油藏描述技術(shù)的發(fā)展與展望

油藏描述技術(shù)的發(fā)展與展望

1油藏描述技術(shù)研究油藏描述，也稱為儲(chǔ)層描述，是從英語語法的資源選擇來的。早在1979年,斯侖貝謝公司就已針對(duì)油藏描述這一課題設(shè)計(jì)出了一些軟件,隨后把三維地震處理、聲阻抗以及垂直地震剖面(VSP)等引用于測井研究,并結(jié)合高分辨率地層傾角、巖性密度測井、能譜測井等最新技術(shù),在印度尼西亞及中國新疆地區(qū)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,對(duì)油藏進(jìn)行綜合分析,取得了較好的效果。與此同時(shí),法國埃爾夫(ELF)公司及法國石油研究院方拉伯(Franlab)公司也開始在油藏描述方面開展研究工作。1980年,由美國阿特拉斯測井公司費(fèi)特爾(Fertl)博士主持領(lǐng)導(dǎo)的油藏描述研究工作在油田動(dòng)態(tài)監(jiān)測(TDT測井)、最終采收率評(píng)價(jià)及剩余油分布規(guī)律研究等方面取得了較大進(jìn)展。中國的油藏描述工作可追溯到20世紀(jì)60年代。當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)尚未廣泛應(yīng)用,在地層對(duì)比、構(gòu)造、沉積等地質(zhì)研究中,盡管是人工解釋測井曲線數(shù)據(jù)、物探資料,手工繪制各種地質(zhì)圖(剖面圖、平面圖)、柵狀圖,甚至以實(shí)體模型來表現(xiàn)油藏地質(zhì)特征,但所做的工作無疑應(yīng)屬油藏描述的范疇。1982年,中國石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院開始在油藏描述方面開展研究工作,1983~1986年開展了“儲(chǔ)集層的計(jì)算機(jī)分析和研究”的課題研究,1986~1990年油藏描述技術(shù)研究列入“七五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目,由三大集團(tuán)(中國石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院與中原石油勘探局,石油大學(xué)、西安石油學(xué)院與勝利石油管理局,江漢石油學(xué)院與江漢石油管理局)負(fù)責(zé)攻關(guān),1991年春完成工作,形成了油藏描述的一般方法和核心技術(shù)。按照油藏描述技術(shù)發(fā)展走過的歷程和計(jì)算機(jī)技術(shù)、地質(zhì)、地球物理等分支學(xué)科應(yīng)用發(fā)展的程度,可將其發(fā)展分為3個(gè)階段。1.1地質(zhì)工作者的研究20世紀(jì)60~70年代的油藏描述包含的內(nèi)容較少,涉及的面較窄,基本停留在使用單一學(xué)科的信息、用一種方法和技術(shù)來研究和認(rèn)識(shí)油藏。例如,地質(zhì)工作者通過露頭調(diào)查、觀察描述巖心、巖屑以及實(shí)驗(yàn)分析測試,來認(rèn)識(shí)儲(chǔ)集層類型及巖性、成巖作用及孔隙結(jié)構(gòu)和流體性質(zhì)及分布等特征;物探工作者運(yùn)用地震采集的資料解釋油藏的地層框架、構(gòu)造樣式;測井工作者按單井評(píng)價(jià)結(jié)果評(píng)價(jià)油藏含油層系。總之,這一階段的油藏描述建立在靜態(tài)資料和個(gè)別露頭或剖面、單井點(diǎn)資料的基礎(chǔ)上,缺少動(dòng)、靜態(tài)資料結(jié)合的整體油藏描述功能。1.2兩階段的油藏描述技術(shù)及發(fā)展方向20世紀(jì)70年代末,隨著計(jì)算機(jī)的普及以及大型處理機(jī)的出現(xiàn),油藏描述的“技術(shù)含量”大大增加,日臻成熟。過去進(jìn)行油藏?cái)?shù)值模擬時(shí),只能根據(jù)取心井或試井資料(只是點(diǎn)的資料),把油藏的垂直剖面集總成幾個(gè)單元,為每一單元指定一個(gè)孔隙度或滲透率平均值,不得不忽略小范圍的非均質(zhì)性和垂向滲透層屏障(隔、夾層)的作用,建立的地質(zhì)模型往往失真,與真實(shí)地質(zhì)體的關(guān)聯(lián)性差,導(dǎo)致開發(fā)決策失誤。由于地震、測井資料解釋有了質(zhì)的突破,數(shù)字化處理與解釋速度大大提高,該領(lǐng)域科研工作者的工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到對(duì)儲(chǔ)集層框架及含油層系、構(gòu)造框架及構(gòu)造樣式、流體性質(zhì)與分布進(jìn)行宏觀與微觀的研究。此階段油藏描述的研究(斯倫貝謝公司提供)包括:①關(guān)鍵井研究;②測井資料標(biāo)準(zhǔn)化;③單井綜合測井評(píng)價(jià);④多井處理研究,井間地層對(duì)比;⑤儲(chǔ)集層參數(shù)集總及儲(chǔ)集層繪圖;⑥滲透率及單井動(dòng)態(tài)模擬研究。這些研究以應(yīng)用測井信息為主體,以獲得儲(chǔ)集層參數(shù)的三維分布為最終成果,與以鉆井取心資料為主體的儲(chǔ)集層描述相比,有大的改進(jìn)。油藏描述技術(shù)的進(jìn)展引起中國的重視,在吸收和消化國外技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在東營凹陷的牛莊油田、東濮凹陷的文東油田、南陽盆地的井樓油田和江漢盆地的拖謝油田等地,不同程度地開展了油藏描述工作,開發(fā)出油藏描述方法、油藏描述流程以及相應(yīng)的油藏描述軟件,涉及內(nèi)容主要有:①油藏地質(zhì)研究,包括地層對(duì)比、構(gòu)造研究、沉積相分析、成巖作用與孔隙結(jié)構(gòu)研究、流體性質(zhì)研究、儲(chǔ)集層參數(shù)空間分布的預(yù)測、非均質(zhì)性研究、儲(chǔ)量計(jì)算、油藏地質(zhì)模型和油藏綜合研究。②地震解釋與預(yù)測,包括區(qū)域儲(chǔ)集層描述、橫向預(yù)測、儲(chǔ)集層參數(shù)預(yù)測和烴類檢測。③測井多井解釋,包括測井?dāng)?shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、關(guān)鍵井研究、儲(chǔ)集層參數(shù)的解釋模型、有效厚度標(biāo)準(zhǔn)研究、測井多井處理成果程序及參數(shù)集總和油層判別。此階段的油藏描述流程見圖1,所用的軟件為RDSP軟件包,采用的主要技術(shù)為:①地質(zhì)分析法,即常規(guī)地層劃分和對(duì)比;②構(gòu)造研究法,即以地震資料為主(鉆井資料為輔)和以鉆井資料為主(地質(zhì)資料為輔)的構(gòu)造研究方法;③地質(zhì)模型技術(shù),所建模型一般為二維或三維概念靜態(tài)模型;④綜合應(yīng)用地震、測井、試井技術(shù),諸如地震目標(biāo)處理、地震反演、油氣模式識(shí)別、AVO分析、地震屬性分析、地震綜合解釋、測井(為油藏描述提供基礎(chǔ)資料)、水淹層測井及解釋方法研究、試井(為油藏描述提供重要油藏參數(shù))等。綜上所述,此階段油藏描述技術(shù)的發(fā)展有以下特點(diǎn):①以沉積學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、儲(chǔ)集層地質(zhì)學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)理論為指導(dǎo),將地質(zhì)、地震、測井、生產(chǎn)測試(試井)及計(jì)算機(jī)技術(shù)融為一體,充分發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),相互滲透,綜合分析;②測井分析從戰(zhàn)術(shù)服務(wù)走向戰(zhàn)略服務(wù),由分析一口井發(fā)展為對(duì)一個(gè)區(qū)塊的全面分析和評(píng)價(jià),諸如分析沉積環(huán)境,儲(chǔ)集類型、油氣藏類型,預(yù)測油氣富集區(qū)、高產(chǎn)區(qū)分布以及評(píng)價(jià)資源量。1.3投資及預(yù)測模型階段進(jìn)入20世紀(jì)90年代,中國東部各大油田開發(fā)已近40年,逐步進(jìn)入高含水、高采出程度的開發(fā)中后期階段。如何進(jìn)一步發(fā)掘這些老油田的資源潛力,不僅是油田自身深化油藏管理、提高經(jīng)濟(jì)效益、促進(jìn)企業(yè)發(fā)展的客觀要求,也是中國石油工業(yè)“穩(wěn)定東部”的戰(zhàn)略需要。要滿足這一需要,必須開展以重建地質(zhì)模型為核心的精細(xì)油藏描述,因?yàn)榭煽康牡刭|(zhì)模型是制定各種“穩(wěn)油控水”、“增儲(chǔ)上產(chǎn)”方案的基礎(chǔ)和依據(jù)。對(duì)于非均質(zhì)性很強(qiáng)的陸相復(fù)雜斷塊油田,隨著油田開發(fā)的不斷深入和各種動(dòng)、靜態(tài)資料的積累,對(duì)地下情況的認(rèn)識(shí)不斷深化,在空間域和時(shí)間域上的地下流體分布狀態(tài)也在不斷變化。開展老油田的精細(xì)油藏描述研究,以預(yù)測剩余油分布為核心,建立反映當(dāng)前開發(fā)階段的精細(xì)地質(zhì)模型,制定切實(shí)可行的挖潛調(diào)整方案,是力求實(shí)現(xiàn)老油田穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。20世紀(jì)80年代后期以來,雖然各學(xué)科技術(shù)迅速發(fā)展,但需要通過油藏描述解決的問題在復(fù)雜化,要求油藏描述向多學(xué)科一體化方向發(fā)展,提倡地質(zhì)、地震、測井、油藏工程研究人員和計(jì)算機(jī)及現(xiàn)場工作人員協(xié)同工作,建立邊緣學(xué)科及計(jì)算機(jī)的“地學(xué)平臺(tái)”,應(yīng)用多種數(shù)學(xué)方法(如地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、隨機(jī)模擬、人工智能、專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、分形學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等),動(dòng)、靜結(jié)合,研究、描述和準(zhǔn)確預(yù)測地下油藏,建立三維定量地質(zhì)模型。此階段的油藏描述技術(shù)主要有:①微地質(zhì)界面研究技術(shù)。此技術(shù)以較密的井網(wǎng)資料為基礎(chǔ),以分布較廣的主力油層頂面和底面為準(zhǔn),采用1~5m小間距等高線,用克里格等插值體內(nèi)插法繪制構(gòu)造圖,找出原來10~20m等高線距構(gòu)造圖不能發(fā)現(xiàn)的油層微構(gòu)造。②細(xì)分沉積微相研究技術(shù)。利用系統(tǒng)取心資料,分別建立各油層組的單井相模式,在此基礎(chǔ)上建立測井相模式圖版,結(jié)合相分布位置和所有井點(diǎn)測井曲線形態(tài)的組合特征,進(jìn)行綜合分析,劃分沉積微相。③儲(chǔ)集層巖石物理相研究。儲(chǔ)集層巖石物理相是儲(chǔ)集層的沉積微相、成巖相和裂縫相從點(diǎn)(井點(diǎn)或控制點(diǎn))到面(層、組、段)的延拓,平面上這3種相帶的分布和關(guān)系控制了現(xiàn)今的孔隙網(wǎng)絡(luò)特征。④流動(dòng)單元的空間結(jié)構(gòu)研究。儲(chǔ)集層流動(dòng)單元的研究核心是確定連通體和滲流屏障在儲(chǔ)集層中的分布。滲流屏障一般包括泥巖屏障、膠結(jié)帶屏障和封閉性斷層屏障。劃分和研究儲(chǔ)集層流動(dòng)單元,可以深化對(duì)儲(chǔ)集層的認(rèn)識(shí),預(yù)測剩余油分布。⑤儲(chǔ)集層隨機(jī)建模技術(shù)。此技術(shù)根據(jù)地質(zhì)體某一已知屬性的結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)特征,在模擬未知區(qū)域該屬性分布時(shí)以使其與已知的統(tǒng)計(jì)特征相同為準(zhǔn)則,在許多隨機(jī)模擬方法中選用適宜的隨機(jī)算法,得到多個(gè)可能的(地質(zhì))實(shí)現(xiàn),達(dá)到模擬儲(chǔ)集層非均質(zhì)性、預(yù)測井間參數(shù)分布的目標(biāo)。油藏描述中應(yīng)用隨機(jī)模擬技術(shù),使儲(chǔ)集層預(yù)測和建模發(fā)生了根本變化,也使油藏描述迅速向定量化和預(yù)測化方向發(fā)展。⑥儲(chǔ)集層預(yù)測模型建立技術(shù)。近20年來三次采油技術(shù)有長足發(fā)展但未能廣泛使用,一個(gè)重要的原因是儲(chǔ)集層模型精度滿足不了建立剩余油分布模型的需求,因而滿足不了三次采油的需求。儲(chǔ)集層參數(shù)的細(xì)微變化對(duì)三次采油注入劑的敏感性遠(yuǎn)大于對(duì)注水開發(fā)的敏感性,需要預(yù)測井間數(shù)十米甚至數(shù)米級(jí)規(guī)模的儲(chǔ)集層參數(shù)的變化及其絕對(duì)值,要求儲(chǔ)集層模型的精度更高,才能適應(yīng)注水開發(fā)中后期及三次采油開采剩余油的需求。運(yùn)用隨機(jī)模擬技術(shù),可建立新的井間參數(shù)預(yù)測模式,這樣的儲(chǔ)集層預(yù)測模型對(duì)不同成因類型儲(chǔ)集層的非均質(zhì)性有一定預(yù)測功能。總結(jié)此階段油藏描述技術(shù)的發(fā)展,可概括為兩大特點(diǎn):①油藏描述技術(shù)手段的多樣性。多種信息、多種學(xué)科相互滲透,多層次交互檢驗(yàn),全面反映地下油氣藏情況。如用巖心分析資料檢驗(yàn)處理解釋的參數(shù),用取心剖面檢驗(yàn)巖性自動(dòng)劃分結(jié)果,用生產(chǎn)測試資料檢驗(yàn)滲透率計(jì)算結(jié)果,用試油資料檢驗(yàn)產(chǎn)能預(yù)測結(jié)果,或用地震、地層傾角測井資料檢驗(yàn)構(gòu)造描述結(jié)果等。②油藏描述技術(shù)的先進(jìn)性。對(duì)人機(jī)對(duì)話交互式工作站技術(shù)、彩色圖形顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、專家系統(tǒng)、模糊數(shù)學(xué)、分形、系統(tǒng)論、信息論、控制論、預(yù)測論、圖論等新興的前沿科學(xué)技術(shù)的吸收和使用,使該技術(shù)具有先進(jìn)性、科學(xué)性和新穎性。此階段的油藏描述流程見圖2。2油藏勘探技術(shù)的發(fā)展2.1地質(zhì)技術(shù)2.1.1油氣水監(jiān)測系統(tǒng)的新技術(shù)在油藏開采過程中,儲(chǔ)集層孔隙流體的溫度、壓力及組分會(huì)產(chǎn)生變化,影響儲(chǔ)集層的體積密度及地震速度,從而影響反射波的振幅及傳播時(shí)間。在油田開發(fā)過程中,隔一定時(shí)間進(jìn)行一次三維地震觀測,每次觀測的測試位置、野外參數(shù)、處理參數(shù)都不相同,然后比較前后的地震記錄,就可以知道地下油、氣、水分布的變化,得到流動(dòng)體系、油氣運(yùn)移比較精確的空間圖像。四維地震正在成為當(dāng)前和今后監(jiān)測油藏動(dòng)態(tài)和描述油藏的一項(xiàng)新技術(shù):①監(jiān)測油田注水開發(fā)過程中氣頂變化、底水推進(jìn)以及油、氣、水分布范圍。②監(jiān)測熱采等人工措施的作用范圍。熱蒸汽到達(dá)的部位地層溫度升高,地震波傳播速度變慢,引起地層反射系數(shù)、透射系數(shù)以及地震波的振幅和到達(dá)時(shí)間改變,根據(jù)這些標(biāo)志可以監(jiān)測熱蒸汽推進(jìn)的前緣。2.1.2井間地震p波的速度判斷在未來幾年內(nèi),可望通過廣泛使用井間地震技術(shù)來提高井間儲(chǔ)集層預(yù)測的精度。迄今為止,井間地震已成功應(yīng)用于稠油蒸汽驅(qū)熱采中的蒸汽帶成像,這是因?yàn)槌碛蜕皫r儲(chǔ)集層往往膠結(jié)程度差,P波速度隨蒸汽帶溫度的增加而明顯下降,因此可以用地震P波的速度來度量油藏溫度或指示油藏中蒸汽流的位置。2.2開發(fā)后儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)變化水通過研究儲(chǔ)集層沉積相與物性關(guān)系,分析儲(chǔ)集層在三維空間中的連續(xù)性和物性變化特征,對(duì)各種分析化驗(yàn)資料,特別是注水開發(fā)后的密閉取心資料以及開發(fā)動(dòng)態(tài)資料進(jìn)行研究,結(jié)合吸水剖面、產(chǎn)液剖面和C/O比等測試資料,從儲(chǔ)集層基本特征、注入水與地層流體的物理化學(xué)作用、地層溫壓變化、油水滲流機(jī)理及影響因素等方面,可研究注水開發(fā)后儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律和油水分布特征。2.3基準(zhǔn)面旋回特征與地層框架層序地層學(xué)的核心在于確定等時(shí)地層格架以及時(shí)間地層框架內(nèi)沉積地層的分布類型。在一個(gè)基準(zhǔn)面旋回變化過程中形成的巖石單元是一個(gè)成因地層時(shí)間單元,通過基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別和等時(shí)對(duì)比,分析不同級(jí)次的陸相地層內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征,建立高分辨率的地層框架,根據(jù)低級(jí)次旋回特征進(jìn)行局部地層精細(xì)對(duì)比,可以為精細(xì)油藏描述提供基礎(chǔ)。3