構造地質及儲層地質

1、結課報告題目： 利用測井資料研究沉積相與儲層非均質性 姓名： 胡旋 學院： 地球物理與石油資源學院 班級： 地球物理測井 學號： 201571243 日期： 2015年11月20日 內容提要由于在油氣田勘探和開發(fā)的中期和后期，大量的油氣都己經被開采出來，但仍然有部分的油氣滯留在地下儲層中。為了提高油田剩余油氣的采收率，就必需對儲層進行研究。本文的研究內容為所選區(qū)域內的沉積相和儲層非均質性的研究。對于沉積相和儲層非均質性的研究，傳統的方法多停留在地質層面，本文則利用測井資料對它們進行分析。在進行沉積相研究前，本文首先利用層內差異法對自然電位數據進行分層。對于沉積相的研究，本文采用將小層內的自然電

2、位曲線進行網格化，再利用自組織神經網絡自動識別曲線形態(tài)，此方法對測井曲線形態(tài)的識別率很高，消除了一些非地質因素的影響，提高了判別的可靠性。之后利用測井曲線形態(tài)和沉積相的對應去判別沉積相類型。對于儲層非均質性的研究，本文首先利用研究區(qū)內各井的壓汞曲線對儲層的微觀非均質性進行了簡單的研究，將松南某區(qū)A字號井的儲層分為了三類。其次利用孔隙度、滲透率平面等值線圖分析與研究儲層的平面非均質性。再次計算儲層層間非均質程度系數，定量說明儲層層間非均質性。最后直接將測井資料自然電位、自然伽馬和聲波數據同沉積微相一起作為參數，計算儲層層內非均質綜合指數，建立儲層非均質模型。利用測井資料對儲層沉積相和非均質性的研

3、究，在對松南某區(qū)的理論實踐中，取得了良好的效果，具有很大的理論價值和實用價值。 一 前言1.1國內外研究現狀 本研究屬于地球物理測井和地質學基礎理論及其應用技術研究。由于在油氣田勘探和開發(fā)的中期和后期，大量的油氣都己經被開采出來，但仍然有部分的油氣滯留在地下儲層中。我國的主力油田，有很多都己進入了產量遞減期，采收率與以前相比較低一約為百分之三十左右，而相當數量的剩余油則會以不同的規(guī)模、不同的形式而零散地分布于長期水驅后的油藏中。因此，為了提高油田剩余油氣的采收率，就必需進行精細的儲層研究。本文的儲層研究包括所選區(qū)域內沉積相和儲層非均質性的研究。要找到有利的油氣儲集地帶以及在開發(fā)階段提高油田的采

4、收率，必須對儲集層進行沉積相的研究。儲層沉積相的研究是油藏描述中至關重要的一環(huán)。通過對沉積相的研究，可以了解和研究地質時期的古地理面貌以及盆地的發(fā)展史，進而可以找到有利于油氣形成的條件以及分布規(guī)律，指導石油的勘探和開發(fā);沉積相研究還能幫助我們了解儲層的物性結構以及砂體空間的展布，從而提高油田的經濟效益;在尋找非構造的隱蔽油氣藏時，沉積相和沉積環(huán)境的研究就顯得更為重要，同時油氣儲層性質的好壞直接影響到油氣井的產能、開發(fā)政策的制定、開發(fā)效果以及最終采收率，對油氣儲層特性信息的有效掌握和認識是油氣田能否獲得高效開發(fā)的決定性因素。而儲層非均質性是儲層表征的核心內容，儲層的非均質性是制約開發(fā)效果的關鍵因

5、素，是由沉積、成巖及構造等因素共同造成的，是進行油氣藏描述，建立儲層地質模型的核心內容之一，因此研究儲層沉積微相細分的具體方法和步驟，揭示各類儲層的宏觀非均質特點，仍然是我國各大油氣田勘探開發(fā)的主要目的和問題。陸相沉積的儲層通常其非均質性都比較強，而油氣儲層或是油藏地質模型的非均質性又控制著油氣的富集程度，同時還會直接影響到油層的產能、注水的開發(fā)效果和石油的最終采收率，也影響和控制著剩余油的形成與其分布。一些前蘇聯學者認為大概有百分之六十到百分之六十五的剩余油分布于因儲層宏觀非均質性較為嚴重而引起的注入水未波及帶，只有百分之三十到百分之五十依然殘留在水淹層內。美國在進行提高采收率的試驗中發(fā)現，

6、油田的石油采收率會受到各種地質因素的綜合影響，并認為決定石油采收率的基本地質因素是儲層的非均質性，由此可見，儲層非均質的研究對老油田剩余油的挖潛，改善開發(fā)效果還有提高采收率都是最關鍵的技術之一。1.2研究內容與技術路線 本文的研究內容為利用測井資料來分析儲層的沉積相和宏觀非均質性。對于沉積相的研究，以往的做法通常是直接利用測井曲線多參數自動進行分析，但是這種方法人為因素干擾很大，不能完全反映出“相”的變化,本文則采用直接將測井曲線進行網格化，再將所得到的網格取值輸入到自組織神經網絡中，進行自動判別曲線形態(tài)，進而分析判定沉積微相的方法，這樣能夠消除人為因素的影響，對于判別的準確性有了一定程度的提

7、高。在儲層宏觀非均質性的研究上，現階段大多數研究均停留在地質層面，本文則利用測井資料，即使用測井資料所能提供的參數來進行儲層宏觀非均質性的定量化表征。 為了達到預期的成果，順利的完成該項研究，本文所需要進行的研究內容如下:(1)進行基礎資料的搜集、整理、分析。根據選定的區(qū)域，搜集整理巖相古地理資料，在區(qū)域沉積的背景上，了解該區(qū)總的沉積環(huán)境和大相、亞相類型和分布狀況。整理取心資料，從巖心中得到巖性、結構、構造等各項沉積資料。重點搜集利用測井資料，如自然電位，聲波時差，中子，密度等。此外，搜集分析化驗資料，如粒度、孔隙度和滲透率、泥質含量、含油飽和度等。 (2)根據所收集整理的基礎資料，判斷所選定

8、的區(qū)塊的沉積相的類型及其特征。 (3)進行儲層非均質性的研究。首先進行儲層微觀非均質性的簡單研究，包括孔隙類型吼道特征等。其次研究所選區(qū)塊的儲層平面非均質性，如砂體孔隙度、滲透率平面分布等。再次研究所選區(qū)塊的儲層層間非均質性。最后研究所選區(qū)塊的儲層層內非均質性，這是本文研究的重中之重。(4)對儲層非均質綜合指數進行研究，之后建立儲層非均質模型。采取的技術路線如下所示：二 儲層微觀非均質性特點儲層的非均質性是指油氣儲層在沉積、成巖以及后期構造作用的綜合影響下，儲層的空間分布及內部各種屬性的不均勻變化或儲層的基本性質包括巖性、儲集性、含油氣性及微觀孔隙結構等特征在三維空間上的不均一性。 陸相沉積的

9、儲層穩(wěn)定性差，巖性、厚度及物性等變化大，非均質性比海相儲層強，了解和掌握儲層非均質性特征尤為重要，對提高油氣采收率影響極大。目前我國較為流行的儲層非均質性分類方法為裘亦楠的分類方法，他是在根據我國陸相儲層的特征及生產實際的情況下，所提出的一套相對完整又十分實用的分類方案。其分類方案為:儲層層間非均質性;儲層平面非均質性;儲層層內非均質性;儲層微觀非均質性。儲層的微觀非均質性主要是指儲集層中孔隙和吼道的大小、連通程度、配置關系的非均質性?？紫妒橇黧w儲集于巖層中的基本儲集空間，而喉道則是控制流體在巖石中滲流的重要通道。喉道的大小和分布以及它們的幾何形狀是影響儲集巖滲流特征的主要因素。2.1儲層的微

10、觀非均質性2.1.1孔隙特征主要是根據巖石薄片、鑄體薄片及掃描電鏡等來分析儲層孔隙的孔隙類型和孔隙的幾何形狀?？紫额愋桶ㄔ痛紊紫丁Ｔ紫栋ｉg孔隙、粒內孔隙、填隙物孔隙、成巖裂隙等。次生孔隙包括溶孔、溶洞、粒間及粒內溶孔雜基溶孔等?？紫缎螤畎ㄈ切?、多邊形、圓形和條形等。2.2吼道特征通常是根據鑄體薄片觀察分析來確定吼道的大小和形態(tài)。按孔隙形態(tài)來分有四種較常見的吼道類型:孔隙的縮小部分;可變斷面的收縮部分;片狀或彎片狀吼道;管束狀吼道。按孔隙大小來分:大孔粗喉型一孔隙度、滲透率較高;大孔細吼型一孔隙度高、滲透率偏低;小孔片狀吼道結構一一孔隙度、滲透率均較低；微孔管束狀吼道結構一孔

11、隙度較小，滲透率極低;前兩種儲集性十分好。本文主要是根據測井資料能夠提供的數據，來進行儲層微觀孔隙結構的研究，即利用壓汞實驗所得到的毛管壓力曲線來分析和研究儲層的孔喉特征。毛管壓力曲線又稱為壓汞曲線，它不僅是孔喉半徑分布和孔隙體積的函數，也是孔喉連接方式的函數。不同大小的孔隙分布與孔喉分選可以由壓汞曲線的形態(tài)反映出來，以下圖為例來說明。1表示巖石中含有各種類型的孔隙，孔喉分選極差，微觀非均質性強。2中曲線存在緩臺，表明孔喉分選性很好，微觀非均質性弱。3中曲線同樣存在緩臺，但是可以看出其所需的毛管壓力很小，因此可以說明其孔喉分選好，且孔喉半徑大。4中曲線也存在緩臺，但是其所需的毛管壓力很大，因此

12、可以說明其孔喉分選好，但孔喉半徑卻很小。5中的毛管壓力曲線可以說明巖石的孔喉分選差，微觀非均質性強，而且孔喉半徑小。6中曲線表示巖石的孔喉分選差，微觀非均質性強，但孔喉半徑稍大。不同分選和歪度下的毛管壓力曲線2.2儲層宏觀非均質研究儲層的宏觀非均質性包括儲層層間非均質性、儲層平面非均質性、儲層層內非均質性，下面為地質學上對于宏觀非均質性的研究方法。 (一)儲層層內非均質性儲層層內非均質性是儲層非均質性研究的主要內容，也是本文所要研究的重中之重。它是指是一個單砂層規(guī)模內垂向上儲層性質的變化，其研究內容包括垂向上滲透率的差異程度，最高滲透段所處位置。層內非均質性是直接控制和影響單砂層儲層內注入劑波

13、及體積的關鍵地質因素。通常能夠表征層內非均質的參數包括:滲透率變異系數(Vk)一是滲透率標準偏差與滲透率平均值的比值，反映各層滲透率變化程度;其中:Vk 滲透率變異系數;Ki層內某樣品的滲透率值，i=1, 2, 3,n;K層內所有樣品滲透率的平均值;n層內樣品個數。通常當VK <0. 5時為均勻型;當0.5<VK<0.7時為較均勻，當VK >0.7時為不均勻型。滲透率突進系數(Tk)一表征儲層非均質特征的一個重要參數，是指一定井段內滲透率的極大值與其平均值的比值； 其中TK滲透率突進系數;Kmax一層內最大滲透率；K一層內所有樣品滲透率的平均值。當TK<2為均勻型

14、，當TK為2-3時為較均勻型，當TK>3時為不均勻型。 滲透率級差(Jk)一反映滲透率變化幅度的重要參數，即滲透率絕對值的差異程度，可用一定井段內滲透率最大值與最小值之間的比值來表示；其中Jk一滲透率級差;Kmax一層內最大滲透率;Kmin一層內最小滲透率。滲透率級差越大，反映滲透率的非均質性越強，反之非均質性越弱。滲透率均質系數(Kp)一是砂層中平均滲透率與最大滲透率Kmax的比值。其中KP一滲透率均質系數;K一層內所有樣品滲透率的平均值；Kmax一層內最大滲透率。Kp值小于1,Kp越接近1,均質性越好。(二)儲層平面非均質性儲層平面非均質性是指一個儲層砂體的幾何形態(tài)、規(guī)模、連續(xù)性以及

15、砂體內孔隙度、滲透率的平面變化所引起的非均質性。它直接影響注入劑的波及范圍和效率。研究內容包括砂體幾何形態(tài)、砂體規(guī)模及各向連續(xù)性、砂層的連通性、砂體內孔隙度和滲透率的平面變化等。(三)儲層層間非均質性儲層層間非均質性是對砂、泥巖間的含油層的總體研究，屬層系規(guī)模的儲層描述，其中包括砂體在剖面上交互出現的規(guī)律，泥質巖類的發(fā)育和分布規(guī)律，即砂體的層間差異。研究內容包括分層系數、砂層密度、各砂層間的非均質程度參數。分層系數(An)一定層段內砂層的層數，以平均單井鉆遇砂層數來表示。 其中，An一分層系數；Ns一某砂層系數;n一鉆井井數。砂巖總厚度一定時，垂向砂層數越多，隔層越多，越易產生層間差異一分層系

16、數越大，層間非均質性愈嚴重。垂向砂層密度(Sn)一剖面上砂巖層總厚度與地層總厚度之比。其中，Sn一垂向砂層密度；HS一砂層總厚度；H地層總厚度。各砂層間非均質程度參數包括各砂層間滲透率變異系數(Vk)，滲透率突進系數(TK)，滲透率極差(JK)，滲透率均質程度(KP)。2.3影響儲層非均質性的因素影響儲層非均質性的因素有很多，其中最主要的因素為沉積環(huán)境，成巖作用以及構造作用。(一)沉積環(huán)境的影響沉積物的性質，如粒度，成分，分選性，磨圓度，填隙物，孔隙結構等都是受沉積環(huán)境所影響。因此儲集層內部的巖性，電性，沉積構造在橫向和縱向上都存在著一定的不同。經調查研究陸相儲集層的非均質性相對于海相沉積來說

17、要大得多，尤其是在離物源區(qū)較近的地方，水動力比較強，非均質性較強，陸相儲層的非均質性隨著離物源區(qū)距離的增加而減小。(二)成巖作用成巖作用是指沉積物脫離沉積環(huán)境而被固結成巖的過程中所發(fā)生的作用，廣義的成巖作用包括各種物理、化學及生化作用。狹義的成巖作用主要是指壓實、固結作用等。通常交代或是溶解作用能夠使儲集層的儲集性變好，而有些成巖作用如壓溶作用、壓實作用以及重結晶作用等卻起到相反的作用，(三)構造作用構造運動能夠使儲集層產生斷層或是裂縫，從而影響到儲層的非均質性。就像斷層和裂縫打開則會使儲層的非均質性和復雜性變強。一些延伸較遠的斷裂或斷裂帶若呈開啟狀態(tài)，可使油氣水沿斷裂或斷裂帶串流，造成平面和

18、剖面的極度非均質性，影響和降低油氣田的開發(fā)效果。三 利用測井資料分析沉積微相類型隨著科學技術的發(fā)展，沉積微相的自動識別己是當今地質界的必然趨勢。因此對于測井領域來說，如何利用測井資料來進行自動識別沉積微相就成為了當今的熱門和焦點問題。以往的做法多是直接利用測井曲線多參數自動進行分析，但是很明顯這種方法人為因素等一些非地質因素的干擾很大，不能完全反映出“相”的變化。通常能夠反映沉積微相變化的參數主要有以下幾個:幅度、厚度、曲線的形狀、曲線的光滑程度以及頂底接觸關系等，它們都能夠反映沉積環(huán)境對沉積物的改造。因此在測井曲線上都會出現很好的反映，尤其是曲線形態(tài)則能夠更直接的且明顯的反映出沉積微相的類型

19、。本文所采用的方法是直接將測井曲線進行網格化，再將所得到的網格取值輸入到自組織神經網絡中，進行自動判別曲線形態(tài)，進而分析判定沉積微相，這樣就消除人為因素的影響，對于判別的準確性有了一定程度的提高。3.1測井曲線形態(tài)與沉積相的對應測井曲線能夠綜合的反映出地下地質體的物理化學性質，同時也能夠對沉積物的沉積環(huán)境能量的變化有明顯的指示。因為不同沉積環(huán)境中的水動力條件有所不同，因此會使儲層內的沉積物在粒度、分選性和泥質含量等方面有一些特征性的差別變化，使其具有不同的測井曲線形態(tài)(王仁鐸，1991)。這就是本文對沉積微相進行自動識別的基礎原理。測井曲線可以從幅度、形態(tài)、接觸關系、次級形態(tài)4個方面來進行分析

20、。本文重點利用其形態(tài)分析沉積微相類型。 測井曲線的形態(tài)是指單個砂層的測井曲線的外形。可分為箱形、鐘形、漏斗形等。測井曲線形態(tài)各種測井曲線又可分為光滑型和鋸齒狀兩種。當沉積環(huán)境中有豐富的物質來源以及水流作用很強時，沉積物則會快速沉積，因此測井曲線形態(tài)通常為箱型。例如在三角洲沉積相中當沉積環(huán)境中物質來源越來越少并且水流強度越來越弱時，測井曲線的下部幅度值最大，往上則會越來越小，呈下粗上細的形狀，這種形態(tài)為鐘形，它是正粒序最明顯的反映。例如在三角洲沉積相中水下分流河道測井曲線形態(tài)就顯鐘形。當沉積環(huán)境中物質來源越來越豐富并且水流強度越來越強時，測井曲線的上部幅值最大，往下則越來越小，顯上粗下細的形態(tài)，

21、這種形態(tài)為漏斗形，它是反粒序最明顯的反映。很明顯，它與鐘形測井曲線形態(tài)剛好相反。例如在三角洲沉積相中的河口砂壩測井曲線形態(tài)就顯漏斗形。3.2利用測井資料分析儲層的宏觀非均質性儲層的非均質性簡單的說就是指儲層在一定的沉積環(huán)境下其空間分布和內部的各種屬性，如巖性、儲集性、含油性及微觀孔隙結構等特征在三維空間上的不均勻變化。因此能夠了解和掌握儲層非均質性的特征就顯得尤為重要，尤其是對油氣采收率的提高有很大程度上的影響現階段，大多數對于儲層宏觀非均質性的研究都停留在地質層面，因此本文主要利用測井資料來定量的評價儲層宏觀的非均質性。使用測井資料所能提供的參數來進行儲層宏觀非均質性的定量化表征。儲層孔隙度

22、等值線圖3.2.1儲層平面非均質性本文對于儲層平面非均質的研究主要在于砂體內孔隙度和滲透率的平面變化；在研究砂體內孔隙度()和滲透率(K)的平面變化時，編制孔隙度和滲透率的平面等值線圖，用以表征儲層平面非均質性的變化。3.2.2 儲層層間非均質性儲層的層間非均質性是對砂、泥巖間的含油層的總體研究，屬于層系規(guī)模的儲層描述，簡單的說即是砂體的層間差異。通常對層間或是層內非均質性的研究都是通過計算分層系數、砂層密度、非均質程度參數來完成的。我們可以通過測井資料所能提供的數據，根據公式來計算各非均質程度參數(滲透率變異系數，滲透率突進系數，滲透率極差和滲透率均質系數)。然而各參數的定量化表征總都存在著

23、一些盲點。如對于兩個滲透率變化幅度近似但是滲透率均值差別較大的砂體，滲透率均值比較小的砂體所計算出的滲透率變異系數總是較大。因此可知Vk受滲透率均值的影響較大，從而忽略了對非均質程度的考量。3.2.3儲層層內非均質性儲層層內非均質性是儲層非均質性研究的主要內容，也是本文所要研究的重中之重。它是指是一個單砂層規(guī)模內垂向上儲層性質的變化，其研究內容包括垂向上滲透率的差異程度，最高滲透段所處位置。本文主要利用測井資料所能提供的數據來對儲層層內非均質性進行研究。能夠表征層內非均質性的參數包括:滲透率變異系數、滲透率突進系數、滲透率級差、滲透率均質系數。其各自都存在著一些盲點，每種參數都無法正確的對儲層

24、非均質性進行定量的描述。因此可以通過文中所介紹的滲透率非均質程度系數來進行層內非均質性的研究，但是層內非均質性會更大程度上受到沉積相、巖相因素的影響，因此這里結合文所得到的沉積微相來共同研究儲層的層內非均質性。非均質綜合指數非均質綜合指數是指將反映儲層非均質性的各個單一參數如沉積微相，孔隙度，滲透率，泥質含量，滲透率變異系數，滲透率均質系數，滲透率突進系數，滲透率級差等，依據其相對重要性或貢獻大小賦予不同的權值相加而得到的一個能綜合反映儲層非均質性和流體滲流特征的新參數。I在(0,1)之間變化，I值越小，表示儲層的非均質性越強。設非均質綜合指數為I，則式中:WI為第i個參數的權重;Ei為第i個

25、參數標準化值。Ei的求取：在實際計算中，由于各個參數的單位不統一，大小相差懸殊，故首先對參數進行歸一化處理，最簡單的方法是將各個參數的值統一標定到0-1之間，0代表非儲層，1代表高質量儲層。對于值愈大，反映儲層性質愈好的參數(如孔隙度、滲透率等)的標準化公式為：式中:Xi為第i個儲層參數值;Ximax為i個儲層參數的最大值;Ximin為第i個儲層參數的最小值。 Wi的求取:參數的權重反映該參數的重要程度，求取儲層非均質綜合指數的目的是確定層間、層內、平面差異，故變化大的參數其權重也大，參數變異系數除以各參數變異系數的和即為該參數的權重，即：式中:Wi一第i個參數的權重系數;Vi一第i個參數的變異系數。參數的選取:一般來說，表征儲層非均質性的圖件可劃為兩類:一類是描述儲層質量的圖件，如有效厚度、孔隙度、滲透率、泥質含量等，另一類是描述儲層幾何形態(tài)