油气储层地质学

油气储层地质学研究新进展
班级：资工11003
姓名：欧赛祺
序号： 27
学号： 201004271
引言：从火山岩、碎屑岩、碳酸盐和基岩等储层类型方面综述了近年来储层地质学的新进展，论述了层序地层学、地震地层学和地球化学以及计算机技术在油气储层的研究现状，面临的挑战，并分析指出今后的研究方向。

一．油气储层类型
1.1 火山岩储层
随着油气勘探开发事业的发展，在20世纪90年代末期出现了一门边缘学科———火山岩储层地质学。

火山岩储层作为一种特殊的油气储层类型引起油气地质工作者的广泛关注。

其研究手段和方法不仅包括野外和岩心观察、微观测试分析，还包括测井和地震等地球物理资料的应用。

含火山岩盆地的环境分析是火山岩相带分布预测及火山岩储层预测的基础，而火山岩储层表征是火山岩储集性评价和火山岩油藏评价的前提。

火山岩储层地质学的任务是深入研究火山岩油气储层的宏观展布、内部结构、储层参数分布、孔隙结构等特征，以及在火山岩油气田开发过程中储层参数的动态变化特征，为油气田勘探和开发服务。

火山岩储层地质学的研究内容包括储层地质特征、储层物理性质及储层非均质性、储层孔隙类型与孔隙结构、孔隙演化模式及其控制因素、储层地质模型、储层敏感性、储层预测与储层综合评价等7个方面。

在整个环太平洋地区火山岩十分发育，尤其是安山岩。

火山岩储层已成为油气勘探中的一个新目标。

除新生代火山岩是潜在的油气储层外，某些油田的储层还出现在深部中、新生代火山岩中。

这些火山岩储层的特点是产层厚、产率高、储量大。

火山岩中还发现了数量可观的天然气，具有很好的储量和潜力。

王全柱对惠民凹陷商河地区火山岩储层的裂缝产状及储层特征进行研究，确定了火成岩储层的评价方法，确定了4类储集层，指出有效裂缝带。

张占文等通过对辽河盆地东部凹陷火成岩储层的研究，发现了大型粗面岩、辉绿岩油藏，从构造条件、油源条件、岩性条件等方面分析了火成岩油气的成藏机制，并从地震、测井等方面总结了火成岩油气藏的勘探技术，进而指出火成岩油气藏是一个值得重视的油气勘探新领域。

1.2 基岩储层
基岩储层由几种类型的岩石组成，这些岩石包括：不同成分的岩浆（从酸性岩类到超基性岩类）、喷出岩和岩墙，以及不同变质程度的原生沉积岩和火山沉积岩。

孔隙发育良好的基岩在合适的条件下，有可能形成基岩油藏。

尽管不同地区的基底具有不同类型的岩石，但初步计算表明，结晶基底的工业性油气聚集大多（近80%）与花岗岩类（花岗岩、花岗闪长岩、浅色闪长岩）有关。

我国任丘油田、渤海地区以及西伯利亚、中亚和越南油气田基底的有关资料以及有关世界其它地区公布的资料都表明，上述岩石中储层的形成是若干种不同作用的结果。

基岩储层的形成是由以下几种作用形成的：自交代作用、收缩作用、构造作用、岩浆期后作用及表生作用等。

1.3 碳酸盐岩储层
碳酸盐岩储层具有比碎屑岩储层更为严重的非均质性，正是裂缝和孔洞的渗透作用构成了碳酸盐岩裂缝( 孔洞型储层。

裂缝和孔洞在油气运移和开采过程中起着重要的作用，碳酸盐岩储层裂缝研究已经成为研究的重点内容之一，主要表现在裂缝的识别、几何参数的计算、裂缝发育程度和有效性的预测等方面。

利用“数字地球”现代化的信
息技术来整合地球科学数据资料，数字地球用来整合地下地质信息、测井信息、地震信息和遥感信息等，解释出的裂缝和孔洞系统与产油气带吻合性很好。

“数字地球”为碳酸盐岩储层地质学研究提供了一条新的途径。

1.4 碎屑岩储层
近年来，碎屑岩储层的研究热点集中表现在对次生孔隙成因和储层非均质性的研究。

原生孔隙在成岩演化过程中的大量减少甚至丧失殆尽，使得次生孔隙在油气勘探开发中的作用显得尤其重要。

次生孔隙形成的作用机理主要有：有机酸和无机酸的作用使含氧盐（长石、粘土矿物等）溶解、碱液作用下石英溶解、表生作用下渗滤作用、循环对流作用及深部热液作用等。

储层非均质性包括层间非均质性和层内非均质性，前者主要受沉积层序和沉积相的控制；后者则是在前者基础上，受成岩作用控制。

由于储层非均质性的存在，因此，储层渗流
单元的划分在油气勘探开发中的作用显得尤其重要，碎屑岩储层渗流单元的成因研究和体系划分将成为今后储层地质学研究的一个方向和热点。

二．研究技术的应用
2.1 地震储层研究
地震解释工作大体经历3个阶段，即地震构造解释阶段、地震地层学解释阶段和开发地震阶段（地震精细解释阶段）。

地震储层研究是指以地震勘探信息为主，综合测井、试井、地质、采油及分析化验等
各种资料研究储集层的分布情况、岩性变化、厚度变化、物性特征、所含流体情况和油气藏等的一项综合的研究课题。

油气勘探早期的区域性储层研究主要利用地震资料，结合露头地质资料，应用地震地层学及层序地层学的方法预测有利储层的区域展布。

地震技术在储层预测和油藏描述等方面的应用主要有：（1）碎屑岩储层的横向预测；（2）特殊岩性的横向预测，如白云岩、泥灰岩、生物灰岩、岩浆岩和变质岩等（3）裂缝储层发育带的预测；（4）不整合面的研究；（5）含油气面积及储量的预测储层物性研究：（6）利用地震信息预测储层的分布范围、厚度、孔隙度、渗透率、含油饱和度、孔隙中流体性质和异常压力特征等，但精度有待于进一步提高。

开发地震是20世纪80年代兴起的一门新学科，它是一项紧密结合已有地质、钻井、测井、试油、试采以及分析化验等多学科的科研成果，以现代地震采集、处理、解释方法为主要手段，用于查明油气储层的构造形态、厚度变化、物性分布和油气范围等地质规律的应用性综合技术。

该项研究又称为油藏地震学、油藏监测、四维地震。

其技术特点是以钻井资料为依据，用地质原理作指导，充分发挥地震资料大面积密集采集的优势，研究储层的分布及其变化细节。

在油气田开发过程中，利用以地震为主的物探方法监测油藏动态，包括气顶变化、油水边界变化、注水效果及剩余油的分布等。

2.2 地球化学在储层研究中的应用
自从1985年以来，石油地球化学的重点从勘探(确定生油岩，区域成熟度以及生成石油的体积)转移至与储层有关的方向，发展形成储层地球化学。

主要有两方面的动向：一是研究储层非均质性与流体非均
质性的成因联系，油田范围内的岩心抽提物与井口原油之间的差异，这种差异反映了石油向储层的注人和聚集过程，二是注重研究各生产层段产出流体的组成差异，从而揭示砂体的连通程度，发现非渗透层，
直接为油气开发提供信息。

目前存在三种关键性的分析方法：
(1)薄层色谱学一火焰离子鉴测方法(TLC—FID)即Latroscan分析方法，能够高分辨率扫描储层孔隙中可溶解的抽提物。

目前利用这种方法可以迅速地确定储层岩心、石油抽提物的总体组分并且费用不高，已经成为常规的处理手段。

这种方法可获得石油饱合度曲线(可与电测曲线数值比较)及组分曲线，能够检测油水接触面(OWC)以及较小的沥青塞等储层特征。

这种
方法还能与Rock-Eval方法结合，从而作出穿过重油和轻油储层的石油质量变化的常规评价。

(2)自动热蒸发一气相色谱技术一FID或者一MS。

这些技术能够直接从储层岩心获得高质量气相色谱和气相色谱物质光谱资料，允许在接近于米的分辨率规模上以每小时一个资料点的速率产生生物标记或者芳香族一碳氢化合物参数曲线，从而能够检测石油柱内组分的突变位置，这些位置可能反映存在流体障碍。

(3)确定岩心保存过程中蒸发残余水或者地层水中沉淀的盐的87Sr／86Sr同位素比数值。

这项技术，称为残余盐分析(RSA)，能够容许获取某些有关原始储层水组分的信息，其空间分辨率很高。

2.3层序地层学在储层研究中的应用
层序地层学正从盆地规模的地震地层学不断向储层规模的高分辨率层序地层学和储集体分布预测的方向深化，以满足减小日益增加的隐蔽油气藏的勘探风险、优选开发方案及剩余油分布预测的需要。

高分辨率层序地层学的概念和理论可有效的应用于地下地质的研究，为精细的地层对比、沉积相和储层特征等的研究提供了有效的分析方法和预测工具。

2.3.1储层对比
高分辨率储层对比技术包括两个方面：一是适用于盆地范围的地层对比技术，主要用于勘探阶段的地层分析和盆地模拟，主要利用露头、钻井、测井地震、地层古生物、地球化学等多种资料综合分析另一方面是适用于油藏规模的地层对比技术。

储层岩性、几何形态、连续性及岩石物理特征等是在沉积物堆积过程中产生的，精确的地层对比可以在四维空间中对这些特征有更清楚的认识，高分辨率地层对比是识别非均质性的有效方法。

2.3.2储层分布预测
不同级次基准面旋回的叠加控制了有利储集层段的展布。

从基准面旋回理论和可容纳空间变化的动力学观点出发，较低级次的基准面旋回在高级次基准面旋回中的位置在很大程度上控制了旋回内部沉积物的地层学和沉积学特征，包括旋回内部沉积物厚度、地层保存程度、体系域类型、地层堆积样式、旋回的对称性、岩相分布与相类型及体系岩石物理特征等，当长期基准面旋回叠置在盆地更高级次的基准面旋回上升的早期时，沉积物以粗碎屑为主，储集层发育，但缺乏良好的生油层段，当叠置在上升到下降的转换期，即最大可容纳空间发育期时，以水进期泥岩发育为特征，构成盆地主要生油层段，当叠置在下降期，特别是晚期时，以陆源碎屑进积作用为主，储集层发育。

因而，不同层序具有不同的储层类型及生、储、盖配置关系。

2.4 计算机建模在碎屑岩储层研究中的应用
随着油气田勘探开发的不断深入，储层研究转向以建立定量的三维储层地质模型为目标，这是储层研究向更高阶段发展的体现。

自20世纪8O年代以来，储层地质建模取得了长足的进展，发展了很多建模方法，并开发了不少建模软件。

储层地质建模属于地质、数学与计算机等多学科结合的学科方向。

建模内涵包括两大方面，其一为储层地质特征的计算机图形显示，属于计算机图形学的范畴，这一学科的发展已基本满足三维地质建模的图形显示需要；其二为井间储层特征的预测，即应用已有信息预测储层特征的三维分布，这就要求相应的建模方法，它决定着所建立的模型是否符合地下地质实际，亦即建模精度。

从这一角度来说，目前已有的建模方法和软件尚存在一些急需改进的问题。

三．储层地质学面对的挑战
随着油气勘探程度的不断提高，构造油气藏、断块油气藏越来越少，隐蔽性强的岩性、地层
油气藏逐步成为勘探的主要对象，油气勘探难度不断增加。

为增加油气储量和产量，保障我国的能源安全，储层地质学研究也需要面对严峻的挑战。

储层地质学面对的主要难题是深部储层、致密储层、碳酸盐岩储层、结晶岩储层（火成岩和变质岩）和改造型盆地储层等储集类型的研究。

储层埋深的加大和成岩作用的增强使得孔隙度大大降低，如何在沉积层深部找有利储集带，如何在低渗透地区中预测高渗储集带？中国中、西部盆地内储层受到强烈改造，有利储集相带预测难度加大；碳酸盐岩储层的非均质性是影响碳酸盐储层储集性能的一个关键因素；结晶岩储层研究程度还较低，这些都是摆在储层地质研究面前的重大挑战。

深部异常孔隙带的存在是客观的，但其孔隙的成因、保存机理以及异常孔隙带的预测等难题有待解决。

难题主要在古流体恢复技术和盆地成岩定量化研究2个方面：（1）盆地古流体的恢复：盆地流体类型及动力学机制研究是地学方面研究的热点和难点。

流体与岩石在漫长的地质历史中的反应，出现压实、胶结和溶解等物理化学以及生物化学等反应，从而导致不同时期产生不同的溶解和胶结作用等成岩事件，它们对物性的变化都有直接影响。

恢复盆地古流体是解释深部异常孔隙发育机理的关键，也是对深部异常孔隙进行预测的基础。

如何通过成岩成矿现象来研究水- 岩成岩成矿响应，进而恢复古流体的类型和动力学机制，是储层地质学急需解决的问题。

（2）成岩定量化研究，成岩作用的定量化研究处于起步阶段，重点是成岩作用中的物理化学研究并进一步软件化。

致密储层在以陆相沉积盆地为主的中国分布广泛，以岩性致密、孔渗低、孔隙结构复杂、物性差为主要特征。

致密储层研究应建立在沉积微相、岩相和成岩相详细研究基础之上，预测有利的岩性微相和成岩相。

储层表征、建模和预测技术，神经网络方法及地震、测井方法的综合运用也有较大发展空间。

许同海将成像测井技术与常规测井方法相结合，对致密储层中的裂缝进行识别，计算裂缝的几何参数，预测裂缝发育程度及有效性，取得较好的效果。

此外，现代化的分析测试技术可为储层定量研究提供有效数据，利用扫描电子显微镜或激光共聚焦显微镜及其图像分析系统，可定量分析孔隙含量及大小，喉道大小、孔面积、周长、孔喉直径比及相应的各种参数，微孔隙定量分析方法可为低渗透储层的研究提供准确可靠的定量物性数据，结合其它分析手段，可以定量评价致密储层。

制约碳酸盐岩勘探的瓶颈是强烈的储层非均质性。

对于碳酸盐储层的研究应主要从以下几个方面入手：（1）对古生界碳酸盐岩的礁滩沉积体系进行系统的露头、岩心及测井的综合研究，建立起符合实际的储层模型，指导勘探；（2）加强对白云岩类型、成因、分布和有利储集体预测研究，白云石化可以改善碳酸盐岩的孔隙结构；应用多种分析测试手段，综合多学科总结出工区的白云化机理，指导勘探开发；（3）注重对隐蔽潜山预测和深部岩溶对储层的改造作用，由于碳酸盐储集空间主要为岩溶孔洞、裂缝等，非均质性明显，空间分布规律复杂，加之碳酸盐岩储层经历了漫长的岩溶作用过程，更是增加了勘探开发的难度。

结晶岩储层包括各种火成岩和变质岩储层，关于这类储层的研究起步较晚，应加强结晶岩储层储集空间类型及其成因、储层非均质性、储集岩体形态、分布规律、储层综合评价等研究。

改造型盆地储层主要分布于中、西部地区，盆地经历多旋回构造叠加、多期改造使得油气地质条件复杂，加上目的层埋藏深，更增加了勘探难度。

故改造型盆地储层研究应注重构造史、埋藏史的恢复及储集空间形成- 保存有利因素分析，如：快速埋藏形成的异常压力封存箱对储层原生孔隙的保存、构造应力产生的裂缝及大气水下渗产生的溶蚀作用等。

总结：
随着石油开采的不断进行，储层的研究难度也不断的增大，提高研究的精度，从掌握砂体的几何学特征和连续性，即宏观非均质性发展到研究储层的微观孔隙结构、孔隙中的粘土杂基及自生粘土矿物等即储层的微观非均质性。

加强储层的定量研究，定量描述和预测砂体在横向上的连续性或空间展布特征，即开展储层建模或模拟研究已成为储层地质学家近年来的重
点攻关内容。

多学科交叉融合，综合沉积学、储层地质学、测井地质学、地震地质学、数学地质、计算机科学等多学科协同研究，已成为储层建模和表征技术的发展趋势。

参考文献：
【1】张龙海等，不同类型低孔低渗储集层的成因、物性差异及测井评价对策，石油勘探与开发，2007．
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