深层碎屑岩油气藏勘探潜力日趋显著，深埋至盆地深部碎屑岩储层普遍表现出低孔、低渗的特征，但也存在相对高孔、高渗的储层，促使石油地质学家常关注深层储层的保孔和增孔机制。近期学者们利用离子探针、元素分布、岩石薄片以及扫描电镜等技术方法，针对深层碎屑岩储层的化学成岩路径开展了大量研究，指出深部碎屑岩储层的溶蚀作用在其高孔、高渗储层中起着非常重要的作用，但这些溶蚀过程常与颗粒破碎、塑性变形以及颗粒堆积演化等机械成岩关系密切。显然，定量表征机械成岩过程是定量研究深部碎屑岩储层化学成岩过程的重要基础，而现今机械成岩孔隙损失量主要依据粒间体积反演以及物理实验模拟获取压实曲线进行拟合，国内尚缺乏系统考虑颗粒破碎、塑性颗粒变形以及颗粒堆积结构演化机制的定量模拟技术，制约了深层碎屑岩储层演化机制的定量研究，限制了万米深层储层质量的预测。
近年来，离散元理论逐渐完善，已有不少石油地质学、粘土力学、岩石物理学家以及材料力学等领域的研究人员将其应用至多孔介质应力—应变模型的研究过程当中，其优势在于可以实时监测应力加载过程中颗粒的受力状态、颗粒变形程度、颗粒位移以及宏观应变程度等信息。中国石油大学（华东）张立强教授团队以离散元模拟技术为基础，系统开展成岩物理模拟与数值模拟联合研究，提出了颗粒破碎、塑性颗粒变形以及颗粒滑动等微机械成岩作用系列模拟方法，定量表征了在不同矿物组成、粒度组成以及应力演化阶段，原始孔隙度、颗粒破碎、塑性变形以及堆积结构演化对压实减孔量的影响，为深部储层压实过程定量恢复提供了可靠的压实曲线。
相关研究成果发表在地学领域国际重要期刊Sedimentology、Geoenergy Science and Engineering以及Journal of Petroleum Science and Engineering。论文第一作者和通讯作者均为中国石油大学（华东） 张立强教授团队严一鸣副教授。合作者包括中国科学院地质与地球物理研究所罗晓容研究员、中国石油勘探开发研究院杭州地质研究院企业高级专家教授级高工张荣虎、曾庆鲁，中石化胜利油田分公司蒋帅、杨彬，中国石油大学（华东）博士研究生贾彤和硕士研究生卢延俊。
图1. 颗粒破碎、塑性变形以及堆积结构对深层砂岩储层压实减孔过程的差异影响
相关论文信息：Yiming Yan*, Liqiang Zhang*, Xiaorong Luo, Ronghu Zhang, Qinglu Zeng*, Shuai Jiang, 2024, Effects of grain crushing, ductile grain deformation, and grain packing texture on sandstone compaction: Implications from DEM numerical simulations. Geo. Sci. Eng., https://doi.org/10.1016/j.geoen.2024.212803.
Yiming Yan*, Liqiang Zhang*, Xiaorong Luo, Keyu Liu, Tong Jia, Yanjun Lu, 2023, Influence of the grain shape and packing texture on the primary porosity of sandstone: Insights from a numerical simulation. Sedimentology, https://doi.org/10.1111/sed.13098.
Yiming Yan*, Liqiang Zhang*, Xiaorong Luo, Keyu Liu, Bin Yang, Tong Jia, 2022, Simulation of ductile grain deformation and the porosity loss predicted model of sandstone during compaction based on grain packing texture. Journal of Petroleum Science and Engineering, https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.109583.
