颗粒大小对早期未受限制的海底终端叶近端部分整体内部地层结构的影响：基于过程建模的见解

《Marine and Petroleum Geology》：Influence of Grain Size on the Gross Internal Stratigraphic Architecture of the Proximal parts of Early-Stage Unconfined Submarine Terminal Lobes: Insights from Process-Based Modeling.

本研究通过沉积前向建模方法，探讨不同入流Rouse数（由颗粒大小控制）对早期阶段终端扇近端带三维层序格局及储层特征（NTG、AR）的影响，揭示Rouse数升高导致侧向河道迁移减少、沉积物更集中，从而提升NTG和AR值。

　　本研究聚焦于早期未受约束终端舌（terminal lobe）的近端区域（proximal zone）的沉积结构，探讨了颗粒大小对流体动力学参数——Rouse数的影响，以及这些参数如何塑造沉积体的宏观结构特征。通过对沉积模拟模型的构建和分析，研究人员试图揭示颗粒大小变化对沉积物空间异质性、储层特性等关键因素的控制作用，从而为更精确地预测海底扇（submarine fan）的沉积结构和储层特征提供理论依据。

在海底扇的沉积过程中，终端舌是重要的沉积单元，其形态和结构不仅受到外部因素如坡度、流速等的影响，还受到内部自生过程的调控。传统的沉积结构分析方法往往受到分辨率限制，难以准确捕捉到终端舌内部复杂的沉积模式。因此，采用基于过程的建模方法成为一种有效的替代方案。这种建模方法能够模拟沉积物搬运过程，重现沉积结构的形成机制，并为地质解释提供更详细的视角。

本研究采用了一种“正向沉积建模”（stratigraphic forward modeling）的方法，通过调整输入颗粒大小，从而改变Rouse数，来模拟不同条件下终端舌的沉积结构。Rouse数是衡量沉积物在流体中悬浮能力的一个重要参数，它反映了沉积物颗粒的沉降速度与流体运动速度之间的相对关系。颗粒越细，其在流体中的悬浮能力越强，Rouse数越高；颗粒越粗，则更容易沉降，Rouse数越低。因此，颗粒大小的变化直接决定了沉积物在流体中的分布模式，进而影响沉积结构的形成。

在模拟过程中，研究人员保持其他参数（如流速、坡度等）不变，仅改变颗粒大小，以观察自生过程对沉积结构的影响。通过构建五种不同的模型，他们覆盖了从细砂到中砂的颗粒大小范围，从而得到了Rouse数在0.11到0.23之间的变化结果。这些模型的结果表明，随着Rouse数的增加，沉积结构的空间异质性呈现出非线性的减少趋势。这意味着，在高Rouse数条件下，沉积结构更加均匀，而在低Rouse数条件下，沉积结构则表现出更高的复杂性和空间变化。

在低Rouse数条件下，沉积物更容易沉降，导致横向通道迁移（lateral channel migration）的频率增加。这种迁移现象使得沉积物在空间上分布更加分散，形成了类似指状（finger-like）的沉积几何结构。由于沉积物分布较为分散，这种结构往往会导致储层的“净-总比”（net-to-gross ratio）和“合并比”（amalgamation ratio）较低。净-总比是指有效储层厚度与总沉积厚度的比值，合并比则是指沉积体在垂直方向上的连通程度。低Rouse数条件下的沉积结构，由于通道迁移频繁，导致沉积体在垂直方向上的合并程度较低，储层的连通性也较差。

相反，在高Rouse数条件下，沉积物在流体中的悬浮能力较强，因此更容易沿相似的流动路径进行沉积。这种沉积模式减少了横向通道迁移的频率，使得沉积结构更加集中，尤其是在近端区域。由于沉积路径的重复性，沉积体在垂直方向上的合并程度较高，从而提高了净-总比和合并比。这种沉积模式对于储层特征的预测具有重要意义，因为它表明在高Rouse数条件下，沉积结构的连通性更强，储层的潜力更大。

值得注意的是，本研究的结果主要集中在近端区域的沉积结构上，而这一区域的沉积特征通常比中端和远端区域更加复杂，且在实际地质调查中受到更多限制。近端区域的沉积结构往往是海底扇内部变化的关键，但由于缺乏足够的露头观察和三维数据支持，其特征仍存在较大的不确定性。因此，通过建模手段来研究近端区域的沉积结构，有助于弥补这一空白，为未来的地质调查和储层评价提供参考。

此外，本研究还探讨了不同沉积模式对储层异质性（reservoir heterogeneity）的影响。储层异质性是指储层内部的物性差异，如孔隙度、渗透率等，这些差异直接影响油气的储集能力和流动特性。低Rouse数条件下的沉积结构由于横向通道迁移频繁，导致沉积物在空间上分布不均，从而形成更多的沉积单元和储层分割，增加了储层的异质性。而高Rouse数条件下的沉积结构则更加集中，减少了储层的分割，使得储层的连通性更强，异质性相对较低。

研究结果表明，颗粒大小对沉积结构的影响具有明显的非线性特征。这意味着，在不同的颗粒大小范围内，沉积结构的变化趋势可能并不一致，需要结合具体的沉积环境和流动条件进行分析。因此，未来的研究应进一步考虑其他因素，如坡度变化、流量波动等，以更全面地评估颗粒大小对沉积结构的影响。

本研究的意义在于，它为理解终端舌的沉积结构提供了新的视角，并揭示了颗粒大小对沉积模式和储层特征的关键控制作用。通过模拟不同颗粒大小条件下的沉积结构，研究人员能够更准确地预测早期终端舌的宏观沉积特征，为油气勘探和开发提供理论支持。同时，这些结果也为未来的沉积建模研究提供了方向，即在保持其他参数不变的前提下，更深入地探讨颗粒大小对沉积结构的影响机制。

在实际应用中，了解颗粒大小对沉积结构的影响对于油气资源的勘探和开发具有重要意义。例如，在油气勘探过程中，储层的连通性和异质性直接影响油气的流动路径和储量分布。因此，通过建模手段来预测储层特征，可以帮助地质学家更有效地识别有利的储层区域，优化勘探和开发策略。此外，这些研究结果还可以用于地质建模和储量评估，提高预测的准确性。

然而，本研究的结论仍有一定的局限性。由于模型的构建基于特定的输入参数，因此其结果可能无法完全适用于所有地质环境。此外，模型的分辨率和模拟精度也会影响结果的可靠性。因此，未来的研究需要在不同的地质背景下进行验证，并结合更多的实际数据，以提高模型的适用性和预测能力。

总的来说，本研究通过基于过程的建模方法，揭示了颗粒大小对终端舌沉积结构和储层特征的重要影响。这一发现不仅有助于理解海底扇的沉积机制，也为油气勘探和开发提供了新的思路和方法。未来的研究可以进一步扩展模型的参数范围，结合更多的地质数据，以更全面地评估颗粒大小对沉积结构的影响，并为实际应用提供更可靠的预测工具。