟為：

s1：對1mm²-100dm²尺寸的細(xì)粒沉積巖樣品表面進(jìn)行拋光處理，獲得平整表面。

s2：獲得高像素樣品表面照片，通過照片觀察樣品顏色、肉眼可見的沉積構(gòu)造和巖石結(jié)構(gòu)。

本步驟中，肉眼可見的沉積構(gòu)造是由于顏色和粒度變化所能直接觀察到的沉積構(gòu)造。

s3：獲得樣品表面無機地球化學(xué)元素原位分布圖，將表征不同礦物的相關(guān)元素在平面上進(jìn)行組合疊加，形成造巖元素組合圖，獲得礦物在平面上的分布信息，結(jié)合反映古環(huán)境、物源類型的元素指標(biāo)劃分化學(xué)相。

本步驟中，無機地球化學(xué)元素包括元素周期表中原子序數(shù)大于等于11的元素，其分布利用灰度圖展示。

相關(guān)元素包括al、k、si、ca、mg、fe、mn；其中：al、k、si組合指示黏土礦物和長石，si指示石英，以上統(tǒng)稱為硅質(zhì)礦物；ca指示方解石，ca、mg組合指示白云石，ca、mg、fe、mn組合指示鐵白云石，以上統(tǒng)稱為碳酸鹽礦物；單獨fe指示黃鐵礦。

將表征不同礦物的相關(guān)元素在平面上進(jìn)行組合疊加的具體操作為：

將不同元素賦予不同顏色，元素含量高的部位亮度大，元素含量低的部位亮度低，然后直接疊加，不同的礦物在平面上顯示不同的顏色組合，據(jù)此可以清晰的看到礦物在平面上的分布。

化學(xué)相劃分依據(jù)為元素組合所反映出的礦物組成、古環(huán)境類型和物源類型進(jìn)行排列組合?；瘜W(xué)相可以描述為：礦物組成-古環(huán)境類型-物源類型(如硅質(zhì)-干旱-氧化-淺咸水-外源相，其中硅質(zhì)表示礦物組成主要為硅質(zhì)，干旱-氧化-淺咸水表示古環(huán)境類型，外源表示物源類型)。

s4：將高像素樣品表面照片與造巖元素組合圖進(jìn)行疊加，劃分化學(xué)-沉積相。

本步驟中，劃分化學(xué)-沉積相為依據(jù)化學(xué)相和巖相進(jìn)行組合，形成多種化學(xué)-沉積相，其中包括不發(fā)育化學(xué)-沉積相。

為了更清楚詳細(xì)地介紹本發(fā)明實施例所提供的利用化學(xué)-沉積相表征細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性的方法，以下將結(jié)合具體實施例進(jìn)行說明。

以準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組和四川盆地龍馬溪組樣品進(jìn)行分析。

s1：同步獲取二維平面上巖心到巖石薄片尺度的細(xì)粒沉積巖樣品表面照片和無機地球化學(xué)元素原位分布信息，將二者進(jìn)行疊加，劃分化學(xué)-沉積相。

(1)對1mm²-100dm²尺寸的細(xì)粒沉積巖樣品表面進(jìn)行拋光處理，獲得平整表面。

(2)獲得高像素樣品表面照片，通過照片可以觀察樣品顏色、肉眼可見的沉積構(gòu)造、巖石結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，圖2a總體為灰色泥巖，肉眼難以識別沉積構(gòu)造；圖2b總體為灰色泥巖，肉眼難以識別沉積構(gòu)造；圖2c左側(cè)為粉砂巖，右側(cè)為泥巖，可見平行層理，交錯層理；圖2d為黑色泥頁巖，可見頁理。

(3)獲得樣品表面無機地球化學(xué)元素原位分布圖，將表征不同礦物的相關(guān)元素在平面上進(jìn)行組合疊加，形成造巖元素組合圖，獲得礦物在平面上的分布信息，結(jié)合反映古環(huán)境、物源類型的元素指標(biāo)劃分化學(xué)相。

如圖3a所示，對蘆草溝組典型樣品進(jìn)行元素原位分布分析，認(rèn)識到下部主體al、k、si含量高，可定為硅質(zhì)，mn、fe含量低，可定為潮濕，mo含量高，可定為還原，zr含量高，可定為深水，sr含量低，可定為淡水，ti的含量高且與al、k、si分布一致，可定為外源，據(jù)此該樣品右側(cè)的化學(xué)相為硅質(zhì)-潮濕-還原-深淡水-外源相，左側(cè)可見ca、mg高值區(qū)，這些區(qū)域各元素含量與右側(cè)相反，可定為碳酸鹽-干旱-氧化-淺淡水-內(nèi)源相，在左側(cè)ca、mg相對低值區(qū)，其他元素與右側(cè)相近，可描述為硅質(zhì)-潮濕-還原-深淡水-外源相。

(4)將高像素樣品表面照片與造巖元素組合圖進(jìn)行疊加，劃分化學(xué)-沉積相。

如圖2所示，將樣品照片與相關(guān)元素組合圖進(jìn)行疊加后，在圖2e和圖2f中可以識別照片中無法識別的沉積構(gòu)造，在圖2g中沉積構(gòu)造更加明顯。圖2e的樣品與圖3為同一樣品，結(jié)合照片信息將樣品劃分成兩種化學(xué)-沉積相，分別為右側(cè)和左側(cè)ca、mg低值區(qū)可描述為灰色硅質(zhì)-潮濕-還原-深淡水-外源泥巖相，左側(cè)ca、mg高值區(qū)可描述為灰色碳酸鹽-干旱-氧化-淺淡水-內(nèi)源泥灰?guī)r相。

s2：在二維平面上提取原位無機地球化學(xué)元素信息，定量分析細(xì)粒沉積巖化學(xué)-沉積相。

根據(jù)步驟s1可知研究化學(xué)-沉積相的一個重要內(nèi)容為識別物源類型和古環(huán)境，其中物源類型可分為內(nèi)源和外源，自生硅(包括生物成因硅和膠結(jié)硅，biogenicandauthogenicsilica，簡稱bna-si)屬于內(nèi)源，陸源碎屑硅(terrigenousclastic簡稱tc-si)屬于外源。

以識別自生硅和陸源碎屑硅為例，選取四川盆地龍馬溪組、準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組和鄂爾多斯延長組樣品進(jìn)行分析。

可壓性在非常規(guī)油氣勘探開發(fā)中作為重要的評價指標(biāo)，以往認(rèn)為si含量越高可壓性越好，最近認(rèn)識到自生硅在硅中的含量越高，可壓性才會越好，因此快速有效識別自生硅對非常規(guī)油氣勘探開發(fā)具有重要意義。首先利用ti元素與si元素在二維平面的分布組合關(guān)系可以識別出陸源碎屑硅和生物成因硅，圖3a為蘆草溝組泥巖，圖3b為龍馬溪組泥頁巖，在圖3a中si含量高的地方ti含量高，顯示為陸源碎屑硅，在圖3b中si含量高的地方ti含量低，顯示為自生硅。在細(xì)粒沉積中，陸源黏土礦物、鉀長石和鈉長石包含al和si，陸源碎屑硅和自生硅只包含sio2，通過不同礦物的化學(xué)式，以及蒙脫石與純sio2的比例關(guān)系，可以獲得si-al的對應(yīng)關(guān)系曲線，如圖4a所示，選取蒙脫石與純sio2為3：7比例的曲線為分界線，因為在此條分界線左側(cè)，sio2占絕對優(yōu)勢，在右側(cè)黏土礦物占絕對優(yōu)勢。在蒙脫石：sio2＝3:7曲線的右側(cè)及附近區(qū)域代表陸源碎屑富集，在左側(cè)區(qū)域即可代表自生硅也可代表陸源碎屑石英富集，因此需要利用si與ti來區(qū)分自生硅和陸源碎屑石英，對于陸源碎屑石英富集部位si含量越高，ti含量越高，對于自生硅富集部位ti含量總體較低，建立si-ti對應(yīng)關(guān)系曲線，劃分自生硅和陸源碎屑硅判別圖版，如圖4所示。

將不同巖性數(shù)據(jù)投入判別圖版，可以有效定量判別該巖性中的si是否為自生硅和陸源碎屑硅，如圖5所示，鄂爾多斯盆地延長組粉砂巖中的si主要來自陸源碎屑，準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組粉砂巖中的si主要來自陸源碎屑硅，少量來自自生硅，四川盆地龍馬溪組泥頁巖含有較多自生硅。

古環(huán)境可以包括氣候、氧化還原條件、水深和水體鹽度四個方面，選取準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組樣品利用本方法進(jìn)行古環(huán)境分析，如圖6所示，在s1中可將本樣品劃分為三個化學(xué)-沉積相，常規(guī)的取樣方法可能只取到一個化學(xué)-沉積相或?qū)⑷齻€化學(xué)-沉積相混合到一起，利用本方法所提出的原位數(shù)據(jù)，結(jié)合古環(huán)境計算參數(shù)可以認(rèn)識到三個化學(xué)-沉積相具有明顯差異。object-1和object-4所在的區(qū)域具有明顯的干旱、氧化、淺水、咸水的古環(huán)境特征，object-2和object-5具有潮濕、次氧化、較淺水、較咸水的古環(huán)境特征，object-3和object-6具有明顯的潮濕、還原、較深水、淡水的古環(huán)境特征。

s3：通過上述化學(xué)-沉積相的劃分和定量分析過程刻畫和分析細(xì)粒沉積巖分均質(zhì)性。

通過上述分析，綜合考慮了無機地球化學(xué)信息對沉積過程中物源類型和古環(huán)境的響應(yīng)，在二維平面上將原位無機地球化學(xué)信息與樣品照片進(jìn)行疊加，能夠更加快速直觀大面積高分辨率的精細(xì)刻畫細(xì)粒沉積巖非均質(zhì)性，反映細(xì)粒沉積巖沉積物源和古環(huán)境特征；首次提出了原位獲取元素信息定量分析細(xì)粒沉積巖化學(xué)-沉積相的方法，可以避免出現(xiàn)常規(guī)分析中出現(xiàn)的取樣不具代表性和樣品粉碎均一后掩蓋關(guān)鍵信息的不足現(xiàn)象，為后續(xù)巖石物性分析提供更為可靠的相帶格架。

通過上述步驟，本發(fā)明可以更有效的把握細(xì)粒沉積巖的非均質(zhì)性特征，為致密油氣的儲層和烴源巖研究提供了重要的技術(shù)支撐。