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1、第 9 卷 地 质 论 评 2 0 1 3 年 5 月 GEOLOGI CAL RE VI EW V 1 5 9 N 3 Ma y 2 0 1 3 岩石物理相的控制因素及其定量表征方法研究 杨 宁 王 贵 文 赖 锦 王 书 南 柴 毓 吴 恒 张 永 辰 赵 显 令 1 中国石油大学地球科学学院 北京 1 0 2 2 4 9 2 中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室 北京 1 0 2 2 4 9 内容提要 在现今以 相控论 为主导 以地层及岩性等隐蔽型油气藏为主要 目标的油气勘探阶段 岩石物理相在 优质储集体预测 储层参数评价和剩余油气分布规律研究等储层地质学领域体现出了广阔的应用前景
2、然而对于其分 类命名方案则尚未达成共识 目前虽有以数学为主和以地质研究为主的两大类划分方法 但这些方法要不适用条件有 限 要不划分依据存在缺陷 且命名法则相对并不科学 基于以上现状和存在问题 本文在大量文献阅读的基础上 提 出了一种基于 相控论 的岩石物理相划分方法 即通过岩石物理相的主要控制因素 构造相 沉积相和成岩相的叠 加与复合来对其进行分类命名 最后以四川盆地蓬莱地区须二段储层为例 在对其构造相 沉积相和成岩相划分的基 础上 通过三者的有机叠加与耦合对其岩石物理相进行分类命名 并提出了相应的定量表征方法 并进一步探讨不同岩 石物理相类型与天然气产能的关系 利用岩石物理相寻找优质储集体及
3、含气有利区 验证了该方法的有效性 该划分 方法从地质相的角度出发 一方面充分考虑了影响油气富集的各因素 避免了从单一因素出发而造成的误差 能实现油 藏精细描述 另一方面对岩石物理相的命名也更具科学性 关键词 岩石物理相 相控论 控制因素 构造相 沉积相 成岩相 定量表征方法 蓬莱地区 须二段 现今 油气勘探理论 已逐渐 由 源控 论 带控 论 转变为 相控论 相控论认为油气藏都处于有利 相带中 是若 干有利 相 耦合作用的产物 邹才能 等 2 0 0 5 目前国内大多数盆地 已进入地层一岩性 等隐蔽型油气藏为主的勘探阶段 在此背景下 庞雄 奇等指出油气藏的形成和分布主要受 相 和 流体 势 双
4、重要素的联合控制 即 相一势控藏 相对油 气的控制作用从宏观到微观层次上可以分为构造相 控油气作用 沉积相控油气作用 岩相控油气作用及 岩石物理相控油气作用 其 中 岩石物理相是控制油 气分布的最重要因素 庞雄奇等 2 0 0 7 2 0 1 1 岩石物理相是具有一定岩石物理性质及渗流特 征的储层成因单元 是沉积作用 成岩作用 构造作用 和后期流体改造作用的综合反映 熊琦华等 1 9 9 4 张 一 伟等 1 9 9 7 S p a i n 1 9 9 2 A ma e f u l e 1 9 9 3 姚光庆和蔡 忠贤 2 0 0 5 T a n g u a y 2 0 0 1 杨华 等 2
5、0 0 3 郭 燕华等 2 o o o 实践证明 对储层进行岩石物理相划分能够 提高探井及生产井成功率 预测优质储层 以及含油 气有利区 熊琦华等 1 9 9 4 郭燕华等 2 0 0 0 较好 地评价储层参数 孔隙度 渗透率和饱和度 以及识别 油水层 水淹层 为油田的增储上产 目标提供依据 谭 成仟等 2 0 0 1 a 宋子齐等 2 0 0 8 王桂成等 2 0 1 0 李洪 娟等 2 0 1 1 预测剩余油的分布规律 高博禹等 2 0 0 4 谭成仟等 2 0 0 2 伍泰荣等 2 0 0 3 将低孔低 渗等复杂储层非均质 非线性问题转化为均质 线性 问题解决 提高储层参数解释精度 石玉
6、江等 2 0 0 5 陈德坡等 2 0 1 0 宋子齐等 2 0 1 0 专家学者们有鉴于此 针对不 同地区的地质特 点 充分利用手头所拥有资料 从不同的角度 出发对 岩石物理相的划分方法进行了探讨与研究 提出了各 具特色的岩石物理相划分方法 概况起来可分为两 大类 第一类是数学方法 主要包括模糊聚类法 吕晓 光等 1 9 9 7 段 林 娣等 2 0 0 7 叠加 法 郭燕 华 等 2 0 0 0 戴厚柱 等 1 9 9 7 主成 分判别 法 周永炳 等 2 0 0 8 姜鹏 飞 等 2 0 0 7 对 应 分 析 法 谭 成 仟 等 2 0 0 1 a 和灰色系统理论法 谭成仟等 2 0
7、0 1 b 姜鹏飞 注 本文为国家大型油气田及煤层气开发科技重大专项 低渗透碎屑岩储层品质与岩石物理相测井评价方法 编号 2 O l 1 z x o 5 o 2 o 0 o 8 的成 果 收稿 日期 2 o 1 2 o 7 3 0 改 回日期 2 o 1 2 1 2 1 7 责任编辑 黄敏 作者简介 杨宁 男 1 9 8 2年生 中国石油大学 北京 博 士研究 生 主要从事测井地 质学研究 通讯地址 1 0 2 2 4 9 北京市 昌平 区府学路 1 8 号 E m a i l 0 7 2 6 0 0 8 1 6 3 t o m 地质论评 等 2 0 0 7 二是以地质研究为主的方法 包括利用
8、孔 隙度 渗透率 泥质含量 储层质量参数和流动带指数 等参数实现岩石物理相的分类命名 谭成仟等 2 0 0 1 a 2 0 0 2 李彬等 2 0 0 6 张春露 2 0 0 9 P a n e t a 1 2 0 0 8 姚光庆等 1 9 9 5 也包括利用测井资料划分 陈 杰等 2 0 0 5 牛世忠等 2 0 1 0 这些划分方法的提出一方面为剩余油气分布预 测 优质储层区域评价及预测 测井参数解释建模等 油藏精细描述提供了行之有效的方法 解决了油田油 气勘探开发中存在的一些实际问题 但另一方面这 些划分方法适用范围具有一定的局限性 有些存在缺 陷与不足 在实际操作过程 中容易产生误差
9、对划分 出的岩石物理相的命名也并不科学 如表 1 本文针对岩石物理相分类的研究现状以及存在 的问题 以四川盆地蓬莱地区须家河组二段低孔低渗 储层为例 从控制岩石物理相的3大主要因素 沉 积相 构造相和成岩相出发 提出了一种基于 相控 论 的岩石物理相划分方法 即通过构造相 沉积相 成岩相的有机叠加与复合来划分岩石物理相 基本 步骤为 利用岩芯 测井和地震资料确定储层沉积 体系 沉积微相类型 利用普通薄片 铸体薄片 扫 描电镜分析 压汞曲线 核磁共振资料和测井资料确 定储层成岩相类型 分析研究区区域构造背景以 及构造演化历史 从宏观上阐明构造相对岩石物理相 的控制 再利用岩芯 成像测井资料划分储
10、层裂缝相 从微观上探讨构造相对岩石物理相的控制作用 将沉积相 成岩相和构造相有机叠加 耦合 采用地质 分类命名法则命名岩石物理相 探讨岩石物理相与油 气产能关系 利用岩石物理相优选优质储集体 预测 优质储层空间展布以及含油气有利区 该划分方法 由于充分考虑了控制岩石物理相的构造相 沉积相和 成岩相 3因素 且充分赋予了岩石物理相地质 相 的 涵义 与仅仅利用储层岩石物理参数划分岩石物理相 的方法相比 它能使划分出的岩石物理相具备地质相 的概念从而具有预测功能 这也是岩石物理相与流动 单元的最本质区别 岳大力等 2 0 0 8 1 区域地质背景 川中蓬莱地区位于四川盆地中部偏西 在构造区 域上位
11、于前陆斜坡带 图 1 断层发育较少 褶皱平 缓 罗文军等 2 0 0 8 研究 区须家河组与 中三叠统雷 口坡组以及下侏罗统 自流井组均为平行不整合接触 关系 陈辉等 2 0 0 8 根据岩性 沉积旋 回须家河组 自 下而上可划分为须一至须六共 6个岩性段 其中 须 一 段 须三段 须五段为滨浅湖相泥页岩 为须家河组 主要的烃源岩 须二段 须四段 须六段为大规模辫状 河三角洲广泛发育形成的厚层砂岩 为研究区须家河 组主要储集层和产层 张响响等 2 0 1 1 上三叠统须 家河组须二段沉积时期 蓬莱地区处于辫状河三角洲 前缘相带 发育水下分流河道 河 口坝和水下分流间 湾等微相 其中 水下分流河
12、道以及河 口坝砂体为本 区主要的天然气储集体 须二段总体为一形成于平 缓构造背景下局部裂缝发育的低孔低渗 非均质性较 强致密天然气储层 表 1不同岩石物理相划分方法对 比 Ta bl e 1 Co r r e l a t i o n o f v a r i o us d i v i s i o n me t ho d s o f pe t r op hy s i c al f ac i e s 方法 划分方案 优缺点 命名 岩石相和成岩储集相的有机叠加 有利 的沉积相 及有利的成岩储 叠加法 思路清晰 工作量大 易受人为因素影 响 P F 1 P F 2等 集相形成高质量 的储集层 主成 分
13、对一个对象的多种影响因素 孔隙度 渗透率 粒度 中值 泥质含量 操作简单 但权系数值确定较难 且存在 七类 岩石 物 判别法 等 进行综合评价 最终得到一个综合判别系数 人为误差 理相等 对应 分 将岩石相和成岩储集相分类 再将成岩储集相 与岩石相分类结果 能反映样品地质特征 但操作复杂 且 易 岩石物理相I 析法 进行频率交会 由此划分岩石物理相 产生误差传导 等 模糊 聚 把样品看作是多维欧 氏空间 的点 根据样 品与聚类中心之 间的隶 可减少多步法的误差传导 但量较多 算 P F 1 P F 2等 类 属度进行类型的划分 法复杂 工作量较大 灰色系 把储集层看作一个灰色系统 选取各评价参
14、数特征值 利用灰色关 能实现定量划分 但实际操作过程中实 统理 论 联分析的方法 确定储集层岩石物理相评 价指标与实际数据之 间 际数据之间关联因数和关联度 比较难 以 带圈字符 命 法 的关联因数和关联 据此定量描述储集层岩石物理相的类型 确定 名如七等 测井 资 测井相分析技术 综合利用常规 成像等测井 资料实现岩石物理相 能实现岩石物 理相 的连续划分 存在 多 岩石物理 相 料法 的识别划分 解性 1 等 流 动 带 L 为 孑 L 隙 度 为 渗 透 率 根 据 值 大 小 划 定 量 直 观 但 受 其 所 选 参 数 限 制 高 孔 高 指标法 渗 以及低孔低 渗可能具有 同一
15、值 I 等 分 具有一定局限性 地质论评 用则主要包括控制沉积物的物源 沉积环境及埋藏成 岩环境 包括古地温 压力等 等 3个格架 因此 构 造相控制沉积相 构造相和沉积相直接决定了成岩作 用的形式和内容 杜业波等 2 0 0 6 二者可联合控制 成岩事件的发生及成岩相的空间展布格局 王留奇 等 1 9 9 2 从对储层物性的角度考虑 构造相和沉积 相是决定储集层物性的先天条件 而成岩相则为影响 储集层物性的后天因素 张龙海等 2 0 0 7 断裂以及 抬升等构造作用则是影响储层物性的重要内容 综上所述 构造相和沉积相控制着宏观上油气藏 的分布规律 是宏观尺度的地质相概念 而成岩相是 相对微观
16、尺度的地质相概念 控制着微观上油气藏 内 部 的非均质性和含油气性 通常构造相控制着沉积 相 构造相和沉积相共同控制成岩相 三者又共 同控 制着岩石物理相 并最终控制油气的富集 庞雄奇等 2 0 0 7 2 0 1 1 2 2 构造相 区域构造背景 以及构造运动历史从宏观上控制 着沉积环境及成岩过程 从微观上主要表现在使岩石 破裂形成裂缝 熊琦华等 2 0 1 0 川中大斜坡古隆起 的雏形在印支运动时期便 已形成 李伟等 2 0 1 0 蓬 莱地区须二段储层沉积于平缓构造背景下 总体为一 地势西南高 东北低的单斜构造 须二段沉积之后随 上覆地层的不断沉积埋深逐渐加大并在晚白垩世末 达到最大 后期 即晚 白垩世末至今受喜山运动的影 响 四川盆地进入 以构造抬升剥蚀为主的演化阶段 川中须家河组在此过程 中抬 升并剥蚀 了上覆 的约 2 0 0 0 3 0 0 0 m的地层 郑荣才等 2 0 1 1 但在整个构 造抬升期 蓬莱地区并未形成大型的断裂和褶皱 平 缓斜坡背景没有被破坏 也没有因区域构造抬升导致 沉积物接受大气淡水淋滤或接受剥蚀 只是在抬升 的过程中产生的挤压应力一定程度上可使一定
