油藏地質(zhì)研究現(xiàn)狀分析

王振宇;張金功;錢 強(qiáng);梅 艷

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，陜西西安710069;2.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安710069)

從油藏的早期勘探一直到開發(fā)結(jié)束，油藏地質(zhì)始終都是整個工作的起點(diǎn)和基礎(chǔ)。離開油藏地質(zhì)，油田開發(fā)無從談起，油藏地質(zhì)情況不清，開發(fā)效果勢必較差，只有油藏地質(zhì)情況清楚，才能談得上科學(xué)合理的油氣田開發(fā)。由此看出油藏地質(zhì)在油氣田開發(fā)工作中處于一種基礎(chǔ)、核心、關(guān)鍵和支配的地位，油藏地質(zhì)工作在油氣田開發(fā)中起至關(guān)重要的作用，對于油氣高效開發(fā)和采收率的提高具有重要意義。［1］

1 油藏地質(zhì)基本要素

油氣藏是油氣聚集的最小單元，也是石油勘探和開發(fā)以及油氣儲量計算的最基本單元。它的形成必須具備幾個要素:圈閉、儲集層、蓋層和充注系統(tǒng)。

1.1 圈閉

圈閉是油氣勘探和鉆探的主要目標(biāo)，是成藏組合評價的基本單元。圈閉的分類多種多樣，在不同時期由于勘探技術(shù)、發(fā)現(xiàn)的油藏特征及認(rèn)識的發(fā)展，圈閉分類的歷史可以劃分為三個階段;第一階段(1950年以前)主要以圈閉和儲集層形態(tài)作為分類依據(jù)，如Clapp(1929)、wilson(1934)等。第二階段以圈閉的成因作為分類依據(jù)，如王尚文(1983)、潘鐘祥(1986)等，主要把圈閉劃分為構(gòu)造、地層和混合型三大類。第三階段(90年代)，以圈閉成因動力學(xué)位分類依據(jù)，以Allen等(1990)為代表，從盆地形成機(jī)制及動力學(xué)來劃分圈閉的類型。

為了便于進(jìn)行成因分析和對比比較，在前人分類的基礎(chǔ)上，目前一般把圈閉劃分為構(gòu)造、地層和水動力圈閉三大類，然后以圈閉或儲集層的形成機(jī)制對每一大類圈閉進(jìn)行劃分。

1.2 儲集層

凡是能夠儲集和滲濾流體的巖層，被稱之為儲層。儲集層必須具備儲集空間和滲流能力，才能擔(dān)當(dāng)儲集油氣的重任。也就是說，儲集層必須具備孔隙性和滲透性?？紫缎院蜐B透性是儲集層的兩大基本特征。

迄今為止，幾乎所有各類巖石中都找到了油氣。這就是說，地殼上的各種巖類，都有能成為儲集層。從現(xiàn)有資料看，主要的儲集層類型一是碎屑巖，一是碳酸鹽巖，兩者控制的油氣儲量與產(chǎn)量占世界總量的99%以上，其他鹽類所控制的油氣儲量不足1%。在碎屑巖和碳酸鹽巖以外的其他巖類儲集層中，較多的是火山巖類儲集層，此外尚有巖漿、變質(zhì)巖類結(jié)晶基巖儲層和泥質(zhì)鹽類儲集層。

由于儲集層是油氣聚集賦存的場所和油氣勘探追蹤的目標(biāo)，因此需要對儲集層進(jìn)行分類并詳加研究。對于儲集層的分類，一般均是按巖石類型劃分為三大類:碎屑巖儲集層、碳酸鹽巖儲集層和其他巖類儲集層。

1.3 蓋層

要形成油氣藏，除需要生油層、儲集層之外，還需要阻隔油氣逸散，使之達(dá)到工業(yè)聚集的蓋層。只有在具備一定的生油、儲油和蓋層條件之后，才有可能形成工業(yè)油氣藏。

石油與天燃?xì)馐且环N流動礦物，在地層中易于流動，要使其聚集成藏，必須要有能對油氣不滲透、可起封隔遮擋作用的巖層置于其上，才能使之聚集成藏而免于逸散。這種位于儲集層之上，能夠封隔儲集層中的油氣使之免于向上逸散的不滲透地層，就是蓋層。

自然界沒有絕對不滲透的巖層，但在一定條件下對某種流體不滲透或近于不滲透的巖層則是廣泛發(fā)育的。自然界中大量油氣藏的存在，說明這種蓋層確實(shí)大量存在的。

常見的蓋層的巖石類型有三類:泥質(zhì)巖類蓋層、膏鹽類蓋層和致密灰?guī)r蓋層。他們各自有其封隔特點(diǎn)和分布規(guī)律。

1.4 充注系統(tǒng)

對于一個圈閉來說，它的烴源可以來自生油巖，也可以通過不同路徑來形成自己的油氣藏。因此，圈閉能否形成油氣藏還必須有合適的路徑以及烴源的存在。

生油巖是能夠生成并運(yùn)移聚集成工業(yè)價值油氣藏的所有巖石(Hunt，1996)。生油巖的類型、有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度是控制油氣生成的三個基本參數(shù)，同時也是決定油氣藏內(nèi)烴類組成和相態(tài)的重要參數(shù)。

油氣運(yùn)移和充注通道是油氣從源巖到圈閉形成油藏的關(guān)鍵要素之一?？偟膩碚f，油氣運(yùn)氣和聚集主要受控于三個因素:油氣差異聚集原理、色層效應(yīng)、氧化作用。以上三個因素同時控制油氣的相態(tài)分布，在具體的地質(zhì)條件下，三個因素所起作用的程度不同。

盆地的結(jié)構(gòu)能決定盆地內(nèi)油氣充注的通道和距離。在裂谷盆地，盆地規(guī)模較小，且分割性強(qiáng)，斷裂發(fā)育，油氣以垂向運(yùn)移為主;在內(nèi)克拉通盆地，盆地直徑一般小于320 km，運(yùn)移距離也相對較短，油氣主要通過巖性和不整合面等作為橫向運(yùn)移;長距離的運(yùn)移發(fā)生在板塊邊緣的前陸盆地內(nèi)，油氣運(yùn)移距離長達(dá)240到1 000 km，不整合面是油氣運(yùn)移最主要的通道。

2 油藏地質(zhì)研究方法現(xiàn)狀

2.1 地層對比及小層劃分

建立精細(xì)可靠的地層模型，是進(jìn)行精細(xì)油藏描述中的基礎(chǔ)工作。目前對于地層對比及劃分一般有以下幾種方法

大慶油田的儲集層精細(xì)描述技術(shù)，在上世紀(jì)六、七十年代小層對比、沉積環(huán)境分析和相模式研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷了80年代，發(fā)展起旋回對比、分級控制，不同相帶、區(qū)別對待的河流)三角洲油層對比方法。90年代在高含水油田開發(fā)階段的密井網(wǎng)條件下，依據(jù)盆地振蕩運(yùn)動學(xué)和湖平面變化原理，利用比較沉積學(xué)(將今論古)、過程沉積學(xué)方法(影響因素分析)，通過模式預(yù)測、層次分析，形成儲集層精細(xì)描述技術(shù)［3］。

在Sloss和Cross等人的研究基礎(chǔ)上，高分辨率地層學(xué)應(yīng)用而生，進(jìn)而從成因地層學(xué)入手，對井間地層進(jìn)行較為精細(xì)的等時對比。高分辨率層序地層學(xué)把影響層序及沉積構(gòu)架的構(gòu)造、氣候、湖(海)平面升降、物源等因素的影響全部歸結(jié)為基準(zhǔn)面，并提出基準(zhǔn)面旋回原理、相分異原理、沉積物體積劃分原理、前積層自相似原理、相域等。指出基準(zhǔn)面是一個抽象等勢能面，基準(zhǔn)面的一個上升與下降旋回為一個基準(zhǔn)面旋回，一個基準(zhǔn)面旋回是等時的。因此，在一個基準(zhǔn)面旋回變化過程中保存下來的巖石為一個成因地層單元，即成因?qū)有?，基?zhǔn)面描述了可容納空間的建立或消失與沉積作用間的作用變化過程，用沉積動力學(xué)的觀點(diǎn)，解釋地層結(jié)構(gòu)和沉積學(xué)特征，區(qū)別于傳統(tǒng)的靜止的相模式類比法［4］。

在高分辨率儲層反演成果參與地層對比，并作為地層細(xì)化對比的主要參考基礎(chǔ)上，婁大娜提出了井－震－演聯(lián)合迭代地層對比方法，將地層對比細(xì)化到小層甚至砂體單元［5］。

2.2 構(gòu)造特征

到目前為止，國內(nèi)眾多大型油氣田，均分布在深坳陷之中或圍繞在深坳陷邊緣呈帶狀及環(huán)狀展布。深坳陷及其四周不僅油氣田分布最多，而且含油氣也最為豐富。實(shí)踐表明，對于油氣藏的形成與富集起主要作用的是沉積坳陷與沉降坳陷的重合發(fā)育，特別是沉積坳陷的發(fā)育是油氣藏形成與富集的基礎(chǔ)。

2.3 沉積相及沉積體系研究

沉積產(chǎn)物與沉積環(huán)境之間對應(yīng)的關(guān)系，還原過去的古地理環(huán)境，是進(jìn)行沉積相研究的理論基礎(chǔ)。而沉積相又是研究油氣儲層的基礎(chǔ)，細(xì)致的分析研究后，它能指導(dǎo)我們進(jìn)行有效的油氣勘探開發(fā)。

傳統(tǒng)的沉積相研究方法是:以地表露頭、巖心、測井、地震等資料為基礎(chǔ)，從沉積巖體在地層中的展布方式，幾何形態(tài)，巖性組合，古生物標(biāo)志，層面構(gòu)造等來進(jìn)行沉積相的分析。隨著地震和測井學(xué)科的迅猛發(fā)展，詳細(xì)準(zhǔn)確的地下資料可以為我們研究地下的沉積特征提供強(qiáng)有力的幫助。

李軍、王貴文等分析研究了以地層傾角測井資料為基礎(chǔ)的大量不同種類的測井相標(biāo)志，最終提出，可以運(yùn)用測井資料來進(jìn)行沉積相分析，并在塔里木盆地進(jìn)行了實(shí)際的測井相研究和分析［6］。

汪徐炎、游章隆等運(yùn)用模糊模式識別沉積相的基本原理，在大量深入的研究后，創(chuàng)建了一套使用模糊識別系統(tǒng)來進(jìn)行沉積相辨別的方法。

在測井曲線上，不同沉積微相的響應(yīng)特征是不相同的，這是我們運(yùn)用測井曲線來識別沉積微相的基礎(chǔ)。最早通過測井曲線進(jìn)行沉積相解釋的是美國的S.J皮爾遜，他提出通過自然電位的不同響應(yīng)，可以解釋地層碎屑沉積環(huán)境。

目前，國內(nèi)主流的沉積相分析研究是在巖心露頭資料的基礎(chǔ)上，以地質(zhì)研究和單井相解釋為前提，結(jié)合測井資料、地震資料進(jìn)行層序解釋，得出所需要的工區(qū)內(nèi)的沉積相和沉積微相平面圖等資料，建立沉積相模式。

2.4 儲層基礎(chǔ)地質(zhì)特征研究

近些年來，隨著油田生產(chǎn)對儲層地質(zhì)資料要求越來越高，油氣儲層地質(zhì)學(xué)研究逐漸發(fā)展起來，其核心內(nèi)容是對油氣儲層的相關(guān)特征進(jìn)行研究。儲層研究的主要內(nèi)容包括不同類別儲層的巖性，物性，幾何形態(tài)以及對油氣藏的形成和幵采產(chǎn)生的影響力等。

上世紀(jì)60年代，我國便在對松遼盆地進(jìn)行油氣田的勘探開發(fā)中，對儲層開展了深入研究，后來陸續(xù)在勸海灣盆地、華北盆地等地區(qū)的生產(chǎn)過程中，進(jìn)一步對儲集層特征進(jìn)行研究和摸索，發(fā)展總結(jié)出一套適合我國特點(diǎn)的陸續(xù)碎屑巖儲層研究方法，包括巖性、物性、含油性及幾何形體等的研究，為今后我國在碎肩巖儲集層方面的研究奠定了基礎(chǔ)。

經(jīng)歷了一段時間的發(fā)展，進(jìn)入80年代后，由于原有的理論體系已無法滿足實(shí)際的需要，我們國家的地質(zhì)工作者們在總結(jié)以往儲層特征研究的基礎(chǔ)上，提出了新的儲層地質(zhì)學(xué)的概念。它不僅包括以往研究中所進(jìn)行的儲集層成因類型、各類巖石特性以及分布規(guī)律，還新增了儲集層的研究、描述方法、儲層評價及預(yù)測等新的部分。

90年代初儲層地質(zhì)學(xué)開始逐漸向定量、半定量化發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上，孕育出了定量儲層地質(zhì)學(xué)，國內(nèi)的專家學(xué)者慢慢開始使用定量的研究方法，進(jìn)行儲集層形成機(jī)理的研究，從而能更加準(zhǔn)確的描述出儲集層內(nèi)部油氣藏的分布規(guī)律、儲層物性以及儲層非均質(zhì)程度，并在勘探開發(fā)過程中，能夠取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。

90年代中后期，國內(nèi)外開始逐漸涌現(xiàn)出各類隨機(jī)建模軟件，相應(yīng)的各種數(shù)理統(tǒng)計方法也在儲層建模和模擬中得到運(yùn)用。含油氣盆地的勘探和開發(fā)要求得到精細(xì)的各項儲層表征中的地質(zhì)特征。在開發(fā)過程中，除了比較注重研究儲層砂體的展布形態(tài)、均質(zhì)性、孔隙度和滲透率的變化外，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸深入到研究層理構(gòu)造、孔喉特征、不連續(xù)薄隔層分布以及層內(nèi)滲透率變化等。而所研究的這些對象數(shù)據(jù)，是不斷變化并是現(xiàn)行開發(fā)井網(wǎng)(井距常為數(shù)百米)所難以直接控制的。如何在較稀的井網(wǎng)下能夠正確的描述并準(zhǔn)確預(yù)測這些儲層表征，是目前正在努力探索并解決的課題［7－9］。

2.5 油藏特征研究

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，油藏描述有著顯著的研究成果。這些技術(shù)改進(jìn)或創(chuàng)新提高油藏描述的精度，可以歸納為兩個方面。一個是先進(jìn)的器設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集，更可靠性的測試數(shù)據(jù)用于處理和監(jiān)測。第二個是計算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了油藏描述的“全面集成”，把地震，地質(zhì)，測井和地下儲層模型集于一個平臺，輸出儲層成數(shù)字三維可視化模型的，這些在實(shí)際運(yùn)用中已經(jīng)比較完善。

油藏特征研究通過對地質(zhì)地震等的綜合分析和解釋，以及對流體和壓力分析，使得地質(zhì)學(xué)家、巖石物理學(xué)家和油藏工程師，更容易在勘探與開發(fā)中做出更準(zhǔn)確的方案。成功的油藏描述需要詳細(xì)的量化沉積學(xué)和礦物學(xué)與巖石物理解釋完全集成的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包含了儲層的孔隙率、滲透率和飽和度，這些都將影響油氣生產(chǎn)。

在數(shù)學(xué)地質(zhì)方面，Doss等人采用回歸分析以及測試數(shù)據(jù)的儲層表征已有了十分顯著的研究成果。地面掃描成像和激光技術(shù)被應(yīng)用到出露地層中，能為科研工作者建立非常準(zhǔn)確和有效的數(shù)字露頭模型(Bellian等人，2005年)。地震成像技術(shù)也顯示了在孔隙率檢測和儲層建模的優(yōu)勢(Slatt等，2002年，Refae等，2008)，該技術(shù)也在油藏描述的發(fā)展階段用于表面微震監(jiān)測裂縫。

數(shù)字油藏特征已經(jīng)比較全面和先進(jìn)，數(shù)字化油藏描述與傳統(tǒng)的方法相比，數(shù)字油藏描述的是更密切相關(guān)的“數(shù)字油藏”，這是可視化和一體化的特點(diǎn)與地質(zhì)分析，地震解釋，測井，生產(chǎn)和人工智能，詳細(xì)的數(shù)字化油藏表征的目的是提高原油采收率及剩余油領(lǐng)域發(fā)展的中間階段或成熟階段，其核心任務(wù)是發(fā)展實(shí)現(xiàn)高精度儲層預(yù)測和定量評估油藏［10－12］。

3 結(jié)語

上述方面是在圈閉、儲層、蓋層和充注系統(tǒng)這些油藏地質(zhì)基本要素的基礎(chǔ)上，利用地質(zhì)、地震、測井等資料，通過常規(guī)分析及地質(zhì)建模等手段對油藏地質(zhì)進(jìn)行了深入研究。

而基于我國多數(shù)油田已進(jìn)入開發(fā)中晚期的這一現(xiàn)狀，在對一些勘探較為成熟的區(qū)域研究時，有必要開辟一套全面精細(xì)且具有針對性的油藏地質(zhì)研究的新思路。即在區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造背景和地層劃分研究的基礎(chǔ)上，可以直接選取目的層段中“穿鞋帶帽”的砂泥組合這一整體作為研究切入點(diǎn)，在橫向上以砂泥組合為基本單元，精細(xì)的對砂泥組合中的儲層與蓋層的巖性，物性，沉積微相等對比研究，明確儲層與蓋層之間的關(guān)系及差異性，并在該砂泥組合中選取剖面，在該剖面中進(jìn)行油藏分析與描述，明確該砂泥巖組合中存在的油藏類型及各類型油藏在區(qū)域中的分布范圍和空間關(guān)系，為后續(xù)的開發(fā)工作提供真實(shí)、精細(xì)、可靠的基礎(chǔ)地質(zhì)信息。

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