（油气田开发工程专业论文）靖边气田马五4储层随机建模及其概率储量研究.pdf

s u b j e c t ：s t u d yo fs t o c h a s t i cm o d e l i n ga n dp r o b a b i l i t i cr e s e r v eo f ar e s e r v o i r i nj i n g b i a ng a sf i e l d s p e c i a l t y ：o i n a m e ：z h a i n s t r u c t o r ： a b s 。jr a c 。i l h i sp a p e ri st h er e s u l to fas t u d yo na p p l i c a t i o no fr e s e r v o i rs t o c h a s t i cm o d e l i n gi nt h eg a s t i e l dd e v e l o p m e n t a tf i r s t ，i ts t u d i e sg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i z a t i o n so ft h er e s e r v o i rm w 5o ft h e g a sf i e l di nt h en o r t hp a r to fs h a a n x ip r o v i n c e ，g e o s t a t i s t i c a lp r i n c i p l e s ，a n dr e s e r v o i rs t o c h a s t i c m o d e l i n gp r i n c i p l e s h o w e v e r , t h eg e o l o g i c a li n t b r m a t i o n ，a n dl o g g i n gd a t a ，f r o m14 0w e l l s p e n e t r a t i n gm w 4 a r eu s e dt b rt h es t u d i e so f h e t e r o g e n e i t ya n du n c e r t a i n t y ，a sw e l la sg e o l o g i c a l c o n c e p tm o d e l sa n df a c i e s c o n t r o lm o d e l i n g f i n a l l y , p r o b a b i l i s t i cr e s e r v e s o fg a si nt h e r e s e r v o i ra r es t u d i e d t h i sp a p e rc a l c u l a t e sa n dc o n t r a s t sp r o b a b i l i s t i cr e s e r v e sf o r p e t r o p h y s i c a lp a r a m e t e r sw i t h f h c i e s c o n t r o l ，a n dw i t h o u tf a c i e s c o n t r 0 1 i ti sd i s c o v e r e dt h a tt h ec h a n g er a n g e so ft h e p r e v i o u sp r o b a b i l i s t i cr e s e r v e s ，p 9 0 ，p 5 0 ，p 10 ，a r eo b v i o u s l yl a r g e rt h a nb a c ko n e s t h e r e f o r e 。 c o n s i d e r a t i o no fl h c i e s c o n t r o li sn e c e s s a r yw h e n p r o b a b i l i s t i cr e s e r v e sa r ec a l c u l a t e d b a s e do ng e o l o g i c a lm o d e l i n ga n dp r o b a b i l i s t i cr e s e r v ec a l c u l a t i o n ，as t u d yo fs i m u l a t i o no f g a sr e s e r v o i r , m w 4 ，a sw e l la sd y n a m i cd a t a ，s u c ha sg a sp r o d u c t i o n s ，p r e s s u r e si ne a c hw e l l s ， w h o l er e s m w o i rs i m u l a t i o n s ，r e s e r v o i rs i m u l a t i o n sf o rw e l lg r o u p sh a v eb em a d e a t i e rt h e s e s i m u l a t i o n s t h i s p a p e r e v a l u a t e sg a sr e s e r v o i rp r o d u c t i o na b i l i t i e s ，q u a t i t a t i v e l ys t u d i e s p r o d u c t i o ns c a l eb u i l d i n go ft h eg a sr e s e r v o i r , p r e d i c t sp r o b a b l ep r o d u c t i o na b i l i t y , p r e d i c t st h e p e r i o do fs t e a d yp r o d u c t i o na n d t h er e c o v e r ye f f i c i e n c y t h ec a l c u l a t i o n si nt h i sp a p e ra r ec o m p l e t e db yt h es o f t w a r e g e o s t a t i s t i c a la n a l y s i ss y s t e m 3 fr e s e r v o i rg a s o r ”m a d ei nc h i n a k e yw o r d s ：p r o b a b i l i s t i cr e s e r v e s ，g a s ，r e s e r v o i rs t o c h a s t i cm o d e l i n g ，h e t e r o g e n e i t y , u n c e r t a i n t y ，f a c i e s c o n t r o l t h e s i ss t y l e ：a p p l i c a t i o ns t u d y ( t h i sp a p e ri ss u p p o r t e db yp e t r o c h l n ap r o j e c t ( s t u d yo ff i n ed e s c r i p t i o n sa n db o u n d a r y e x t e n s i o np o t e n t i a s lf o rag a sr e s e r v o i r so fl o w e rp a l a e o z o i ce r ai nji n g b i a ng a sf i e l d ) 学位论文创新性声明 本人声明所早交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学 或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：蝉 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和侵用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期问论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法 发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位 论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油人学。 论文作者签名：劾选整 繇必蛀 日期：巡! ! 厂 r 期：沙a 丘j ，圻 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 油气储层随机建模方法( s t o c h a s t i cm o d e l i n go fr e s e r v o i r ) 诞生于上世纪8 0 年代。经过2 0 年的发展，这个方法己经成为油气田开发中的项应用普遍、效果明显、 影响巨大的新技术。它推动着油藏描述技术向着定量化发展，促进了油藏数值模拟和油 藏管理，对于提高油气采收率和油气产量有着直接的意义。 靖边气田位于陕北地区，属于长庆油田。担负着西气东输的重要任务，对国家开发 大西北的战略决策的顺利实施具有重要意义。马五。虽不属靖边气田的主力气层，但是 其分布较广，是一个重要的后续接替产气层。利用随机建模技术对马五建立地质模型， 进一步计算它的天然气概率储量，预测产能规模，对于靖边气田的长期稳产具有十分重 要的意义。 油气储层随机建模技术自从1 9 8 4 年发表第一篇论文，至今不过短短的二十年的时 间，该建模技术方法和应用领域有了很大的发展。指示模拟、截断高斯模拟、示性点过 程模拟、多点统计模拟等方法日趋成熟。随机建模技术所造就的油藏建模技术，其内容 不断完善，应用范围远远超过了当初的油藏描述技术。现在的随机建模技术不仅可以作 为油藏数值模拟的一个必要的准备，可以把静态的地质资料、储层物性资料，和动态的 生产数据、测试资料等结合在一起，互相补充、验证、核对。随机建模技术还把地震数 据的解释弓i 入到油藏建模的领域中，建立了一令全新的应用领域。储层随机建模技术和 其他技术相比，在信息的获取，处理和解释方面有着明显的优点： a 以储层沉积学作为理论基础，用沉积相单元的空问分布预测结果控制物性参数的 空间分布； b 为把地质、地震、测井和油藏工程等各种不同信息的结合提供了切实可行的途径； 利用箍机性的概念，合理处理了测井数据和岩心数据比较稀少造成的储层各种性质的不 确定性： c ，较好地解决了各种数据分辨率不同给数据和信息的结合带来的矛盾。从上世纪8 0 年代末，在国内开始了有关的研究。经过十多年的努力，在储层建模的理论、方法、技 术、和应用方面，专著的出版、论文的发表、软件系统的研发等等，取得了很大的发展。 更主要的是取得了一大批与油气田开发紧密结合，并为之服务的成果。 1 2 课题来源、目的和意义 该题目来源于中国石油天然气股份公司科研项目靖边气田下古气藏精细描述及扩 边潜力研究的子项目。该子题重点研究除马五l 气藏之外其他产层一即马五，气藏的储 量大小以及对马五气藏递减的补偿程度。 考虑储层地质模型，以及天然气储量的非均质性、不确定性和概率储量的优点： 西安石油大学硕士学位论文 储量估计的含义总是带着随机的意思，不管储量定义时有没有考虑到这个事实。“证 实的”、“可信度高的”、“极有可能的”以及“可能的”等用来修饰各种不同储量的词汇， 都有暗示概率的意思” 。国内外都有“探明( p r o v e d ) 储量”，“控制( p r o b a b l e ) 储量”，“预 测( s s i h j e ) 储量”和“远景资源量( r e s o u r c e s ) ”之说”。这些修饰词都具有概率的 含义。 概率储量概念的应用为勘探开发计划的决策者们提供了有用的信息f 4 l 。在估计概率 储量时，概率的分布表现了对于不确定性的认识。由概率计算得到的储量估计值可以更 加全面、更加准确i s ! ，能合理地提高储量的潜力”1 。总之，概率储量的方法优点是，能 获得关于储量准确的判断；更好地描述储量的不确定性；提供更准确的储量计算结果”1 。 近几年，在储量估计的确定性方法魏概率方法的结合方面的研究，弓l 起了人们的注意噍”。 概率储量的研究，可以与开发指标的预测，开发指标不确定性的定量化结合起来。包括 储量在内的地质模型的不确定性，导致开发指标的不确定性，是油田开发中决策分析， 风险分析的重要根据。 可见，在储量分析中使用概率论的语言、随机的语言，是十分地必要的。储层随机 模拟正是提供了进行撅率储量计算和分析的一个很好的理论依据和工具。 1 3 研究内容 首先，在分析了天然气储层马五的地质特点和沉积相特点后，对孔隙度、渗透率、 含气饱和度、有效厚度等的统计规律进行了分析。随后，利用地质统计学的方法，研究 了马五储层的物性参数的非均质性、不确定性并建立了相应的地质模型。最后，对 马五。储层的天然气概率储量进行了计算和分析，对于在沉积相空间分布控制下概率储 量p 9 0 ，p 5 0 ，p i o ，和无相控下的概率储量进行了对比。在储层地质研究、非均质性分 析和概率储量计算的基础上。开展了气藏数值模拟和开发规模的预测研究。 1 4 论文结构 论文分四大部分。 第一章绪论是第一部分。主要给出了课题来源。研究目的和意义。 第二部分由第二章、第三章、第四章、第五章、第六章组成，是论文的主要部分。 其中第二章论述了马五气藏的地质特征的基本特征；第三章深入地研究了本文的理论 基础一油气储层随机建模方法和技术的原理，应用现状，以及发展；第四章利用地质 统计学的基本原理，进行了马五。储层的非均质性分析与不确定性分析。它是进行地质 建模的基础，和必要前提；第五章研究了马五。储层地质概念模型和相控建模的内容： 第六章分祈了马五，储层的天然气概率储量，研究了相控的作用。 第三部分由第七章组成。该章重点开展了气藏数值模拟，预测气藏生产规模，评价 气藏稳产期和接替能力。 第四部分是第八章结论和讨论部分。阐述了该论文研究所取得的成果，并提出了探 讨性的建议。指出了论文的不足之处以及今后应开展的工作。 第一章绪论 1 5 相关技术 油气储层随机建模技术： 沉积相控制物性参数的空间分布建模技术； 油气概率储量的概念和分析方法： 油气藏数值模拟技术。 西安石油大学硕士学位论文 第二章马五。气藏的地质特征 2 1 概况 2 1 1 研究区地理位置 本次研究区位于陕西省和内蒙古自治区境内，北起内蒙古自治区乌审旗，南抵陕西 省靖边县，东至陕西省横山县，西达陕西省靖边县。涉及的行政区有：陕西省榆林市、 横山县、靖边县及内蒙古自治区乌审旗区等县、市、旗。 2 1 2 勘探历程及储量申报情况 研究区内马五气藏的综合勘探始于1 9 9 0 年，1 9 8 9 年以陕参1 井和榆3 井相继试 出无阻流量2 8 3 1 0 1m 和1 3 6 1 0 一的工业气流为标志，1 9 9 0 年在陕6 井马五。气段 发现了良好的气显示，1 9 9 1 年在该井马五。段合试获得无阻流量1 2 6 1 0 1m l d ，之后钻 探的陕3 l 、陕3 6 、陕4 9 、陕1 8 1 、陕1 8 3 、均获工业气流。为此，于1 9 9 3 、1 9 9 9 年分 别提交陕1 8 1 井区马五。气藏基本探明地质储量5 1 0 3 l o m ：，含气面积8 4 k m 2 和陕1 8 3 井区马五，。气藏基本探明地质储量4 5 6 2 1 0 “，含气面积1 0 1 8k m 2 。截止1 9 9 9 年底， 靖边气田国家储委批准的马五。气藏探明地质储量为9 6 6 5 1 0 “m l ，含气面积1 8 5 8k m 2 。 2 2 气藏基本地质特征 2 2 1 地层特征 长庆靖边气田奥陶系马家沟组属华北海型沉积，地层可划分为“三云三灰”六段， 其中马一、三、五段以白云岩、膏盐岩为主，马二、四、六段以灰岩为主。马六段( 又 称峰峰组) ，盆地内分布局限。 a 岩性特征 根据靖边气田三个凝灰岩标志层和个稳定的灰岩层( 马五；) ，并按沉积旋回性和 表2 1 长庆气田奥陶系风化壳小层划分表 统组段亚段小层标志层气层号 气层组 马五j 马五22 马五， 马五3 3 上部气层 奥 ，马五1 k - 4 马 陶马五z 。5 马马五。 家 马五。2k 26 中部气层 系 马五：i 7 五 沟 马五。 马五? 下 马五。18 段 组马五1 k 3 9 部 马五。马五。21 0 下部气层 马五3 马五。 马五。 灰岩 马五。2 第二章马五。气藏的地质特征 相序，将马五段划分为1 0 个亚段，即马五，马五。其中马五，亚段以上为本区的主要 气层段，可进一步划分为1 2 个层，内部包括1 0 个气层( 表2 1 、图2 一1 ) 。 生 i 屯， 耋；4 辨 。_ ：f _ 龋蓊 j ；e l 二 1 = 一 k 习 ：n - ；i ；5 一 号 11 j = 刊 j 、| 醴鹦 霎 蓁p 噜f 耋耋2 - i 一 弘一 臣耳5 暑著司鼍s 垂 一 至蓉 一 固 冀 j 整 三兰至圈l 呈莹 图r 图2 - 1靖边气田奥陶系风化壳柱状剖面图 i ) 构造特征 长庆气田现今构造面貌奠基于侏罗纪末燕山中期构造运动，发展和完善于喜马拉雅 运动。其总体构造面貌为一区域性西倾大单斜，坡降7 m k m 1 0 m k m 。地层走向近南北， 局部略有偏转。主要目的层马五。气层埋深3 0 5 0 m 3 8 0 0 m ，顶面海拔一1 9 0 0m 2 3 5 0 m 。 在极其平缓的单斜背景上发育一系列复式鼻褶，其鼻轴走向为n e 、n e e ，呈雁列式排列， 明显的鼻状构造有1 0 排。鼻隆宽度6 2 0 k m ，长度3 5 8 0 k m ，北区、北二区鼻隆隆起幅 度较大，一般为l o m 4 0 m ；中区隆起幅度较小，一般为5 m 2 0 m ，这些鼻隆构造使研究 区马五1 气藏具有构造岩性双重控制的特点。 2 2 2 储层特征 n 储层岩性及厚度 马五i 地层受宽缓的蒸发潮坪控制，在气田内贯穿全区且分布稳定，主要含气段厚 度一般为l2 1 5 m 。马五i ，单层白云岩厚度仅3 5 m ，但横向连续性较好，整个气田范 围内可追踪对比。 马五储层岩性由粗粉晶残余颗粒白云岩、粗粉晶白云岩、细粉晶白云岩、泥晶白 云岩、含灰白云岩构成和粒屑白云岩所构成。其中颗粒白云岩、粗粉晶白云岩和细粉晶 白云岩的见孔机遇率均达1 0 0 ，平均孔隙度分别为9 6 、8 o 和1 0 3 ，泥晶云岩见孔 西安石油大学硕士学位论文 机遇率和平均孔隙度均较低。从不同岩性见孔频率及孔隙直方图可以看出( 图2 2 、3 ) 纯白云岩类是主要储集岩，而结构较粗的粗粉晶细粉晶白云岩是储集岩的主体。 - 1 3 3 图2 - 2马五。气屡各类岩性见孔机遇率分布图 夕夕 图2 - 3马五气层各种岩类孔隙度直方图 b 储层非均质性 研究区马五。储层沉积成岩微相专题研究认为：马五，1 储层非均质性的主控因素 有三种： 1 ) 沉积因素 沉积层序中沉积微相的变化导致孑l 洞发育在剖面上呈旋回性和条带状分布，平面上 不同井区形成不同岩石类型，并且经过后期成岩作用的变化，而产生高孑l 渗区和致密带。 2 ) 成岩相因素 准同生云化结晶作用的强弱直接决定了晶间孔的发育程度，如陕1 8 1 、陕2 9 等井区 的主要孔隙类型都是在细粉晶云岩和含膏云岩中形成的晶问溶孔和针状膏模溶孔充填物 6 7 | | | | | | | | 1 | | l u| | | l _ | | | | f_i 4 2 o 8 6 4 2 0 i 孔隙度 第二章马五。气藏的她质特征 中形成的晶问孔。因此，除有强烈的淡水淋滤溶蚀作用外，有利的云岩结构也是形成溶 蚀孔( 洞) 带的基础。 3 ) 成岩后生作用 成岩后生自生矿物的发育和充填作用，使大量的孔隙、裂缝形成无效孔隙和裂缝， 大大降低了储层的储集性能和渗流能力。 综上所述，成岩作用的强弱直接控制着储层孔隙发育的好坏，马五。段碳酸盐岩的 沉积微相在垂向层序及平面上的变化特征是形成储层岩石类型、成岩相及非均质性的基 础，而成岩后所经历的各种成岩条件和成岩作用对沉积岩的改造以及形成的次生岩石类 型，对储层的展布和储集性能的优劣也起着重要的控制作用。储层非均质性的产生正是 由于这些沉积成岩条件改变而导致各种储集岩石类型及储集条件在时空上的变化而引起 的。 c 储层物性分布特征 沉积一成岩研究结果表明，该层处于弱岩溶带，岩溶作用差异较大。因此，导致储层 物性在横向上和纵向上均具较明显的非均质性，总体表现为在低渗透背景上发育有局部 中、高渗透井区。 据统计，马五r 。气层有效厚度一般在1 5 3 0m ，平均有效厚度2 4m ，测井孔隙 度最高1 1 4 ( 陕2 3 2 并) ，最低4 7 ( 6 2 2 1 l 井) ，平均7 1 ；基质渗透率平均0 4 0 4 1 0 。“m ：岩心分析孔隙度最大1 5 9 1 ，最小4 6 ，平均7 5 ；渗透率最高7 9 1 2 8 1 0 1 ut j ：，最小0 ，0 0 1 x 1 0 “莳，平均2 9 6 8 1 0 1 “m 2 。孔渗高值区平面上连片性差，呈 透镜状分布。 2 3 马五。沉积环境与沉积微相研究 靖边气田马五气藏储层岩性为自云岩，要分析其沉积微相，首先要了解掌握自云 岩的成因和成岩环境，自云岩成因是碳酸盐岩中最复杂、争议时间最长、最难解决的 问题之一，概况起来有四类，即原生沉淀作用成因( 目前在实验室常温常压条件下， 尚无法合成出真正的、化学计量的白云石，所以，绝大多数学者认为此类自云石成园 不成立) 、毛管浓缩作用成因( 也称为蒸发泵成因或准同生白云化作用成因，发生于 热带地区潮上带) 、回流渗透自云他作厢成因( 此类成因与毛管浓缩作用相伴随) 、 混合白云化作用成因( 发生于陆表海陆棚和构造高地) 。白云岩成岩环境可以归结为 三类，即海底、大气和埋藏残岩环境。 靖边气田岩石化验分析资料和研究成果显示，气田马五。储层岩石类型以泥一微( 粉) 晶自云岩为主，许多已转交为细粉晶自云岩，晶粒大，j 、不一，它形，镶嵌状，大多具有 原岩结构的残余或幻影；马五泥微( 粉) 晶白云岩最大特色是大多数不同程度地含 有扳状石膏、硬石膏晶体( 晶模) 和膏质结核或团块，在经历复杂懿戏岩作甩改造后， 这些晶体( 晶模) 和结核已演变成各种铸模或模孔。马五。中还可见到鲕粒白云岩、砂 屑自云岩、云质泥岩和次生灰岩，局部偶尔见到少量陆源粉砂岩。 西安石油大学硕士学位论文 马五，沉积构造中最常见的是不规则水平层理，见少量微细交错层理、斜层理和波 状层理。反映出马五，储层为一水体浅、水动力条件弱、常暴露的低能蒸发潮坪环境沉 积物，具有从下向上逐渐变细的沉积序列，水动力条件逐渐减日g 。 2 3 1 沉积微相划分标志 众所周知，沉积微相确定的标志主要包括四大方面的标志，即沉积学标志、古生 物学标志、地球物理学标志和地球化学标志。对于本研究区来说，可以利用的标志主 要为沉积学标志、地球物理学标志和地球化学标志，下面分别述之。 a 沉积学标志 确定沉积微相的沉积学标志包括了沉积岩的全部特征( 岩石颜色、成分、结构、构 造和岩石组合及剖面结构等) ，这些特征均是反映沉积环境的重要标志，如岩石颜色是反 映古气候和沉积介质氧化还原状况的证据之一、岩石成分则是沉积环境的物质表现、岩 石结构是沉积环境水动力条件的代表，原生沉积构造是沉积环境最直接的表现形式，剖 面结构提供了整个沉积环境特征变化。 b ，地球物理测井标志 随着地球科学的发展，各学科间相互交叉、相互渗透、在沉积学研究中，己广泛 应用测井地质学中的有关理论来进行沉积学问题研究。目前，利用测井曲线进行地下 沉积微相研究已成为确定沉积微相的一种重要的方法，这是因为不同的沉积环境具有 不同的岩石类型及组合，而不同的岩石类型及组合具有不同的岩石物理性质( 如密度、 声波传播速度、渗透性等) 。并在各种测井曲线上( 如自然伽玛曲线、声波时差曲线， 密度测井曲线、井径曲线) 具有不同特征和强度显示等。因此，根据测井数据及其曲 线形态和变化特征，可确定岩性进而用确定沉积微相类型。 c 地球化学标志 利用地球化学资料进行沉积环境分析是沉积学与地球化学相互结合、相互渗透而形 成的，利用地球化学标志能够为沉积环境分析提供其他标志所不能提供的或不能全提供 的环境信息。在古沉积环境分析中应用最广的地球化学标志主要包括元素地球化学标志 ( 常量元素、微量元素) 、稳定同位素地球化学标志及有机地球化学标志等。 2 3 2 沉积微相类型和特征 根据水动力条件，将潮坪沉积划分为碎屑岩沉积、化学岩沉积和白云岩沉积，白 云岩沉积发生在干热气候和高镁盐水条件下。 通过对靖边气田马五地层岩心观察、薄片鉴定，依据第一节沉积微相标志特征， 将研究区马五。( 主要是马五。“) 沉积微相划分为8 类( 表2 2 ) 。各类沉积微相的特征 分析如下： a 潮上带 位于风浪高潮线以上的地带称为潮上带，这些地区常常被大潮和风暴潮所吞没， 8 第二章马五。气藏的地质特征 其它时间暴露于水体之上，暴露时间长，造成海水蒸发量大、盐度高，从而使得沉积 不久的表层疏松的沉积物中沉淀出石膏和一些其它盐类矿物，使得粒间水或者表层积 水的m g c a 比率大大提高，并经常与文石接触，发生交代作用，文石转变为白云石。根 据沉积物类型可以将潮上带划分为潮上泥云坪和潮上膏云坪微相。 表2 2 靖边气田马五p 沉积徽相类型坝分结桑表 相亚相微相 潮上泥云坪 潮上带 潮上膏云坪 潮间含膏云坪 潮 潮间藻云坪 坪 潮间带 潮道 相 潮缘泻湖 潮下云灰坪 潮下带 潮下泥灰坪 1 ) 潮上泥云坪 岩性为泥粉晶白云岩、泥质白云岩，见干裂，局部含有石膏假晶。该类微相在研 究区内极少发育，仅在个别薄片见到。 2 ) 潮上膏云坪( 萨勒哈) 该微相是研究区内最发育的微相，广泛见于区内各钻井中马五。“段地层中。以含 石膏斑晶白云岩、膏质云岩、及膏溶角砾岩组成为特征。其中含石膏斑晶的白云岩在 成岩后生变化过程中因淡水淋滤使石膏斑晶溶解后，发生充填从而形成现今的具有典 型溶孔构造的溶孔白云岩( 图2 4 ) ，正是这种白云岩构成了区内马五。1 段天然气良好 储集层。在测井曲线上，自然伽玛曲线为中值的锯齿状，声速曲线为尖锯齿状，变化 强烈。井径曲线为小锯齿状、幅度小。 图2 - 4溶蚀角砾、泥粉晶白云岩，陕1 1 、3 井，马五1 ，单偏光2 5 。 9 西安石油大学硕士学位论文 h 潮问带 潮间带是指位于平均高潮线和平均低潮线之间的地带，受涨、落潮影响而间歇性 暴露出水面，同时在潮汐作用下，其水动力明显高于潮上带，在局部可形成高能环境。 研究区内潮间带沉积见于诸多钻井中的马五i l 段地层中( 主要在马五，段地层中) ，根 据沉积物类型可进一步划分为潮间含膏云坪一云坪、潮间藻云坪、潮道、潮缘泻湖等 四种微相。 】) 潮问含膏云坪 该微相以一套泥粉晶白云岩夹含膏白云岩沉积为特征，发育纹层状构造。在垂向 上与潮上膏云坪或潮下灰云坪共生构成向上变浅或变深的沉积序列。该微相发育相对 普遍。在测井曲线上表现为自然伽玛曲线值较高，呈锯齿状、声速曲线值较低。 2 ) 潮间藻云坪 该微相以典型的藻纹层构造白云岩沉积为特征，测井相特征与潮间膏云坪测井相相 似。仅见于个别薄片，发育范围局限。 ： ) 潮道 该微相由风浪和潮汐作用控制，所以，其岩性特征表现出强水动力的条件，为套 白云质角砾岩、角砾大小一般为2 - 4 c m ，棱角分明，角砾具定向排列的特征。在测井曲 线上表现为自然伽玛曲线值较高，呈锯齿状、声速曲线值较低。 ： ) 潮下带 潮下带是指位于平均低潮线和浪基面之间的地区。根据沉积物泥质和云质含量的相 对多少可进一步划分为潮下泥灰坪和潮下云灰坪两种微相。其中泥灰坪以泥质泥晶灰岩 为主央少量灰质云岩为特征，而云灰坪以云质灰岩为主夹少量灰质云岩为特征。在测井 曲线上表现为自然伽玛呈小锯齿状( 潮下泥灰坪相对比潮下云灰坪自然伽玛值高) ，声 被时差曲线为波状，密度曲线和井径曲线几乎为一直线。 2 3 3 沉积微相展布 m 沉积微相纵向展布( 剖面微相) 前人从地史演化角度研究认为，靖边气田奥陶系马家沟组马五段沉积总体代表了 海退( 马五。马五。) 一海进( 马五。) 一海退( 马五。马五。) 条件下的沉积( 谢庆邦， j 9 9 0 ) 。由此可知马五，段沉积是海退条件下的沉积产物。虽然马五殷形成于海退条件 下，但出于海平面的次级升降变化所引起的次级海侵海退旋回，从而使区内马五，段 沉积经历了潮下潮间潮上多旋回演化。薄片观察显示在其沉积时期存在沉积间断， 反映在薄片上为岩石矿物级别差异大。 b 沉积微相平面展布( 平面微相) 潮坪沉积体系受一系列因素所制约，诸如相对海平面变化、古气候、沉积物源供 给、海岸古地形、潮差大小等等，这些因素制约着沉积相带的展布。为了客观评价储 层，依靠薄片观察，依据沉积学原理( 沉积微相划分标志) ，采用多薄片观察方法， o 第二章马五。气藏的地质特征 利用地质统计学优势相法，确定单井单层段沉积微相，但是在绘制平面微相时，利用 “沃尔索相律”进行调整，使得沉积微相在平面上流畅平整。 由于岩心和薄片观察数量和井数有限。平面微相仅仅依靠观察井点沉积微相，邻 井采用测井相，综合二者绘制出马五。“段沉积时的沉积微相平面展布图( 图2 5 ) 。 从研究区马五。“沉积微相图可以看 出：总体呈现出从东向西沉积微相由潮 下向潮上过渡的格局，沉积微相呈南北 展布、东西分带的局面。研究区马五。“ 主要微相为潮上膏云坪，呈大面积分布， 为马五。“储层的发育奠定了物质基础； 潮间含膏云坪分布在西部，与潮上膏云 坪共生，是马五。“储层发育的第二有利 微相；潮间潮道微相分布局限，该微相 风暴角砾岩发育，石膏含量少，难以溶 蚀形成有效储层，仅在陕8 1 、陕1 6 井区 存在；潮间潮缘泻湖微相位于局限的、 具有继承性的相对低洼区域，该微相区 域常常地层厚度比其它微相地层厚度 大，储层发育程度不高，难以构成有效 工业层段；潮下带泥云坪和泥灰坪分布 图2 5沉积微相平面分布图 范围最小，位于气田东部，该微相缺乏石膏等易溶物资，不能形成储集层。 综上所述，区内马五“段沉积具有如下特点，平面上为地形极平缓条件下的潮坪 沉积；纵向上马五。“段沉积从早到晚经历了潮下一潮问一潮上的多旋回沉积演化，其间 存在着极为暂短沉积间断；古气候变化也经历了由潮湿向干燥的转变，从而在马五。“ 段中出现了大量石膏晶体或结核沉积，它们的后期溶蚀导致了孔洞状白云岩的发育。 2 4 马五。沉积微相与储层物性关系研究 建立各类微相与储层物性分布区间关系( 图2 - 6 ) ，可以得到如下结论：马五。沉积一 成岩作用与储层孔隙度和孔隙类型存在着较良好的因果关系。7 5 的高孔隙度储层出现在 含有石膏、硬石膏的潮上带和潮间带溶孔末充填区、微充填区和半充填区：同时值得注 意的是2 5 的高孔隙度储层出现在潮下带和潮间带溶孔不发育区，分析认为造成这种结 果的原因主要是由研究方法中的二个方面引起的；一方面是因为沉积一成岩微相的优势相 与储层孔隙度的不统一引起的；沉积一成岩微相的优势相是通过薄片百分比确定的，而孔 隙度是储层段的加权平均值，二者会出现沉积一成岩微相的优势相段储层孔隙度低，而沉 积一成岩微相的劣势相段储层孑l 隙度高和整体储层段孔隙度高的情况；另一方面是因为孔 隙成因与孔隙计量的研究性质不同造成的；孔隙成因和充填特征是成因类型研究的内容， 西安石油大学硕士学位论文 而孔隙度分析是对孔隙空间的计量研究，二者性质是不同的；于是，就会出现孔隙总量 少、孔隙充填程度低、孔隙度低和孔隙总量多、孔隙充填程度高、孔隙度高的现象，表 现在平面上为溶孔充填物少的井区有低孔隙度储层分布和溶孔充填物多的井区有高孔隙 度储层分布。有效厚度、渗透率和含气饱和度分布趋势与孔隙度极其类似，这里不再赘 述；微相与物性的关系结果要求在利用物性参数优选有利井区和井位时，适当地在低产 区布井，而在高产区必须注意低产井的存在。 图2 - 6 各类微相储层参数对比图 第三章油气储层随机建模的原理 第三章油气储层随机建模的原理 目前，从事储层随机建模的人员专业背景相当广泛，从数学地质的，应用数学的和 概率统计的，到石油地质学，储层沉积学，油藏工程的和计算机软件的，也有地震，测 井的。人们对储层随机建模技术寄于极大的厚望，试图运用这门技术解决沉积相带和渗 透率、孔隙度的空间分布，以及断层、裂缝等的空间分布。同时，人们还正在运用地震 资料进行储层随机建模，并已获得不同程度的成功。进而，人们希望在预测剩余油的分 布和加密井的位置，进行非均质性分析，计算油气储量，改善油藏数值模拟的效果，进 而提高油气田采收率方面取得经济效益。 储层随机建模技术和其他技术相比，在信息的获取、加工和转换方面有着明显的优 点： 1 ) 以储层沉积学作为理论基础，用沉积相带的空间分布控制着储层物性参数的空间 分布； 2 ) 为把地质，地震，测井和油藏工程等各种不同静态的、动态的信息的结合提供了 可行的途径； 3 ) 利用随机性的概念，较合理地处理了测井数据和岩心数据比较稀少造成的不确定 性： 4 ) 较好地解决了各种数据分辨率不同给数据和信息的结合带来的矛盾。 3 1 油藏描述技术和石油地质统计学 我国著名的开发地质学家裘怿楠教授在油藏描述、储层三维定量地质模型的建立、 和储层沉积学等方面做过许多工作，有过精辟的论述i ”1 【l i l 。 3 1 1 油气生产的需要 在主要产油国，随着勘探领域转向了自然经济和地质条件比较复杂的边远地区，促 使成本上升。而同时，已投入开发的含油气盆地的勘探开发成熟度很高。已开发的老油 田现有技术条件下预计采收率仅3 5 左右，大有潜力可挖。挖掘这部分潜力，引起人们 更大的重视。岂不说采用化学剂的三次采油，依靠现有的二次采油技术( 注水) ，通过深 入认识储层的非均质性，依靠各种改善采油技术，还有1 9 的储量潜力可供挖掘动用。 在我国石油工业的发展中，为了稳定东部油田油气产量，近一步挖掘已开发的主力 油田的潜力，提高其采收率，具有重要的意义。由于采用了注水开发，这些主力油田目 前已进入高含水期。搞清目前高含水条件下油藏内剩余油的分布状况，是正确采取挖潜 措施的前提。油藏精细描述正是为适应这一要求发展起来的。 油田进入高含水期以后，油层内剩余油分布已高度分散。均匀地成批钻加密井一般 已不具备条件，必须优选剩余油富集区有针对性地采取措施。我国一些主力油田都已进 入这一阶段。 近年来我国油田开发正面临着从易开发区向难开发区和边远地区，从部分油藏的高 西安石油大学硕士学位论文 含水、高采出程度，到储采基本平衡向严重不平衡过渡的严峻形势。再考虑到中国陆相 储层的复杂性，这些都需要对储层进行更加全面深入的研究。目前地下油水分布情况发 生了巨大的变化，呈现出高度分散、局部集中，剩余油多分布在差、薄、边部位，开采 难度增大等特点。这些主要是由于储层的各种非均质性及复杂的构造断层切割所造成的。 因此，为了搞清含水期老油田地下剩余油分布规律，进一步提高滚动勘探开发工作水平， 需要更加精细的储层描述，预测井间砂体及各种油藏参数的分布规律，建立精细的三维 定量预测地质模型( 穆龙新等，2 0 0 0 ) 。 油藏精细描述的目的就是为了建立一个可供研究剩余油饱和度分布的油藏地质模 型。这涉及如何估计井问未钻井地区的储层变化和各种参数值。这是进行油藏精细描述 遇到的一个技术难点。油田开发的特殊性决定了这一问题的重要性。只能通过井孔了解 油藏，而井间( 一般数百米井距) 油藏体积比井孔体积大干百万倍。这部分体积的油藏 参数要通过少量井孔资料来推测估计。为了估计值接近于合理和实际，目前出现了两大 技术，即储层地震技术和地质统计学为基础的随机建模技术。 3 1 2 储层沉积学的发展 储层沉积学( r e s e r v o i rs e d i m e n t o l o g y ) 的任务是应用沉积学理论和相分析方法， 描述各种环境下沉积的油气储层特征( r e s e r v o i rd e s c r i p t i o n ) ，是沉积学的一个应用 分支。它兴起于6 0 年代，7 0 年代后期比较趋于成熟，在勘探和开发实践中得到比较成 功的应用。促使其发展的生产动力是海上油田的大量勘探和开发，以及改善二次、三次 采油提高采收率的需要。海上勘探和开发石油耗资大，发现油气田后希望以较少的探井 资料，能对油气藏作出比较正确的估计，正确设计开发井位和钻井平台，能在开发中得 到较好的经济技术效果。这就要求对油气藏，特别是储层特征作出比较正确的预测和描 述。二次采油注水技术的发展，不断地揭露控制和影响水驱油效果的地质特征，使人们 认识到假如开发早期能正确描述出这些储层特征，二次采油的效率还可以大为提高。三 次采油方法的大量试验，更进一步说明储层的一些宏观和微观的特性，使筛选三次采油 方法成为关键。一些三次采油方案的失败，往往是由于没有正确认识某一方面的储层特 性。出于这些生产实际的需要，应用沉积学理论和方法解决石油开发中的储层描述问题， 就应运而生了。 储层沉积学在石油生产实践中，所以有如此旺盛的生命力，仍离不开沉积学的近代 进展。关键在于：一是现代沉积调查的大量积累，建立了各种沉积概念模式；二是水槽 试验为主的基础理论研究，加深认识了各种沉积现象的形成机理。 石油生产对储层描述的要求日益从宏观向微观方向发展；储层沉积学工作者力图由 定性发展到定量地描述储层。储层沉积学的出现为油藏描述的诞生创造了条件，并为它 的进一步发展提供了理论依据。 3 1 3 油藏描述 油田开发工作包括两大部分：认识油藏和改造油藏。它们是贯穿于油田开发全过程 1 4 第三章油气储层随机建模的原理 的两个永恒的课题。前者是基础。油藏地下情况认识清楚了，油田开发的成功则取得了 一大半。在认清油藏地下情况基础上，才能确定开发措施，优化开发方法，才能以最少 的人力财力投入，获得最大的油气采收率和经济效益。所以，油藏描述作为油田开发的 一项基础工作，一直受到极大的重视。随着石油工业的发展，油田开发的深入，油藏描 述直在不断地发展提高。 八十年代以来世界上油藏描述的动向，可以用“精细油藏描述”来形象化的概括。 “精”就是要提高定量化和精确度；“细”是指描述内容和尺寸越来越细，也就是分辨率 要求越来越高。西方在术语上也有所改变，近年来逐渐以“r e s e r v o i rc h a r a c t e r i z a t i o f f ” ( 油藏表征) 来代替原来的“r e s e r v o i rd e s c r i p t i o i l ”( 油藏描述) ，其内涵就是反映了 油藏描述这一动向。再具体地说，油藏描述的发展动向可归纳为，宏观向微观方向发展； 定性向定量方向发展：单一学科向多学科综合方向发展。 以上诸因素，终于使人们提出了油藏描述的概念，使人们能综合地应用地质、地震 和测井等资料，以前所未有的程度定量地描述所关心的油藏。油藏描述的概念被广大的 地质学家，地球物理学家和计算机工程师所接受，对于石油的勘探和开发起了很大的推 动。同时，油藏描述本身从八十年初期以来，在九十年代有了很大的发展。这主要表现 在以下三个方面。 1 ) 对已有的数据稀少和存在着误差等原因引起的地下数据的不确定性有了进一步的 认识，提出用随机的方法解决油藏描述的问题，产生了储层随机建模技术乃至石油地质 统计学等一系列的方法。 2 ) 对储层非均质性进行了全面的认识，提出了针对储层非均质性进行建模的概念。 3 ) 提出了油藏描述的核心是建立储层三维定量地质模型。 3 1 4 石油地质统计学的形成 地质统计学作为随机过程理论在地质上的一个应用，已经存在了近五十年。自然界 有许多随机现象，如地震，台风的发生，在经济领域，如期货，保险业的发展，以及医 学领域中的传染病学等问题，都可以用随机过程理论来描述和分析。认识这些自然现象 和客观事物的本质，确定决策方案，减少损失，具有重要意义。 石油地质统计学作为一个学科曾被学者们多次提及。然而，被国际上权威学者正式 系统地加以叙述，则是在1 9 9 9 年( j o u r n e l ，1 9 9 9 ) 。斯坦福大学石油工程系的a j o u r n e l 教授在他的论文中，以已召开的五次国际地质统计学大会取得的成果为纲，系统地叙述 了石油地质统计学的过去、现在和将来。 如果矿业地质统计学可以追溯到本世纪5 0 年代早期的h s i c h e l ( 1 9 4 9 ) 和d k r i g e ( 1 9 5 1 ) 的论文，那么地质统计学的理论可以追溯到5 0 年代的晚期的年轻的数学家 【；m a t h e r o n ( 1 9 5 5 ，1 9 5 7 ) 的两篇论文。美国斯坦福大学石油工程系教授儒尔奈耳在1 9 7 4 年发表的专著“矿业地质统计学”全面地总结了地质统计学在当时的发展( j o u r n e la n d 1 u i j b r e g t s ，1 9 7 8 ) 。这本著作的影响很大，至今仍被广泛地引用。 西安石油大学硕士学位论文 儒尔奈耳教授在1 9 7 4 年发表的论文中，讨论了随机模拟在矿业中的应用，那时他称 随机模拟为条件模拟。随后，他在1 9 7 8 年出版的专著“矿业地质统计学”第七章“矿床 的模拟”中作了详细的讨论。地质统计学中的随机模拟在油藏描述中的应用，已被世界 各国的同行称为油气储层的随机建模。它从挪威h y d r o 石油公司的哈得逊博士( h h a l d o r s e n ) 和美国德州大学奥斯汀分校的莱克教授( l l a k e ) 在1 9 8 4 年共同发表的油 气储层随机建模方面的第一篇论文开始，经历了十五年的发展历程。石油地质统计学直 到8 0 年代才日趋成熟，取得了地质统计学中的主流地位。 使得石油开发地质