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油气田地下地质学 第三章 油气田地下地层研究

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第三章 油气田地下地层研究 油气田地下地层研究是油气田地质研究的基础工作。无论是对地层特性的了解,还是对岩层的空间构造形态研究,都要在地层对比的前提下实现。而地层对比是以单井地层剖面的正确划分为依据,因此可以说单井的地层划分是对比的基础。在实际工作中,通过地层对比又可以帮助更正确地划分单井地层剖面,而地层特性的研究又可进一步指导和修正地层对比。因此,单井剖面的地层划分、地层对比以及地层特性的研究,这三个环节既有区别又有联系,而且相互制约。它们贯穿于整个油气田地质研究工作之中,不断更改,逐渐完善。按研究范围,地层对比分四级: ①世界的: 古生物群、岩石绝对年龄测定和古地磁等方法为主的大区域对比②大区域的: 方法,属地层学的研究范畴。③区域地层对比:在一个油区范围内进行全井段的对比——确定地层层位关系,建立标准剖面。 油田开发阶段和开发初期 ④油层对比:在一个油田内含油层段的对比——确定相同层位内油气层的连续关系。 一、区域地层对比 (一)对比方法1、岩性对比法依据:沉积成层原理以及在沉积过程中相邻地区岩性的相似性、岩性变化的顺序性和连续性。利用颜色、成分、结构、沉积构造、旋回性进行岩性分层→井间地层对比。因为岩性变化可以导致测井曲线的差异,所以反过来可利用测井曲线间接地进行岩性对比。优越性:测井曲线提供了所有井孔全井段的连续记录,且深度较准。一般包括下面几种曲线: 视电阻率曲线自然电位曲线自然伽玛曲线中子测井曲线井径曲线岩性对比只适用于具有相同地质条件的较小范围,限制在一定的岩性、岩相范围内。岩性对比大多数在测井曲线上完成的碳酸盐岩剖面,采用 线2、岩相对比法(序:“一个地质学家可以利用地层的纵向序列来再建原先范围甚广的沉积环境,而毋需横向上去追踪岩层或者去观察实际的岩层穿插关系。 ”对于岩性和厚度变化剧烈,有不整合以及经受过强烈构造运动的地区,或者在井眼稀少的情况下,可采用岩相对比法。依据:在同一时间的层段中,相邻井所处的沉积环境是相邻的,在成因上是相互联系的。因此,利用岩相进行地层对比时要观察与收集岩心的环境标志,建立微相剖面。3、古生物对比法对比原则:地球历史上,不同时期有不同的生物群,生物的进化具有不可逆性。古生物遗体死亡后,有些保存在岩石中成为化石,可以指示地层形成的时代。依据:研究岩心(或岩屑)剖面上生物组合的演变,根据古生物的组合来划分地层单元,进行对比(时间) 。古生物对比法常与岩性对比法配合使用。这是因为,古生物的分布不均,井下地层由于资料少,很难找到古生物化石(钻井难以打到大化石) 。大多数情况下利用微体古生物:孢粉、介形虫、轮藻……古生物对比法有两种:①标准化石对比法标准化石在地史上存在时间短,演化快,数量多,保存较好。但井下地层中很少有发现。②微体古生物化石对比法井下地层中常见的有介形虫,它的特点是种类与数量多,演化的阶段短,分布广,在地史上分布时间短,广泛用于地层对比中。4、沉积旋回对比法沉积旋回:垂直地层剖面上,具相似岩性的岩石有规律地重复出现的现象。分正旋回(岩性下粗上细)和反旋回(岩性上粗下细) 。造成旋回的原因:地壳升降,海平面变迁。 (后述)旋回对比一般在测井曲线上完成,这是因为井下地层的岩性实物资料不够,而测井资料解释的岩性准确率很高。5、重矿物对比法依据:据岩心(或岩屑)剖面上重矿物(相对密度大于 合的变化来分层、对比(重矿物一般含量小于 1%) 。常见的重矿物有锆石、石榴石、白钛矿、磁铁矿、绿帘石、黄铁矿等。用于古地理的了解、物源区的识别,是地层对比的一种辅助方法。原理:同一地区,其沉积物来源、搬运条件及沉积环境是近似的,因此其矿物的组成基本不变,或在平面上呈有规律的变化。6、构造对比法依据:地层之间的构造接触关系(如不整合、假整合) ,因其具有区域特征,可用来划分和对比地层。(二)地层对比的步骤(以岩性法为例) 实质:找出同一时间内形成的岩层, “等时面”。1、确定对比标志(1)标准层要正确对比地层,必须首先确定标准层。标准层:岩性稳定,特征明显,分布广泛,厚度不大且易与上、下岩层相区别的岩层。一般,选标准层要尽可能多,而每个标准层厚度不要太大。理想的标准层往往不多,对于条件稍差些的,我们可将其作为辅助标准层。辅助标准层:分布范围小,岩性不太稳定,电性特征较为明显的岩层。用于小范围对比。(2)沉积旋回分析沉积剖面上岩性的规律性变化,确定沉积旋回(正旋回、反旋回) 。(3)特殊岩性层段剖面上分布稳定,岩性、电性特征清楚,作为对比过程中大套控制的依据。如:碎屑岩剖面中的膏盐段、油页岩及钙质页岩段等。标准层是指油层剖面上岩性稳定,厚度不大,特征明显,分布面积较广的岩层。2、典型井(典型井段)的选择(标准井)典型井:位置居中,地层发育齐全,资料丰富(测井、录井) ,特征清楚的井。以此作为地层对比时的控制井。当难以找到完整的典型井时,可找典型井段。3、建立骨架剖面 (线对比)由典型井向外延伸,选择岩性、岩相变化小的方向,根据对比标志:标准层、沉积旋回、特殊岩性层段,进行“线对比”,建立骨架剖面。4、面积控制及地层分层数据表的确定 (面对比)以骨架剖面上的井作控制,向四周井作放射状井网剖面,进行对比。对比结束后,要统一各井的分层数据,作为地层研究的基础资料。 (在油田又称“统层”)5、对比过程中的地质分析对比工作不仅是为了获取地层分层数据,对比过程本身也是对地下地质进行研究和分析的过程。根据沉积成层原理,井间各层对比线的变化应该是协调的,若异常,则需要分析其原因,是否由于分层错误,还是由于地质现象本身造成的。经常出现的异常有二类:①沉积层序问题:与构造运动有关。 缺失:正断层、不整合 重复:逆断层倒转:②厚度变化异常:不整合:有规律、区域性沉积:层层相映,每层都变盐岩塑性流动断层(三)地层层序的建立在全区进行地层对比后,要建立该区的地层层序,编制综合柱状剖面图,作为研究区内划分地层的依据。当设计新的井位时,可作为确立地层层序的依据,也可与其它区块进行地层对比。常用的地层层序有三种。1、岩石、组、段、层以岩性作为主要分层依据的地层单元。岩石可以是渐变的,它与时间- 地层单元可以吻合,也可以不完全一致。岩石以每一层主要出现的岩性命名。正式出版的岩石称、典型剖面及其位置、地层特征、界面和接触关系、延伸方向、形态、相应时代、对比依据等。根据钻井资料确定岩石深、井口地面海拔、有关的钻井资料及测井曲线等。有时需要由几口井的井段凑成一个完整的岩石种方法在化石少、岩性变化大和井数多的地方常常使用,有重要的实际意义。2、生物、亚带 …… 以古生物组合为依据划分的地层单元。在地层对比中,生物地层学起着关键的作用。由于生物组合在时、空上是有变化和不断调整的,因此,依据古生物组合划分地层时必须建立正确的时、空观念。此外,出于指相生物的存在,生物物- 地层单元会直接的或间接的引用到岩石地层单元的建立上。3、时间、系、统、组、段其地层界面与地质时代界面相一致,地层界面可以反映岩性或古生物的变化,或者是两者共同的变化。地层对比的主要目的是建立与时间相一致的层序关系,即时间序关系无论在地层研究还是在构造研究上,都是极为重要的。在建立时间先就要识别和确定岩石拥有充分资料之后,特别是经过逐层段的沉积相研究之后,才有可能建立起时间者关系:时间地层单元或生物域地层对比是油气田勘探地质工作的基础,无论生、储油层沉积条件的研究,还是构造条件的研究,都是在地层对比的基础上进行的。通过区域地层对比,已确定了地层的层位关系。在此基础上还要对相同层位内油气层的连续关系进行对比——油层对比。油层对比:系指在一个油田范围内,对区域地层对比时已确定的含油层系中的油层进行划分和对比。油层对比,除通常应用的岩性和电测曲线资料外,目前已逐步发展到综合应用微体古生物、微量元素、粘土矿物等多种资料进行小层划分和对比,这无疑将提高小层对比的精确度。油层对比实质上是地层对比在油层内部的继续和深化,或者说,就是油层内部的地层对比工作。它和区域地层对比不论在对比所依据的基础理论,还是基本方法都没有本质上的区别。只不过油层对比要求的精确度更高,对比单元划分得更细,用于对比时的资料更丰富,选用的方法综合性更强。岩性、测井地层古生物、岩性、 测井资料来源小大对比单元油层连通性、稳定性地层归属任 务相 似对比方法油 层 对 比区域地层对比二、碎屑岩油层对比 (一)油层对比的依据在含油层系中,地层的岩性、沉积旋回、岩石组合及特殊矿物组合等,都客观地记录了地壳演变过程、涉及的范围和延续的时间,这为油层对比提供了地质依据。岩性特征沉积旋回 地球物理特征1、岩性特征岩层的颜色、成分、结构、沉积构造等,都是沉积环境的物质反映。岩性特征用以进行地层对比的基本原则是:同一沉积环境下所形成的沉积物,其岩性特征亦应相同,而不同沉积环境中所形成的沉积物,其岩性特征不同。这是我们进行对比的基本原则。(1)在地层岩性、厚度变化不大的较小区域内进行油层对比,我们把岩性作为重要的对比依据。在工作区块内,找几条有代表性的井剖面,弄清楚纵向上岩层的颜色、成分、结构和构造及其变化规律后,再结合一些其它资料(如化石、含有物、钻时、钻井工程参数、泥浆情况等)就可以直接划分和对比油层。(2)对于地层岩性和厚度变化较大的情况,用岩性就难以对比了,这时候,我们选用地层的岩性组合特征作为对比的重要依据。岩性组合是指剖面上的岩石类型及其在纵向上的排列关系。地层剖面中常见的岩性组合类型有以下四种:a、单一岩性层:纵向上岩性无变化。b、两种或两种以上岩石类型组成的互层。c、以某种岩石类型为主,包含其它夹层。d、沉积韵律(几种相似的岩性在纵向上有规律地重复出现,尤其指粒度) 。不同的岩性组合类型是不同沉积环境中不同沉积阶段的产物,而同一地层条件下,由于其形成条件大致相同或相似,表现在岩性上就有相同或相似的组合特征。这就是将岩性组合特征作为对比依据的原因。2、沉积旋回沉积旋回:指在地层剖面上,若干相似的岩性在纵向上有规律地重复出现的现象。这种有规律地重复出现,可以在岩石的颜色、岩性、结构、沉积构造等各方面表现出来,最明显的是表现在岩石的粒度上,称之为韵律性。 形成沉积旋回的原因很多,但最主要是由于地壳周期性的升降运动所引起的。一般情况下,地壳下降,发生水进,导致水体由浅变深,在剖面上形成自下而上由粗变细的水进序列,称之为正旋回;地壳上升,发生水退,水体由深变浅,在剖面上形成自下而上由细变粗的水退序列,叫做反旋回;而完整旋回是指地壳下降而又上升,水体由浅变深,再由深变浅,在剖面上形成自下而上由粗变细再变粗的水进水退序列。 地壳的升降运动是区域性的,同一次升降运动所表现出的沉积旋回特征是相同或相似的,这就是利用沉积旋回划分对比地层的理论依据。而且,地壳升降规模越大,可供对比的范围也就越大,在地层剖面内体现的旋回幅度(即同一岩性在剖面上重复出现相距的厚度)也越大;反之,规模越小,旋回幅度也越小,可对比的范围也就越小。在油田范围内,沉积旋回级次的划分:(从大到小分四级)一级沉积旋回二级沉积旋回 三级沉积旋回 四级沉积旋回(韵律)四级沉积旋回(或称韵律) 受局部沉积条件控制,它是包含一个单油层在内的不同粒度序列岩石的一个组合。在这个组合中单油层粒度最粗,它的厚度、结构及层理随沉积相带的变化而有所不同。在三角洲砂岩最发育的部位,单砂层厚度可达 20—30m,砂岩以中砂和细砂为主,高角度交错层理发育,具冲刷面和泥砾、钙砾和火成岩砾石,以正韵律为主。在三角洲前缘相带,单砂层厚度可达 右,砂岩以中细砂和粉砂为主,分选较好,低角度交错层理、波状层理、水平层理发育,韵律复杂。在半深湖和深湖相的外缘带,单砂层的厚度一般小于 3m,以粉砂岩为主,水平层理及页状层理发育,韵律不明显。 三级沉积旋回受局部构造运动控制,在三级构造范围内稳定分布,由同一岩相段内几种不同类型的单层或者四级旋回组成的旋回性沉积。它与砂岩组大体相当。集中发育的含油砂岩有一定的连通性。上下泥岩隔层分布比较稳定。根据岩性组合类型、演变规律、厚度变化及电测曲线的形态组合特征,可将上下泥岩层作为对比时确定旋回界线的依据。 二级沉积旋回受二级构造运动控制,一级旋回中不同岩相段组成的旋回性沉积。包含几个油层组。油层分布状况与油层特征基本相近,是一套可以组成开发单元的油层组合。上下有适当厚度<10m 左右) 的泥岩与相邻油层组完全分隔。一般都有标准层或辅助标准层用来控制旋回界线。 一级沉积旋回受区域性一级构造运动控制的沉积旋回,由一套包含若干油层组在内的旋回性沉积组成,在全区稳定分布,相当于生储组合或储盖组合。每套含油层系一般都有古生物或微体古生物标准层来控制旋回界线。沉积旋回的划分方法在油层对比中,划分沉积旋回的方法是:以岩心资料为基础,从研究单井取心剖面的岩性和组合规律入手,包括砂岩的粒度、砂泥岩组合规律、泥岩颜色、岩石结构与构造、古生物化石、砾石大小、磨圆、泥砾分布、冲刷面特点、特殊岩性等,初步划分各井的沉积旋回,进而追溯对比全区沉积旋回的演变规律,统一沉积旋回的划分与油层的分层。单井旋回划分:以岩心资料为基础,首先根据单层的岩性组合划分最低级次的沉积旋回,然后根据低级次沉积旋回的组合规律,再划分较高级次的沉积旋回,依次逐级划分,直到最高级次。 (低→高)多井旋回对比(全区沉积旋回追溯对比):以单井划分的旋回为基础,选择有代表性的“标准井” ,以“ 标准井 ”为中心,根据旋回特性,从高级次到低级次,追溯对比各旋回界线和旋回类型的演变规律。这样从高到低逐级对比,直到每个单层。 (高→低)油层对比旋回级次划分,是区域地层对比基础上的发展和深化。由于它们划分对比的单元不一样,在实际工作中划分的级次大小也不一样。区域地层对比相对油层对比来说,各级所划分的单元要大一些。区域地层对比着重划分一、二级,研究生储盖组合;油层对比着重研究三、四级,进行油层的细分对比。3、地球物理特征岩层的地球物理特征,主要是由它们的岩性特征及其所含液体的性质等因素所决定。由于地层的岩性特征(或岩性组合特征)不同和地层内所含的流体性质不同,岩层的地球物理特征也不同,表现在电测曲线的形态上就有不同。因此,岩性或岩性组合类型的对比就可以转化为测井曲线的对比。例如,不同的岩性或油、气、水层,由于其电性特征不同,它们在电测曲线上的形态就不同,电测曲线不仅能够清楚地反映出岩性特征、岩性组合特征、沉积旋回及岩相特征,而且也有它自己的特殊对比标志可用于油层对比(电性标志层) 。另外,利用测井曲线进行地层对比更显著的优点还在于①它给出了全井身的连续记录,②深度准,③从各个不同侧面反映岩性的属性。所以,测井地层对比在油田得到了广泛的应用和发展。一般,我们进行地层对比都是综合应用各种测井曲线,然后结合岩屑、岩心剖面以及其它一些资料来进行的。常见的测井曲线主要有:视电阻率曲线、自然电位曲线、微电极曲线、自然伽玛曲线、中子测井曲线,声波时差曲线、井径曲线等。(二)油层对比单元的划分:在划分油层对比单元时,主要考虑以下两因素:平面上油层特性的一致性:岩性、电性纵向上油层的连通性:连通状况,隔层(泥岩)的分隔情况。在油田范围内,将油层对比单元从大到小划分为四级:含油层系、油层组、砂层组、单油层。油层单元级次越小,油层特性一致性越高,垂向连通性越好。1.单油层(通称小层或单层)组合含油层系的最小单元,相当于沉积韵律中的较粗粒部分。同一油田范围内的单油层具一定的厚度和分布范围,并具岩性和储油物性基本一致的特征。单油层间应有隔层分隔,其分隔面积应大于其连通面积。 组成单层的条件:a、每个小层必须是一个连通性的孔隙介质,其层位在开发区能追踪对比,有效厚度>层中能出工业油流的层厚) ;b、每个小层上、下必须有不渗透的泥岩夹层分隔,其厚度>布面积不小于含油面积的 70%;c、上、下小层连通性不能大于 30%。2.砂层组(或称复油层)是由若干相互邻近的单油层组合而成。同一砂层组内的油层其岩性特征基本一致。砂层组间上下均有较为稳定的隔层分隔。3.油层组由若干油层特性相近的砂层组组合而成。以较厚的非渗透性泥岩作盖、底层,且分布于同一岩相段之内。岩相段的分界面即为其顶、底界线。4.含油层系是若干油层组的组合,同一含油层系内的油层其沉积成因、岩石类型相近,油水特征基本一致。含油层系的顶、底界面与地层时代分界线具一致性。(三)油层对比的方法1、确定标准层及建立油田综合柱状图综合柱状图要求岩层特征(岩性、电性 )在全区具有代表性,油层发育好,才能以此剖面作为全油田油层划分与对比的依据,进行新井分层工作,以及在全区统层。一般选择油田上钻遇油层最全的井的柱状剖面,附以相应的测井曲线作为油田的综合柱状图,但有时一口井中的每个油层组、砂岩组不一定代表全区,这时可在几口井挑选有代表性的油层组、砂层组,汇成油层综合柱状图。2、单井资料准备及选择水平对比基线 进行油层对比,大量应用的是地球物理测井资料。通过取心井的岩心与电测曲线进行比较,研究各种岩性、各级沉积旋回在电测曲线的显示,编制典型曲线图版,在搞清岩一电关系的基础上,就可用电测曲线的特征来判别含油层系的岩性和沉积旋回的特点。目前各油田常使用的是 部梯度视电阻率、自然电位和微电极三条曲线。在进行油层对比前,将参加对比的井的油层部分的上述三条曲线汇编成单井电测资料图,作为油层对比的基础资料 。由于构造运动的影响,含油气层系中的各油层单元在各井剖面上的位置相差往往较大。选择水平对比基线就是使各井剖面中的油气层都处于沉积时层位相当的情况下进行对比。在实际工作中,一般选择标准层的顶面或底面作为对比基线,确定出水平对比基线后,按一定比例尺将各井剖面置于水平对比基线上,绘出各井单井电测资料图,注意要把电测曲线与标准层的关系卡准。 3、油层对比的步骤 在有了单井的准备及确定了标准层和建立标准剖面后,就可开始对比工作了。对于我国陆相湖泊沉积,主要用的是“旋回对比,分级控制”的方法(又称为旋回- 厚度法) ,也就是,在标准层控制下,按照沉积旋回的级次及厚度比例关系,从大到小,按步骤逐级对比,直到每个单层。具体分为以下四步:(李茂林:《油气田开发地质基础》 )①利用标准层对比油层组:a、掌握油层岩性、岩相变化的旋回性及其反映在电测曲线上的组合特征;b、掌握油层组横向上厚度变化规律;c、用标准层确定层位界限。②利用沉积旋回对比砂层组:a、分析油层组内三级旋回的性质、岩石组合类型、演变规律、旋回厚度变化及电测曲线组合特征;b、用标准层或辅助标准层控制旋回界限;c、以三级构造范围内相对稳定的泥岩层作为层位界线。③利用岩性和厚度比例关系对比单油层:a、分析砂岩组内各四级旋回的特点:砂岩相对发育程度、泥岩稳定程度、各四级旋回的厚度比例关系等。b、按岩性相似和厚度比例关系,以稳定泥岩(或标准层)确定各单层在横向上的层位对应关系,进行单层对比。④连接对比线:在对比的基础上,将相同层位的顶、底界线连接起来。通过对比线的连接,可以将油层层位关系、厚度变化和连通状况表示在对比图上。ⅰ、对比线的连接方式ⅱ、尖灭位置的确定ⅰ、对比线的连接方式:a、单层与单层连线b、单层与多层连线c、交错层位连线 d、单层间的单向尖灭连线 e、单层间的相互尖灭连线 f、单层间的双向尖灭连线a、单层与单层连线:两个剖面界限清晰,在标准层控制下,层位对好就可以连线(顶、底界线分别相连) 。b、单层与多层连线:一个剖面的单层与另一个剖面上的一组砂层对应,而两者的顶、底界面清晰,可先连顶、底界线,再将砂层组内的各夹层向单层的方向作尖灭线。c、交错层位连线:两个剖面砂岩组对应很好,但单层对应不好,一个在上部,一个在下部。连线时,先连砂岩组顶、底界线,然后把层间的夹层向对方作尖灭线。d、单层间的单向尖灭连线:两剖面砂岩组能够对应,但厚度相差悬殊,经对比后认为甲剖面为(1+2)的合并层,乙剖面只有一个单层,两个剖面砂岩组的上界面都正常,下界面为过渡形式。连线时,应先把上界面用直线相连,然后在下界面上从厚度大的一方向厚度小的一方,以分岔尖灭的形式连线。e、单层间的相互尖灭连线:甲剖面为(1+2)和合并层,乙剖面为(2+3)的合并层,砂层组间仅有部分连通,另一部分彼此向对方尖灭。连线时,将上下界面均向对方作分岔尖灭。f、单层间的双向尖灭连线:甲剖面为(1+2+3)的合并层,乙剖面为仅有中间(2)的一个单层,两层厚度相差很大,显然有两个尖灭层。连线时,从厚度大的一方向厚度小的一方,顶、底界线均作分岔尖灭。ⅱ、尖灭位置的确定:a、外推法 : 根据厚度变化的梯度,或厚度比例关系来确定尖灭位置。1 x = 143验公式:x = L / (h + n)x:砂层尖灭位置到相邻尖灭井(乙井)的距离;h:岩层在甲剖面上的厚度;L:相邻两井的水平距离;n:经验系数;如:某地区:n = 1,若 h = 4m,L = 200m,则:x = 200 /(4+1)= 40m 。乙 甲验法:据工作经验直接勾绘尖灭位置(主要是在掌握区域性的岩性尖灭规律以后来进行,另外还有在该区块的工作经验) 。4、油层对比的程序① 油层对比本身是一个反复的过程,随着井眼的增多,对比成果要不断进行修改,并且在油田开发时,大量的动态资料也给对比成果的修改不断提供依据。② 在一个三级构造上,钻井比较多时,为了掌握横向上油层变化规律,首先应挑选沿构造轴线的各井进行对比,然后适当选择几条垂直构造轴线的剖面上的井参加对比,这样做可以初步了解油层组、砂层组、单油层在平面上的变化情况,掌握三级构造内油层特征,然后根据这些特征划分对比区,掌握分区对比标志,选择标准层,统一方法,经过反复对比,以剖面控制分区,分区验证剖面,直到剖面、分区、层位统一,达到点、线、面结合一致。③ 在纵向对比时,按旋回级次,由大到小逐级对比,由小到大逐级验证。油层组的划分一般与地层单元一致,因而可以运用区域地层对比方法,而砂层组和单油层是更细的对比单元,其对比标志已不明显,故主要是在油层组的对比线控制下,根据岩性、电性所反映的岩性组合特点及厚度比例关系作为对比依据。最后做到油层组、砂层组、单油层三级控制,达到层位一致。 (四)油层对比成果图表的编制及应用油层对比的主要目的是弄清楚地下油层的分布状况(包括油层横向上厚度变化趋势、延伸情况、形态分布特征以及纵向上上、下层位连通情况等)与油层内部储集物性及孔隙结构的变化,而这些工作主要是通过对比得到的资料来编制各种反映油层分布的图件来完成的。在油田开发和开采中,用于研究油层的图件有很多,以下是几种常用的基础地质图件。 (采油厂地宫)①小层划分数据表②单层对比数据表①小层平面图②油层剖面图③油层栅状图④油砂体连通图⑤油砂体平面图1、小层平面图又称连通体平面图,是反映单油层在平面上的分布特征及其有效厚度和渗透率变化的图件。以单油层为绘图单元。由以下三张图叠合而成:单砂层平面图油层平面图等渗透率图作图步骤:①根据要求,选取适当的绘图比例尺,将各井点绘于图上,即井位图。②根据单层对比数据表,将各井绘图单层的渗透率、油层有效厚度、砂层厚度注于相应井位旁。一般形式为:③勾绘等值线:按三角网法(内插法)勾绘渗透率、有效厚度等值线,并确定有效厚度零线及砂层尖灭线。一般情况下,砂层尖灭线应由有砂层井与无砂层井之间通过;而有效厚度零线应由砂层尖灭线与有有效厚度的井点间通过。具体位置的确定可由外推法、经验公式或经验法来进行。④对渗透率分区染色:为了突出 K 的变化,在图上按不同的颜色,对高、中、低渗透区进行染色。 (高:>500中:300~500低:< 300层平面图 2m 厚 度渗 透 率 井 号 砂 层 厚 度a—特高渗透区;b—高渗透区;c—中渗透区;d—低渗透区;e—砂层尖灭区;f —砂层连通区;g—有效厚度等值线;h —资料点2、油层剖面图是油田上沿某一方向的油层对比图,它反映了油层在纵向上的连通情况及剖面上的延伸形态等。油层剖面图的编绘也是根据小层数据表上的资料而进行的,以油层组为绘图单位。作图步骤:①选择剖面方向:一般选取剖面的方向为平行或垂直于构造轴线的方向,或者按井排来编绘。②确定剖面结构:按照剖面方向作一条水平线,将剖面通过的井按比例依次标在水平线上,然后将每口井的井身线画出来(一般为垂线,对于斜井还应作井斜校正,将井身线投影在剖面上) ,接着将剖面上所有井中的某一层拉平作为基线,注明每口井井深,再根据小层划分数据表中的砂岩井段数据将其它层位依次按比例画在井身上。③标注小层数据:将小层号、有效厚度、渗透率等数据标在相应的各井小层旁,并注明射孔的井段。④连接小层对比线:将各井中相同的层位连线,对有效厚度层和非有效厚度层分别用不同的线段进行连线。⑤根据各小层渗透率的大小,分别在各层注明渗透率分级符号。油层剖面图—不反映构造形态 高渗透层 中渗层 低渗层 有效层 无效层 射孔段3、油层连通图又称为栅状图,它是由油层剖面图和小层平面图综合组成的立体图幅,是反映油层在各个方向上的岩性、岩相变化和层间连通情况的图件。在油田开发地质研究中,一般以砂层组为绘图单元。作图步骤:①编制小层连通数据表:根据油层对比结果来编制。②选择绘图比例尺:纵、横比例尺应视研究目的、编图区的范围、井数多少(井网密度)和单层厚度而定。③绘制井位图:这里需要指出的是:如果在平面上井点分布不均匀时,这时可将密集井疏散开,常用的方法就是用“等度投影法”将直角坐标改成菱形坐标。④绘各井的层柱:根据纵比例尺,将每口井各单层的顶、底界线按深度标出。再根据小层划分数据表中的数据,将小层号、砂层厚度、有效厚度、渗透率、射孔井段标注在各井旁,格式如右:⑤连接井间小层对比线:从图幅下端开始,逐渐向上连接各井。连线不应太多(以免看不清) ,一般按左右成排、前后斜行连线,连线相遇就断开,不要交叉,以保证图幅的立体感。⑥标注渗透率分级符号和射孔井段。油层栅状图 等度投影后直角坐标上点位分布情况1一渗透率大于500×10 —渗透率300~500×10 —渗透率100~300×10 —渗透率50~100×10 一渗透率小于50×10 一水层 4、油砂体连通图 通过前面的油层对比,而且编绘了一些对比成果图后,我们发现,陆相碎屑岩油层,在地下不是大面积成层分布,而是一些大小、形状、性质都不同的砂岩透镜体。这就是我们所说的油砂体。油砂体:在油田地质研究中,将具有渗透率较好、含油饱和度较高,能产工业油流的砂岩体称为油砂体。油砂体连通图:是反映相邻油砂体相互连通关系的立体图,一般以砂层组为绘图单元。油砂体形态剖面图作图步骤: ①根据作图区的大小,选用适当比例尺的井位图。为避免南北井点对比连线过陡,可以变换坐标或上下左右适当移动个别井位,或将井位图旋转适当角度,以对比线清晰为准。②根据单层划分数据表,按选定的纵向比例尺,将砂层组内各单层的厚度标示于井柱内。由于油砂体连通图主要是反映油砂体间的连通关系,因此,不必写上油层的厚度。③根据连通关系资料,从图幅下端各井点开始,逐次向上连接井间对比线。④划分油砂体。 (后述)⑤对划分的油砂体进行编号和着色以示区别。4、油砂体连通图 5、油砂体平面图是反映单个砂体平面分布特征、有效厚度和渗透率变化趋势的图件。是在油砂体连通图上划分油砂体的工作结束以后进行编制的,绘图单元为油砂体。(类似于 “小层平面图” ) 编绘步骤:1、作图范围同“连通图”,比例尺根据需要和图幅大小而定。 2、按井点画出组成油砂体的各单油层柱子,并按规定格式将单层号、砂岩厚度、有效厚度、渗透率值标绘于井位下方。3、连接对比线:为了图上表达清晰,仅连接横向对比线。4、勾绘油砂体边界:一般地,以断层线、注水井切割线为自然界线,砂岩尖灭线应由有砂层与无砂层井点间通过,而有效厚度零线由砂层尖灭线与有有效厚度的井点间通过。5、勾绘渗透率等值线:在有效厚度零线范围内,按渗透率等级(高:>500:300:<300等值线,并着色分出不同渗透率区。(渗透率换算: 1 达西=1000 毫达西 1 平方厘米(07 达西1μ= 981、油砂体平面图 1—砂岩尖灭,2—有效厚度零线;3—虚线表示纵向两油砂体的公用部位;4—油砂体编号;5—砂岩尖灭线;6—侧向分切线; (五)油砂体研究油砂体是地下油气储集的基本单元 ,也是在油田开发过程中控制油水运动的相对独立单元,因此,认识油层的特性应立足于油砂体的研究,研究它的形状、大小、性质、分布等,在此基础上进行油层特性的认识。一般,纵向上,油砂体可由一个、也可由多个相互连通的单油层组成,横向上,由于岩性变化、断层分隔等原因,同一个单油层,又可分成几个油砂体。为了揭露油砂体的分布和特征,首先必须依据油层对比中所获得的每个单层层位关系资料,来组合和划分油砂体。1、油砂体的划分划分油砂体是在油砂体连通图上进行的。油砂体的划分原则:①纵向上尽量照顾同层号层,将相同层号的层划分为同一个油砂体;对于上、下有连通的单层::>25% —— 一个油砂体<25% —— 二个油砂体不同地区,其指标不一样,有的油田为 30%、60% ,视具体情况而定。②平面上:以断层线、砂岩尖灭线、切割注水井排为界;在狭窄地带相连接的油砂体,可在狭窄地带内选择物性差的部位切开,分成二个油砂体。③在连通区以外,如果油层延伸不远即尖灭(<5 口井) ,则不另划油砂体;如果油层延伸很远(>5 口井)则需在紧靠连通井点部位切开,分成另一个油砂体来考虑。2、油砂体特性研究在编绘了油砂体图和划分出油砂体以后,就可以对油砂体形态及性质进行研究。油砂体特性研究,主要是为开发层系的划分、注水方式的确定和井网布署提供依据。反映油层特性的指标很多,主要选择那些直接影响开发设计方案的指标进行研究。①油砂体分布状况:形态、延伸方向和延伸长度、厚度变化、面积大小、以及与上、下相邻油砂体的连通状况等。——决定注水方式、井网布署的主要因素。②油砂体储油物性:φ、K 、驱油效率影响最突出的是 K 的大小与分布,是一项主要指标。10%两 层 连 通 井 点 数钻 遇 该 两 层 的 总 井 数3、油砂体分类油砂体是组成油层的基本单元,也是在注水开发中,控制油水运动的基本单元。在开发中,为了使绝大多数油砂体能充分收到注水开发的效果,关键在于所划分的开发层系和所确定的注采井网能否最大限度地把大多数的油砂体控制住。因此,在进行油砂体特性研究的基础上,必须对油砂体进行详细的分类,并且作出评价,然后再进行开发层系的划分和注采井网的布署。对油砂体进行分类,关键在于分类指标的选择。各油田具体地质条件不同,在选取分类指标上也有所差别,但是,总的来说,选择指标的原则有二:a、在注水开发中具有决定作用的参数b、在油田范围内变化最为突出的参数①大庆油田某开发区根据上述原则和具体地质条件选择以下指标:K:影响水驱油效率、采收率的主要因素。油砂体延伸长度:影响井排距大小的主要因素。根据 K,分三级:1 级:>400 2 级:250~400 3 级:<250四类:Ⅰ类:>1600mⅡ类:1100~1600: 600~1100mⅣ类:<600m 按此两项指标,将油砂体分为八类:Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3、Ⅲ、Ⅳ。②胜利油田选择指标:油砂体储量、面积、厚度、K 。③江汉习家口油田选择指标:油砂体面积、其储量占总储量的百分比、形态。对油砂体进行分类后,接下来就可以对油层进行评价。4、油层评价这里所讲的油层评价是在油砂体研究的基础上进行的,是油田投入开发打完基础井网后进行的,与勘探阶段的油层评价有所不同。开发:有了足够的井网密度,能控制住油砂体,对油层特性认识全面。<250 勘探:只有少量探井资料,不能控制油砂体,对油层特性认识片面。油层评价主要是应用数理统计方法研究各类油砂体在油层组中所占的比例,然后对油层组或砂层组的油层特性进行认识。在油层评价时,一般要作的图件就是油层综合评价图。油层综合评价图的用途:①划分开发层系;②明确采油重点;③布署井网注采系统。上面所讲例子中大庆油田某开发区的油层综合评价图。该油层组内油砂体特性差别大,但主要油砂体比较均一,有将近 80%的储量集中在延伸长度大于 1600m 的 1 类油砂体内,延伸长度小于 1100m 的油砂体仅占总储量的 8%左右。而在占近 80%储量的 1 类油砂体中,属于 1 级高渗透率的约占 37%,2 级中渗透率的约占43%。通过分析,一个油层组的面貌就显得清楚了。对类似这样的油层,如果组合在一套开发层系内进行开采,从延伸状况看,适宜于较大切割宽度的行列注水,但从渗透率来看,由于以中渗透率为主,为达到一定的采油速度,应要求排距较小一些。详探阶段某油层的评价分类实例(稀井网)项 目 油层类别一类 二类 三类单层分布砂岩钻遇率,% ≥75 60~75 <60砂岩延伸程度大于600≥70 50~70 <50有效厚度小层展平厚度,m ≥≥厚度百分数,%≥70 50~70 <50有效渗透率,10 100 80~100 <80三、碳酸盐岩油气层对比 和碎屑岩油层对比一样,碳酸盐岩油气层对比是认识碳酸盐岩油气田的一项基础工作。在方法上与碎屑岩有所不同。而且,碳酸盐岩油气层对比,在不同的地区(油田) ,方法上也有些不同。下面讲述四川一些气田通常使用的方法。(一)储集单元的划分 碳酸盐岩油气层的对比主要是指储集单元的对比。储集单元:碳酸盐岩油气层剖面中,能封闭油气并具有统一压力系统的基本岩石组合。 (储、产、盖、底)储层:白云岩、石灰岩。产层(渗透层):储层中孔、洞、缝发育段,能产工业油气流部分。盖、底层:石膏、盐岩、泥质岩层。划分原则:①同一储集单元必须具备完整的储、渗、盖、底的岩性组合;②同一储集单元具有同一压力系统;③同一储集单元内,流体性质基本相似;④组成储、产、 盖、底的层位相同,但平面上被断层分隔,造成压力系统不同,油(气)水界面不在同一海拨高度,可划为两个储集单元。那么,按照上述划分原则,我们就可以在单井上把储集单元划分出来。后图为储集单元划分的一个例子。根据岩类组合可将剖面划分为 一) 、嘉二) 、嘉三) 、四 3) 、五)共五个储集单元。但因 四 2)底层被断层切割,导致了 根据划分原则将其合并为一个储集单元。 (二)储集单元的对比 储集单元的对比是依据在标准层控制下的盖、底层岩性对比来进行的。由于是岩性的对比,因此,储集单元对比与地层对比所依据的基本理论和方法都是相似的。但也存在两点差别:①储集单元对比的界面可以斜切几个地层单位的界面,不受地层层位关系的约束。②一个储集单元可以相当于若干个地层单元,一般都在一个小层以上,有些岩性均匀的白云
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本文标题:油气田地下地质学 第三章 油气田地下地层研究
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