储层地质学
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一、名词解释1. 储层(定义、类型)凡具有一定的连通孔隙,能使液体储存,并在其中渗滤的岩层,称为储集层,依据储层岩性,主要有碳酸盐岩储层和碎屑岩储层,2. 储层描述的主要内容储层描述的任务是从沉积和储层条件出发,结合有关地质因素对研究区域内主要勘探目的层按油气勘探有利与不利程度进行区分,为油气勘探提供依据,其主要内容有查明沉积相带及重要沉积界线、储集体类型,储集体规模及形态,储集物性、储集体埋藏深度与成岩阶段、储集体与圈闭的配置关系、储集体盖层条件及油气显示等。
3. 油层物理油层物理是指储油气层岩石物理性质及其与油、气、水相互作用关系。
4. 页岩(储集性能)页岩是一种沉积岩,成分复杂,但都具有薄页状或薄片层状的节理,主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石,但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。
与常规气藏不同,它既是烃源岩又是储层,是生物成因、热成因或者生物—热成因的连续型聚集,运移距离较短,基本属于自生自储型气藏。
因此,页岩气藏有不同于常规气藏的特殊性。
首先,页岩气藏有独特的天然气存储特征。
主要表现为: ①在形式上游离气和吸附气并存。
由于页岩一般含有较高的有机质和粘土矿物,同时,其孔隙结构使其具有较大的比表面积,有利于在基质孔隙表面吸附大量的天然气,因此,除游离气外,吸附气也成为页岩气藏重要的天然气存在形式。
②在存储空间上基质孔隙和次生裂缝并存。
因此,页岩气藏中天然气由三部分组成:裂缝中的游离气、基质孔隙中的游离气、吸附气。
二、对比分析1. 辫状河和曲流河的对比划分及对储层的贡献曲流河与辫状河河流相在油气勘探中占有重要的地位,河流相是沉积砂体是油气储集的良好场所。
古河道如果接近油源,可成为油气的储集岩。
由于河流砂体岩性变化快,其内部储集物性的非均值物性较为明显。
垂相上以旋回下部河床亚相中的边滩和心滩砂质岩储油物性最好,向上逐渐变差;横向上透镜体中部储油物性较好,相两侧变差。
河流砂体可形成岩性圈闭油藏地层-岩性圈闭油藏以及构造-岩性圈闭油藏。
储层:凡是能够储集和渗滤流体的地层的岩石构成的地层叫储层。
储层地质学:是一门从地质学角度对油气储层的主要特征进行描述、评价及预测的综合性学科。
研究内容:储层层位、成因类型、岩石学特征、沉积环境、构造作用、物性、孔隙结构特征、含油性、储集岩性几何特征储集体分布规律、对有利储层分布区的预测。
有效孔隙度:指那些互相连通的,且在一定压差下(大于常压)允许流体在其中流动的孔隙总体积与岩石总体积的比值。
绝对渗透率:如果岩石孔隙中只有一种流体存在,而且这种流体不与岩石起任何物理、化学反应,在这种条件下所测得的渗透率为岩石的绝对渗透率。
剩余油饱和度:地层岩石孔隙中剩余油的体积与孔隙体积的比值残余油饱和度:地层岩石孔隙中残余油的体积与孔隙体积的比值储层发育的控制因素:沉积作用、成岩作用、构造作用低渗透储层的基本地质特征:孔隙度和渗透率低、毛细管压力高、束缚水饱和度高低渗透储层的成因:沉积作用、成岩作用论述碎屑岩储层对比的方法和步骤:1、依据2、对比单元划分3、划分的步骤1、依据:①岩性特征:指岩石的颜色、成分、结构、构造、地层变化、规律及特殊标志层等。
在地层的岩性、厚度横向变化不大的较小区域,依据单一岩性标准层法,特殊标志层进行对比;在地层横向变化较大情况下依据岩性组合②沉积旋回:地壳的升降运动不均衡,表现在升降的规模大小不同。
在总体上升或下降的背景上存在次一级规模的升降运动,地层剖面上,旋回表现出次一旋回对比分级控制③地球物理特征:主要取决于岩性特征及所含流体性质,电测曲线可清楚反映岩性及岩性组合特征,有自己的特征对比标志可用于储层对比;测井曲线给出了全井的连续记录,且深度比较准确,常用的对比曲线:视电阻率曲线、自然电位曲线、感应测井曲线2、对比单元划分:储层层组划分与沉积旋回相对应,由大到小划分为四级:含油层系、油层、砂层组和单油层。
储层单元级次越小,储层特性取性越高,垂向连通性较好3、划分的步骤:沉积相的研究方法主要包括岩心沉积相标志研究、单井剖面相分析、连续剖面相对比和平面相分析四种方法岩心沉积相标志的研究方法是以岩石学研究为基础,可分为三类:岩性标志,古生物标志和地球化学标;单井剖面分析是根据所研究地层的露头和岩化剖面,以单井为对象,利用相模式与分析剖面的垂向层序进行对比分析,确是沉积相类型,最后绘出单井剖面相分析图;连井剖面相对比分析主要表示同一时期不同井之间沉积相的变化,平面相分析是综合应用剖面相分析结果进行区域岩相古地理研究的方法。
油气储层地质学
油气储层地质学是一门研究油气储层的学科,包括储层的结构、性质、形成机制、演化历史等方面。
其研究对象包括致密储层、页岩气、页岩油等,主要研究内容包括:
- 储层沉积学:研究储层的沉积环境和沉积相模式,包括河流及分支河流体系、浪控滨岸、砾质滨岸、沙漠沙丘滨岸、洼地滨岸、高破坏性三角洲滨岸等。
- 储层地质学:研究储层的地质特征和演化历史,包括储层的结构、性质、形成机制、演化历史等。
- 储层地球化学:研究储层中的化学成分和化学反应,包括石油和天然气的形成、演化和分布等。
- 储层表征技术:研究储层的表征方法和技术,包括地震勘探、测井技术、岩心分析等。
在油气储层地质学的研究中,需要综合运用地质学、地球物理学、化学等多学科的知识和技术,以获取全面、准确的研究成果。
的研究方法和描述技术以及储层评价和预测的综合性地质科学。
2有效孔隙度:岩石中能够储集和渗滤流体的连通孔隙体积与岩石总体积之比。
3有效渗透率:是指在多相流体从在时,岩石对其中每相流体的渗透率。
4储层孔隙结构:岩石所具有的孔隙和吼道的几何形状、大小、分布以及其连通关系。
5储层非均质性:油气储层在沉积、成岩以及后期构造作用的综合影响下,储层的空间分布及内部各种属性的不均匀变化。
6层内非均质性:指一个单砂层规模内垂向上的储层性质变化。
7平面非均质性:指一个储层砂体的几何形态、规模、连续性,以及砂体内孔隙度、渗透率的平面变化所引起的非均质性。
8层间非均质性:指一套砂泥岩间互的含油层系中的层间差异。
9储层概念模型:是指把所描述油藏的各种地质特征,特别是储层,典型化、概念化,抽象成具有代表性的地质模型。
10静态模型也称实体模型,是把一个具体研究对象(一个油田、一个开发区块或一套层系)的储层,依据资料控制点实测的数据将其储层表征在三维空间的变化和分布如实的描述出来而建立的地质模型.11预测模型:不仅忠实于资料控制点的实测数据,而且追求控制点间的内插与外推值具有相当的精度,并遵循地质和统计规律,即对无资料点有一定得预测能力。
12储层敏感性:储层对与各种类型地层损害的敏感性程度。
13速敏性:是指因流体流动速度变化引起地层微粒运移堵塞喉道,导致渗流率下降的现象。
14水敏性:粘土矿物遇水发生膨胀现象。
15酸敏性:酸液进入储层后与储层中的酸敏性矿物或原油作用,或产生凝胶、沉淀或释放颗粒导致渗流率下降的现象。
16原生孔隙:是指在岩石沉积或成岩过程中形成的孔隙。
17次生孔隙:在岩石形成以后,由溶解、交代、重结晶、白云石化以及构造运动等作用下形成的孔、洞、缝。
18原始油层压力:在未开采以前油层所具有的压力。
括火山碎屑岩,岩浆岩变质岩,泥岩,硅质岩类等。
2储集岩的基本特征:包括成分、结构、构造。
3 储集岩的主要含油物性,包括孔隙度、渗透率、饱和度,是岩石储集性能的重要控制因素。
第四章储层孔隙结构储集岩的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。
孔隙结构属于油气储层的微观研究范畴,而油气储层的孔隙度、渗透率和流体饱和度则属于宏观统计的范畴。
研究孔隙结构,深入揭示油气储层的内部结构,对油气田勘探和开发有着重要的意义。
第一节储集岩的孔隙和喉道类型储集岩的基本储集空间可划分为孔隙(广义的孔隙,包括孔隙、裂缝和溶洞)和喉道。
一般地,可以将岩石颗粒包围着的较大空间称为孔隙,而仅仅在二个颗粒间连通的狭窄部分称为喉道,或者说,两个较大孔隙空间之间的连通部分称为喉道。
孔隙是流体赋存于岩石中的基本储集空间,而喉道则是控制流体在岩石中渗流的重要的通道。
流体在自然界复杂的孔隙系统中流动时,都要经历一系列交替着的孔隙和喉道。
无论是油气在二次运移过程中油气驱替孔隙介质所充满的水时,还是在开采过程中油气从孔隙介质中被驱替出来时,都受流动通道中最小的断面(即喉道直径)所控制。
显然,喉道的大小和分布以及它们的几何形状是影响储集岩渗流特征的主要因素。
一、碎屑岩的孔隙和喉道类型1.碎屑岩的孔隙类型关于孔隙类型的划分,前人从不同角度曾提出了许多方案。
归纳起来,大体有以下三种:按孔隙成因的分类:将孔隙分为原生、次生及混合成因三大类。
每一类型又进一步细分为若干次一级类型。
这是目前国内外比较流行的一种分类方案,如V.Schmidt(1979)的分类。
按孔隙大小的分类:将孔隙分为超毛细管孔隙(孔隙直径大于500μm,裂缝宽度大于250μm)、毛细管孔隙(孔隙直径500~0.2μm,裂缝宽度250~0.1μm)和微毛细管孔隙(孔隙直径小于0.2μm,裂缝宽度小于0.1μm)。
这种分类着重强调孔隙大小对渗流作用的物理意义。
按孔隙成因和孔隙几何形状的分类:将孔隙分为粒间孔隙、溶蚀孔隙、微孔隙及裂缝孔隙四种类型(Pittman,1979)。
显然,其中微孔隙是按孔隙大小来划分的(Pittman定义的微孔隙直径小于0.5μm),其他则是从成因的角度。
第八章储层敏感性油气储层中普通存在着粘土和碳酸盐等矿物。
在油田勘探开发过程中的各个施工环节——钻井、固井、完井、射孔、修井、注水、酸化、压裂直到三次采油过程,储层都会与外来流体以及它所携带的固体微粒接触。
如果外来流体与储层矿物和流体不匹配,会发生各种物理化学作用,导致储层渗流能力下降,从而在不同程度上损害了油气储层的生产能力,甚至不能发现或产出油气。
油气储层与外来流体发生各种物理或化学作用而使储层孔隙结构和渗透性发生变化的性质,即称为储层的敏感性。
这是广义的储层敏感性的概念。
储层与不匹配的外来流体作用后,储层渗透性往往会变差,会不同程度地损害油层,从而导致产能损失或产量下降。
因此,人们又将储层对于各种类型地层损害的敏感性程度,称为储层敏感性。
为了保护油气储层,充分发挥其潜力,必须充分认识储层,了解储层敏感性机理,进行各种敏感性评价。
第一节储层损害的原因与类型几乎所有井的油层都会受到不同程度的损害。
储层损害的类型很多,专家学者从不同的角度对储层损害的类型作了不同方式的归纳(Basan,1985;keysey,1986;Amaefule等,1988;Alegve,1989;张绍槐等,1993)。
储层伤害的内因是储层本身的岩石性质、孔隙结构及流体性质,它是储层本身的固有特性,是储层伤害的客观条件和潜在可能性。
储层伤害的外因是各种工作液的固相和液相性质以及井下作业造成的压差、温度、作用时间等,它是破坏储层原始物理的、化学的、热动力学和水动力学平衡状态的因素。
储层内因和外因的综合作用便导致了储层的损害。
根据储层损害的原因,可将储层损害分为以下四种因素十种类型(表8—1)。
一、外来颗粒的侵入外来流体携带的颗粒进入储层后可能导致储层伤害,包括二种损害类型,其一为外来固相颗粒的侵入和堵塞,其二为外来微粒的侵入和堵塞。
1.外来固相颗粒的侵入和堵塞钻井液、完井液等各种工作液以及压井流体和注入流体往往含有二种固相颗粒:一类是为保持工作液密度、粘度和流变性等而添加的有用颗粒及排堵剂、暂堵剂等,另一类是有害颗粒及杂质甚至岩屑、砂子等固相物质及固相污染物质。
第一章储层的一般特征第一节储集岩的特性一、储集岩的概念在自然界中,把具有一定储集空间并能使储存在其中的流体在一定压差下可流动的岩石称为储集岩(reservoir rock)。
储集岩必备的两个特性为孔隙性及渗透性。
孔隙性即岩石具备由各种孔隙、孔洞、裂隙及各种成岩缝所形成的储集空间,其中能储存流体。
同时,储集岩还必须具有渗透性,即在一定压差下流体可在其中流动。
广义地说,所有具连通孔隙的岩石都能成为储集岩。
由储集岩所构成的地层称为储集层,简称储层。
储集层的孔隙性控制储能大小,当其中储存有工业价值的油、气时,则分别称之为油层、气层或油气层。
储集层的渗透性控制油气层的产能。
不同成因类型的岩石其储集性优劣相差甚大。
在石油地质研究中,一般按岩类将储层分为三大类,即碎屑岩储层、碳酸盐岩储层及特殊岩类储层(包括岩浆岩、变质岩、泥质岩、火山岩等)。
另外,尚有按储集空间类型或岩石物性的储层分类方案。
如按照储集空间类型可将储层分为孔隙型储层、裂缝型储层、孔缝型储层、缝洞型储层、孔洞型储层、孔缝洞复合型储层等;按照渗透率可将储层分为高渗储层、中渗储层和低渗储层。
目前,国内外对渗透率低于100×10-3μm2的低渗储层给予了关注,因为其中赋存有1/3的石油资源量及巨大的天然气储量。
随着勘探、开发技术的发展,其中的油气资源由不可动用到可动用。
由于低渗储层从成因到特性均有其特殊性,因而本章将其作为重要内容之一论述之。
二、储集岩的孔隙性广义的孔隙是指储集岩中未被固体物质所充填的空间部分,即储集空间,有人亦称其为空隙,包括各种类型的孔隙(狭义的)、裂缝和溶洞,其中狭义的孔隙是指岩石中颗粒(晶粒)间、颗粒(晶粒)内和填隙物内的空隙。
严格地讲,地壳上所有的岩石或多或少都具有孔隙。
而只有那些具一定数量的连通孔隙的岩石才能成为储集岩。
其储集性的优劣取决于孔隙大小、孔隙连通性及孔隙含量的多少。
1.孔隙的大小孔隙的大小对流体的渗流有较大的影响。
第九章储层综合评价储层研究的最终目的是对储层作出符合地质实际的分类与评价。
随着油田勘探开发工作的日益深入,储层评价工作愈来愈受到国内外专家的重视。
实践证明,勘探、开发效果及成败关键是对储层的认识是否符合客观实际。
由于影响储层特征的因素是复杂的、多方面的,只有对储层进行综合评价,才能提高钻井的成功率,并为开发方案的制定、开发动态分析、油藏工程研究、油藏数值模拟及开发方案调整等奠定可靠的地质基础。
第一节不同勘探开发阶段储层综合评价的内容储层评价工作贯穿在勘探开发的全过程中,从打第一口探井—发现油田—直到油田开发结束。
评价储层的过程,就是对储层深化认识的过程。
根据油气田勘探和开发的阶段特点,分四个阶段对储层进行综合评价,即勘探评价阶段、开发设计阶段、方案实施阶段及管理调整阶段。
在不同的勘探开发阶段,勘探开发的任务不同,资料录取的精度不同,因而储层综合评价的任务也不相同,储层评价工作也应有所侧重。
一、勘探评价阶段1.主要任务在圈闭中发现工业油气流之后,即进入油藏评价阶段。
评价阶段的主要任务是:提高勘探程度,提交探明储量,进行开发可行性研究。
开发可行性研究的主要内容为:(1)计算评价区的探明地质储量并预测可采储量;(2)提出规则性的开发部署;(3)对开发方式及采油工程设施提出建议;(4)估算可能达到的生产规模,并进行经济评价。
2.资料基础评价阶段的资料主要来自少量探井、评价井及地震详查(细测)。
因此要充分利用地震资料及已有井的岩芯、测井、测试等方面的资料。
3.储层评价的主要内容:(1)确定主力储层,并进行层组划分。
(2)沉积相研究。
充分利用地震及已有井的岩芯和测井资料,进行沉积相研究,确定有利沉积相带的分布(主要为亚相)及砂体的分布。
(3)成岩储集相研究。
充分应用岩芯、测井及区域地质资料,进行成岩作用研究,预测有利成岩储集相带的分布。
(4)查明各层组的岩性、物性、含油性和孔隙结构特征(5)建立储层概念模型,主要是主力储层的砂体几何形态和侧向连续性、反映储层层内非均质性的剖面模型以及反映平面物性变化的平面模型。
碳酸盐岩储层地质学参考教材:碳酸盐岩储层地质学,强子同主编石油大学出版社,1998一、研究进展与发展方向■储层地质学的一般概念■储层地质学在石油勘探开发中的作用■储层地质学发展前景1.储层地质学概念储层地质学是研究油气储集岩(Reservoir Rock)的一门学科,它是从石油地质学和开发地质学独立出来的一门学科,它与岩石学、地球化学、测井地质学和地震地层学、以及石油地质学和开发地质学有着密切的关系。
储层地质学研究的主要内容:储集岩的成因(形成的条件—沉积环境)和它的物性特征(孔隙度、渗透率、流体饱和度、油气比及油水界面),储层的形成、发展和演化,有效储层的形成和空间上的分布、形状和大小,控制储层特征的基本因素,以及解决储层中某些地质问题所要使用的岩石学、地球化学、地震和测井的方法。
2.储层研究的本质储层研究的本质就是通过精细的地质认识探寻合乎客观实际的统计方法,从而在杂乱无序的数据中寻找某种规律,并利用各种数学方法表述储渗体的时空分布规律。
3.在石油勘探开发中的作用石油聚集在储层中,油气勘探的目的层就是储层。
因此储层地质学的研究在整个油气勘探开发中都是至关重要的,从第一口成功的探井到三次采油的各个阶段都具有重要意义。
世界上有很多由于对储层地质学的重视不够而造成重大损失的实例。
石油地质工作者和开发工程师若不注意储层地质资料,将会带来严重的后果,从而造成重大的经济损失;相反,深入研究储层,将为油气田带来巨大的经济效益。
4.发展前景一些国家和地区上世纪50年代以前发现的老油田,由于勘探阶段对油气储层研究不够,遗留下许多储层地质方面的重大问题尚未解决;上世纪40年代末至50年代现代沉积研究风起云涌,这些研究成果把沉积岩石学推向一个崭新的阶段。
碳酸盐岩的“结构—成因”分类,以及这些分类的成因解释,把砂岩和碳酸盐岩储层研究的沉积学方面的认识加深了,从而提高了对储层沉积学的研究水平。
实践表明,有些沉积岩体在岩性变化不大时孔隙度和渗透率却有很大差别,这使得我们在研究储层沉积学的同时还必须研究储层的成岩作用和它们对储层孔隙性和渗透率的影响。
中国石油大学(北京)现代远程教育《储层地质学》期末复习题一、名词解释1、储集岩:具有孔隙空间并能储渗流体的岩石。
2、储层:凡是能够储存油气并能在其中参与渗流的岩岩层即为储层。
3、储层地质学:是研究储层成因类型、特征、形成、演化、几何形态、分布规律,还涉及储层的研究方法和描述技术以及储层评价和预测的综合性地质学科。
4、孔隙度:岩样孔隙空间体积与岩样体积之比5、有效孔隙度:指相互连通的,在一般压力条件下允许流体在其中流动的孔隙体积之和与岩石总体积的比值6、流动孔隙度:指在一定压差下,流体可以在其中流动的孔隙体积与岩石总体积的比值7、绝对渗透率:当岩石为某单一流体所饱和时,岩石与流体之间不发生任何物理—化学反应,所测得的岩石对流体的渗透能力称为该岩石的绝对渗透率8、相渗透率:又称之为有效渗透率,指岩石孔隙中存在两种或两种以上互不相溶流体共同渗流时,岩石对每一种流体的渗透能力的量度,称之为该相流体的有效渗透率9、相对渗透率:岩石孔隙为多相流体饱和时,岩石对各流体的相对渗透率指的是岩石对各种流体的有效渗透率与该岩石的绝对渗透率的比值10、原始含油饱和度:油藏开发前,所测出的油层岩石孔隙空间中原有体积与岩石孔隙体积的比值称为原始含油饱和度11、残余油饱和度:残余油是在油层内处于不可流动状态的那一部分油,其所占总孔隙体积百分数称为残余油饱和度.12、达西定律:位时间内通过岩石截面积的液体流量与压力差和截面积的大小成正比,与液体通过岩石的长度以及液体的粘度成反比.13、成岩作用:沉积物沉积之后转变为沉积岩直至变质作用之前,或因构造运动重新抬升到地表遭受风化以前所发生的物理、化学、物理化学和生物的作用,以及这些作用所引起的沉积物或沉积岩的结构、构造和成分的变化。
14、同生成岩阶段: 沉积物沉积后至埋藏前所发生的变化与作用时期。
15、表生成岩阶段: 处于某一成岩阶段的弱固结或固结的碳酸盐岩、碎屑岩,因构造作用抬升至地表或近地表,受大气淡水的溶滤等作用所发生的变化与作用时期。
储层地质学第六章储层非均质性第一节储层非均质性的概念及分类一、储层非均质性的概念油气储集层因为在形成过程中受沉积环境、成岩作用及构造作用的影响,在空间分布及内部各种属性上都存在不匀称的变化,这种变化就称为储层非均质性。
储层非均质性是影响地下油、气、水运动及油气采收率的主要因素。
储层的均质性是相对的,而非均质性是肯定的。
在一个测量单元内(如岩心塞规模),因为只能掌握储层的平均特性(如测定岩心孔隙度),可以认为储层在同一测量单元内是相对均质的,但从一个测量单元到另一个测量单元,储层性质就发生了变化,如两个岩心塞之间的孔隙度差异,这就是储层非均质的表现。
测量单元具有规模和层次性,储层非均质性也具有规模和层次性。
一个层次的非均质规模包含若干低一级层次的测量单元(如小层单元包括若干个岩心测量单元)。
另一方面,储层性质本身可以是各向同性的,也可以是各向异性的。
有的储层参数是标量(如孔隙度、含油饱和度),其数值测量不存在方向性问题,即在同一测量单元内,沿三维空间任一方向测量,其数值大小相等,换句话说,对于呈标量性质的储层参数,非均质性仅是由参数数值空间分布的差异程度表现出来的,而与测量方向无关。
有的储层参数为矢量(如渗透率),其数值测量涉及方向问题,即在同一测量单元内,沿三维空间任一方向测量,其数值大小不等,如垂直渗透率与水平渗透率的差别。
因此,具有矢量性质的储层参数,其非均质性的表现不仅与参数值的空间分布有关,而且与测量方向有关。
由此可见,矢量参数的非均质性表现得更为复杂。
二、储层非均质性的分类1.Pettijohn (1973)的分类Pettijohn (1973)对河流沉积储层按非均质性规模的大小提出了一个由大到小的非均质性分类谱图,划分了五种规模的储层非均质性(图6—1),即层系规模(100m级)、砂体规模(10m级)、层理规模(1~10m级)、纹层规模(10~100mm级)、孔隙规模(10~100μm级)。
第二章储集体分布模式碎屑岩储集体的分布主要受到沉积相的控制。
根据沉积相对储层分布的控制作用,可大体将碎屑岩储集层分为八种成因类型,即冲积扇砂体、河流砂体、湖泊砂体、风成砂体、海岸砂体、海陆过渡相三角洲砂体,陆棚砂体和深海浊积砂体。
在不同类型的砂体中,由于沉积亚相和微相的差异,砂体展布和砂体储集性能有一定的差异。
沉积相对碳酸盐岩储集层有一定的控制作用,但没有碎屑岩那样直接和意义深远,因为碳酸盐岩储集层受到更多的成岩作用和构造作用的控制。
从沉积相的角度来讲,沉积相对生物礁储层、浅滩储层、潮坪相储层、斜坡重力流储层和远洋白垩储层的发育有一定的控制作用。
本章主要介绍陆相沉积砂体(包括冲积扇砂体、河流砂体和湖泊砂体)的分布规律、砂体几何形态、内部结构、储集性以及沉积相控制的海相碳酸盐岩储集体的一般特征。
第一节冲积扇砂砾岩体一、概述山区河流或间歇性洪流出山口进入冲积平原处,由于坡度突然变缓、河流流速降低、水流分散,河流搬运能力减弱,便将大量碎屑物质(砾石、砂、泥)在山口处快速堆积下来,形成向平原倾斜的扇体或锥体,称为冲积扇(锥)体或洪积扇(锥)体。
冲积扇体经常是成群出现,沿山麓分布,侧向相连形成扇裙,成为沉积盆地边缘显著的边缘相。
它们多沿盆地边界大断层分布。
当断层活跃、山脉抬升快、风化剥蚀快时,产生的粗碎屑多,扇体亦大。
在内陆沉积盆地,尤其是气候干旱地区的大型内陆坳陷盆地或小型断陷盆地,冲积扇十分发育。
冲积扇向物源方向与残积、坡积相邻接;向沉积区则常与冲积平原或风成干盐湖相接,甚至可直接进积到滨湖或滨海而形成扇三角洲。
这取决于地理位置、构造条件和区域气候条件。
按气候条件可将冲积扇大体划分为旱地扇和湿地扇(图2-1),其特征差异见表2-1。
表2-1 旱地扇与湿地扇主要特征的对比冲积扇总的岩性特征是组成物质粗而杂乱、粒级分布很宽,从泥、砂至巨砾。
砾、砂含量高,分选和圆度差,碎屑成分完全承袭物源区母岩的成分。
图2-1 旱地扇和湿地扇体系(据Galloway, 1983)二、冲积扇砂体结构1.外部几何形态冲积扇在平面上呈扇状或锥状,扇体横剖面呈底平顶凸的透镜体,纵剖面呈底平顶微凹的楔状体(图2-2),从山口向外,扇体厚度和砂砾层的单层厚度均由厚变薄、碎屑由粗变细,分选由极差变得较好。
第七章储层地质模型在油气田的勘探评价阶段和开发阶段,储层研究以建立定量的三维储层地质模型为目标,这是油气开发深入发展的要求,也是储层研究向更高阶段发展的体现。
现代油藏管理(Reservoir Management)的两大支柱是油藏描述和油藏模拟。
油藏描述的最终结果是油藏地质模型,而油藏地质模型的核心是储层地质模型。
这也是油藏描述所建立的各类模型中最难的一部分。
三维定量储层地质模型的建立是国外近十年来的热门研究课题,无论是在模型的分类及建模方法方面都发展很快。
这类模型的建立在我国是近几年来才发展起来的。
储层地质模型主要是为油藏模拟服务的。
油藏数值模拟要求一个把油藏各项特征参数在三维空间上的分布定量表征出来的地质模型。
实际的油藏数值模拟还要求把储层网块化,并对各个网块赋以各自的参数值来反映储层参数的三维变化。
因此,在油藏描述中建立储层地质模型时,也抛弃了传统的以等值线图来反映储层参数的办法,同样把储层网块化,设法得出每个网块的参数值,即建成三维的、定量的储层地质模型。
网块尺寸越小,标志着模型越细;每个网块上参数值与实际误差愈小,标志着模型的精度愈高。
第一节储层地质模型的分类储层地质模型的研究在近十年来发展很快,不同学者从不同方面提出了不同的储层模型类型。
一、按开发阶段及模型精度的分类在不同的开发阶段,资料占有程度不同,因而所建模型的精度也不同,作用亦不同。
据此,可将储层地质模型分为三大类,即概念模型(conceptual model)、静态模型(Static model)和预测模型(Predictable model)(裘亦楠,1991),体现了不同开发阶段不同开发研究任务所要求的不同精细程度的储层地质模型。
1.概念模型针对某一种沉积类型或成因类型的储层,把它具代表性的储层特征抽象出来,加以典型化和概念化,建立一个对这类储层在研究地区内具有普遍代表意义的储层地质模型,即所谓的概念模型。
概念模型并不是一个或一套具体储层的地质模型,而是代表某一地区某一类储层的基本面貌,实际上在一定程度上与沉积模式类同,但加入了油田开发所需要的地质特征。
图7-1为点坝砂体的储层概念模型——半连通体模式。
图7—1 储层概念模型:点坝砂体的半连通模式(据薛培华,1991)从油田发现开始,到油田评价阶段和开发设计阶段,主要应用储层概念模型研究各种开发战略问题。
这个阶段油田仅有少数大井距的探井和评价井的岩心、测井及测试资料以及二维和三维地震资料,因而不能详细地描述储层细致的非均质特征,只能依据少量的信息,借鉴理论上的沉积模式、成岩模式建立工区储层概念模型。
但是,这种概念模型对开发战略的确定是至关重要的,可避免战略上的失误。
如在井距布置方面,席状砂体可采取大井距布井,河道砂体则需小井距,而块状底水油藏则采用水平井效果最好。
2.静态模型针对某一具体油田(或开发区)的一个(或)一套储层,将其储层特征在三维空间上的变化和分布如实地加以描述而建立的地质模型,称为储层静态模型。
这一模型主要为编制开发方案和调整方案服务,如确定注采井别、射孔方案、作业施工、配产配注及油田开发动态分析等。
60年代以来,我国各油田投入开发以后都建立了这样的静态模型,但大都是手工编制和二维显示的,如各种小层平面图、油层剖面图、栅状图等。
80年代以后,国外利用计算机技术,逐步发展出一套利用计算机存储和显示的三维储层静态模型,即把储层网块化后,把各网块参数按三维空间分布位置存入计算机内,形成了三维数据体,这样就可以进行储层的三维显示,可以任意切片和切剖面(不同层位、不同方向剖面),以及进行各种运算和分析。
这种模型可以直接与油藏数值模拟相连接。
80年代中后期以来,我国纷纷引进了这类软件,这些软件显示了定量、快速精确运算及随时修正的优势,便于油藏管理。
但这种静态模型只是把多井井网所揭示的储层面貌描述出来,不追求井间参数的内插精度及外推预测。
图7—2储层静态模型为一储层静态模型的实例,图中表示了三维孔隙度的分布。
3.预测模型预测模型是比静态模型精度更高的储层地质模型。
它要求对控制点间(井间)及以外地区的储层参数能作一定精度的内插和外推的预测。
实际上,在建立静态模型时,也进行了井间预测,但精度不高,这主要是由于技术条件和资料程度所限。
地震资料覆盖面广但分辨率不足以确定三维空间任一点的储层参数绝对值,而井资料虽然垂向分辨率高但由于井距的限制不能代表整个三维储层。
在目前条件下,采用的各种井间预测的地质统计学方法亦不能表征井间任意一点的储层参数绝对值。
图7-2 储层静态模型预测模型的提出,本身就是油田开发深入的需求,因为在二次采油之后地下仍存在有大量剩余油需进行开发调整、井网加密或进行三次采油,因而需要建立精度很高的储层模型和剩余油分布模型。
三次采油的技术在近二十年来获得迅速发展,但除热采外,其它技术均达不到普遍性工业应用的水平,其中一个重要的原因便是储层模型精度满足不了建立高精度剩余油分布模型的需求,因而满足不了三次采油的需求。
由于储层参数的空间分布对剩余油分布的敏感性极强,同时储层特征及其细微变化对三次采油注入剂及驱油效率的敏感性远大于对注水效率的敏感性,因此要求储层模型具有更高的精度。
为了适应注水开发中后期及三次采油对剩余油开采的需求,需要在开发井网(一般百米级条件下)将井间数十米甚至数米级规模的储层参数的变化及其绝对值预测出来,即建立储层预测模型。
二、按储层表征内容的分类按照储层模型所表述的内容,可将储层地质模型分为储层结构模型、流动单元模型、储层参数分布模型、裂缝分布模型等。
1.储层结构模型储层结构指的是储集砂体的几何形态及其在三维空间的分布。
这一模型是储层地质模型的骨架,也是决定油藏数值模拟中模拟网块大小和数量的重要依据。
储层结构模型的核心是沉积模型。
不同的沉积条件会形成不同的储层结构类型。
壳牌石油公司Weber和Von Geuns (1990)将不同沉积相形成的储层结构类型归纳为三类,即千层饼状储层结构(Layercake reservoir architoctare)、拼合板状储层结构(Jigsaw-puzzle reservoir architecture)和迷宫状储层结构(Labyrintb reservoir architecture)(图7—3)。
(1)千层饼状储层结构这类储层结构的主要特征为:①由分布宽广的砂体叠合而成,为同一沉积环境或沉积体系形成的层状砂体。
②砂体连续性好,单层砂体厚度不一定完全一致,但厚度是渐变的。
图7—3 储层结构类型(据Weber和Von Geuns,1990)③砂体水平渗透率在横向上没有大的变化,单层垂向渗透率在横向上也是渐变的。
④单层之间的界线与储层性质的变化或阻流界线一致。
具有这类储层结构的沉积砂体在陆相主要为湖泊席状砂、风成砂丘等;海岸相主要有障壁砂坝、海岸砂脊、海侵砂;海相主要有浅海席状砂、滨外沙坝和外扇浊积体。
这类砂体在横向上对比性很好。
主要砂体单元的确定性横向对比所要求的井距可较大,井点很少,如矩形井网(1000米井距)大致为1口/km2 ,三角形井网(井距1200米)大致为0.8口/km2,随机井网大致为1~3米/km2,因此,开发这类储层时可加大井距减少井数。
表7—1三种碎屑岩储层结构的砂体成因类型 (据Weber等,1990)(2)拼合板状储层结构 这类储层结构的主要特征为:①由一系列砂体拼合而成,而且单元之间没有大的间距。
②砂体连续性较好。
储层内偶而夹有低渗或非渗透率层,某些重叠砂体之间也存在非渗透隔层。
③砂体之间会出现岩石物性的突变,某些砂体内部的岩石物性存在着很强的非均质性。
组成这类储层结构的砂体成因类型在陆相环境主要有辨状河砂体、点坝、湖泊/冲积混合沉积和风成/干谷混合沉积;在海岸环境主要为沉积相复合体如障壁岛与潮道充填复合体、河道充填/河口坝复合体等具有较高砂地比的沉积复合体;在海洋环境主要有风暴砂透镜体和中扇沉积体。
表7—2 主要砂体单元确定性对比所需要的平均井网数据(据Weber等,1990)这类砂体的连续性较好。
一般地,进行确定性砂体对比所要求的井距中等,每平方公里几口井即可,如在矩形井网条件下,井距为600米的井网密度为3口/km2;三角形井网,800米井距大体需2口/km2,随机井网大体需4口/km2。
当然,砂体对比中某些重要的不确定性因素尚需试井来解决。
(3)迷宫状储层结构这类储层结构的主要特征为:①为小砂体和透镜状砂体的十分复杂的组合。
②砂体连续性常具方向性,在剖面上不连续,在平面上不同方向的连续性也不一样。
③部分砂体之间为薄层席状低渗透砂岩所连通。
属于这类储层结构的砂体成因类型在陆相主要为低弯度河道充填砂体、具低砂地比的冲积沉积;在滨岸相主要为低弯度分流河道沉积;在海洋环境主要为上扇浊积岩、滑塌岩及具低砂地比的风暴沉积。
这类砂体的确定性对比很难,在井距小的地区才可进行详细的对比。
一般地,对这类砂体进行确定性对比的井距要求很小,井数要求较多,如在矩形井网条件下,井距至少需要200米,井网密度为25口/km2;如在三角形井网条件下,井距至少需要300米,井网密度至少为13口/km2;如在随机井网条件下,井网密度至少为32口/km2。
实际上,对于这类储层结构在目前的技术条件下,很难建立准确的三维储层结构模型,但可利用地质统计学和随机建模技术建立概率模型。
但概率模型的主要问题是需要花较高的代价来检验随机建模得到的一系列可选模型。
通常的做法是利用试井方法检验概率模型,如用脉冲试井、示剂试井和电缆地层测试等。
上述的储层结构分类是人为的,多少带一些主观性。
储层结构类型与沉积相有关,人们可以根据沉积相与储层结构的关系大致确定所研究的储层属于哪种砂体结构类型。
当然,结构类型与研究区的范围大小亦有很大的关系,同一种储层,若目标区范围大小不一样,储层结构可能归属不同的类型。
当然,具体地区具体储层的结构模型具有各自的特点。
在实际工作中,需综合应用地质、测井、地震、测试及开发动态资料,进行深入的沉积微相分析,并通过确定性建模或随机建模方法,确定砂体几何形态、砂体空间分布以及砂体内非渗透夹层类型及其空间分布。
2.流动单元模型所谓流动单元是指根据影响流体在岩石中流动的地质参数(如渗透率、孔隙度、K v/K h比、非均质系数、毛细管压力等)在油藏储层中进一步划分的纵横向连续的储集带;在该带中,影响流体流动的地质参数在各处都相似,并且岩层特点在各处也相似(Hearn et al 1984; Ebanks,1987)。
不同的流动单元具有不同的流体流动特征。
流动单元模型是由许多流动单元块体镶嵌组合而成的模型,属于离散模型的范畴。
该模型既反映了单元间岩石物性的差异和单元间边界,还突出地表现了同一流动单元内影响流体流动的物性参数的相似性,这对油藏模拟及动态分析有很大的意义,对预测二次采油和三次采油的生产性能十分有用。