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油藏地质研究方法和技术

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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油藏地质研究方法和技术徐守余石油大学2003年 7月第一节 地层划分与对比第二节 油藏构造描述第三节 沉积相分析第四节 流体性质和油气水系统第五节 储量计算油藏地质研究是油藏描述的基础、目的和归宿,贯穿油藏描述全过程。第一节 地层划分与对比地层的划分和对比是最基础的地质工作,其主要目的是建立地层层序。在地层研究工作中,确定一个地区地层层序主要涉及对这一地区的地层的正确划分,而确定一个地区与相邻地区地层层序的相互关系,则将涉及不同地区之间的地层对比问题,实际上地层的划分和对比二者是不能截然分开的。层组的划分与对比是油藏描述最基础的工作之一,只有合理地划分层组,才能正确揭示层间非均质,对储层认识的精细程度取决于层组划分的精细程度。层组划分与对比是相辅相成,不可分割的整体,合理的层组划分是正确对比的基础,只有通过反复对比,才能在一定范围内实现统一的分层。1、地层划分对比方法岩石学方法以岩石或岩性特征作为对比标志,其划分单元为岩石地层单元特征:岩石的颜色、成分、结构、沉积构造、胶结类型等特殊的岩层:火山灰层、鲕粒层、煤层、蒸发岩层等注意:应找岩性突出,分布广泛、厚度稳定的层方法:沉积旋回法特点:迅速、简便古生物学方法以生物化石或化石群为对比标志,其划分单元为生物地层单元特征:特征动、植物化石或化石群注意:对相变或地层尖灭时不适用方法:标准化石法:化石分布广、数量多、易发现生物群法:考虑生物组合的一致性或相似性特点:因生物发展演化的不可逆性和阶段性,此为最有效方法( 胜坨油田的螺化石层就是一个很好的生物地层单元 )地球物理方法以岩石的电性、磁性、地震波传播特征及流体的物理特征为标志特征:地球物理特征注意:地球物理特征的多样性方法:地震方法:地震反射同相轴反映反射界面测井方法:测井曲线形态反映岩性、物性及流体性质特点:资料丰富、快捷但精度相对低利用热释光进行对比某些碎屑物质受热会以光的形式释放能量,以此作为对比标志特征:岩石受热发光注意:多解性岩石热发光的特点:赤热前的一种微弱可见光,不可再现沉积岩石的发光性质与地质年代、形成环境、化学成分等有关其发光有如下特点:发光能量是积累的,老地层有较强热释光地层分界处导致热释光异常,且受生物影响同层位、同组分、地质背景相似,则热释光相似地层界面上下发生热释光突变2、建立标准剖面陆相储层的特点是岩性及厚度变化大,要采用统一的划分对比方案是难以做到的,须根据实际情况建立标准剖面进行层体划分和对比。1,在油田各不同部位分别选择位置适当,录井、岩心、测井资料较齐全的井,在单井相分析基础上划分旋回和层组作为全油田对比和统一分层的出发井,称为标准剖面。2,应据不同相带、不同沉积相类型分别建立标准剖面。3,按不同沉积断块分别建立标准剖面。4,建立层组划分及对比的骨架网。3、确定标准层岩心上寻找岩性特殊沉积稳定的标准层① 寻找质纯的湖相泥岩、油页岩、碳酸盐岩及化石层等特殊岩层②寻找化石层、古地壤层,火山灰,钙结核以及湖(海)进事件所沉积的岩层。③寻找含有特殊矿物的地层④在沉积旋回的分界附近或同一沉积旋回不同岩相段分界面,由于沉积条件的差异出现上下组段间的某种特征的明显差异,如地层水矿化度,放射性物质含量,压实程度的突变性等等,若易于识别也可做为标准层。寻找标准层的方法测井曲线上寻找标准层① 查明各类岩性标准层在电测曲线上的响应特征,只有在电测曲线上有明显响应,易于识别的岩层才能作为储层对比的标准层。②寻找测井曲线上有明显特征的层段,包括单项测井曲线特征和多项测井曲线特征。对于这类测井标准层要尽可能利用录井资料搞清其岩石特征和沉积成因。③寻找某项或某几项测井曲线在剖面上有明显分段性变化的界面,这些界面一般是上下储层某种性质有明显变化或地质事件的响应。。于常数的绝对值与极差之比大)相邻二层的数值之差;的绝对值大于常数)层界处一阶数值导数;数为)层界处的二阶数值导作对应描述。上述规则可用数学语言数值有一定的变化幅度)目的层和邻层的测井定)层内测井数值相对稳突变)层界处测井曲线发生213201321定标准层的稳定性,若稳定率大于 60%,则认为标准层可用稳定率 =(出现标准层的井数 /总统计井数)× 100%标准层分级根据标准层分布的稳定程度和可控制对比范围,可将标准层分为:一级标准层:可控制油田范围对比的时间地层单元。二级标准层:局部范围内可用的对比标志(辅助标准层)标准层确定后要研究各标准层在剖面上出现的部位、顺序、邻近岩层的岩性电性特征、各标准层间的关系等。4、地层划分对比的主要成果.单井小层数据表图.全油田油层综合柱状.各类标准剖面图.小层对比剖面图用曲线、层系等).单井对比资料图(所图表54321.存在问题态和平面分布特征.各类储集体的几何形征,对比的原则和方法.各类标准层的沉积特分结果.地层划分的依据和划文字报告4321要求系统、全面并准确可靠第二节 油藏构造描述油藏构造研究在油藏描述中是一个重要的内容,进行油藏构造研究的目的,是揭示油藏的构造型式、断裂特征,进行断块划分,探讨构造演化、形成机制,恢复构造应力场,进而阐明构造对油气藏形成和破坏的控制作用,从而揭示油气藏形成条件、分布规律和高产富集控制因素,为寻找更多的油气藏服务。1、构造描述的主要内容构造位置及其与周边构造的关系构造高点的位置及特点构造范围及构造幅度(空间几何形态)构造的性质断层的描述裂缝系统及空间关系构造的继承性和复合性地应力研究构造图的编制2、构造描述研究流程( 1)资料收集( 2)地层对比( 3)编绘构造剖面图( 4)编制油藏剖面图( 5)构造发育史剖面图( 6)编绘平面构造图( 7)分析构造要素:轴向、长、宽、面积、闭合高度、倾角断层:性质、产状、规模、级别、组合断层封堵性断块分析与评价封闭型断层特征:多为挤压形成,构造岩紧密、坚硬,孔洞不发育,含水性和渗透性较差,常常重结晶或形成新的变质矿物,外来物质相对较少,破碎物质多具定向排列;岩石主要是未压碎岩、糜棱岩、压扁岩等,声波时差较小,衰减较慢。3、断层性质开启型断层特征:多为张应力形成,构造岩多为疏松的角砾岩,张裂带缝洞发育,渗透性好,声波在其中传播多出现反射、折射、绕射和散射等现象,能量衰减快,声波时差较大。断层封闭性评价断层的活动方式断面正应力的大小和方向断层泥的分布状况泥质剪切带分布断层的同沉积性断层产状与储层产状的配置关系断层两侧的岩性配置关系断层活动期与油气运移期的配置关系断层封闭性综合评价4、地应力研究目的是揭示应力场的分布规律及其与油气分布的关系,为油田开发井压裂施工和合理布局提供依据。a、地应力测试微型压裂: 在小排量下压裂分隔段,分析压裂曲线获得应力值。s+小水平主应力可确声发射应力测试利用岩石的凯瑟效应,可测量最大主应力的大小最大主应力 等于现今主应力与孔隙压力之和。5、裂缝研究A、裂缝油藏类型裂缝非均质油藏: 石油储量主要赋存于孔隙中,裂缝中不储存有意义的储量,裂缝有一定的流体渗流能力,而加剧了储层的非均质性。纯裂缝性油藏: 石油全部储存在裂缝中,并全部依赖裂缝流动。双孔隙度油藏: 在裂缝和孔隙中都有一定的石油储量,但开采中石油必须依赖裂缝渗流往井中供油,孔隙中的石油只能通过裂缝产出。双渗透率油藏: 在裂缝和孔隙中都有一定的石油储量,开采中裂缝和孔隙都可以分别向井中供油。裂缝描述内容1. 裂缝产状:倾角 、 走向 , 与储层产状关系2. 裂缝规模:纵向穿切深度 , 横向延伸长度 , 分布密度3. 裂缝开启程度,充填程度及有效开启程度4. 裂缝力学性质识别5. 裂缝组系及油藏内发育分布规律6. 裂缝的储油能力 (φ)和渗流能力 (K)B、岩心裂缝描述天然裂缝识别裂缝产状裂缝力学性质裂缝形态裂缝充填物裂缝组系微裂缝天然裂缝与人工诱发裂缝的区别人工诱发裂缝的识别特征:1,断口很不规则或呈贝壳状。2,平行于岩心抓痕或定向刻槽。3,诱发裂缝总是平行岩心轴线。4,岩心在岩心筒内扭转导致螺旋式形状。5,岩心中心线的张性缝。6,岩心与钻头间不稳定摩擦滑脱引起花状缝。天然裂缝的一般特征:1,充填有胶结物、矿物,且与钻井液无关。2,裂缝包含在岩心内部,不延伸达岩心边缘。3,呈平行组系产出。4,具擦痕面,指示运动方向与区域应力方向一致。5,岩心具稳定的方向或方位,符合裂缝分布规律。C、其它裂缝资料测井:多臂井径、倾角、成像、井下电视定向取心:岩性直接可取得裂缝信息试井:可判别有无裂缝,干扰试井可知裂缝走向示踪剂:判断裂缝程度及走向动态响应:定性及定量判断裂缝D、裂缝露头调查露头点的位置、构造位置岩石类型地层走向、倾角厚度裂缝的间距组合关系最大主应力方向裂缝走向、倾向、倾角、长度、形态、力学性质E、裂缝综合分析1. 裂缝发育程度2. 分析裂缝穿层情况3. 编制裂缝地层综合柱状图和裂缝平面分布图4. 裂缝形态综合分析5. 裂缝间距分析6. 裂缝物性估计7. 全油藏裂缝分布的描述和预测第三节 沉积相分析沉积相研究的目的在于解决目的层段的沉积环境、储集体成因及分布规律、沉积相和微相划分及时空演化。通过沉积相研究揭示储集体的几何形态、大小、展布及其纵横向连通性,揭示沉积相、沉积微相对储集体物性的控制关系,建立沉积模式,并找出沉积相、沉积微相与油气分布的关系。相标志岩石学标志: 指示成因的、原生的、具继承性的沉积和成岩标志。一般有岩石的成分、结构、沉积构造等标志。古生物标志: 古生物是在特定环境下生存的,是确定沉积环境的最有效标志。地球化学标志: 微量元素、同位素及有机地化资料往往也可用来进行指相研究,但须与其它标志结合使用,交互验证,相互补充。地球物理标志: 特定相带在地球物理特征上也有区别。1、相分析方法相分析的基本步骤详细观察和描述露头或岩心剖面的岩石特征(岩性、粒度、沉积构造和古生物等)分析沉积过程,查明可能的形成条件(水流强度、方向、沉积速度、水化学性质等)建立垂向层序,了解相邻岩石纵向和横向的相互关系,并利用这些关系排除某些环境与现代环境或相模式分析对比,检验初步认识,作出环境解释的结论。相分析程序单井剖面相分析:通过观察露头和岩心岩石的成分、结构、沉积构造及古生物等特征,建立垂向层序,分析可能的形成条件,了解相互关系,确定沉积相类型。剖面对比相分析:在单井剖面相分析的基础上,建立单井剖面间的关系,确定沉积相在二维空间的延伸特征。平面相分析:通过单井及剖面相分析,分析全区沉积相类型和展布。2、测井相分析沉积相研究最直接、最重要的手段是岩心分析,但由于钻井取心受条件的限制,使用测井信息可弥补此缺陷。测井相分析就是利用各种测井响应特征识别沉积微相,是油藏描述必不可少的手段 。对某具体油藏可建立其测井相模式,但也应该认识到测井信息是沉积特征的间接响应,存在误差。测井的指相信息① 开发井可利用三电阻率三孔隙度系列,加上自然伽玛,自然电位和井径等曲线。倾角测井和微电阻率扫描等成像测井技术只能在很少数井中进行,对于建立标准微相柱状剖面可以起到岩心井的补充,在油藏评价阶段有较重要的作用。②测井信息综合解释岩石类型剖面,可以部分反映岩石相类别,应尽可能建立两者之间的相关关系。加上倾角测井(包括 别的层理构造,则更为有利。③自然伽玛,自然电位曲线形态通常可以反映:垂向粒度(岩性)层序,层间接触关系、冲刷、突变、渐变等,旋回性,岩性比,砂体密度,加积方式。④测井信息是特殊岩层的重要的相识别指标,如碳质泥岩、泥岩,煤层等碳质岩层,石膏、岩盐等蒸发岩层,碳酸盐岩层,化石层。测井相模式在充分利用岩心资料及测井指相信息的基础上,尽可能多地挖掘测井信息的指相内容,加以归纳和总结,可以建立油藏的各类储层类型的沉积相的测井响应模式,即测井相模式。要素相 幅度 形态 接触关系 光滑程度 齿中线 幅度组合 形态组合冲积扇扇根泥石流 低幅 反向齿形 上倾、平行 前积式 漏斗形主沟道 中幅 对称齿形 平行、下倾扇中辨状沟道 中 形组 水平、平行 前积、后积 箱形 向齿形 上倾、平行河流辨状河道砂坝 中幅 箱形 突变 化 收敛 加积曲流河点砂坝 中幅 钟形 齿化 收敛 侧积三角洲平原分支河道 中幅 箱形钟形 顶 :加速式渐变底 :突变 齿 收敛决口扇 中 形 水平三角洲前缘河口坝 中 斗 化 收敛 积、加积 箱形远砂坝 低 斗形组 微齿 外收敛 前积 漏斗形侧翼相 高幅 漏斗形指形 微齿 收敛、水平 加积各类沉积相自然电位曲线要素特征表(据马正)各类沉积相自然电位曲线要素特征表 (续)要素相 幅度 形态 接触关系 光滑程度 齿中线 幅度组合 形态组合沿岸体系滩 中 变 滑 水平 积前积 指形坝中心 中 斗形 底 :减速渐变 光滑 外收敛 幅 钟 、底突变 齿化 收敛 加积 箱形堡坝内侧 低幅 齿形、漏斗形 微齿 外收敛堡坝外侧 高幅 漏斗形、指形 光滑 内 幅 齿形组 下倾平行 加积 筒形扇中辨状沟道 中 化 行前缘 中幅 漏斗形 微齿 行 前积扇缘席状砂 低幅 漏斗形 齿 行深水重力流沟道坝中心 中 :突变 齿 平行 后积坝前缘 中幅 漏斗形 光滑 平行 后积前积坝侧翼 中 称齿形组 齿化 水平、平行 后积 钟形浊积扇根部 低幅 齿形 平行、下倾 加积 筒形钟形中心 中幅 箱 化 行、水平侧缘 中 斗 齿 平行、上倾 前积3、地震相分析地震相是由特定地震反射参数所限定的三维地震反射单元,它是特定沉积相或地质体的地震响应。地震相可以理解为沉积相在地震剖面上表现的总和。地震相分析是建立沉积盆地地层格架和恢复沉积体系展布的简便而有效的方法,它在沉积盆地勘探初期或勘探程度较低的地区尤为重要。4、沉积相与储层性质研究储层微相目的是为了从沉积成因上了解储层物性的分布规律,建立微相与储层性质之间的关系是很重要的一环。岩石相与储层物性岩石相类型反映沉积时水动力能量的大小,一般都能较好地反映储层物性垂向层序与层内非均质垂向层序决定层内非均质微相展布与平面非均质平面微相分布是平面非均质的决定因素第四节 流体性质和油气水系统流体(油、气、水)性质与分布规律的研究,目的在于揭示油藏内流体性质基本特征、分布规律和控制因素,探讨流体性质非均质性及对油井产能的影响,为油藏评价、储量计算、油藏地质模型的建立和油藏综合评价提供必要参数,最终为油田选择合理开采工艺、改善开发效果提供依据。1、流体界面的确定单井油气水层划分确定流体界面的基础,主要依据岩心、录井、试油等直接观察和测试的手段,最终利用测井解释方法划分每口井的油气水层。流体界面确定方法统计法: 统计某油藏的每口井的油顶、气顶、油底等深度,确定界面作图法: 做油藏剖面图,确定界面压力梯度法: 利用测压资料求压力梯度,确定界面           C 原始油层压力和流体密度法: 估算流体界面的方法,初期才使用油层和水层各钻一口井    C  100只有一口井并钻油层,且为正常压力系统  C  112、流体性质流体性质参数原油密度、粘度、含蜡量、含胶量、凝固点、初馏点、溶解系数、体积系数等天然气密度、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和非烃气体含量等地层水密度、粘度、硬度、总矿化度、 K+、 离子含量水型: ( 地壳水文地质封闭性好 过渡型层承压条件变化:剥蚀:压力不变形成相对高压,压力下降过快形成低压构造:保持原压则升高成高压下降成低压,断层串通成异常地层欠压实:不平衡压实造成高压,蒙脱石脱水造成高压其他因素:油气运移、烃生成、胶结、地温升高、生物化学异常压力与油气关系(1)异常高压减小了作用于岩石骨架上的有效压力,从而减小因压实导致的孔隙度损失,利于储层孔隙的保存;(2)异常高压影响生油门限深度,加大了液态烃存在的深度;(3)异常高压对油气运移是一种重要的动力,异常高压体系为烃类初次运移提供了动力,同时异常高压还起到减缓泥岩压实进程,使泥岩在深部仍保留有相对较大的孔隙度及渗透性,进而加快烃类排驱的作用;(4)盖层异常高压又能增加盖层的性能形成压力封闭,压力封闭与毛细封闭相比是一种更有效的封闭机制;(5)异常高压和异常低压与深部高压气藏和深盆气的形成有密切关系;(6)异常高压与裂缝性泥岩油气藏有密切关系。第五节 储量计算油气储量是指导油田勘探开发,确定投资规模的重要依据,是油气勘探工作的最终成果。通过合理选择储量计算单元、计算方法,准确求取储能参数和储量参数,得到高精度的储量,进而探讨储量增减的影响因素,进行储量评价。1、储量的分级分类一级探明储量Ⅰ 类已开发探明储量Ⅱ 类未开发探明储Ⅲ 类基本探明储量二级控制储量三级预测储量A. 类比法适用于钻井前未探明的地区 。 它根据已经枯竭 ,或者接近枯竭的油 、 气藏 , 计算出在 1公顷面积上 1米油 、 气层厚度中的油 、 气储量的平均值 。 将此平均值外推到和这一面积在地质上相类似的邻近面积或新油 、 气藏 。 类比法一般只用于远景储量的估算 , 计算的储量数字可能有较大的误差 。B.容积法是计算油、气藏地质储量的主要方法,应用最广泛。容积法适用于不同勘探开发阶段、不同的圈闭类型、不同的储集类型和驱动方式。计算结果的可靠程度取决于资料的数量和质量。对于大、中型构造砂岩储集层油、气藏,计算精度较高,而对于复杂类型油、气藏,则准确性较低。2、储量计算方法C. 物质平衡法是利用生产资料计算动态地质储量的一种方法 , 适用于油 、 气藏开采一段时间 , 地层压力明显降低 ( 大于 1, 已采出可采储量的 10% 以上时 , 方能取得有效的结果 。对于封闭型的未饱和油藏 、 高渗透性小油 、 气藏和连通性好的裂缝型油 、 气藏 , 其精度较高 。 对于低渗透的饱和油藏 ,精度较差 。 应用物质平衡方程式时 , 必须查明油 、 气藏的驱动类型 , 取全取准阶段的产量 、 压力等资料 。D.产量递减法适用于油、气藏开发后期,油、气藏已达到一定的采出程度,并经过开发调整之后,油、气藏已进入递减阶段。根据递减阶段的产量与服从一定的变化规律,利用这一递减规律,预测达到经济界限时的最大累积产油、气量、将此数据加上递减之前的总产油、气量,即可得到油、气藏的可采储量数值。由于影响油、气藏产量递减的因素很多,因此正确判断油、气藏是否已真正进入递减阶段和取得真实的递减率参数,是用好产量递减法的关键。E. 矿场不稳定试井法是利用出油 、 气的探井 , 进行矿场不稳定试井的测试工作 , 在保持产量稳定的条件下 , 连续地测量井底流动压力随时间的变化关系 , 以确定油 、 气井控制的断块或裂缝 、 岩性油 、 气藏的地质储量 。 该法对于渗透性 、连通性差的油 、 气藏效果不好 , 计算结果一般偏低 。F. 水驱特征曲线法是在油藏投入开发含水率达到 50% 以后 , 利用油藏的累积产水量和累积产油量在半对数坐标上存在明显的直线关系外推到含水率为 98% 时求油藏可采储量的方法 。 用该法求得的储量只反映油藏当前控制的可采储量 ,使用时应充分考虑开发调整 、 采油工艺对它的影响 。G.统计模拟法在国内外已逐渐成为储量计算的常规方法,在资源评价中更得到广泛应用。该法以随机变量为对象,以概率论为理论基础,计算的结果是提供一条储量概率分布曲线,根据该曲线,可以获得不同可靠程度的储量数字,统计模拟法对复杂油、气藏的储量计算十分有用,可以提供一个合理的储量范围值。3、容积法N=100•A•h•φ•o/0油面积确定油气水边界试油资料毛管压力资料确定油藏类型构造油藏: 纯构造油藏可根据统一的油水界面确定含油面积。断块油藏: 由断层边界、油气边界和岩性边界组成,无统一边界,一般以含油外边界圈定含油面积。岩性油藏: 以岩性体形态及岩性边界圈定含油面积复合油藏: 综合考虑多因素,并扣除岩性区B、储能参数计算 有效厚度标准:物性、电性、岩性孔隙度含油饱和度计算方法:面积权衡、算术平均、经验取值C、原油密度、体积系数密度采用地面密度折算体积系数来自高压物性分析
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