《石油地质研究动态》PPT课件.ppt

碎屑岩系储层沉积学碎屑岩系储层沉积学 的发展动态、研究方法及思路的发展动态、研究方法及思路 一、学科动态与基本理论一、学科动态与基本理论 一）当前油气勘探所面临挑战与国内外油气勘一）当前油气勘探所面临挑战与国内外油气勘 探的新思路探的新思路 二）攻关的热点问题二）攻关的热点问题 三）油气储层建模的基本思路三）油气储层建模的基本思路 三）水动力条件分析及其沉积构造特征三）水动力条件分析及其沉积构造特征 四）八大沉积作用与储层非均质响应四）八大沉积作用与储层非均质响应 二、沉积体系的特点与识别二、沉积体系的特点与识别 一）冲积扇体系的特点与识别一）冲积扇体系的特点与识别 二）河流体系的构形要素与层次分析法二）河流体系的构形要素与层次分析法 三）河流体系的新分类三）河流体系的新分类结构成因分类结构成因分类 四）河流体系的基本特征与识别四）河流体系的基本特征与识别 五）三角洲体系的新分类五）三角洲体系的新分类结构成因分类结构成因分类 六）各类扇与三角洲的区别六）各类扇与三角洲的区别 七）三角洲体系的地质特征与识别七）三角洲体系的地质特征与识别 八）滨岸体系的地质特征与识别八）滨岸体系的地质特征与识别 九）重力流体系的特征与识别九）重力流体系的特征与识别 三、油气储层研究的主要内容三、油气储层研究的主要内容 一）各层次储层非均质性研究的重点一）各层次储层非均质性研究的重点 二）综合权衡定量标准的界定与权衡计算二）综合权衡定量标准的界定与权衡计算 三）评价与设计阶段储层研究的重点三）评价与设计阶段储层研究的重点 四）实施与调整阶段储层攻关的核心四）实施与调整阶段储层攻关的核心 四、实例四、实例 一）河流沉积储层及类型一）河流沉积储层及类型 二）地质模型在油田开发中的作用二）地质模型在油田开发中的作用 三）海相三角洲、滨岸体系与油气的关系三）海相三角洲、滨岸体系与油气的关系 四）断陷湖盆三角洲的展布与油气勘探开发的关系四）断陷湖盆三角洲的展布与油气勘探开发的关系 五五）随机建模技术在油气勘探开发中的作用与重点随机建模技术在油气勘探开发中的作用与重点 第一部分：学科动态与基本理论第一部分：学科动态与基本理论 一、当前所面临的挑战一、当前所面临的挑战 1）石油和天然气的勘探与开发状况 自二十世纪自二十世纪60607070年代早期全球的大型油气田发现后，尽管人们在全年代早期全球的大型油气田发现后，尽管人们在全 世界进行了广泛而深入的勘探工作，但至今没有发现象北海和阿拉斯世界进行了广泛而深入的勘探工作，但至今没有发现象北海和阿拉斯 加那样重大的油田。虽然已发现了相当数量的油气储量，但也仅限于加那样重大的油田。虽然已发现了相当数量的油气储量，但也仅限于 少数几个可采储量在少数几个可采储量在5 5亿桶以上的大油田。在过去的十多年中，由于亿桶以上的大油田。在过去的十多年中，由于 油气田开发的不断深入，大多数含油气盆地已接近或达到了成年期。油气田开发的不断深入，大多数含油气盆地已接近或达到了成年期。 问题的两方面：问题的两方面：一是勘探：寻找新的油气勘探领域和油田；一是勘探：寻找新的油气勘探领域和油田； 二是提二是提 高已开采油气的采收率与预测剩余油的分布高已开采油气的采收率与预测剩余油的分布。 前者的主要任务开拓新的找油思路与建立新的成油理论；后者的主要前者的主要任务开拓新的找油思路与建立新的成油理论；后者的主要 任务是开发与利用新的方法技术。任务是开发与利用新的方法技术。 前者是增加地质储量；后者是增储（可采储量）上产。前者是增加地质储量；后者是增储（可采储量）上产。 前者是寻找目标打评价井；后者是搞清储层的非均质性与剩余油分布前者是寻找目标打评价井；后者是搞清储层的非均质性与剩余油分布 ，布置加密钻井和油田的扩边。，布置加密钻井和油田的扩边。 2）从挖掘新的储量所面临的挑战 19861986年与年与19981998年的世界石油价格暴跌刺激了整个石油工业来降低成本。年的世界石油价格暴跌刺激了整个石油工业来降低成本。 大多数有远景的低勘探成熟含油气盆地都处于勘探费用较高的边远地区大多数有远景的低勘探成熟含油气盆地都处于勘探费用较高的边远地区 ，油气勘探与生产成本大幅度提高，致使世界上主要产油国把重点转向，油气勘探与生产成本大幅度提高，致使世界上主要产油国把重点转向 勘探成熟区和对已开发油田中挖掘增储上产的潜力。据美国经济地质局勘探成熟区和对已开发油田中挖掘增储上产的潜力。据美国经济地质局 的最新估计，除阿拉斯加州以外，美国陆上已开发的储量中，通过加密的最新估计，除阿拉斯加州以外，美国陆上已开发的储量中，通过加密 钻井、扩边或油井的重新完井可以得到增补的石油可采储量约钻井、扩边或油井的重新完井可以得到增补的石油可采储量约800800亿桶（亿桶（ 约约114114亿吨），天然气约亿吨），天然气约5.15.1万亿立方米。然而，挖掘这部分储量遇到了万亿立方米。然而，挖掘这部分储量遇到了 两个新的挑战：两个新的挑战： 一是必须更精确地描述储层特征，按油藏规模描述砂体的连续性、储层一是必须更精确地描述储层特征，按油藏规模描述砂体的连续性、储层 物性的空间分布及岩石内部微观特征等。物性的空间分布及岩石内部微观特征等。 二是改善或提高认识储层非均质性的手段，包括储层的静态和动态特征二是改善或提高认识储层非均质性的手段，包括储层的静态和动态特征 。而解决这些问题的方法就是开展储层表征及建模研究。而解决这些问题的方法就是开展储层表征及建模研究。 一、当前所面临的挑战一、当前所面临的挑战 同样全世界各大石油公司的状况更是如此，例如：在同样全世界各大石油公司的状况更是如此，例如：在1981198119901990年的十年年的十年 间，荷兰皇家壳牌集团石油公司经营的油田间，荷兰皇家壳牌集团石油公司经营的油田( (除北美以外除北美以外) )可采储量已增可采储量已增 长了长了3636亿标准桶，在油田的扩边后，还将增加亿标准桶，在油田的扩边后，还将增加1010亿标准桶的可采石油储量亿标准桶的可采石油储量 （Michael J.R.Michael J.R.，19931993）：）：这是由于：这是由于： 1 1）储层表征（）储层表征（5050）；）； 2 2）地质学、地震学及岩石物理学资料的修正（）地质学、地震学及岩石物理学资料的修正（3030）；）； 3 3）钻井结果的重新评价与开发（）钻井结果的重新评价与开发（2020）。）。 目前在全世界范围内，大约有目前在全世界范围内，大约有2020的可动石油储量，因储层在垂向上和平的可动石油储量，因储层在垂向上和平 面上的各种非均质性隔挡和界面条件被滞于地下而无法采出。同时目前我面上的各种非均质性隔挡和界面条件被滞于地下而无法采出。同时目前我 国国7070以上的油田与世界上许多油气田一样，都已进入了高含水期的开采以上的油田与世界上许多油气田一样，都已进入了高含水期的开采 阶段，地下油气水的分布极为复杂；阶段，地下油气水的分布极为复杂；各种非均质性隔挡使剩余油呈分散状各种非均质性隔挡使剩余油呈分散状 分布。分布。进行精细的定量储层描述或储层表征研究，是解决这一问题的重要进行精细的定量储层描述或储层表征研究，是解决这一问题的重要 途径。因而建立准确的储层地质模型（概念、静态和预测模型）便是储层途径。因而建立准确的储层地质模型（概念、静态和预测模型）便是储层 研究中极为重要的一个新课题或挑战。研究中极为重要的一个新课题或挑战。 一、当前所面临的挑战一、当前所面临的挑战 世界石油产量与需求预测世界石油产量与需求预测 1992199220002000年的年需求增长量年的年需求增长量1.3%1.3%，2000200020102010年的需求增长量为年的需求增长量为10%10% 资料来源：SPE/Holditch 4/27/2001 世界油气勘探开发趋势 自1900年至1970年的70年内，世界石油年产量几乎是以每10年翻一番的速度发展的。 而世界石油年产量的三次跨越式增长(1亿吨2亿吨，10亿吨20亿吨，20亿吨30亿吨)就是伴随石油工业三次 技术革命的结果。 世界油气勘探形势 石油科技进步与世界石油产量跨越式增长相关图 砂体内部建筑结构或构形特征分析（砂体内部建筑结构或构形特征分析（Internal architectureInternal architecture） 1)1)、确定流体流动单元（确定流体流动单元（Fluid flow unitsFluid flow units） 2)2)、分析不连续薄层的展布及规律（分析不连续薄层的展布及规律（Discontinuous Discontinuous barriersbarriers ） 3)3)、各级界面的划分（各级界面的划分（Bounding surface or BoundariesBounding surface or Boundaries） 4)4)、纹层的识别（纹层的识别（LaminaeLaminae） 井间储层物性预测（井间储层物性预测（InterwellInterwell prediction prediction） 1)1)、孔隙度孔隙度 2 2）、渗透率）、渗透率 砂体或储层连续性的确定（砂体或储层连续性的确定（Reservoir continuityReservoir continuity） 1)1)、成因单元几何尺寸的确定与测量（成因单元几何尺寸的确定与测量（Geometry ); 具备推广价值。具备推广价值。 科学研究重点：科学研究重点： 告别告别跟随思维，跟随思维，发展发展理解思维。理解思维。告别告别临摹研究，临摹研究，提提 唱唱创新研究。创新研究。告别告别单纯描述，单纯描述，发展发展成因解释。成因解释。告别告别 想像数据，想像数据，提唱提唱科学量化。科学量化。告别告别地域权威，地域权威，占领占领学学 科领域。科领域。宏观宏观项目调控，科学问题项目调控，科学问题为重为重。借用借用国际国际 技术，技术，创建创建我国特色。我国特色。 主力层系 ？ ？ 主力层系 不同的不同的 沉积作沉积作 用决定用决定 砂体空砂体空 间叠置间叠置 形式形式 单边式 孤立式 以砂、泥为标志的错误对比以砂、泥为标志的错误对比 沉积微相导向理论指导的砂体对比沉积微相导向理论指导的砂体对比 正确对比正确对比 油油 储层储层内内 无无泥质泥质夹层夹层 Kv0.6KhKv0.6Kh KvKv KhKh 储层内储层内有有 不连续薄泥不连续薄泥质质夹层夹层 Kv0.01Kv0.010.001Kh0.001Kh 油油 Major Advances in Industry Major Advances in Industry 3D Data (Late 70S)3D Data (Late 70S) Enhanced 3D Migration Routines (Early 80S) Enhanced 3D Migration Routines (Early 80S) Analysis of Dynamic Range with Color i.e Analysis of Dynamic Range with Color i.e Interpretation Workstations (Late 80s)Interpretation Workstations (Late 80s) Prestack Time / Depth Migration (Early 90s) Prestack Time / Depth Migration (Early 90s) Reservoir Characterization and 4D data(Today) Reservoir Characterization and 4D data(Today) 六、发展动态与趋势六、发展动态与趋势 1 1、“ “将今论古将今论古” ”的类比法的类比法 ： 已知模式（见过并想到）；已知模式（见过并想到）； 2 2、露头研究的推理法、露头研究的推理法 ： 已知模型（实物并量化）；已知模型（实物并量化）； 3 3、沉积相的演化观与基准面变化、沉积相的演化观与基准面变化 ： 时间观时间观机理（成因动态分析）；机理（成因动态分析）； 4 4、沉积作用、沉积作用非均质性响应的关系非均质性响应的关系 ： 理论理论机制（过程与响应研究）；机制（过程与响应研究）； 七、储层沉积学的研究思路与方法七、储层沉积学的研究思路与方法 七、储层沉积学的研究思路与方法七、储层沉积学的研究思路与方法 5 5、经验公式与参数的应用：、经验公式与参数的应用： 一般与特殊一般与特殊规律与典型；规律与典型； 6 6、水动力条件分析、水动力条件分析水槽实验水槽实验 ： 实验实验观察与分析结果；观察与分析结果； 7 7、数值模拟方法、数值模拟方法 ： 可靠的数学模型与地质解释；可靠的数学模型与地质解释； 8 8、沉积微相导向的等时性小层对比、沉积微相导向的等时性小层对比 ： 等时性的确定与沉积微相的演变；等时性的确定与沉积微相的演变； 9 9、地震相与测井相分析、地震相与测井相分析 ： 地质相的概念与其地球物理响应。地质相的概念与其地球物理响应。 八、油气储层建模的基本思路八、油气储层建模的基本思路 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 第二节第二节 储层随机建模方法原理概述储层随机建模方法原理概述 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 一、地质模型的类别一、地质模型的类别 1 1、任务分类、任务分类 概念模型（概念模型（Conceptual ModelConceptual Model） 静态模型（静态模型（Static ModelStatic Model） 预测模型（预测模型（Predictable ModelPredictable Model） 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 概念模型（概念模型（Conceptual ModelConceptual Model） 是把所研究的油藏中各种地质特征，典型化、概念化，抽象是把所研究的油藏中各种地质特征，典型化、概念化，抽象 成代表性的地质模型。只追求对储层总体的或成代表性的地质模型。只追求对储层总体的或/ /和关键性的特和关键性的特 征描述，基本符合实际，并征描述，基本符合实际，并不追求每一个局部的客观描述不追求每一个局部的客观描述。 静态模型（静态模型（Static ModelStatic Model） 也称实体模型，是把一个研究对象（一个油田，一个开发区也称实体模型，是把一个研究对象（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如实地块或一套层系）的储层，依据资料控制点实测的数据如实地 描绘出来，并不追求控制点间的预测精度。描绘出来，并不追求控制点间的预测精度。 预测模型（预测模型（Predictable ModelPredictable Model） 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 无资料点有一定的预测能力，这种模型一般为二次采油中后无资料点有一定的预测能力，这种模型一般为二次采油中后 期调整及三次采油实施所需求。期调整及三次采油实施所需求。 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 2 2、地质分类、地质分类( (或称连通分类或称连通分类) ) 多边式多边式 单边式单边式 孤立式孤立式 多层式多层式 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 3 3、结构分类、结构分类 拼块状拼块状(Jigsaw Puzzle)(Jigsaw Puzzle)；迷宫状迷宫状( (LabyrnthLabyrnth) )；千层饼状千层饼状 (Layer Cake)(Layer Cake)；馅饼状馅饼状 (Stuffing Pie)(Stuffing Pie)。 4 4、属性分类属性分类 骨架模型骨架模型反映储层的各向异性反映储层的各向异性( (砂体几何形态的空间展布砂体几何形态的空间展布) )； 参数模型参数模型反映储层的非均质性反映储层的非均质性( (储层物理特性的空间展布储层物理特性的空间展布) )。 5 5、维数与规模分类、维数与规模分类 一维单井地质模型或层内非均质性模型；一维单井地质模型或层内非均质性模型；二维砂体剖面或平面二维砂体剖面或平面 模型；模型；三维砂体骨架或参数模型；三维砂体骨架或参数模型；二维层系剖面模型；二维层系剖面模型；三维三维 井组模型；井组模型；三维夹层模型等。三维夹层模型等。 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 二、两类建模技术二、两类建模技术 1 1、确定性建模（、确定性建模（Deterministic Modeling)Deterministic Modeling) 前提条件：认为资料控制点间的插值是唯一而确定性的。前提条件：认为资料控制点间的插值是唯一而确定性的。 地面露头地面露头地下地下 钻水平井钻水平井 井间地震井间地震 2 2、随机建模、随机建模(Stochastic Modeling)(Stochastic Modeling) 前提条件：承认地质参数或属性的分布有一定的随机性，即人们对它们的前提条件：承认地质参数或属性的分布有一定的随机性，即人们对它们的 认识总是存在着不确定性认识总是存在着不确定性对已知控制点间的内插不是唯一而确定的。对已知控制点间的内插不是唯一而确定的。 定量地质知识库定量地质知识库 条件模拟（条件模拟（Conditional Simulation)Conditional Simulation) 各种地质统计模型（各种地质统计模型（Geostatistics)Geostatistics) 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 三、地质建模三步曲（三步建模程序）三、地质建模三步曲（三步建模程序） 1 1、建立井模型、建立井模型 2 2、建立层模型、建立层模型 3 3、建立参数模型、建立参数模型 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 1 1、建立井模型、建立井模型 (1)(1)把井筒中得到的各种信息转换为开发地质特征把井筒中得到的各种信息转换为开发地质特征 参数参数建立每一口井显示各种开发地质特征建立每一口井显示各种开发地质特征 的一维柱状剖面。的一维柱状剖面。 (2)(2)井筒一维剖面中最基本的九个参数是：井筒一维剖面中最基本的九个参数是： 渗透渗透( (砂岩砂岩) )层，有效层，隔层；层，有效层，隔层； 含油层，含气层，含水层；含油层，含气层，含水层； 孔隙度，渗透率，饱和度。孔隙度，渗透率，饱和度。 (3)(3)关键点：关键点：是建立把各种储层信息转换成是建立把各种储层信息转换成开发地质开发地质 特征特征参数的解释模型。参数的解释模型。 (4)(4)现阶段现阶段测井测井是普遍获得储层信息的主要手段。是普遍获得储层信息的主要手段。 油藏的开发地质特征油藏的开发地质特征 定义？定义？ 油藏的具有的那些控制和影响开发过程，从而也所采取的开油藏的具有的那些控制和影响开发过程，从而也所采取的开 发措施的所有地质特征。通常有九项主要内容：发措施的所有地质特征。通常有九项主要内容： 1.1. 构造形态（倾角），断层分布，节理（裂缝）发育程度。构造形态（倾角），断层分布，节理（裂缝）发育程度。 2.2. 储集层的岩性，岩石结构，几何形态，连续性，以及储油能储集层的岩性，岩石结构，几何形态，连续性，以及储油能 力和渗流能力的空间变化，即储层的两大基本属性。力和渗流能力的空间变化，即储层的两大基本属性。 3.3. 隔（夹）层的岩性，厚度及空间变化。隔（夹）层的岩性，厚度及空间变化。 4.4. 储层内油、气、水的分布及相互关系。储层内油、气、水的分布及相互关系。 5.5. 油、气、水的物理化学性质及其相互关系。油、气、水的物理化学性质及其相互关系。 6.6. 油藏的压力场与温度场。油藏的压力场与温度场。 7.7. 小体的大小、天然驱动方式及能量。小体的大小、天然驱动方式及能量。 8.8. 油气的可采储量。油气的可采储量。 9.9. 与钻井、开采、集输工艺有关的其它油田地质。与钻井、开采、集输工艺有关的其它油田地质。 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 2 2、建立层模型、建立层模型 (1)(1)把每口井中的每个地质单元通过井间等时对比连接起来，即把井把每口井中的每个地质单元通过井间等时对比连接起来，即把井 筒的一维柱状剖面变成三维的地质体，建成储集体的空间格架筒的一维柱状剖面变成三维的地质体，建成储集体的空间格架即骨即骨 架模型架模型. . (2)(2)沉积层总是由大到小可以逐级划分沉积层总是由大到小可以逐级划分 大沉积旋回大沉积旋回小沉积旋回小沉积旋回单层单层层内韵律段层内韵律段 层序地层学可划分出多级层：层序地层学可划分出多级层： 层序层序准层序组准层序组准层序准层序层组层组层层层系层系纹层纹层 高分辩层序地层学可划分出高分辩层序地层学可划分出 长期基准面旋回长期基准面旋回中期旋回中期旋回短期旋回短期旋回 (3)(3)关键点：关键点：正确地进行小单元的等时性对比，尤其是井间小层或砂 正确地进行小单元的等时性对比，尤其是井间小层或砂 体的对比。体的对比。 (4)(4)现阶段的主要采用沉积微相导向进行人工或自动对比。现阶段的主要采用沉积微相导向进行人工或自动对比。 井间砂体或小层的一般对比原则：井间砂体或小层的一般对比原则：界面划分；界面划分；成因单元确定成因单元确定 ；遵循成因单元的几何形态特征；遵循成因单元的几何形态特征；相同成因单元可对，不同成因单相同成因单元可对，不同成因单 元相变。元相变。 第一节第一节 储层地质建模方法原理概论储层地质建模方法原理概论 3 3、建立参数模型、建立参数模型 (1)(1)把储集体内空间各点间的各种储层属性参数定量地给出把储集体内空间各点间的各种储层属性参数定量地给出 。 (2)(2)关键点：关键点：是根据上述层模型，按层用已知井点是根据上述层模型，按层用已知井点( (控制点控制点) ) 的参数值内插的参数值内插( (外推外推) )井间未钻井区域储层的各种属性参数；内井间未钻井区域储层的各种属性参数；内 插值的误差越小，地质模型的精度就越高；但精度与细度是相插值的误差越小，地质模型的精度就越高；但精度与细度是相 互制约的。互制约的。 (3)(3)当前攻关的重点：当前攻关的重点：是针对渗透率是针对渗透率 原因：原因：渗透率空间变化大、非均质程度最高、预测难度最大渗透率空间变化大、非均质程度最高、预测难度最大 (4)(4)现阶段通用的方法现阶段通用的方法：是先建立孔隙度模型，然后转换成：是先建立孔隙度模型，然后转换成 渗透率模型。渗透率模型。 1 1、定义、定义(Stochastic Modeling)(Stochastic Modeling) 所谓随机建模就是以现有的数据和信息为基本条件，以地所谓随机建模就是以现有的数据和信息为基本条件，以地 质模型和数理统计原理为基础，采用一定的计算方法，通质模型和数理统计原理为基础，采用一定的计算方法，通 过过计算机技术计算机技术人工合成人工合成可选的、等概率的和高精度可选的、等概率的和高精度的反映的反映 现有参数数据空间分布或该参数理论分布的模型。现有参数数据空间分布或该参数理论分布的模型。 其中有三个要素：其中有三个要素： 可选性可选性是指所合成的模型是多个，每个模型都是在现是指所合成的模型是多个，每个模型都是在现 有数据条件下，对储层参数的合理反映；有数据条件下，对储层参数的合理反映； 等概率等概率是指模拟参数的统计特征与现有样品的统计特是指模拟参数的统计特征与现有样品的统计特 征或参数的理论分布一致；征或参数的理论分布一致； 高精度高精度是指所合成的模型能够反映参数的细微变化。是指所合成的模型能够反映参数的细微变化。 模型之间的差别反映了由于缺乏资料而导致模型的不确定模型之间的差别反映了由于缺乏资料而导致模型的不确定 性。性。 第二节第二节 储层随机建模方法原理概论储层随机建模方法原理概论 2 2、具有双重性：、具有双重性： 一方面：该技术的重点是研究属性场中属性的空间相关性一方面：该技术的重点是研究属性场中属性的空间相关性 ；也就要产生与已知数据属性的空间相关性相同的属性场；也就要产生与已知数据属性的空间相关性相同的属性场 。 另一方面：应用该技术建立储层模型可以得到某一属性场另一方面：应用该技术建立储层模型可以得到某一属性场 的多个不同的可能实现；用以说明实际属性场的空间组合的多个不同的可能实现；用以说明实际属性场的空间组合 的不确定性，从而可以为决策者提供更加丰富的储层模型的不确定性，从而可以为决策者提供更加丰富的储层模型 。 3 3、前提条件前提条件 承认在现有的研究方法下，人们对储层（研究对象）的认承认在现有的研究方法下，人们对储层（研究对象）