沉積模擬方法在Bonaparte盆地的應(yīng)用

呂 明 王 穎 徐 微

(中海油研究總院)

沉積模擬方法在Bonaparte盆地的應(yīng)用

呂 明 王 穎 徐 微

(中海油研究總院)

在有一定的鉆井資料但地震資料分辨率不高的情況下,嘗試借助沉積模擬方法對(duì)澳大利亞Bonaparte盆地某研究區(qū)進(jìn)行了平面沉積相編圖和儲(chǔ)層快速評(píng)價(jià)工作。根據(jù)鉆井巖心、巖性、古生物年齡、古環(huán)境等資料,在研究區(qū)Elang組—Frigate組識(shí)別出了3個(gè)層序界面,確定相對(duì)海平面呈脈動(dòng)上升變化;通過(guò)類(lèi)比分析,認(rèn)為研究區(qū)沉積為水進(jìn)型三角洲河口灣體系,主物源在盆地東南方向;輸入這些參數(shù)進(jìn)行沉積模擬,得到了研究區(qū)巖性及沉積結(jié)構(gòu)的時(shí)空展布特征,并以此指導(dǎo)平面沉積相圖的編制。研究區(qū)具有灣內(nèi)潮控、灣外浪控,高位潮控、低位浪控,近源扇三角洲與相對(duì)遠(yuǎn)源三角洲共存的復(fù)合型沉積特點(diǎn)。將沉積模擬方法用于儲(chǔ)層研究,是在特定條件下進(jìn)行儲(chǔ)層快速評(píng)價(jià)的有效方法。

沉積模擬 沉積相編圖 儲(chǔ)層快速評(píng)價(jià) Bonaparte盆地

Bonaparte盆地位于澳大利亞西北陸架區(qū)中段,面積約27萬(wàn)km2(圖1)。研究區(qū)位于盆地西北部靠近陸架邊緣處,主體位于Sahu l向斜,東部為Sahul臺(tái)地,東南部為Petrel次盆,南部為L(zhǎng)ondonderry高地[1],面積約4 200 km2,水深大多在200 m以?xún)?nèi);研究區(qū)內(nèi)及周邊有不少鉆井,并有二維及部分三維地震資料覆蓋,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)油田和氣田各一個(gè)。

Bonaparte盆地是典型的古生界和中生界疊合裂谷盆地,具有由若干凹陷和隆起相間分布的構(gòu)造格局,并且早期構(gòu)造線(xiàn)呈NW向,晚古生代后轉(zhuǎn)為NE向[2]。盆地自下而上依次發(fā)育石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和第三系[3]。前人的沉積研究多體現(xiàn)在區(qū)域上,認(rèn)為早期為淺?！侵蕹练e,中、晚期為河流三角洲—邊緣海沉積[3-4],研究精度尚不能滿(mǎn)足目標(biāo)評(píng)價(jià)的需要,且在物源方向、沉積類(lèi)型上還存在分歧。

圖1 Bonaparte盆地研究區(qū)位置圖

雖然研究區(qū)鉆井資料較多,但現(xiàn)有的地震資料品質(zhì)較差,且研究層段的厚度小,內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)不清,難以用地震相進(jìn)行平面沉積相編圖。因此,筆者探索用沉積模擬方法輔助進(jìn)行研究區(qū)中生界上侏羅至下白堊統(tǒng)目的層段(Plover組—Flam ingo組)平面沉積相編圖及沉積模式、沉積演化分析,以期在有限的條件下為海外探區(qū)快速評(píng)價(jià)提供更可信的信息。本次研究中,利用巖心(層理、構(gòu)造、遺跡化石)、古生物、巖石、測(cè)井、地震反射、構(gòu)造與地形演化、水系及物源等資料,編制了22口井的層序及沉積相分析圖、連井對(duì)比圖以及區(qū)域地震層序及沉積相解釋剖面等大量基礎(chǔ)圖件,保證了沉積模擬中有關(guān)沉積模式、沉積類(lèi)型、海平面變化、物源方向、沉積物供應(yīng)量等參數(shù)的合理選取。

1 沉積模擬基本理論及工作方法

除了描述以外,現(xiàn)代地層和沉積學(xué)研究的另一主要任務(wù)是利用少量不規(guī)則分布的樣本來(lái)預(yù)測(cè)巖石類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、分布、巖石物理性質(zhì)等。然而,如果沒(méi)有客觀(guān)標(biāo)準(zhǔn)和方法來(lái)評(píng)估多種解釋的可能性或不確定性,那么這種預(yù)測(cè)的價(jià)值就不大。但是,對(duì)于是否存在這種客觀(guān)標(biāo)準(zhǔn)和方法,能否通過(guò)模擬的方法來(lái)進(jìn)行評(píng)估,長(zhǎng)期以來(lái)一直存在爭(zhēng)議。Bu rton等認(rèn)為地層數(shù)值模擬在理論上是不可能的[5],因?yàn)榈貙淤Y料的信息量不足和存在非唯一性,不同作用參數(shù)的組合會(huì)產(chǎn)生同樣的結(jié)果,即使根據(jù)傳統(tǒng)層序地層學(xué)理論的假設(shè)和原則進(jìn)行這種反演也是不可能的[6]。

但是,Cross認(rèn)為只有在下列5種情況下進(jìn)行反演才是不可能的[6]:①作用參數(shù)不是獨(dú)立的(一個(gè)作用能替代另一個(gè)作用而產(chǎn)生同樣結(jié)果);②作用及響應(yīng)體系是隨機(jī)的、不可預(yù)測(cè)的,或缺少基本的約束條件;③不同位置的地層信息沒(méi)有聯(lián)系;④正演模型很差不能模擬真正的作用及響應(yīng)體系;⑤未正確測(cè)量或解釋觀(guān)察數(shù)據(jù)。基于對(duì)地層性質(zhì)和沉積作用及響應(yīng)體系的不同理解,Cross認(rèn)為地層含有足夠信息量,用定量方法重建盆地歷史可行。這些不同的理解在于:①地層不僅是“大事件”的記錄,而且在多數(shù)情況下某些低幅、單向變化的作用要比高幅、間歇性、低頻、偶發(fā)、“災(zāi)變性”的事件產(chǎn)生更顯著、更廣泛和更有意義的標(biāo)志。②從四維地層的視點(diǎn),時(shí)間是連續(xù)和完整的,在地層記錄中沒(méi)有缺失的時(shí)間,完整的時(shí)間以地層和地層不連續(xù)面或無(wú)沉積面為代表,巖石與面有相等的意義,無(wú)論何種成因的沉積間斷(侵蝕或無(wú)沉積)都攜帶有該時(shí)間段其它位置上的巖石實(shí)體的屬性信息。③地球上的各種作用不會(huì)突然全部停止。④沉積過(guò)程遵守物質(zhì)守恒原則。⑤地層的作用及響應(yīng)體系并非過(guò)于復(fù)雜而不能模擬,盡管有眾多的作用變量、復(fù)雜的反饋循環(huán)和非線(xiàn)性的相互關(guān)系,但地層卻并不復(fù)雜。復(fù)雜的地層實(shí)際上是高度有組織的,僅含有相對(duì)少的、規(guī)則的、重復(fù)的地層形態(tài)。地層的規(guī)則性是有組織的沉積形態(tài)與地層控制下的改造作用相結(jié)合的產(chǎn)物,這種改造減少了原始沉積的變化性。⑥地層作用參數(shù)的組合不能互相替代而產(chǎn)生完全相同的地層響應(yīng)。這些不同的理解為使用模擬的方法重建沉積史,進(jìn)行層序及沉積相的連井對(duì)比和平面分布特征的預(yù)測(cè)提供了科學(xué)基礎(chǔ)。

為此,Cross領(lǐng)導(dǎo)研究小組自上世紀(jì)80年代以來(lái)一直致力于層序及沉積相的計(jì)算機(jī)模擬工作,至90年代已成功地根據(jù)野外露頭獲得的海平面升降、構(gòu)造沉降、沉積物供應(yīng)等參數(shù)正演模擬出形態(tài)、厚度、相序等都與之相似的二維地質(zhì)剖面。這些工作不僅驗(yàn)證了高分辨率層序地層學(xué)的許多原理,而且顯示了計(jì)算機(jī)模擬方法強(qiáng)大的預(yù)測(cè)功能,展示了良好的應(yīng)用前景,代表著層序地層學(xué)和沉積學(xué)研究的發(fā)展方向。近年來(lái)許多軟件公司也在著手開(kāi)發(fā)這方面的軟件,現(xiàn)在的軟件可以根據(jù)鉆井、地震中獲得的海平面升降、構(gòu)造沉降、沉積物性質(zhì)和數(shù)量、物源方向、構(gòu)造和地貌等參數(shù)正演或重建研究區(qū)三維的地層、巖性(砂巖或泥巖)分布及變化情況。

沉積模擬方法應(yīng)用的關(guān)鍵主要體現(xiàn)在輸入?yún)?shù)選取和結(jié)果解釋及應(yīng)用兩方面。筆者根據(jù)研究區(qū)鉆井資料多、地震資料信噪比低的現(xiàn)狀,提出了沉積模擬方法應(yīng)用的技術(shù)路線(xiàn)(圖2):分析地質(zhì)背景資料及前人研究成果,確定基本沉積類(lèi)型和物源方向;結(jié)合古生物年齡資料進(jìn)行單井基準(zhǔn)面旋回和層序劃分、連井層序?qū)Ρ?結(jié)合區(qū)域地震剖面建立層序格架,確定沉積速率;根據(jù)古生物和區(qū)域地震剖面沉積中心變化情況分析相對(duì)海平面變化曲線(xiàn);根據(jù)這些參數(shù)及相關(guān)構(gòu)造圖進(jìn)行沉積數(shù)值模擬;根據(jù)沉積模擬結(jié)果,結(jié)合等厚圖和地震屬性圖建立沉積模式,進(jìn)行沉積相對(duì)比及平面沉積相編圖,完成儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。

圖2 沉積模擬方法應(yīng)用技術(shù)路線(xiàn)圖

2 沉積模擬參數(shù)分析

2.1 層序劃分與對(duì)比

參照Cross提出的基準(zhǔn)面旋回識(shí)別模式[7],結(jié)合研究區(qū)地震剖面上的削蝕、上超等不整合層序界面的識(shí)別特征和鉆井在盆地中的相對(duì)位置信息,利用測(cè)井曲線(xiàn)(主要是自然伽馬)反映的地層疊加方式和巖性組合及突變,以及古生物缺帶及年齡等資料進(jìn)行基準(zhǔn)面旋回和層序劃分。在研究區(qū)22口井的Plover組—Flam ingo組中識(shí)別出了6個(gè)層序(表1),每個(gè)層序的延續(xù)時(shí)間在3～7M a,屬于中期基準(zhǔn)面旋回,相當(dāng)于Vail的三級(jí)層序[8]。

SB 1界面屬于中侏羅統(tǒng)Plover組頂界,為全區(qū)可追蹤的較大層序界面,區(qū)域地震剖面上可見(jiàn)對(duì)下伏層的明顯削蝕,具有約15 M a的沉積間斷(如Tam ar-1井)。SB4界面通常表現(xiàn)為由砂巖到泥巖的突變面,并普遍伴有約10 M a的沉積間斷(圖3)。SB5界面多與一套砂巖的底界面有關(guān)(如Iris-1井),在沒(méi)有砂巖的井中也可表現(xiàn)為由前積到退積的轉(zhuǎn)換,或泥巖顏色由深到淺的轉(zhuǎn)變(圖3)。

表1 Bonapar ter盆地層序關(guān)系表

基準(zhǔn)面旋回的表現(xiàn)形式因鉆井位置而異。S3層序多表現(xiàn)為1個(gè)完整的中期旋回,且在凹陷部位或凸起帶上相對(duì)較低的鞍部,上升、下降半旋回轉(zhuǎn)換面處的深水泥巖較發(fā)育,反映了三角洲前緣或?yàn)I海灘壩與淺海為主的沉積特征(如圖3中Bu ller-1、Capung-1A井);而在向斜邊緣或凸起帶相對(duì)較高的部位,則泥巖多位于層序上部,使下降半旋回部分不發(fā)育或不明顯,反映了分流河道或潮道與濱海為主的沉積特征(如圖3中Buffalo-1、Krill-1井)。

古生物(主要用溝鞭藻)年齡資料為研究區(qū)層序的劃分與對(duì)比提供了較為可靠的依據(jù)。層序界面常表現(xiàn)為古生物年齡的間斷面,有時(shí)在大不整合面處由于再沉積的存在還會(huì)出現(xiàn)年齡反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,如Capung-1A、Buffalo-1、Krill等井在SB1附近上部測(cè)得年齡為169 M a,而下部測(cè)得為163或167 M a (圖3)。

總的來(lái)看,Plover組的年代跨度有40 M a,屬于Vail的二級(jí)層序[8]。Tam ar-1井揭露自下而上2個(gè)由深到淺的大旋回,包含4個(gè)三級(jí)層序,井中揭露了其中的3個(gè)。Elang組是一套砂巖為主的巖石地層單元,厚度100 m左右,年代跨度約5M a(160～165 M a)。該組內(nèi)部具明顯旋回性,可分為S2、S3、S4等3個(gè)層序,其中S4層序的上升半旋回屬于Elang組,下降半旋回屬于以泥巖為主的Frigate組。S2與S3層序大致以163 M a為界,表現(xiàn)為2個(gè)較對(duì)稱(chēng)的完整旋回,而且層序厚度薄,側(cè)向變化不大,反映當(dāng)時(shí)盆地內(nèi)地勢(shì)起伏不大,屬于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)和緩期。S4層序厚度側(cè)向變化增大,反映當(dāng)時(shí)盆地內(nèi)局部構(gòu)造活動(dòng)增強(qiáng),凹陷處沉降加速,隆起處抬升強(qiáng)烈,造成地層減薄甚至缺失;該層序在盆內(nèi)凸起及周緣以上升半旋回為主,在低洼處則保存有較多下降半旋回。Flam ingo組(分為S5、S6兩個(gè)層序)各井雖都以大套灰色泥巖為主,但地層厚度側(cè)向變化大,同樣反映當(dāng)時(shí)盆地內(nèi)有強(qiáng)烈局部構(gòu)造活動(dòng)。SB5界面上的濁積扇和SB6界面上15M a的沉積間斷都與較大的區(qū)域海平面下降有關(guān)(圖3)。

圖3 研究區(qū)連井層序?qū)Ρ绕拭?剖面位置見(jiàn)圖11)

2.2 相對(duì)海平面分析

古生代至中生代晚期全球絕對(duì)海平面呈長(zhǎng)期脈動(dòng)上升趨勢(shì),最高點(diǎn)出現(xiàn)在白堊系中部,此后轉(zhuǎn)為長(zhǎng)期脈動(dòng)下降[9](圖4左)。研究區(qū)的相對(duì)海平面變化與此不盡一致,可通過(guò)區(qū)域地震剖面和鉆井巖性及古生物信息得到相對(duì)海平面變化。由于受到信噪比的限制,在研究區(qū)難以用地震資料進(jìn)行精細(xì)的層序分析,但對(duì)于大的層序界面還是可以通過(guò)削蝕、上超等特征幫助識(shí)別。另外,利用沿盆地傾向的長(zhǎng)地震剖面進(jìn)行區(qū)域?qū)有蚪忉?通過(guò)沉降中心、沉積中心位置的變化也可分析研究區(qū)中—長(zhǎng)期相對(duì)海平面變化(圖4)。

圖4示出的地震剖面中明顯可見(jiàn)3個(gè)大的構(gòu)造旋回,大致對(duì)應(yīng)于古生代克拉通內(nèi)斷陷、中生代裂陷和新生代被動(dòng)陸緣等3套沉積地層。從沉積地層厚度變化看,古生界二疊系的沉積中心在南部Petrel次盆;中生界三疊系厚度較小且未見(jiàn)明顯沉積中心,推測(cè)沉積中心北遷至研究區(qū)北部更遠(yuǎn)處;侏羅系中部的沉積中心南移至Sahul向斜附近,上部地層厚度又變小,推測(cè)沉積中心曾再次北遷至現(xiàn)代陸架坡折之外;白堊系盆地邊緣的沉積厚度明顯加大,沉積中心又迅速南遷至Sahu l向斜以南;此后沉積中心隨陸坡的推進(jìn)而逐漸向北遷移,但新生界中新統(tǒng)以上又有所南移。根據(jù)沉積物體積分配原理,推斷研究區(qū)的相對(duì)海平面變化趨勢(shì)是:二疊紀(jì)最高,三疊紀(jì)呈下降趨勢(shì);侏羅紀(jì)早、中期再次上升,晚期先下降然后又迅速脈動(dòng)上升,至白堊紀(jì)中期達(dá)到最高;此后隨陸架坡折的不斷推進(jìn)海平面逐漸下降,僅新生代中新世后由于盆地中心沉積速率的增大而發(fā)生過(guò)局部性的海平面上升。從鉆井巖性特征看,Plover組向上泥質(zhì)含量或泥巖夾層逐漸增多,至Flam ingo組則迅速變?yōu)榇筇啄鄮r,反映了侏羅紀(jì)末到白堊紀(jì)初沉積水深由緩慢增大到迅速增大的過(guò)程。

2.3 物源及沉積模式分析

據(jù)前人研究,Bonaparte盆地在中生代是一個(gè)由岡瓦納古陸邊緣破裂而形成的裂陷盆地,沉積中心在三疊紀(jì)偏北靠近蒂汶海,在侏羅紀(jì)南移至Sahul向斜、M alita地塹區(qū)[4]。由于古生代Petrel次盆的影響,盆地的南界向陸凹入約250 km,形成倒三角形或喇叭口狀的海灣地貌形態(tài)。此地形與現(xiàn)今的Bonaparte灣在位置和形態(tài)上基本一致,而且從區(qū)域地震剖面看,侏羅系與新生界都是一套由陸向海前積推進(jìn)的地層(圖4),沉積格局相似,故適合用將今論古的方法研究目的層段的沉積特征。

圖4 Bonapar te盆地區(qū)域?qū)有蜓莼卣骷跋鄬?duì)海平面變化圖(區(qū)域地震剖面位置見(jiàn)圖11)

研究區(qū)衛(wèi)星圖片(圖5)顯示,現(xiàn)今該區(qū)的陸架較寬(約200 km),在陸架邊緣坡折以上有沉積物堆積,可見(jiàn)大致呈扇形或叢狀的水道形態(tài),反映出三角洲的特征。從水道的走向看,主要物源是來(lái)自有更大匯水范圍的河流體系,這些河流可沿低洼處匯集并經(jīng)Londonderry高地兩側(cè)海灣處入海。而近岸局部山區(qū)的近源河水系也可作為局部物源形成小型三角洲。鑒于研究區(qū)現(xiàn)今為海灣且無(wú)長(zhǎng)年性的遠(yuǎn)源大河流注入,認(rèn)為這些陸架上的三角洲是一般海退期的低位三角洲,由于物源區(qū)地勢(shì)低平,剝蝕量小,沉積物供應(yīng)不充分,所以這種三角洲主體在陸架上發(fā)育,未形成典型的盆底扇,但大海退期的水道能以下切谷的形式切過(guò)這些三角洲及陸架坡折,如圖5中Bonaparte盆地區(qū)就見(jiàn)2條這種下切谷,分別向西北和東北方向延伸進(jìn)入深海區(qū)。至于在下切谷的終端未見(jiàn)盆底扇發(fā)育,分析其原因是這2條下切谷都開(kāi)口于蒂汶海溝,從海溝底沉積物的裸露和侵蝕情況判斷,這里有較強(qiáng)的沿岸海流或洋流的影響,會(huì)將沉積物向西搬運(yùn)至海溝的開(kāi)口之外沉積,如在B row se盆地深水盆底中的一套盆底扇堆積體與此有關(guān)。

圖5 Bonaparte區(qū)衛(wèi)星圖片

Bonaparte灣喇叭口狀的海岸形態(tài)會(huì)造成潮水的聚能作用,使潮差增大、潮流加強(qiáng),同時(shí)較為寬闊的陸架緩坡會(huì)使波浪作用相對(duì)減弱,因此在正常情況下容易發(fā)育潮控型三角洲(理論上其特點(diǎn)是有港灣形的地貌,灣內(nèi)三角洲在潮流的作用下被沖刷成若干垂直岸線(xiàn)分布的長(zhǎng)條形潮流砂壩或砂脊),巴布亞灣三角洲就是此類(lèi)潮控三角洲的典型代表,此外恒河-布拉馬普特拉河、伊洛瓦底江、湄公河以及珠江、長(zhǎng)江、鴨綠江、遼河等三角洲都在一定程度上屬于潮控三角洲。研究區(qū)Elang組鉆井巖心中大量的潮汐層理、泄水構(gòu)造和Skolithos、Ophiom orpha等生物遺跡化石也證實(shí)了潮汐作用的存在,如K ril-1井巖心中可見(jiàn)具槽狀及板狀交錯(cuò)層理的三角洲分流河道、受潮汐改造的反粒序及脈狀層理的三角洲前緣河口壩、具羽狀交錯(cuò)層理的潮汐砂壩、具波狀及透鏡狀層理的潮控河口灣和受到強(qiáng)烈生物擾動(dòng)的潮坪等(圖6)。但是,從圖5示出的衛(wèi)星圖片中可以看到澳大利亞陸架邊緣的低位三角洲前緣是沿平行岸線(xiàn)方向呈條帶狀分布,這與陸架坡折附近較強(qiáng)的波浪作用和沿岸流改造有關(guān)。分析認(rèn)為,在低海平面期,海灣的聚能作用減弱,而原來(lái)的陸架坡折區(qū)則成為三角洲前緣區(qū)使岸坡變陡,加之被狹窄的蒂汶海溝加強(qiáng)了的海流及沿岸流對(duì)岸坡的沖刷又進(jìn)一步加劇了岸坡的變陡,三角洲的類(lèi)型就變成浪控型三角洲了。浪控三角洲以平行岸線(xiàn)的沿岸砂壩為特點(diǎn),砂巖分選好、側(cè)向連通性好,是理想的儲(chǔ)集體。

圖6 K r ill-1井巖心的潮控三角洲特征

綜合以上分析建立了研究區(qū)的沉積模式圖(圖7)。在低海平面期,發(fā)育浪控三角洲,波浪和沿岸流的改造作用使河口壩沿岸線(xiàn)呈條帶狀分布,形成厚度大且具有一定前積特征的三角洲前緣砂體;同時(shí)在風(fēng)暴等突發(fā)事件的觸發(fā)下間歇性地發(fā)育以濁流為主的重力流沉積,在前三角洲或凹陷部位形成低位盆底扇或斜坡扇。在高海平面期,灣口處沉積物供應(yīng)量減少,同時(shí)海水侵入地形平坦的原三角洲平原或海岸平原區(qū),水體的加深和岸坡的變緩使潮汐作用增強(qiáng),形成了潮控三角洲體系,灣內(nèi)的潮汐砂壩多垂直岸線(xiàn)分布,其間可為海灣泥巖所分隔。

圖7 研究區(qū)沉積模式圖

3 沉積模擬結(jié)果分析

以鉆井巖性、年代、古生物環(huán)境和主要地界面構(gòu)造圖等資料為基礎(chǔ),利用Dionisos軟件對(duì)澳大利亞Bonaparte盆地E lang組—Frigate組進(jìn)行了沉積模擬。海平面變化曲線(xiàn)取向上脈動(dòng)加深變化形式,給定東南方為主要物源方向,暫未進(jìn)行壓實(shí)及剝蝕量等古構(gòu)造、古地貌的恢復(fù)。

模擬結(jié)果可通過(guò)一系列平面圖和剖面圖以三維形式展示,這些圖件為連井對(duì)比和平面沉積相編圖提供了直觀(guān)的參考資料。從研究區(qū)沉積模擬平面圖(圖8)可見(jiàn),在低海平面期(S2—S3層序,圖8中的a、b、c),研究區(qū)內(nèi)砂質(zhì)沉積物較為豐富,可覆蓋南部和中部的大部分地區(qū),這是由于此時(shí)受波浪影響較大,三角洲前緣砂體呈沿岸線(xiàn)的席狀展布。在高海平面期(S3—S4層序,圖8中的d、e、f),三角洲沉積中心向南遷移,研究區(qū)內(nèi)砂質(zhì)供應(yīng)減少,Malita地塹部位出現(xiàn)泥質(zhì)沉積,Sahul向斜部位仍有部分砂質(zhì)充填,但多呈垂直岸線(xiàn)的條帶狀或網(wǎng)狀分布。

從研究區(qū)沉積模擬剖面圖(圖9)可見(jiàn),前期(S2—S3層序)三角洲砂體主要由南向北沿Sahul向斜注入(圖9 f),后期(S3—S4層序)Londonderry、Tamar、Flamingo等高地對(duì)砂質(zhì)沉積物的貢獻(xiàn)增大(圖9d),可在高地的周緣形成一些被潮汐改造、再搬運(yùn)的砂體,成為Sahul向斜東翼很多構(gòu)造目標(biāo)的主要儲(chǔ)層類(lèi)型。

4 平面沉積相分析

上述沉積模擬結(jié)果為研究區(qū)平面沉積相分析提供了新的信息,彌補(bǔ)了因地震相分辨率問(wèn)題帶來(lái)的缺憾,這樣再結(jié)合鉆井沉積相解釋成果和參考地震屬性分析圖、構(gòu)造圖、地層厚度圖等信息,可以編制平面沉積相圖,并進(jìn)行研究區(qū)平面沉積相分析。

圖10 研究區(qū)S2層序底部均方根振幅圖

以研究區(qū)S2層序?yàn)槔?其底部均方根振幅圖顯示由南向北振幅逐漸減弱(圖10),巖石地球物理相關(guān)性分析認(rèn)為這反映了砂巖由南向北減少的變化趨勢(shì),這種趨勢(shì)與鉆井揭示的砂巖厚度、粒度以及沉積模擬預(yù)測(cè)的砂巖百分比變化的結(jié)果(圖8)相一致。此外,從鉆井資料看,S2層序多為一套砂巖,僅粒度及砂巖含量略有變化(圖3)。然而,沉積模擬預(yù)測(cè)的砂巖分布及演化特征顯示,該層序除來(lái)自澳洲大陸遠(yuǎn)源的三角洲外,還有來(lái)自工區(qū)內(nèi)隆起或凸起帶近源扇三角洲的存在(圖8、9)。研究區(qū)鉆井資料與沉積模擬結(jié)果相結(jié)合而確定出的三角洲、扇三角洲及河口灣等沉積相帶的位置及三角洲分流河道的推進(jìn)情況如圖11所示,可以看出,由于該層序沉積時(shí)的相對(duì)海平面較低,研究區(qū)內(nèi)除Flamingo之外的幾個(gè)高地都出露水面而遭受剝蝕,在其周緣發(fā)育近源小型扇三角洲。同時(shí),在研究區(qū)東南方向有一相對(duì)遠(yuǎn)源的三角洲注入,受古地形的控制可形成幾個(gè)分流河道向不同方向散開(kāi),成為主要儲(chǔ)層發(fā)育的區(qū)域:第一支流向Malita地塹,由剖面圖可見(jiàn)砂巖主要來(lái)自南側(cè)(圖9 f),北面的Flamingo高地貢獻(xiàn)不大;第二支沿Flamingo高地西側(cè)的低地向北流,剖面上見(jiàn)向高地的上超(圖9e);第三支沿Sahul向斜向北流,為L(zhǎng)aminaria高地南側(cè)的低凸起帶提供物源(圖9d);第四支沿Sahul向斜底部向西北流(圖9c),剖面顯示向北砂巖逐漸增多(圖9b、a),可作為生烴凹陷烴源巖的運(yùn)移通道,其中水道可延伸至Fulica-1井附近,再向北則轉(zhuǎn)變?yōu)楹涌趬巍?/p>

圖11 研究區(qū)S2層序沉積相圖

總的來(lái)看,S2層序沉積時(shí)期研究區(qū)總體為三角洲-河口灣沉積體系,三角洲平原為含砂質(zhì)的分流河道和偏泥質(zhì)的分流間沼澤與泛濫平原,主要在Tamar高地東側(cè)分布;三角洲前緣以砂質(zhì)為主,早期在波浪改造下可側(cè)向延伸成為河口壩復(fù)合體,晚期隨相對(duì)海平面上升潮汐作用增強(qiáng),在向斜中多有垂直岸線(xiàn)的潮汐砂壩發(fā)育;前三角洲與盆地內(nèi)淺海泥呈過(guò)渡關(guān)系。這種三角洲在演化上呈逐步向陸退縮的水進(jìn)型特征,有利于蓋層的形成。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)從鉆井或其它渠道提取的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行層序、沉積相及巖性體的三維數(shù)值模擬,進(jìn)而確定沉積模式,指導(dǎo)平面沉積相編圖和儲(chǔ)層預(yù)測(cè),這種方法有理論依據(jù),在技術(shù)上是可行的,特別是在資料有限而又需要及時(shí)得到盡可能準(zhǔn)確、合理的評(píng)價(jià)結(jié)果的情況下進(jìn)行沉積儲(chǔ)層快速評(píng)價(jià)更為有效。由于受條件的限制,本次研究中沒(méi)有進(jìn)行研究區(qū)的古地貌恢復(fù),同時(shí)軟件本身也存在一些不足,如物源方向只能選擇南-北、東-西方向,只能輸入統(tǒng)一的地層砂泥比,鉆井獲得的巖性資料不能在模擬時(shí)對(duì)其所在位置進(jìn)行約束等,因此,沉積模擬的精度和可靠性均不夠,還不能作為沉積相和巖性解釋的直接依據(jù),但這畢竟是一次有益的嘗試。我們相信,隨著沉積研究向數(shù)字化、計(jì)算機(jī)化的進(jìn)展,這種借助沉積模擬進(jìn)行平面沉積相編圖和沉積儲(chǔ)層快速評(píng)價(jià)的工作方法會(huì)發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

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(編輯:崔護(hù)社)

An application of sedimentation simulation in Bonaparte basin

There are some d rilling data and low-resolution seismic data in an area of Bonaparte basin,Australia,where it is attempted to map sedimentary facies and quickly assess reservoir by means of the sedimentary simulation method.Based on the data such as d rilling core,lithology,palaeontology,and palaeoenvironment,three sequence boundaries in Elang to Frigate Formation were identifed,and a pulsed rise of relative sea level was determined in the area.An analogy has indicated that there is a transgrassive deposition system of deltaic estuary in the area,with its main provenance in the southeastern basin.These parameters were inputted to make a sedimentation simulation, resulting in the time-space distribution pattern of litho logy and sedimentary texture in the area,which candirectus to mapping sedimentary facies.As a composite deposition system,the area is characterized by tide dominance within the estuary,w ave dominance without the estuary,highst and tide dominance,lowstand wave dominance and coexistence of proximal fan delta and relative distal fan delta.Applying the sedimentary simulation method to reservoir rocks may be an efficient too l to quickly assess reservoirs under given conditions.

sedimentary simulation;mapping sedimentary facies;fast reservoir assessment;Bonaparte basin

呂明,男,高級(jí)工程師,1986年畢業(yè)于美國(guó)科羅拉多礦業(yè)大學(xué)地質(zhì)與地質(zhì)工程系,獲理科(地質(zhì))碩士學(xué)位,現(xiàn)任中海油研究總院勘探研究院沉積室主任,主要從事層序、沉積、儲(chǔ)層研究。地址:北京市東城區(qū)東直門(mén)外小街6號(hào)海油大廈409室(郵編:100027)。

2009-05-06 改回日期:2009-09-27