（计算机应用技术专业论文）模糊聚类分析方法在油藏分类中的应用研究.pdf

摘要 油藏分类是油气藏管理中的重要环节，是油藏评价、制定油藏开采方案的基础，是 分类油藏研究的需要。根据科学、合理的油藏分类，筛选有针对性的开采技术，对于提 高油藏的采收率和油田开发的经济效益至关重要。油藏数据具有数量大、参数多、差异 大的特性。在以往的油藏分类过程中，通常是根据油藏管理人员的经验以某一常用分类 参数的界限值为分类标准，人为参考其它参数，得出分类结果，并以此为依据来制定油 藏开采方案。在多参数情况下，这样的分类很难或可认为几乎不可能科学、综合地考虑 多个油藏参数，很容易制定出不符合实际的油藏开采方案，造成严重的经济损失。 采用聚类分析方法进行油藏分类，能够使分类由单一参数界限向多参数综合分析转 变，最大限度地按油藏的近似程度分类，使油藏分类结果更加科学、合理。 然而，经典统计学系统聚类分析方法和动态聚类分析方法都在一定程度上要求人工 干预来完成分类，即需要人为给定阈值或初始聚类中心、聚类数目。而且，经典统计学 聚类分析方法对待聚类样本中个别误差较大数据干扰聚类分析问题的处理能力较差。 为此，与概率论随机变量的数字特征相对应，本文给出了模糊统计学随机变量统计 体征的定义。以此为理论依据，并参照经典统计学系统聚类分析方法和动态聚类分析方 法的基本思想，提出了模糊统计学聚类分析方法。 为了便于对大量油藏数据进行分类，本文以经典统计学动态聚类分析方法和模糊统 计学聚类分析方法为基础，搭建了模糊多元统计分析系统平台，该平台具有新建数据、 打开数据、编辑数据、动态聚类分析、模糊聚类分析及保存分析结果等功能，界面友好、 操作方便，有可移植性。通过在我国东部某油区油藏分类中的试用，该平台得到了油藏 工程领域专家的认可。由于油藏分类体系复杂，该平台还有待进一步研究和扩展。 通过结果对比和聚类有效性分析发现，模糊统计学聚类分析方法由于引入了离差隶 属度和将全部待聚类样本作为初始聚类中心使得测量中异常数据对聚类分析的干扰及 聚类结果对初始待聚类样本顺序的依赖性明显降低，有效地保障了聚类的无监督性。 最终得出结论，在油藏分类中应用模糊统计学聚类分析方法比经典统计学聚类分析 方法有效，模糊统计学聚类分析方法无须人为干预，能够较科学地综合定位油藏类型， 使得以此为依据制定出的油藏开采方案更为科学合理，能为油田的有效开发提供决策支 持，为现代油藏管理提供服务，使油田的开采收益得到提高。 关键词：模糊统计；模糊聚类；油藏分类 a b s t r a c t p e t r o l e u mr e s e r v o i rc l a s s i f i c a t i o ni sa l li m p o r t a n tp a r ti nr e s e r v o i rm a n a g e m e n tw h i c hi s t h eb a s i so fe v a l u a t i n gr e s e r v o i r sa n di n s t i t u t i n gr e s e r v o i rd e v e l o p m e n tp r o j e c t s i t st h e n e c e s s i t yo fr e s e r v o i rc l a s s i f i c a t i o nr e s e a r c h p r o p e rd e v e l o p m e n tt e c h n i q u e sb a s e do n s c i e n t i f i ca n dr e a s o n a b l er e s e r v o i rc l a s s i f i c a t i o ni sv e r yi m p o r t a n tt oe n h a n c eo i lr e c o v e r y e f f i c i e n c ya n de c o n o m i cp r o f i t s 1 1 1 er e s e r v o i rd a t ah a st h ec h a r a c t e ro fl a r g ea m o u n t m a n y p a r a m e t e r sa n dd i v e r s i t i e s i nt h ep r o c e s so f r e s e r v o i rc l a s s i f i c a t i o na g o ，d e v e l o p m e n tp r o j e c t s h a v eb e e nr n a d eb yr e s e r v o i rn l , q l l a g e r s e x p e r i e n c e ，w h i c hh a v eo n l yc h o o s eo l l ep a r a m e t e ri n c o m m o n 蛳a ss t a n d a r dm a i n l ya n dc o n s i d e r e do t h e rp a r a m e t e r s t h i sk i n do fc l a s s i f i c a t i o n c o u l dn o tc o n s i d e rm a n yp a r a m e t e r st o g e t h e rs c i e n t i f i c a l l y , s oi tw o u l dm a k ew r o n gr e s e r v o i r d e v e l o p m e n tp r o j e c t se a s i l ya n dc a u $ et h ee c o n o m i cl o s i n gb a d l y a p p l y i n g t h ec l u s t e r a n a l y s i s m e t h o dt or e s e r v o i rc l a s s i f i c a t i o nc a nm a k et h e c l a s s i f i c a t i o nc h a n g ef r o mo n ep a r a m e t e rt om a n yp a r m n e t e r s ，w h i c hc a nm a k et h er e s e r v o i r c l a s s i f i c a t i r e s u l t sb es c i e n t i f i ca n dr e a s o n a b l e h o w e v e r , t h ec l a s s i c a ls t a t i s t i c sc l u s t e ra n a l y s i sm e t h o d sn e e ds u p e r v i s i o n , s u c ha st h e t h r e s h o l d t h ei n i t i a lc l u s t e rc e n t e ra n dt h ec l u s t e rn u m b e r m o r e o v e r , t h e ya l ei n e 伍c i e n to n s o l v i n gt h ep r o b l e m so f i n d i v i d u a le 盯o rd a t ai nc l u s t e r i n gs a m p l e s t h e r e f o r e ，t h i sd i s s e r t a t i o ni sb a s e do nc l a s s i c a ls t a t i s t i c sc l u s t e ra n a l y s i sm e t h o d s c o m p a r i n gt or a n d o mv a r i a b l e s n u m e r i cc h a m c t c ri np r o b a b i l i t yt h e o r y , w h i c hp r e s e n t sf u z z y r a n d o mv a r i a b l e s s t a t i s t i cc h a r a c t e ra n df u z z ys t a t i s t i c sc l u s t e ra n a l y s i sm e t h o d i no r d e rt oc l a s s i f yt h eo i lr e s e r v o i rc o n v e n i e n t l y , t h i sd i s s e r t a t i o ni sb a s e do nt h e c l a s s i c a ls t a t i s t i c sd y n a m i cc l u s t e ra n a l y s i sm e t h o da n df h z z ys t a t i s t i c sc l u s t e ra n a l y s i s m e t h o d ，c r e a t e saf u z z ym u l t i v a r i a t es t a t i s t i c a ls y s t e mp l a t f o r mw h i c hh a st h ef u n c t i o no f c r e a t en e wd a t a , o p e nd a t a ，e d i td a t a , d y n a m i cd u s t e ra n a l y s i s ，f u z z yc l u s t e ra n a l y s i sa n ds a v e r e s u l t se t c 1 1 舱i n t e r f a c ei sa m i c a b l ea n de a s yt oo p e r a t e i t sa l s oh a st h et r a n s p l a n ta b i l i t y t h i sp l a t f o r mh a sb e e nu s e dt oc l a s s i f yo i ir e s e r v o i r si na l le a s to i lf i e l da n db e e na p p r o b a t e d b yr e s e r v o i re n g i n e e r i n ge x p e r t s b e c a u s eo f t h ec o m p l e x i t yo f o i lr e s e r v o i rc l a s s i f i c a t i o n , t h i s p l a t f o r mn e e d sm o r er e s e a r c h i n ga n de x p a n s i o n i nt h ef u t u r e a f t e rt h ec o m p a r i s o na n dc l u s t e rv a l i d i t ya n a l y s i s ，i ts h o w st h a tt h e 畸s t a t i s t i c s c l u s t e ra n a l y s i sm e t h o dm a k e st h ei n f l u e n c eb yt h ea b n o r m a ld a t ai nt h ec l u s t e rp r o c e s sa n d t h ec l u s t e rr e s u l t s d e p e n d e n c eu p o nt h ei n i t i a lc l u s t e rs a m p l e sw e a k e no b v i o u s l yb e c a u s eo f t h ed e v i a t i o ns u b o r d i n a t ed e g r e ea n di n i t i a lc l u s t e rc e n t e r s ，w h i c ha s s u r e st h eu n s u p e r v i s e d u a t u r co f c l u s t e ra n a l y s i se f f i c i e n t l y t h ec o n c l u s i o ni st h a ti nr e s e r v o i rc l a s s i f i c a t i o nt h ef u z z ys t a t i s t i c sc l u s t e ra n a l y s i sh a s v a l i d i t y , c o m p a r i n gt ot h ec l a s s i c a lc l u s t e ra n a l y s i s i ti su n s u p e r v i s e da n dc a nf i xr e s e r v o i r t y p e ss c i e n t i f i c a l l y , c o n f i r md e v e l o p m e n tm o d e sr a t i o n a l l y , m r k ed e c i s i o n se f f e c t i v e l y , p r o v i d es e r v i c e st or e s e r v o i rm a n a g e m e n ta n di n c r e a s ee x p l o i t a t i o np r o c e e d st ot h eo i lf i e l d k e yw o r d s ：f u z z ys t a t i s t i c s ；f u z z yc l u s t e r ；r e s e r v o i rc l a s s i f i c a t i o n n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得东北师范大学或其他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作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 亟】蟹聋 日期； 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东 北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论 文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 日期： 指导教师签名：l 逊 1 3 期一翊监世 工作单位；空g a 垒l ! 丝驾垡i i l 茸壁盔箍 通讯地址：益盘璋叁函缉兰! ! ! 墨： 电话：2 塑匕墨墨。孙 邮编：坦! 塑 第一章引言 1 1 现代油藏管理的研究价值 1 1 1 现代油藏管理技术与油田经济效益 众所周知，石油不仅是现在而且是未来几十年中人类社会最重要的能源。把全世界 油藏的平均采收率取为3 0 进行估算发现目前油藏的石油可采储量约为1 6 0 0 x1 0 8 m 3 。根 据杰奎得( j a c q i a r d ) 的估计，世界上未发现的石油可采储量约为9 5 0 x1 0 m 3 1 2 0 0 i o y ，可见，世界各地仍存在巨量的石油天然气未能开采出来。而世界原油储量的近年 增长量有四分之三来自正在开采的油气田。因此，加强油气藏管理，提高油气藏开采效 益，将是未来十几年中人们应关注的重要问题“3 。 油气藏管理始于2 0 世纪7 0 年代以前，起初主要是进行油藏开发相关的各个学科“各 自为战”的非集约型的油气藏管理。从2 0 世纪7 0 年代末至9 2 0 世纪8 0 年代，c r a i g ( 1 9 7 7 ) ， h a r r i s ，h e w i t t 等学者提出了利用地质、地球物理和油藏模拟等多学科最佳协作的油气 藏管理。进入2 0 世纪9 0 年代后，开始利用计算机，并采用地球物理、油藏地质、油藏工 程、钻井完井工程、地面建设工程和经济分析与管理等学科多学科结合的方法进行油气 田( 藏) 管理。如今，油气藏管理技术更加强调各学科的集约化、先进技术的经济实用 化，注重油气藏开发方案的正确制定、实施和完善，强调获得最佳的经济采收率。 世界石油工业在总体上具有下列发展趋势：1 ) 能力过剩居主导；2 ) 需求增长适中； 3 政府对储量的所有权及产品控制增大；4 ) 世界储量增长率缓减；5 ) 环境费用递增； 6 ) 油价波动大。由于这些原因，石油工业越来越重视盈利率，尽最大努力降低找油和 开发成本、开采费用、优化油气田的开采、采用新技术和创新方法尽量减缓随时间下降 的产量。 在我国石油工业贯彻以经济效益为中心求发展的新时期，油气藏管理的地位和作用 显得尤为重要n 1 。从国内的发展来看，虽然自2 0 世纪9 0 年代中期便开始大力提倡油气藏 管理技术的推广和应用，但由于计划体制、人事制度以及所有制关系等多方面的制约， 油气藏管理的一系列方法和措施难以得到有效实施和保证。因此，在这种背景下，国内 的油气田开发往往面临两个根本性的难题：一是各学科协调不够，各自为战的现象严重； 二是效益低下，一些油气田甚至到了开发后期以牺牲企业效益去获取较高的油气采收率 的程度。合理运用现代油气藏管理技术来解决油气田开发难题提高油田的经济效益十分 必要m 。 现代油气藏管理技术更加强调各学科的集约化、先进技术的经济实用化，注重油气 藏开发方案的正确制定、实施和完善，以获得最佳的经济采收率。利用计算机技术，采 用地球物理、油藏地质、油藏工程、钻井完井工程、地面建设工程和经济分析与管理等 多学科结合的方法科学地对油气田( 藏) 进行管理意义十分重大。现代油藏管理涉及的 主要技术见表1 1 。 l 表1 1 现代油气藏臂理涉及的主要技术 地球物理学地质学采油( 气) 工程油气藏工程 二维地震；三岩心描述：薄片分析：显作业成本分析；资料的开发经济评价；测井分析；不稳定试 维地震；井问微镜；图像分析；x 射线收集；增产措施；垂直井；常规岩心分析；c t 扫描、核磋 层析；vsp同位素分析# 沉积相模管流模拟；地面管流模共振：流体物性分析：递减曲线分析： 剖面；多元地型；成岩模型；3d 地质拟；节点分析法物质平衡方法；注水开发技术；流管 震；切变波测模型；遥摩技术：随机模法模型；油气藏数值模拟；e or 筛 井拟；神经网络选；eo r 技术；油藏资源评价类比 法、统计法、成固注；地质统计学 1 1 2 现代油藏管理与油藏分类 油气藏管理是当今国际石油界最流行的用语之一，现代油气藏管理的积极倡导者 g c t h a k u 在提出这一概念时指出：油气藏管理( r e s e r v o i rm a n a g e m e n t ) 可定义为合 理地利用多种技术以达到最大的利润和经济采收率。 在油气藏管理过程中，人们所面临的最重要的工作，如果用一句话来高度概括，那 就是傲出是否以及如何于预油气藏的选择，面恰当的油藏分类正是确保能够正确于预油 气藏的关键。 油藏分类是油气藏管理中的重要环节，是油藏评价、制定油藏开采方案的基础“1 。 对油藏进行有效的分类，制定出高效实际的开采方案对于油田的发展具有重大的战略意 义。毋庸置疑，如何才能科学的、正确的迸行油藏分类无疑成为油藏管理人员及科研人 员密切关注的问题，油藏分类是油气藏管理的需要。 同传统的油气藏管理不同之处是现代油气藏管理将技术、经济与管理等科学相结 合，多学科的协同与综合以达到最好的经济效益和开发效果。现代油气藏管理始于油气 田的发现，终于油气田的废弃，贯穿在油气田开发的各个阶段之中“3 。一般来说，一个 油田发现后大致可分为远景分析、评估阶段、开发决策、开发操作、生产阶段，最后到 报废。不同阶段都反映了人们对油气藏认识的深化。每个阶段的任务可归纳如下： ( 1 ) 远景分析：从法定机构获得勘探许可证后由勘探组负责远景分析。使莱一探 区获得勘探许可证或执照之前，要收集所有资料，决定出成功率的可能范围、勘探区的 大小以及许可区域的具体后勤问题。 ( 2 ) 评估阶段；在此阶段，要进行评估井设计，确定出储集层的范围和性质。其 技巧是依据发现井的数据估算出商业性开采所需要的最小储集层大小。本阶段首批评价 工作要求发现管理组具有以下功能：确定这一发现是否具有足够价值，证实出评估的随 后各阶段是否有必要进行下去；指出是否有必要与同一区域其它发现对比排队，以确定 评价工作的先后顺序；指出与地质结论不符的重要不确定因素，这可包括断层、构造形 状、流体界面；初步估算出油气地质储量。 ( 3 ) 开发决策：油气田开发之前，可能要做出决定，中止数据的收集作业。当评 价井已可充分决定储集层的范围和性质，或再作新的评价只是简单地重复已取得的数据 时，如再钻新井或再开展新的地震勘探并不会增加更多的资料，就属这种情况。 ( 4 ) 开发操作：在此阶段，工作内容包括前期钻井( 对于海上油气田指安装平台 2 前的钻井) 、安装平台( 分离器) 和采出的油气输送设施( 油轮或管道) 等在内的地面 设施。 ( 5 ) 生产阶段：在此阶段，产量将达到某一目标稳产值，并尽可能长时间地保持 这一产量。最终虽不可能使产量维持不变，但油气藏管理将致力于减缓产量的递减速度。 该阶段开采方法主要有两大类，即一次开采和辅助能量开采。一次开采利用的是油气藏 的天然能量，这可包括重力驱动、气顶驱动、溶解气驱、水侵驱或综合驱。外部能量开 采可进一步分类为：1 ) 二次采油( 注水、注气或两者相结合) ；2 ) 改善油气藏管理( 涉 及油气藏管理的新技术及创新，后期油气田降压、稠油开采工艺、改进注水方法及注采 技术、水平井和定向井技术) ；3 ) 提高采收率( 包括c o ：混相驱、注气混相驱、注表面 活性剂和聚合物、热采工艺) 。 ( 6 ) 报废：一旦生产不再经济可行，油气田便被报废。 由此可见，油气藏管理在油气田开发的各个阶段中任务不尽相同。当前一个主要挑 战是加强已开发油气田的油气藏管理技术。理由是油价偏低、波动大，各类油气藏资源 常常十分有限，油气藏资料有限，获取更多资料的机会也有限。已开发油气田的油气藏 管理要求不断进行经济效益分析，做出增加投资的决策，从提出问题到解决方案以及项 目筛选与执行项目同时进行监测。增加投资往往只能加快采油速度，并不能增加最终产 量。因此，这种增加投资需作慎重分析。 按照最新概念，一个油气藏的生命周期，如图1 1 示，应该从发现该油气藏的勘探 算起，接下来是详探、钻井基建、一次采油、二次采油和三次采油，最后是废弃。 圈1 1 油气曩的生龠周期 油气藏管理贯穿于油气藏的整个生命周期，它具有如下的特点： ( 1 ) 长期性。一个油气藏从勘探发现算起，经过详探、钻井基建、一次采油、二 次采油和三次采油，最后到废弃，一般都要经历百年以上。所以，油气藏管理是需要几 代人来接替完成的一项长期任务。 ( 2 ) 复杂性。人们只能直接观察和接触到储层体积中占比例极其微小的部分。储 层微相三维分布的复杂性和储层物性的平面、层间及层内的非均匀性；油藏开发过程的 不可逆转性；油气藏动态响应具有滞后性；地下形势的变化具有惯性等等均使油气藏管 理变得十分复杂。 ( 3 ) 综合性。油气藏管理需要动用物探、地质、钻井、测并、试油试采、油藏工 程、采油、井下作业、地面建设、动态监测等各学科、各专业的人员和设备进行长期的 密切协作。所以，油气藏管理是一项长期的复杂的极具综合性的系统工程。 综上所述，油气藏的管理要求各个专业的奉献与努力，要想成功地完成一个油气藏 管理项目，则必须制定一个综合性的油气藏管理方案。认真研究油气藏特征、整体环境、 适用技术等关键因素是科学地制定出油气藏的长短期管理策略的先决条件。油藏分类决 定开采手段、开采设备、开采收益，直接影响到油藏管理方案编制的有效性，是提高采 收率的重要环节。从广义角度看，需要较好的油藏分类来有效服务于油藏地面、地下工 程及油气藏管理方案的制定。 1 1 3 聚类分析在油藏分类中的应用 油藏分类反映油气藏特征，是确定合理油藏管理目标的关键因素。油藏数据具有数 量大、参数多、差异大的特性。通常，油田在经过一次和二次采油后，仍有占地质储量 约2 3 的原油留在地层中。目前每年探明的新增石油储量十分有限，发现大型油田的可 能性正在逐年降低。因此，为了最大程度地开发和利用现有的资源，人们发展了各种提 高采收率技术( e o r 技术或称强化采油技术) ，以尽可能多地开发有限的石油资源。目前， 世界原油总产量约有3 以上来自于e o r 技术，可以预料这种产油量今后还会进一步上升。 在以往的油藏分类过程中，通常是根据油藏管理人员的经验以某一常用分类参数的 界限值为主，人为参考其它参数，得出分类结果，并以此为依据来制定油藏开采方案。 在多参数情况下，这样的分类很难或可认为几乎不可能科学、综合地考虑多个油藏参数， 很容易制定出不符合实际的油藏开采方案，造成严重的经济损失。采用聚类分析方法进 行油藏分类，能够使分类由单一参数界限向多参数综合分析转变，最大限度地按油藏的 近似程度分类，使油藏分类结果更加科学、合理、可信。 聚类是根据研究对象的某些特性，运用数学工具，对研究对象进行分类，即把所给 的数据集合分配到几个不同的类中，使在同一类的数据比其他类中的数据更相似”。聚 类分析是一种无监督的分析方法，基本目标是发现项目( 或变量) 的自然分组方法“。 近年来，随着模糊数学的发展，使得模糊理论在聚类分析中得到了广泛的应用。 目前，模糊数学的应用范围已扩展到工程技术、经济、管理等多个方面。在石油工业中， 模糊数学已被广泛应用到地震解释、钻井、录井及数据解释、经济评估、油藏描述等多 个领域。模糊聚类分析方法是模糊集合论与聚类分析理论相结合的产物，它为解决待聚 类样本中存在的个别误差较大数据干扰聚类分析的问题提供了完备的理论依据和方法 模型。在实际应用中，仪表测量值、入为因素等都容易使油藏数据产生误差，在这种情 况下采用模糊聚类分析方法进行油藏分类就显得十分必要了。 1 2 国内外研究现状 从目前可检索到的文献和资料中得知，国内外有关于采用聚类分析方法进行油藏分 类、油气成因类型判别、地质样品分类方面的文献，仅限于经典统计学的系统聚类分析 4 方法，检索到有关模糊聚类分析方法用于建立注气油藏筛选模型的文献和有关模糊聚类 分析用于评价油藏质量的文献，还没有检索到模糊聚类分析方法在油藏分类中应用的相 关文献。 通过调查得知，国内几个较大知名的油田在油藏分类方面都限于油藏工程领域专家 干预为主、单参数分类或定性分类，在定量分类及相关应用软件的研发方面还处在不断 研究探索的阶段。 由于油藏分类涉及的学科多、范围广、体系复杂，有可扩展性和开放性，同时具备 一定的科研潜力，因此，本课题的独创性研究得到了油藏工程领域专家的认可和大力支 持。 1 3 本文的主要研究内容 本文在阐述现代油藏管理中油藏分类重要作用的基础上，说明采用聚类分析进行油 藏分类的必要性、科学性及重要经济价值。通过分析经典统计学聚类分析方法在我国东 部某油区实际油藏分类中所表现出的局限性，建立适合于实际油藏分类的模糊统计学聚 类分析模型、聚类有效性评价指标及模糊多元统计分析系统。最终试用结果表明，模糊 统计学聚类分析方法能够降低油藏数据中的异常数据对分类结果的不良影响，综合考虑 多项油藏参数，对油藏数据进行无监督分类，使油藏分类结果更加科学、更能体现出油 藏数据的真实特征，为油藏管理人员制定出更符合开发实际，更具合理性的油藏开采方 案提供有效的决策支持，使油藏管理更具效益。本文的主要研究内容如图1 2 示。 圈1 2 本文的主要研究内容 5 第二章油藏与油藏分类概述 2 1 油藏概述 石油又称原油，是以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产旧。在地下油 气藏中石油无论在成分上还是在相态上都是极其复杂的混合物。在成分上以烃类为主， 含有数量不等的非烃化合物及多种微量元素。在相态上以液态为主，溶有大量烃气和少 量非烃气，并溶有数量不等的烃类和非烃类的固态物质。因此，石油没有确定的化学成 分和物理常数。 油气储存于地下的一些具有微小孔隙的岩石中，就像水充满海绵一样。能够容纳和 渗滤流体的岩层称为储集层嘲。储集层必须具备两个条件：一是要有容纳流体的空间， 即孔隙；二是具有渗滤流体的能力，即孔隙是连通的，流体在其中可以流动。分布最广、 最重要的储层有油砂岩类、砾岩类、碳酸盐岩类，此外还有火山岩、变质岩、泥岩等。 在储集层上方，能够阻止油气向上逸散的岩层称为盖层嗣。盖层对于圈闭的形成有 着重要的意义。盖层之所以能封隔油层，使油气藏得以形成的主要原因是由于盖层的岩 性致密，碎屑颗粒极细，孔径小，渗透性差，无或少开启裂缝。常见的盖层有泥岩、页 岩、蒸发岩( 石膏、盐岩) 及致密灰岩。 烃源岩生成的油气经过运移后，在适宜的地方就会停下来，油气会随后不断地汇集 起来，发生聚集。这种储集联合封闭而形成的能聚集并保存油气的场所称为圈闭”。形 象地说，也就是储集层能作为盛装油气容器的部分。圈闭中油气聚集到一定数量后就成 为油气藏。油气藏是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水( 或气永) 界面的油气聚 集，是地壳中最基本的油气聚集单位。 油藏是在圈闭中含有的油气并成为单独水动力学系统的部分”。圈闭中不一定有油 气存在，没有油气的圈闭不是油藏；充满油气的圈闭才是油藏，如果油藏中油气没有充 满，则含有油气的部分才是油藏。油藏中即包括含有油气的储层，也包括储层中的油气。 属于不同的水动力学系统的应该分别作为不同的油藏。当一个圈闭中具有多个油层时， 要分别考虑水动力学系统。一个油田可以在垂向上有若干个油藏并存叠至。 油气藏通常仅占据圈闭的一部分，其极限则充满整个圈闭。油气藏的大小通常用储 量来表示嘲。另外还常用含油面积、油气柱高度、含油边界、气顶和油环等来度量油气 藏。油田开发是以油藏为单位的，体现在开发层系的划分上。 2 2 油藏分类概述 世界上已发现的油气藏数量众多，类型各异。为了研究掌握油气藏的基本特征和分 布规律，首先应该对其进行分类。这无论在理论认识方面还是从生产实践的角度看都是 十分必要的“1 。 对于油气藏，基于不同的目的有不同的分类方法。基于勘探找油的目的，石油地质 6 界通常依据圈闭类型这一左右勘探部署决策的生要因素来进行油气藏分类。基于开发的 目的，可以根据油气藏的储集层类型、油气性质、驱动类型等一些影响开发决策的因素 进行分类。 在油气藏的勘探地质分类方面，国内外石油地质专家曾提出过上百种分类方案，大 致可以概括为以下五种分类： ( 1 ) 圈闭成因分类法，以美国莱复生( a i l e v o r s o n ) 为代表。分为构造、地层 和混合三大类型油气藏。 ( 2 ) 储集层形态分类法，以前苏联布罗德( h 0 b p o d ) 为代表。分为层状、块状 和透镜状等油气藏。 ( 3 ) 以圈闭形态为主、圈闭成因为辅的分类方法，此方法由前苏联的西敏诺维奇 ( b b c e m e n o w e q ) 等人提出，分为油储顶弯曲、侧向遮挡和岩性封闭等油气藏。 ( 4 ) 按烃类相态分类法，分为油藏、气顶油藏、带油环气藏、气藏和凝析气藏等。 ( 5 ) 按油气产量和储量规模大小分类法，分为工业性、非工业性及小、中、大、 巨型油气藏等。 我国石油地质专家也提出过自己的分类，主要有：石油大学的张万选、张厚福所主 张的分类( 分为构造油气藏和地层油气藏) ；地质大学的陈荣书等所主张的分类( 分为 构造油气藏、地层油气藏、水动力圈闭油气藏和混台油气藏) 。此外，李德生、田在艺、 张文昭、胡见义等对我国的油气藏都提出过各自的分类。 。下面结合潘钟祥所著石油地质学一书，主要介绍一下构造油气藏、地层油气藏、 水动力( 或流体) 油气藏和复合油气藏四种油藏分类： ( i ) 构造油气藏 凡是储集层顶面发生局部变形或变位而形成的圈闭，称为构造圈闭。其中聚集油气， 称为构造油气藏。按照构造变形或交位，以及储集层的特点，大致可分四个亚类： 1 ) 背斜油气藏 背斜圈闭主要是由于储集层顶面拱起，上方被非渗透性盖层所封闭，而储集层下方 和下倾方向被水体或非渗透岩层联合密封而形成的。背斜圈闭聚集油气后，就称为背斜 油气藏。 2 ) 断层油气藏 凡是在储集层上倾方向，有时也包括旁侧各个方向被断层所封闭而造成的圈闭，都 称为断层圈闭。断层圈闭聚集油气后，就称为断层油气藏。 3 ) 裂缝性背斜油气藏 与背斜油气藏的区别在于。储集层不是层状孔隙渗透体，而是裂缝性的。裂缝性储 集层是指储集层由非渗透性或渗透性很差的岩层组成，只有经裂缝改造，才具有良好的 渗透性。 4 ) 刺穿油气藏 刺穿构造系指地层深处的岩体侵入上覆沉积岩而形成的构造。地下岩体刺穿沉积岩 层时，使储集层发生变形，并直接与刺穿岩体结合而形成的圈闭，称为刺穿圈闭。刺穿 7 圈闭聚集油气后，就成为刺穿油气藏。 ( 2 ) 地层油气藏 凡是储集层因地层变化( 地层被削蚀、超覆、砂或多孔储集层的楔入或尖灭，侧向 渗透性变差或非渗透性等) 而形成的圈闭，称地层圈闭。其中聚集油气，成为地层油气 藏。 1 ) 岩性油气藏 凡是储集层岩性变化所形成的圈闭，称岩性圈闭。聚集油气后，称岩性油气藏。 2 ) 不整合油气藏 储集层上倾方向直接与不整合面相切被封闭所造成的圈闭，称为不整合圈闭。在这 类圈闭中形成的油气藏，称不整合油气藏。 3 ) 礁型油气藏 礁组合中具有良好孔隙渗透性的储集岩体被周围非渗透性岩层和下覆水体联合封 闭而形成的圈闭，称为礁型圈闭。礁型圈闭的形态与礁组合中储集体的形态有关。在这 类圈闭中形成的油气藏，称为礁型油气藏。 ( 3 ) 水动力( 或流体) 油气藏 储集层中被高势面、非渗透性遮挡单独或联合封闭而形成的低势区，为建立在流体 力学基础上的圈闭定义。根据已有的勘探成果，与流体圈闭有关的油气藏可分为：背斜 型流体油气藏、构造鼻或构造阶地型流体油气藏、单斜型流体油气藏、水动力型油藏、 向斜型水封气藏。 ( 4 ) 复合油气藏 如果某一圈闭的储集层上倾方向，不是由单一因素，而是由两种或两种以上因素共 同封闭而形成的圈闭，称为复合圈闭。在其中形成的油气藏称复合油气藏。复合油气藏 常见的是构造一地层复合油气藏和流体一构造一地层复合油气藏。 基于油气藏开发的目的，油藏的分类主要从以下四方面来考虑： ( 1 ) 按油藏几何形态分类( 块状、层状、透镜状、小断块) ； ( 2 ) 按流体性质分类( 天然气藏、凝析气藏、挥发性气藏、高凝油油藏、稠油油 藏、常规油藏) ； ( 3 ) 按储层渗流特征( 孔隙性渗流油藏、裂缝及裂缝孔洞型油藏、双孔介质油藏) ； ( 4 ) 按驱动类型( 水压驱动、气顶驱动、重力驱动、溶解气驱动等) 。 2 3 油藏分类标准 根据中华人民共和国石油天然气行业标准s y t 6 1 6 9 1 9 9 5 跚：油藏分类标准如下： ( i ) 分类原则 i ) 油藏的地址特征 包括油藏的圈闭、储集岩、储集空间、压力等特征。 2 ) 油藏的流体及其分布 3 ) 油藏的渗流物理特性 r 包括岩石的表面润湿性，油水、油气相对渗透率、毛管压力、水驱油效率等。 4 ) 油藏的天然驱动能量和驱动类型 ( 2 ) 分类因素 1 ) 原油性质 低粘油：油层条件下原油粘度5 田p a s 。 中粘油：油层条件下原油粘度 5 2 0 m p a s 。 高粘油：油层条件下原油粘度 2 0 5 0 m p a s 。 稠油：油层条件下原油粘度 5 0 m p a s ，相对密度 0 9 2 0 。稠油又分为： 普通稠油i - 1 级：粘度 5 0 1 5 0 m p a s ，相对密度 0 9 2 0 。 普通稠油i - 2 级：粘度 1 5 0 1 0 0 0 0 m p a s ，相对密度 o 9 2 0 。 特稠油i i 级：粘度 1 0 0 0 0 5 0 0 0 0 m p a s ，相对密度 0 9 5 0 。 超稠油( 天然沥青) i l l 级：粘度 5 0 0 0 0 m p a s ，相对密度 o 9 8 0 。 凝析油：地层条件下介于临界温度和临界凝析温度之间的气相烃类。开采时，当地 层压力降至露点压力后凝结析出轻质的液态油，一般相对密度 2 1 0 1 2 0 0 0 m 3 m 3 之间，一般相对密度 1 7 5 。 高凝油：为凝点 4 0 的轻质高含蜡原油。 2 ) 圈闭 构造圈闭：分为背斜圈闭( 地层在构造运动作用下发生弯曲而形成向四周倾伏的圈 闭) 、断层圈闭( 储集层跟上倾方向受断层遮挡而形成的圈闭) 、刺穿圈闭( 由于岩体 刺穿接触遮挡而形成的圈闭) 。 地层圈闭：分为不整合圈闭( 以不整合面作为储集层上倾方向不渗透遮挡面而形成 的圈闭) 、岩性圈闭( 由于储集层在横向上岩性变化而形成的圈闭) 。 水动力圈闭：以水动力作为遮挡阻止油气继续向前运移而形成的圈闭。 复合圈闭：储集层上倾方向有两种或两种以上因素联合封闭而形成的圈闭。 3 ) 储集岩岩性 砂岩：粒度 0 0 0 3 9 2 m 的碎屑物含量占5 0 以上，同时粒度 2 咖的碎屑物含量 2 u n 的碎屑物含量 3 0 9 6 的碎屑岩。 碳酸盐岩：碳酸盐矿物( 含量 5 0 ) 为主要成分的沉积岩。主要岩石类型为石灰 岩和白云岩。 粘土岩( 泥岩) ：主要由粘土矿物( 多属水云母、高岭石、蒙脱石等层状硅酸盐) 及粒度 5 0 9 6 ) 组成的沉积岩。 火山碎屑岩：火山碎屑岩物( 含量 5 0 ) 堆( 沉) 积后经过固结或熔结等成岩作 用而形成的岩石，如凝灰岩。 喷出岩：熔岩流冷凝结晶而形成的火成岩，如玄武岩、安山岩等。 o 侵入岩：岩浆侵入地壳内冷凝而成的火成岩，另外也包括由非岩浆作用形成( 由变 质交代形成) 但外貌上具侵入岩特征的岩石。 4 ) 渗透性 高渗透：储集岩空气渗透率 5 0 0 x1 0 3 l l l n 2 。 中渗透：储集岩空气渗透率 ( 5 0 5 0 0 ) l o - 3 u m 2 。 低渗透：储集岩空气渗透率 ( 1 0 5 0 ) 1 0 - 3 u m 2 。 特低渗透：储集岩空气渗透率1 0 1 0 m 2 。 5 ) 油、气、水产状 边水：油藏含油外边界以外的油层水。 底水：油藏含油外边界以内直接从底部托着油的油层水。 气顶：油气藏中有游离的天然气聚集在液态石油之上，占据圈闭顶部，气储量系数 1 0 ，同时裂缝 1 0 ) 。细分为两种：一为双孔单渗型，储集空间为孔隙和裂缝，而渗 流通道是裂缝，为常见型；二为双孔双渗型，储集空间为孔隙和裂缝，渗流空间也是孔 隙和裂缝，为少见型。 裂缝型：油藏的储集岩中储集和渗流石油的空间主要为裂缝( 9 0 ) 。 8 ) 地层压力 正常地层压力：地层压力与静水柱压力基本一致，压力系数 0 9 1 2 。 异常高地层压力( 异常高压) ；地层压力明显大于静水柱压力，压力系数 1 2 。 异常低地层压力( 异常低压) ；地层压力明显小于静水柱压力，压力系数0 9 。 9 ) 原油中气的饱和度 未饱和：饱和压力低于原始地层压力，储层内只储藏着单相液态烃类。 饱和：饱和压力等于原始地层压力，储层内的流体为泡点液态烃类。 过饱和：储层内储藏有气，液两相流体( 即气顶油藏) ，饱和压力等于气油界面处 的原始地层压力。 1 0 ) 埋藏深度 浅层：埋藏深度1 5 0 0 m 。 中深层：埋藏深度 1 5 0 0 2 8 0 0 m 。 1 0 深层：埋藏深度 2 8 0 0 4 0 0 0 m 。 超深层：埋藏深度 4 0 0 0 m 。 1 1 ) 润湿性 亲水：岩石表面优先被水润湿，自发吸入法测定时，吸水量明显大于吸油量。 中性：岩石表面优先被水与被油润湿能力相近，自发吸入法测定时，吸水量明显基 本等于吸油量。 亲油：岩石表面优先被油润湿，自发吸入法测定时，吸油量明显大于吸水量。 1 2 ) 天然驱动类型 天然水驱油藏：驱油的能量主要来自边水、底水压力。 气顶驱动油藏：驱油的能量主要靠不同规模原生气顶气的膨胀作用。 溶解气驱油藏：驱油的能量主要靠在地层压力低于饱和压力条件下溶解气的膨胀作 用。 弹性驱动油藏：驱油的能量主要靠油层岩石和流体的弹性膨胀作用。 重力驱动油藏：驱油的能量主要靠原油的重力作用。只有在地层倾角较大，无其他 驱动力来源的情况下，才能单独反映出来。 综合驱动油藏：综合驱动油藏内有两种或两种以上主要驱油能量。 除此之外，还可按地质储量丰度、油气藏产能进行分类，具体标准表述如下： 高丰度储量：3 0 0 1 0 4 t l 皿2 。 中丰度储量：1 0 0 3 0 0 1 0 4 t j 皿2 。 低丰度储量：3 0 ( 5 0 ) 1 0 0 i 0 4 t h2 。 特低度储量： 3 0 ( 5 0 ) x1 0 4 t j 皿2 。 高产：油藏千米井深稳定产量( m 3 k m d ) 1 5 ；气藏千米井深稳定产量( m 3 k m d ) 1 0 。 中产：油藏千米井深稳定产量( m 3 k m d ) 5 1 5 ；气藏千米井深稳定产量( m 3 h d ) 3 1 0 。 低产：油藏千米井深稳定产量( d k i n d ) l 5 ；气藏千米井深稳定产量( m 3 j a n d ) o 3