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油气藏开发地质学及油藏描述 7流动单元

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油气藏 开发 地质学 油藏 描述 流动 单元
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第七讲:储层流动单元预测模型研究一、流动单元概念及内涵二、流动单元研究内容三、流动单元研究方法四、流动单元研究 存在的问题五、实例分析1、 流动单元概念( 1) 产生背景流体流动单元概念的产生具有一定的地质背景 , 在 1930年左右 , 当一个油气田发现以后 , 普遍靠天然能量采油 , 主要依靠钻井 , 认为油井越多 , 采出的油便越多 。 结果导致钻井过密 , 油井产量迅速下降 , 并因边水很快推进 , 油井往往早见水 。 1940~1960年左右 , 石油开发进入注水或注气的二次采油阶段 , 人们已逐步认识到只有从油藏整体上研究和考虑问题才能获得最大的采油量 , 从而形成了早期的流动单元概念 , 即油藏是一个地质上和能量上的统一体 , 这一时期是人们认识油藏油水动力系统及流体流动单元的起点 。但是 , 二次采油技术遇到了两个严峻的问题:储层连通性和非均质性 , 这促使人们对问题进一步深入研究 。 进入 60年代后 , 我国大庆油田提出注水开发过程中控制油水运动的 基本单元是油砂体 , 形成了一套以油砂体研究为核心的石油开发地质研究方法 。70年代以来 , 三次采油技术在石油工业发达国家出现 , 以主力油层单层突进为标志的层间矛盾及注水平面上呈条带状水淹 , 造成渗透性差的油层和平面上渗透性差的部分在开采期间动用差 , 从而留下较多的剩余油 , 造成采收率不高 。 大庆油田在这一时期提出了进一步开展油层沉积微相研究 , 并总结出了 不同沉积微相所具有的不同水驱 特点 。这些研究成果随后在全国各大油田全面展开 。 进入 80年代以来 , 国内外勘探程度很高的老油田相继进入高含水采油阶段 , 石油开发地质工作者把注意力更多的转向剩余油挖潜和提高石油采收率上来 , 要求更精确地描述地下剩余油分布及流体流动特征 , 迫使油藏描述向更深层次 、 更小尺度发展 , 促进了流动单元概念的形成和发展 。一、流动单元概念及内涵1) 1984 ) 流动单元概念 ( 早概念是由 984年提出来的 。 在把 心坝相 、 坝缘相 Ⅰ 、坝缘相 Ⅱ 、 坝间相和生物扰动粉砂岩相等 五个沉积相带的基础上 , 经过进一步研究认为由于受沉积作用和埋藏成岩作用的影响 , 每个相带的岩石物性变化很大 , 即同一相带不同部位储层质量不同 , 从而对生产动态的控制作用也不尽相同 , 因此提出把 个流动单元 。流动单元定义:为横向上和垂向上连续的具有相似的渗透率 、 孔隙度和层理特征的储集层 , 在该单元的各部位岩性特点相似 , 影响流体流动的岩石物理性质也相似 , 这里提到的岩石物理性质 , 主要是指孔隙度和渗透率 。( 2)有关的概念一、流动单元概念及内涵1、 流动单元概念这些流动单元代表了很有特色的岩石类型 , 可以用每个流动单元的平均孔隙度和渗透率值与油田岩芯测定的全部岩性资料的关系来进一步表示出来 。 孔隙大小分布可进一步根据大量岩样的压汞资料确定 。 尽管这些资料点是很分散的 , 但每个流动单元的平均孔隙大小分布曲线指出了孔隙网络在性质上的差别 。 每个流动单元的平均特性参数在平面上是变化的 , 而这一变化与组成相带的成份和结构的逐渐变化相对应 , 也同由成岩作用引起的孔隙系统改变的程度相对应 。流动单元定义的提出 , 为砂岩储层进一步细分提供了较量化的定义 ,同时为油藏数值模拟提供了基础 。( 2)有关的概念一、流动单元概念及内涵1、 流动单元概念自 多学者应用这一概念开展了储层表征或储层评价研究,并对流动单元的概念和划分方法进行了进一步的补充和完善。2) 1987)定义:认为流动单元是根据影响流体在岩石中流动的地质和物性的变化进一步细分出来的岩体;识别流动单元即是鉴别具有相似岩石物理性质的三维岩体。岩石物理性质是由沉积特征 (如颗粒大小、分选等 )及成岩特征 (如胶结物和粘土矿物的数量及类型 )所控制的。因此,划分流动单元的地质方法是在详细的钻井岩心沉积学研究的基础上,将储层划分为具有特定沉积、成岩特征的岩相。( 2)有关的概念一、流动单元概念及内涵1、 流动单元概念3) 1993)定义:流动单元是给定岩石中水力特征相似的层段,流动单元是总的油藏岩石体积中影响流体流动的油层物理性能恒定不变且可与其它岩石体积区分的有代表性的基本体积。按照流动单元的概念,一个储油层可以划分为若干个岩石物理性质各异的流动单元块体,在同一流动单元内部,影响流体流动(渗流)的地质参数相似,不同的流动单元之间表现出岩石物理性质的差异性。各个岩石物理性质差异的流动单元块体镶嵌叠砌组成一个完整的储油层。这一研究对油气田开发,特别是二次采油和三次采油具有较大的实际意义。( 2)有关的概念一、流动单元概念及内涵1、 流动单元概念4) 1988) :认为流动单元的划分方法有两种 , 一种是用区域上稳定发育的泥岩层进行划分 ,另一种是用相带或相带组合来划分 , 并提出了用相带及组合划分流动单元的7个步骤 , 这实际上是一种定性的研究方法 。5) 1993)等定义: 将每个成因相作为一个流动单元 。6) . H. 1996) :研究流动单元时也是以沉积相研究为起点 , 把每个相或岩相看作一个流动单元 , 在井间对比上运用了建筑结构知识 , 将单井级别的流动单元相连而形成储层流动单元 。7) 1992) :指出流动单元是给定岩石中水力特征相似的岩体 1986) :认为流动单元是各种窜流条件等构成流体在储层内流动的一定通道 。( 2)有关的概念一、流动单元概念及内涵1、 流动单元概念9) 裘怿楠提出的流动单元的概念是油田常用的 “ 连通体 ” ,即不同成因单元砂体通过各种方式连接最终形成油田开发过程中可供流体流动的单元。也即由于储层的非均质性,隔挡和窜流旁通条件,注入水沿着地质结构引起的一定途径驱油、自然形成的流体流动通道。流动单元的连续性是开发决策时必须考虑的储层特性。( 2)有关的概念一、流动单元概念及内涵1、 流动单元概念10) 1996年穆龙新等定义:认为 “ 流动单元 ” 概念的内涵应针对开发生产中面临的矛盾而有所变化。目前的 流动单元应指一个油砂体及其内部因受边界限制,不连续薄隔挡层,各种沉积微界面、小断层及渗透率差异等造成的渗流特征一致的储层单元。 从成因的角度来探讨流动单元的定义,并认为在一个小层或单层砂体内部可能细分出多个流动单元,也可能就是一个流动单元。针对高含水后期厚油层提高采收率来说,主要是解决层内非均质性造成的矛盾,因而厚层内部划分的流动单元应是岩石物理相或孔隙几何形状相。11) 熊琦华教授 ( 1994) 提出的岩石物理相概念:岩石物理相是沉积 、 成岩和后期构造作用的综合结果 , 其最终表征是流体渗流孔隙网络特征的高度概括 — 孔隙模型 。12) 焦养泉等定义在研究鄂尔多斯盆地曲流河和湖泊三角洲沉积体系时 , 把流动单元定义为建筑结构的一部分 , 并认为流动单元是指沉积体系内部按水动力条件进一步划分的建筑块体 , 它和构成单元 ( 结构要素 ) 属于类似的概念;并指出流动单元在河道复合体内部是以隔挡层为边界的 , 隔挡层将砂体中的各级构成单位重新组合形成多个孤立的或半连通的空间 —— 流体流动单元 , 隔挡层与3 、 4级界面有关 , 一个流动单元的规模可能与一个或几个点坝增生单元相当 , 从而把越石窑砂体划分为15个孤立的或半连通的流动单元 。( 2)有关的概念一、流动单元概念及内涵1、 流动单元概念13) 冯晓宏等 通过对河南双河油田非均质厚油层油藏的研究 ,利用取芯井资料和流动层段指标FZI , 将 Ⅱ 5层划分出5个具有明显不同特征的可以复现的流动单元 , 每个流动单元都是岩性 、 物性 、 含油性和水洗状况的综合反映 。14) 姚光庆 等在研究新民油田低渗细粒储集砂岩时指出 , 岩石物理相是流体流动单元的最基本岩石单位 , 并称从渗流特征角度看 , 岩石物理相就是 “ 水力单元 ” 。 这样 , 有关岩石物理相的研究 , 均可以被看作流动单元的研究 , 只不过岩石物理相更侧重于孔隙结构方面的研究 。( 2)有关的概念一、流动单元概念及内涵1、 流动单元概念15) 油藏工程方面的学者提出来的 , 在油藏数值模拟中 ,在一个网格块内 , 岩石物性的特征认为是不变的 , 这一个网块就是流动单元 。目前油田开发地质中在流动单元上所做的工作主要有两个方面:第一方面,主要是研究厚油层层间层内夹层的展布规律,并借助稳定或较稳定夹层把厚层进一步细分为多个相对独立的油水运动单元,这项工作在国内开展较早也较深入,例如“八五”期间在双河油田为配合井网二次加密调整及后期厚油层层内挖潜工作的开展,对厚油层层内夹层及建筑结构进行了研究,并应用于生产;第二方面主要是细分沉积微相和建筑结构研究,这项工作在全国各油田都不同程度地开展了,特别是大庆油田在细分沉积微相研究方面取得了较大进展,它们把每一个微相就作为一个流动单元,并应用于二次加密和三次加密工作中剩余油富集部位的预测,效果显著。( 2)有关的概念一、流动单元概念及内涵1、 流动单元概念自从 1984年美国地质学家 多中外学者从不同角度、用不同的方法,对流动单元的形成机制和控制因素进行过大量的研究,提出了若干理论和流动单元的划分标准, . H. 是用区域上稳定发育的泥岩进行划分,另一种方法是用相带或相组合来划分;多数是以沉积相研究为起点,把每个成因相或岩相看作一个流动单元。 1995)在研究阿拉斯加北斜坡 渗流系数、存储系数和净毛厚度比等参数进行聚类划分流动单元。一、流动单元概念及内涵2、 流动单元 类型根据取芯井划分结果进一步推广到未取芯 为水力单元(流动单元)即为孔隙几何单元,岩芯资料提供了影响孔隙几何形状的各种沉积和成岩因素的信息,反过来孔隙几何形状特征的变化,可以用来定义具有相似流动特征的不同层段(水力单元)的存在。利用修改的 导出划分流动单元的流动层段指标 前这一研究方法只限于取芯井点,对于未取芯层段的储层进一步细分有一定的难度,但利用流动层段指标 内外均开展了这方面的研究工作,取得了一定的成果。一、流动单元概念及内涵2、 流动单元 类型( 1) 存储系数的净毛厚度比 ,然后进行聚类分析 , 每一聚类组为一个流动单元 , 共划分了四类K/φ)1/2/(φe/(11) 流动单元E , 存储性和渗流性最好 ;2) 流动单元G , 存储性和渗流性好;3) 流动单元F , 存储性和渗流性较好 ;4) 流动单元P , 存储性和渗流性差;一、流动单元概念及内涵2、 流动单元 类型1) 概念流动单元 概念是构成规模 ( 。 沉积体由各种规模的岩相和结构集合体构成 , 其规模范围从单个小型波痕到整个沉积体系形成的集合体 。最近的研究 , 尤其美国学者对风成和河流环境的研究表明 , 正式划分构成规模分级系统是可能的 。 每种规模的沉积单元起源于特定时间内与之相应的沉积作用 , 并由各级内部界面彼此自然地分开;流动单元概念是构成单元 ( 。 一个构成单元是一个由其形态 、 组成及其规模所表征的沉积体 。 它是一个沉积体系内部一个特定沉积作用过程或一组沉积作用过程的产物 。 后来 ( , 并在一系列的研究中明确了构成单位的分级系统 。一、流动单元概念及内涵2、 流动单元 类型( 2) 结构单元 划分法2)结构单元研究方法在 其重要性尚未被完全认识 , 或被认为过于繁琐 。 随着油田开发程度的不断提高和生产商对提高采收率的要求 , 研究人员逐渐发现 , 由于砂体内部的非均质性使大量的可动油滞留于砂体内部未被采出 。 复杂的内部构成影响了储集层内平均 30%的原油地层圈闭 , 仅美国的可动原油就可达 1000*108 1984) , 充分了解这些内部构成的复杂性将有助于提高初始产量 , 也将提高强化开采工程的成功率 ( 1990) 。 这一具有重大经济意义的问题强有力地推动了这一领域的发展 , 并要求对砂体内部不同级别的构成单元 、 各级界面和薄夹层类型做精细的划分 , 以研究孔隙度和渗透性在砂体内部的分布和变化规律 。 目前除了领先研究的河道砂体外 , 对潮汐砂体 、 海底扇水道砂体 、 扇三角洲和辫状河等捕伎  沽舜死嘌芯浚 987;穆龙新 、 贾爱林 , 1997) , 并提出了碎屑沉积构成单元研究级别的划分方案 。一、流动单元概念及内涵1、 流动单元 类型( 2) 结构单元 划分法3) 构成 类 型A、 1983) 模型:“ 利用一套具等级序列的岩层接触面 , 可以把砂体内部划分为有成因联系的地层 ” 。1996) 指出 , 诸如河流 、 三角洲环境中的流体场可以划分出等级 。 他提出的分级系统是用于帮助解释从单层到大型露头或露头群的不同区域范围内所收集的古水流资料的变化 。 该分级系统包括 5个等级 , 即小型波痕 、 大型波痕 、 沙丘 、河道和代表上述 4个等级变化总和的 “ 综合体系 ” 。一、流动单元概念及内涵1、 流动单元 类型( 2) 结构单元 划分法B、 1974)把整个河流沉积体系规模加金了这个概念中,并收集了一些资料以说明这种概念的正确性。 构成单元的概念实际上是关于什么是沉积环境中最基本单元的概念。以微相单元作为最基本的沉积构成单元,以此为基础逐级进行划分的研究。实际上目前对所有的沉积环境都有一个比较统一的构成单元划分标准。用 1977,1978)的岩相图表可以在野外和岩心中识别出单个岩相。七种基本的构成单元是由这些岩相集合体构成的。这些构成单元的规模是变化的。河道的深度从几分米可以变化到几十米,大型河心沙洲复合体的长度可以达到几千米。一、流动单元概念及内涵1、 流动单元 类型( 2)、 结构单元 划分法3) 构成规模 类 型a 河道 ( — 被扁平状或上凹的侵蚀面分隔 。 河流系统中存在多个这样的河道 。 较大的河道通常含有复杂的充填物 , 这些充填物由一个或多个其他构成单元类型组成 。b 砾石坝和底形 ( — 平板状或交错层理砾石组成简单的纵向沙坝或横向沙坝 。沉积物重力流沉积 ( — 主要通过泥石流而形成的砾石沉积 , 岩相 c 砂底形 ( — 水流态底形产生的岩相有 它们相互组合形成一系列不同几何形态的构成单元 。 最能体现砂底形的构成单元为平板席状沙 , 它位于河底 、沙坝顶或决口扇处 。d 顺流加积的大型底形 ( — 与砂底形 ( 类似 。 然而这种构成单元 ( 具有内部和顶部分界面向上凸的特征 。 大型底形 ( 的各个组成部分在水动力条件下是相互联系的 ,表明古水流方向平行或亚平行与分界面的倾斜方向 , 由此可知这种构成单元类型代表了顺流加积发育成的复杂沙坝沉积 。 从顶部分界面的地形起伏可以推知最小水深仅有几米 。e 倾向加积沉积 ( — 这种类型的沉积是许多 底形指示出的古水流方向与内部加积面的倾向之间的夹角较大 , 表明该构成单元通过侧向加积而发育 , 这就是众所周知的点坝 。 在 特别在多河道的河流中 。f 纹层砂席 ( — 它是许多 岩相主要有 i, 这种组合表明上部水流态为平坦底形 , 通常为暂时性河流 。g 越岸细粒沉积 ( — 由泥岩 、 粉沙岩和少量形成于洪水平原和废弃河道中的砂岩组成 。古土壤 、 煤 、 池塘沉积和蒸发岩也是很重要的组成部分 。讨论了风成底形单元分级系统的概念 , 并概括了 4个级别 “ 风成底形单元 ” 的特征 , 它们是 臂形韵律层 、 沙丘 、 空气动力波痕和冲击波痕 , 这 4个级别的底形单元同时沉积并相互跌加 。 他指出这种叠加形成了三种类型的内部界面 。 一级界面为臂形韵律间的大型侧向延伸 、 平坦或上凸的界面( 按 1975) ;二级界面是由沙丘穿过臂形韵律( 中型底形 ) 时形成的几套交错层系间的低 — 中等倾斜界面;三级界面是交错层系内部纹层束的边界 ( 中型 — 小型底形 ) , 这种界面是由风向或速度的局部变化引起的 。一、流动单元概念及内涵1、 流动单元 类型C、 1977)( 2)、 结构单元 划分法3) 构成规模 类 型D、 1975)微型底形: 是指象小型波纹的那种结构,时间规模从几秒变化到几小时;中型底形: 是比较大规模的沉积(分米至米),其中有许多是在 “ 动力事件 ” 如飓风、季节性洪水、纯潮或风成沙暴,当时在地质瞬间内不成比例地搬运大量沉积物,实质上沉积体系在动力事件之间仍保持不变。中型底形的例子有:形成于各种环境下的水下沙丘及沙波、河流中的舌状沙坝、横向沙坝及纵向砾石坝等。这些中型底形特征至少在体积上比微型底形大一个数量级,这一点表明了水流在其形成过程中的重要性 表示由于受主要构造、地貌及气候控制引起沉积物的长期堆积,一般都是由叠置的微型底形及中型底形沉积物组成。实例有河流点沙坝、风积臂形韵律层、潮汐三角洲及陆架沙脊等。河道中巨型底形的高度与河道的深度相差无几,其长度则与河道宽度差不多。它们至少比中型底形大一个数量级,并可能具有复杂的三维几何形态。巨型底形表示在100~1000年时间范围内的沉积及侵蚀作用。一、流动单元概念及内涵1、 流动单元 类型( 2)、 结构单元 划分法3) 构成规模 类 型3、 流动单元研究意义综上所述 , 国内外研究者对流动单元开展了大量研究工作 ,从流动单元的定义到流动单元的研究方法 , 做了多方面探索性研究工作 , 其研究方法已由定性逐渐发展到定量 。 概念则由原始的纯地质概念发展成地质和油藏工程通用的概念 , 具有较强的实用性;国内的大多数研究者都把流动单元作为建筑结构的一部分 , 同时还有人认为流动单元是个相对概念 , 其内涵应根据不同的开发条件和生产中面临的矛盾有所变化 。 流动单元反映了油藏内流体流动 ( 渗流 ) 的特征 , 是详细描述油藏非均质性的切实可行方法 。 流动单元研究的目的是深化认识储层的非均质性 , 搞清剩余油的分布 。一、流动单元概念及内涵( 1) 定量评价储层流动能力及非均质性流动单元研究的主要内容是定量评价储层流动能力 , 如流动带指数概念 , 其大小与储层岩石粒度 、 泥质含量 、 孔隙度 、 渗透率 、 孔隙结构等多种因素有关 , 可根据 一般说来 , 储层流体的动性及储层非均质性越好;反之亦然 。( 2) 进一步细分储层 , 预测储层分布与性质划分流动单元采用了与细分单砂体完全不同的标准 , 两者相比较 , 前者划分出的层更细 , 数量更多 。 因此 , 通过流动单元的研究与划分 , 可以更加合理的划分储层和评价储层 , 并进而预测储层的分布 。3、 流动单元研究意义一、流动单元概念及内涵( 3) 提高渗透率解释精度: 渗透率解释精度是油藏描述和剩余油定量描述的关键 。 一般情况下 , 孔隙度与渗透率呈正比 , 但对于非均质性严重的油层 , 给定岩石的任一孔隙度 , 渗透率变化大 。 非均质性严重的油层 , 即使按不同沉积相带划分 , 其孔渗关系仍然很差 , 用其建立各种数学模型显然精度较差 , 而按不同流动单元划分 , 其孔渗关系得到了明显改善 。( 4) 提高油藏模拟的精度: 在确定油藏模拟网格时 , 一个流动单元至少代表一个垂向网格 , 但这样会占用大量机时和内存 , 根据流动单元特征 , 可以把相邻且特征相似的流动单元组合为一个层 , 以此作为垂向网格处理 , 但这样会降低精度 , 为优选出与油藏非均质相匹配的最佳层数 , 可通过把小流动单元粗化为大流动单元及生产历史拟合来完成 , 从而提高油藏模拟的精度 。( 5) 确定剩余油的分布: 流动单元最终模型应该是由许多流动单元块体镶嵌叠砌组成 , 各块体界线应与断层位置 、 岩性 、 岩相变化及成岩胶结物类型的分布相对应 , 在此基础上建立的定量流动模型可用来计算油藏的产量 、 产能 , 分析注水时注水前缘的推进速度及注水后剩余油的分布 。3、 流动单元研究意义一、流动单元概念及内涵二、流动单元研究内容1、 流动单元的类型 确定划分流动单元的标准是 成因法 。即根据沉积特征的不同及其对流动特性的影响来划分流动单元。就其表现性质而言,常用岩石物性来划分。两个流动单元之间有明显的 隔层 。起隔挡作用的岩层其物性表现为致密孔隙度 、 低渗透率低 、 流体不同通过 。 常见的有泥岩 、 钙质层等 。 以下重点介绍河道砂储层隔挡层的成因与分布规律 (焦养泉 , 李祯 , 1995)。 多年来 , 在研究沉积体系和露头储层非均质性过程中发现 , 层次性 、 结构性和有序性是河道砂体的固有特征 。 例如曲流河道砂体内部由一系列自大到小的不同级别的层次实体所构成 , 每一低级层次实体是相对高级层次实体的基本构成单位 。 一个层次实体齐全的曲流河道砂体内部构成的基本格架总共包含了 6种构成单位 , 这 6种构成单位在空间和时间上的有序排列组合便形成了一个特征的沉积体 。 内部构成单位及其界面的识别和对比是解剖储层砂体的基础 , 但储层沉积学更强调对储层流体流动单元的研究 , 即研究砂体中由低渗透隔挡层作为边界的流体流动单元的特性 。研究发现 , 由于砂体中各级内部构成单位在沉积和成岩过程中能量与强度的不均一性 , 便产生了大量的低渗透隔挡层 , 如细粒物质隔挡层 、泥砾隔挡层 、 植物碎屑隔挡层和成岩隔挡层等 , 这 4种隔挡层的发育和分布与内部构成单位边界面密切相关 。 虽然这 4类隔挡层的存在都能大大地降低河道储层中各流体流动单元间的连通性 , 但其成因与分布却大不相同 。二、流动单元研究内容2、 隔挡层成因及其分布规律1) 细粒物质隔挡层细粒物质隔挡层是河道储层砂体中粒度最细的部分 , 其粒度大小随储层总体粒度的变化而变化 , 一般情况下比储层总体粒度细 2~ 3个粒级 。 通常见到的是泥质或粉砂质的隔挡层 ,有人亦称之为泥披盖 。 它们通常与第 3级或第 4级界面共生 。 分布于点坝增生单元或点坝的顶部 , 是点坝增生单元或点坝接近废弃期的相对低流态沉积物 , 由于它们通常要受到后期沉积事件的再改造 , 所以其残留厚度相对较薄且分布有限 , 大多数呈楔状向河道中心尖灭 , 向河道边缘一侧变厚并与泛滥平原沉积相连接 。 泥质或粉砂质隔挡层具有各向同性的特征 , 其孔渗值通常低于正常储层几十倍乃至几百倍 。 这种隔挡层在钻孔中是常见的 。二、流动单元研究内容2、 隔挡层成因及其分布规律2) 泥砾隔挡层泥砾隔挡层是指由定向或非定向排列的泥砾在砂岩中构成的隔挡层 。 它们通常分布于第 3级或第 4级界面 (内冲刷面 )之上 , 位于点坝增生单元或点坝的底部 , 属于河道的滞留沉积物 。 此类隔挡层通常沿冲刷面向河道边缘变薄尖灭 ,其厚度随河道古水流能量的变化而变化 , 一般为 5~ 70 第 4级界面上的泥砾隔挡层厚度常大于第 3级界面之上的隔挡层 。 由于泥砾具有定向性 , 且其依附的砂岩通常为块状 , 因而其具有两向异性的特征 , 其孔渗值通常低于储层几十倍 。二、流动单元研究内容2、 隔挡层成因及其分布规律3) 植物碎屑隔挡层指由大量植物碎屑水平定向排列所构成的隔挡层 。 这些植物碎屑有时可以以镜煤或泥碳团块出现 , 但通常以片状或板状形式出现于内冲刷面上或层理的纹层面上 , 厚度几 其成因和分布与泥砾隔挡层相似 ,正因如此 , 它们有时与泥砾混杂在一起而滞留于内冲刷面上 , 构成复合隔挡层 。 植物碎屑隔挡层具有两向异性特征 , 孔渗值低于储层几十倍 。4)成岩隔挡层指因成岩不均一作用而形成的隔挡层,如钙质胶结隔挡层等。研究发现,露头河道中钙质胶结隔挡层除受表生成岩作用控制外,有些与古环境和早期成岩作用有关。表生成岩隔挡层通常形成于曲流河砂体底冲刷面 (第 5级界面 )附近。而与古环境有关的早期成岩隔挡层则通常形成于河道内具有原始高孔渗地区。两类成岩隔挡层边界往往利用了原始沉积的泥砾隔挡层或植物碎屑隔挡层,结果便可形成呈板状或球状的成岩隔挡层,使储层原始沉积的不均一性更为复杂化。钙质胶结作用的发生基本上堵死了孔隙及其通道,便砂岩致密化,从而显示了各向同性的特征,孔渗值通常低于同类未胶结砂岩的几十倍乃至几百倍。二、流动单元研究内容2、 隔挡层成因及其分布规律正是由于以上 4种隔挡层的存在与相互组合 , 才把一个整体砂体分隔成几个独立的或半连通的空间流体流动单元 , 因此注意隔挡层成因与分布研究对于油藏描述 、 油藏工程设计和老油田的二次或三次再开发具有重要意义 。二、流动单元研究内容2、 隔挡层成因及其分布规律5)隔挡层研究步骤:A 确定研究目的层的成因和所属沉积体系类型;B 对目标砂体进行详细的内部构成解析 , 即按照内部构成单位和界面等级分析法原则由大到小逐级解剖目标砂体;C 在各级内部构成单位边界上识别和划分隔挡层 , 并研究其空间分布与储层物性特征 。高含水后期厚油层提高采收率的主要矛盾是层内非均质性,因而划分的流动单元应是岩石物理相或孔隙几何相。我们认为 流动单元是横向和垂向上连续并具有相似的渗透率、孔隙度的储集带 ,其边界为区域上稳定发育的泥岩、不连续薄隔挡层、各种沉积界面、小断层及渗透率差异等。采用国外最新的孔隙几何相的概念,用流动带指数、制层质量指数来划分流动单元。开发条件 生产中面临的矛盾 流动单元 确定方法 合注合采 油砂体 油层组划分 细分层系 层间矛盾 成因单元砂体组合 沉积相研究 加密井网 平面矛盾 成因单元砂体 细分沉积微相 厚层提高采收率 层内矛盾加剧 岩石物理相或孔隙几何形状 流动分层指标( F Z I ) 2、 隔挡层成因及其分布规律二、流动单元研究内容二、流动单元研究内容3、 流动单元的空间展布及其组合规律研究流动单元的空间展布 , 首先要研究砂体的连续性 。 目前各种沉积环境中砂体的几何形态已建立了很多概念模式 。 两个属于同一沉积相的储层砂体 , 其几何形态可以完全相似 , 如果沉积规模有数量级的差别 , 则实际规模也可以有数量级的差别 。 在研究某一储层砂体的连续性时 , 除了预测其几何形态外 , 更重要的还必须研究其实际的沉积规模 。 不论何种河型 , 河流的基本地貌条件决定了河道砂体总是以条带状几何形态出现 , 顺河道方向有很好的连续性 , 而垂直河道伸展方向侧向连续性则很差 。 所以从油田开发角度研究河道砂体连续性 , 关键是其侧向连续性 , 即砂体宽度 。决定河道砂体侧向连续性主要有两方面地质因素:一是河流本身的水力学条件;二是沉积盆地的沉降速率和河流断流转移之相对快慢三、流动单元研究方法不同学者也是根据自己对流动单元要领的理解并结合各自工区的地质特点,提出不同的流动单元研究方法。这些流动单元的识别方法的共性是承认油层内部之所以能够划分出不同的流体流动单元,主要是因为油层内部流体流动条件存在非均质性造成的。所有反映非均质的参数都可以用来划分流动单元,只不过不同参数对流动单元的贡献有大有小。前人用来划分流体流动单元的参数主要有孔隙度、渗透率、流动系数、存储系数、净毛厚度比(即有效厚度与总厚度之比值)、含油饱和度、孔隙大小及分布、沉积构造、岩性、颜色、粒度、泥质含量等。1、 技术路线: 采取的技术路线是采用现代沉积学 、 现代油藏描述等多学科理论和方法 , 从取心井出发 , 开展单井岩石物理相研究 , 建立三类沉积储层地层骨架模型 、 小层沉积模型和储层孔隙结构模型;以计算机技术和地质统计学为手段 , 以单砂体为对象 , 研制流动单元分类评价方法;以大量的生产动态资料为依据 , 阐明流动单元的流体流动特性 , 预测流动能力;以建立流动单元模型为核心 ,通过流动单元几何形态 、 分布规律及物性特征的表征 , 建立三维定量的流动单元地质模型 , 揭示流动单元的空间分布规律和成生关系;分析不同流动单元的吸水差异 , 最终阐明流动单元对剩余油分布的控制作用 , 为剩余油挖潜和提高采收率提供科学依据 。三、流动单元研究方法指导油田生产流动单元综合评价流动单元控制因素流动单元与油气水流动单元模式流动单元形成条件流动单元空间分布流动单元微观分析流动单元研究流程流动单元划分 流动单元隔挡层研究试油及生产资料地震资料测井资料地质资料2、 精细沉积学法在油层埋藏深度不大并且成岩作用对油层中的流体流动条件改造影响不大的情况下 , 油层中流体的流动条件如孔隙度 、 渗透率等在垂向上和侧向上的变化与沉积相吻合的情况良好 , 沉积相的分布对流体的流动有很大的影响 , 可以采用精细沉积学和沉积相分析的方法来识别流体流动单元 。 首先利用大量岩心资料及沉积相分析 , 对给定油砂体内部进行精细评价 , 将其划分成若干个可以预测并且相关分布的不同层次的沉积单元 , 例如一个分流河道油砂体 , 总是可以分为三个次级 :单元:底部活跃的分流河道充填;中部部分废弃分流河道充填及上部废弃分流河道细砂 、 粉砂和泥岩薄互层 。 这样可以形成一个不太复杂的沉积模型 。 然后通过精细的流体流动条件 ( 如渗透率 ) 测定 , 把沉积模型转化成流体流动条件分布 ( 如渗透率分布 ) 模型 , 就把油砂体划分成不同的流动单元 , 建立取心井流体流动单元划分的模型 。 最后将取心井流体流动单元模型在测井曲线上进行标定 , 应用于其他非取心井 , 就可以实现取心井上划分的流动单元在油层分布范围内的横向延拓三、流动单元研究方法在油层流体流动条件或岩石物理性能与沉积相关系不大的情况下 , 可以采用该方法和后面述及的岩石物性交汇作图法 、 孔隙几何形状分析法来划分流体流动单元 。 采用该方法时 , 首先应依据岩石组构把孔隙空间划分为粒间 ( 包括颗粒间或晶粒间 )孔隙 、 孤立缝洞孔隙 ( 颗粒或晶粒粒内孔隙 、 超大孔隙 、 融蚀缝洞等 ) 和连通缝洞孔隙三种类型 , 并研究不同孔隙类型的岩石物理性能 。 然后研究岩石组构和岩石物理性能之间的相关关系 。 最终把按岩石组构划分的岩石单元转化为岩石物理性能单元即流体流动单元 , 建立油藏模型 。3、 岩石组构描述法三、流动单元研究方法4、 岩石物理相分析法这是基于取心井段沉积特征详细研究的一种方法 。 若盆地周边或邻区有较好的露头与研究目的层段相对应 ,则可用岩心与野外露头资料相结合来划分流动单元 。 用来划分流动单元的参数包括渗透率 、 渗透率与厚度的乘积 、 孔隙度 、 用压汞和毛管压力资料确定的孔隙大小及分布 、 裂缝的发育程度 、 含油饱和度 、 沉积构造 、 岩性 、颜色等 。 在用岩心定性分析方法实际划分流动单元时 ,常以 1~ 2种参数或特征为主要依据 , 其它参数或特征只作为参考 。 该方法以钻井取心的详细沉积学研究为基础 ,具体的地质条件和专家的经验起了很大的作用 , 也可用聚类分析的方法来划分流动单元 。三、流动单元研究方法按照孔隙几何相的理论 , 平均孔隙半径被定义为横剖面面积和湿润周界的比值 。 利用平均水力半径的概念 , 应用 渗透率之间的关系式( 4被称为 式中 K —— 渗透率 , 毫达西;φ e—— 有效孔隙度 , 小数; 孔隙形状系数; 单位颗粒体积的表面积;τ —— 孔隙介质的迂曲度;  2223 11 5、 基于 动单元研究方法习惯上称为 对大多数储集层岩石来说 , 通常介于 5和 100之间 。 整个式子是一个关于多孔介质的地质特征的函数 , 随孔隙性质变化而变化 。 为了有效应用 必须把它转换成直线方程 。式 (4边分别除以 φ 并开平方得 :( 4果渗透率单位为 10 2, 则上式变为( 4就是定量划分流动单元的一个很重要的公式 。 定义如下参数:储层质量指数为:( 4准化孔隙度指数 ( 即孔隙体积与颗粒体积之比 )( 4动带指数为 : ( 4 (4明 孔喉特征结合起来判定孔隙几何相的一个参数 , 因此 , 可以准确地描述油藏的非均质特征 。 将这些参数代入式 (4边取对数得 ( 4 ( 4说明 , 在 具有相同 具有不同 同一直线上的样品具有相似的孔喉特征 , 从而构成一个流动单元 。 用作图法和聚类分析的方法可以把样品分成具有不同特征的流动单元 。 这就是用岩石物理参数定量划分流动单元的理论基础 。11  110 3 1 0 3 1 4.0  1  1     I lo g  采用该方法的依据依然是孔隙大小及分布控制流体流动条件,特别是较粗孔吼对流体流动条件起重要控制作用。研究表明,压汞曲线上进汞达35%时的孔吼半径 1990)。在有岩心样品压汞分析的情况下,可以直接采用压汞曲线求得 可以通过压汞曲线样条拟合求取精确的 没有压汞曲线的情况下,也可以采用
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