《储层特征研究》PPT课件.ppt

第三章 储层特征研究,储层圈闭要素之一、油气藏形成条件之一；油气勘探、开发的目的层；与油气储量、产量、产能相关。,储层研究：宏观微观：几何形态、展布孔隙结构静态动态：岩性、相、成岩、孔隙特点、K、So 变化定性定量：描述建立储层参数及其三维空间展布,第三章 储层特征研究,沉积微相研究-相分析流程，测井相分析，沉积微相研究方法 储层非均质性研究-储层非均质性的概念、分类 研究内容和方法，储层非均质性与油气采收率的关系 影响储层特征的地质因素 成岩演化模式，沉积环境、成岩作用和构造作用的影响 储层敏感性与实验测试技术-油气储层损害机理，储层敏感性评价，储层实验测试技术 储层描述-描述资料的选取，储层描述的研究方法，储层地质模型 储层综合评价-储层评价的内容和方法,第一节 油层细分沉积相研究,油层细分沉积相研究的意义：预测砂体的分布特征 揭示油层的非均质性 掌握油水运动规律 提高油气采收率,垂向上研究层段要细（单层）；平面上沉积相类型要细分到亚相、微相；,油层细分沉积相与区域沉积相的主要区别：,一、沉积微相研究的基础资料 二、沉积微相研究方法 三、测井相分析 四、沉积相研究在油田开发中的应用,第一节 油层细分沉积相研究,1、区域岩相古地理资料(成果)了解区域(含油气层系)总的沉积背景，为确定砂层组沉积大相、亚相提供参考，避免片面性和盲目性。,一、沉积相研究的基础资料,2、岩心资料-岩心观察及分析化验资料 最具体、最直观的相分析资料。从岩心中得到的岩性、结构、构造、古生物、孔隙度和渗透率、泥质含量、钙质含量、地球化学等各项资料是确定沉积相的主要依据；特别是原生沉积构造及其剖面上垂向组合序列资料-相标志。,原生沉积构造指相分析示意图(东营凹陷沙三上沙二段河流-三角洲沉积体系),层理类型冲刷构造泥砾特征灰质结核岩性-颗粒大小 颜色、胶结物遗迹化石(虫孔类型)遗体化石植物残体,3、砂岩体的几何形态-不同成因环境下形成的砂岩体，其形态特征不同-剖面形态、平面形态。,4、测井资料：在相似沉积环境下形成的砂岩体，垂向上具有较一致的岩性组合特征和演变规律。因此，在岩性-电性关系研究的基础上，编制不同沉积相带的典型电测曲线图版，可用于指导大相的划分。,5、地震资料（三维）-地震相6、试油、试采等生产动态资料,二、沉积微相研究方法,沉积微相分析一般分为五个阶段：以砂层组为单元划分大相和亚相 沉积时间单元或储集单元的划分 单井相分析 剖面对比相分析 平面相分析,一、沉积微相研究的基础资料 二、沉积微相研究方法 三、测井相分析 四、沉积相研究在油田开发中的应用,第一节 油层细分沉积相研究,沉积微相分析一般分为五个阶段：以砂层组为单元划分大相和亚相 沉积时间单元或储集单元的划分 单井相分析 剖面对比相分析 平面相分析,1、划分大相和亚相,微相识别及划分-以大相、亚相研究为基础。-微相研究是在确定相或亚相前提下逐级划分的。脱离大相的控制，直接进行微相划分，容易出现“串相”。,如：地震相分析-不同沉积相具有不同的岩石组合及结构 具有不同的地震波反射特征 利用地震波反射特征划分地震相转化为沉积相 利用测井资料进行相分析,2、划分沉积时间单元,沉积时间单元-指相同沉积环境下，物理、化学及生 物作用所形成的同时沉积(指一次沉积事件中沉积的地层)。理想的沉积时间单元为等时面之间所沉积的地层。,从油田开发的角度看，在每个时间单元内应包括：一个小层 或 一个独立的油水流动单元。不同沉积环境下形成的沉积：其稳定性不同，划分沉积时间单元的方法不同。,对于湖相和三角洲前缘等比较稳定环境沉积的砂层 大多具有明显的多级次沉积旋回和清晰多个标准层，岩性和厚度的变化均有一定规律可循；常用“旋回对比、分级控制”的旋回-厚度对比方法,对于河流沉积环境下的不稳定沉积 由于沉积环境变化快，河流侧向摆动与下切剧烈，而导致砂层厚度与岩性变化大，一般采用“等高程”对比法或“切片”对比法,应用层序地层学的理论和方法 对比层序地层单元（层序、体系域、准层序组、准层序）和地层分布模式 有效地进行地层划分，并实现地层等时对比。,选择关键井，划分时间单元；建立骨架剖面，对比时间单元；在研究区内，作不同方向时间单元对比剖面图，使分层数据在平面上闭合。,微相时间单元的划分具体步骤？,3、各沉积时间单元微相分析,进行碎屑岩沉积微相分析，首先，依靠单井岩心资料，对取心井作岩相柱状图；依此定出各类微相的测井典型曲线，-即所谓的电相-测井相特征；再由测井相分析确定砂体的微相类型和平面展布规律,岩石学标志,颜色：粘土岩(泥岩和页岩)颜色是恢复古沉积环境 水介质氧化还原强度的地化指标。成分：岩石类型、矿物成分(如自生矿物、重矿物等)结构：碎屑颗粒的粒度、圆度、球度、表面特征 沉积构造：层理、波痕、岩石组合、韵律性等。,相分析的基本方法,一般通过沉积过程分析把相和环境联系起来。包括4个方面：,详细观察和描述露头或岩心剖面的岩石特征，依此综合分析岩性、粒度、沉积构造和古生物等岩石特征。,分析沉积过程，查明可能的形成条件，如水流强度及方向、沉积速度、水化学性质等，及其与沉积物联系。,观察特征的比较，与现代环境或相模式进行分析对比，检验所得出的初步认识，最后做出环境解释的结论。,建立垂向层序，了解相邻岩石纵向和横向的相互关系以及地层接触关系，依此排除某些环境、减少选择项目。,一般分析步骤,单井相分析剖面对比相分析平面相分析,井单井相分析图,-在单井剖面相分析的基础上，建立井间联系，通过对比，确定沉积相在二维空间内的展布特征。取心较少时，可依据岩屑录井或电测资料进行对比。,剖面对比相分析,平面相分析,绘制一系列剖面图、平面图等基础图件；单井相分析图 剖面对比相分析图 地层等厚图 砂层厚度等值线图 砂层厚度系数(砂岩百分含量)等值线图 砂层孔隙度等值线图 岩石类型或泥岩类型图等 综合分析各类基础图件，确定各沉积相划相标准；编制沉积相平面分布图，分析沉积相类型和展布。,一、沉积微相研究的基础资料 二、沉积微相研究方法 三、测井相分析 四、沉积相研究在油田开发中的应用,第一节 油层细分沉积相研究,相分析主要针对覆盖区地下某些层段进行。岩心及屑等直接资料极其有限，测井信息具有全井段连续记录及深度准确等特点测井信息分析是相分析的有利工具。,测井相(电相)：由斯伦贝谢公司及测井分析家塞拉(OSerra)于1979年提出，指能够表征沉积物特征，并据此辨别沉积相的一组测井响应(参数)。-是一个n维数据向量空间，每一个向量代表一个深度采样点上的几种测井方法的测量值，如：SP、GR、井径CAL、声波时差AC、密度DEN、补偿中子CNL 微球形聚焦电阻率、中感应电阻率(RIM)、深感应电阻率(RID),三、测井相分析,测井组合：在进行测井相分析之前，必须首先选择有效的测井组合。常用的测井资料主要包括：SP、GR、R、声波AC、密度、中子、地层倾角等，这些测井资料从不同方面在不同程度上反映了岩性、物性、流体性质等特征。,搜集岩屑资料，总结测井资料划分岩性规律定性判断岩性,测井相与沉积相相当-不同的沉积相因其岩石的成分、结构、构造等不同而造成测井响应不同。但是，两者并不都是一一对应，必须用已知沉积相对电相进行标定。,测井相与沉积相关系,(一)测井的沉积相标志-测井相标志,可以显示沉积相标志的测井曲线有：R、SP、GR、自然伽马能谱、补偿中子、补偿地层密度、井径、地层倾角、中子伽马能谱、地球化学测井、微扫描测井、井下电视 而且，各类测井曲线所反映沉积相标志的作用不同。,确定岩石组分的测井相标志 判断沉积结构(垂向序列变化)的测井相标志 判断沉积构造(古水流)的测井相标志 识别沉积层序的测井相标志,1、岩石组分的确定 一般了解 岩石矿物组分可以由能谱测井、地球化学测井获得，也可以用孔隙度测井交会图来判断。,(一)测井相标志,GR、SP、R均可反映粒序变化和韵律特征 SP及孔隙度测井可判断颗粒的分选 地层倾角测井(方位频率图)可确定颗粒的定向性 微扫描测井图像可清晰显示砾岩层性质 颗粒支撑砾岩：表现为高阻层，对比不连续；基质支撑砾岩：表现为泥质部分低阻，砾石造成孤立高阻，曲线对比性差。,2、沉积结构的判断,识别沉积构造的测井主要有：地层倾角测井(SHDT)和 微扫描测井(FMS)。,C、沉积构造的判断,SHDT测井-可了解层面连续性、成层性、平整性、及上下层面的平行性等。FMS图像-可识别双向交错层理、递变层理、虫孔、生物扰动构造等。,D、沉积层序的识别 可用SP、GR等曲线的形态、幅度及其在纵向上的组合变化等，也可用测井多变量参数研究层序变化。,测井微相分析方法,利用曲线形态进行相分析,利用自然伽马曲线划分沉积相带,自动识别测井相,利用梯形图或星形图进行相分析,三、测井相分析,利用地层倾角测井进行相分析,测井曲线的形态可以定性地反映岩层的岩性、粒度和泥质含量的变化以及垂向序列。常用的测井曲线有：SP、GR、R、地层倾角等。,(二)利用测井曲线形态解释沉积环境,1、自然电位曲线解释沉积环境基本原理,自然电位曲线形态特征：指单层曲线形态，可以反映 粒度、分选及其垂向变化；砂体沉积过程中水动力 和 物源供应的变化。,曲线形态特征(要素)主要包括:幅度 光滑程度 形态 齿中线 顶、底接触关系 多层组合形态,2、自然电位曲线形态特征-要素,沉积微相不同，其岩石类型及组合等特征存在差异可利用上述形态特征与岩心相进行分析和对比，划分沉积微相。,3、主要沉积相的测井曲线特征,(三)利用自然伽马曲线划分沉积相带,用SP曲线划分沉积相一般适用于淡水泥浆、年代较新的碎屑岩沉积；对于盐水泥浆或时代较老，成岩后生变化强烈的钻井剖面，SP曲线不适用。,GR曲线是研究沉积相带的又一有效手段。GR曲线通常能反映岩层中的泥质含量；泥质含量的高低是判断能量高低的主要标志。,相同的GR曲线特征可以是不同沉积环境的反映。测井曲线的解释不能孤立进行，应结合岩心观察和古生物鉴定来识别环境。,当缺少岩心和古生物资料时，可从岩屑中鉴别有无海绿石(海相沉积的标志)和 灰质碎屑(反映水动力搅动程度、筛选好坏)，-它们对环境识别很有帮助。,根据GR曲线，结合海绿石和灰质碎屑 识别沉积环境的几种模式,赛列(R.C.Selley)以GR曲线为例，提出如下几种模式：,(四)利用梯形图或星形图进行相分析,地质资料：用岩性、结构、沉积构造、古生物等一组 相标志来识别和确定沉积相。测井资料：也可利用同一深度的一组测井参数 划分测井相，并进一步判断沉积相。,图3-4 表示电相的星形图(据O 塞拉，1992）,井径,双侧向测井电阻率,微球型聚焦测井电阻率,补偿地层密度,(五)利用地层倾角测井进行相分析,地层倾角测井通过4个支撑臂上的4个(或8个)微聚焦电极系紧贴井壁，测出4条(或8条)电阻率曲线及电极所处的空间方位信息。通过对比同一岩层引起的电阻率微小变化，可确定该岩层面上4个点在井轴方向的高度，结合曲线的方位信息，进而计算岩层面的倾角和倾向。,地层倾角测井既可用于构造解释、沉积学研究，高分辨率地层倾角测井可有效地指出：层理类型、砂层的沉积环境(能量)、古水流方向、砂体延伸方向 等。,1、地层倾角测井的基础图件2、利用倾角矢量图识别层理类型3、利用矢量方位频率图判断古水流方向4、推断砂体延伸方向,1、地层倾角测井的基础图件,地层倾角测井成果图-矢量图、方位频率图,矢量图 在应用矢量图研究地层特征时，为了排除干扰性的倾角，常采用直观筛分法，利用颜色模式对矢量进行分类。通常将长相关对比图上的矢量，按倾角的变化趋势分成4种模式-绿模式、红模式、兰模式、杂乱模式。,红模式：倾向大体一致，倾角随深度增加而增大的一组矢量。常与断层、砂坝、河道、岩礁、不整合等地质构造有关；当水动力能量由强变弱，也可形成红模式。,绿模式：倾向大体一致，倾角随深度不变的一组矢量。如直线斜层理。,常见的四种地层倾角矢量图象模式,常见的四种地层倾角矢量图象模式,兰模式：倾向基本相近，倾角随深度增加而逐渐减小的一组矢量。一个单一的具一定厚度的斜层理，由于水动力能量增强，而形成的纹层由下至上倾角增大的层理序列。,方位频率图,-表征井剖面地层倾斜方位发育优势的直观图幅(如右图)，是一个极坐标图。,地层倾斜方位频率图,应用地层倾角测井解释沉积环境时，必须注意选择与地质条件及研究目的相适应的相关长度计算结果：,研究构造形态、断层、不整合等构造问题时，为了有效减小随机误差及地层不均性造成的影响，在相关对比中选用较长的窗长，并使窗长/步长的倍数大一些。,解释沉积环境时，不仅要了解砂体在区域内地层层面变化趋势，更应研究砂体内细层的倾斜特征，因此，应选用短窗长对比。,2、利用倾角矢量图识别层理类型,主要层理的倾角模式(据何登春,1984）,3、利用矢量方位频率图判断古水流方向,通过测量单砂层内部反映斜层理的小兰模式及小绿模式的倾角矢量的方位，或砂岩段的矢量方位，做出矢量方位频率图。矢量方位频率图上频率集中的方向表示这段砂岩的主要古水流方向。,井剖面中一段河道砂岩全矢量方位频率图,4、推断砂体延伸方向,在确定古水流方向之后，结合砂体成因类型即可判断砂体延伸方向。,讨论-下列类型砂体延伸方向的判断:冲积扇 三角洲分流河道砂体 辫状河道砂坝 分支河口砂坝 曲流河点砂坝 河口湾和潮汐水道 风成沙丘 滩坝砂体 浊积砂体,距离：河流相,曲线总特征：曲流河在平直段曲线背景上 中幅钟形、箱形曲线组合。,相标志：矿物成分复杂，成熟度低；沉积物具有正韵律特征；具有“二元结构”(曲流河)沉积物构造类型多样、丰富；生物化石稀少；泥岩颜色灰绿色、紫红色、杂色等；粒度资料反映特征的牵引流性质。,辫状河道与冲积扇扇中辫状河道特点一致，河道宽而浅，河道迁移快，主要形成分布广泛，层层叠置的河道砂坝沉积。河漫滩及天然堤发育不好。辫状河相为砂多泥少的层序组合（“砂包泥”）。,A、辫状河,辨状河的曲线以箱形曲线为主，夹平直曲线，末期平直段加多。箱形曲线在不同部位，形态各异向上泥岩层变厚，基线变明显，曲线形态由齿化向微齿、光滑过渡。,曲流河仅占有同期冲积平原的极小部分，它由活跃河道、废弃河道和近河道亚环境（天然堤和决口扇）组成。河道的侧向迁移形成平行古水流方向的带状砂，并导致了纵向上不同亚相的组合(右图)。,B、曲流河,点砂坝-河道砂、堤岸砂和漫滩泥组成的正韵律沉积；-钟形，齿化到微齿，齿中线内收敛。,废弃河道-正韵律；具箱形或钟形特征；-顶部有突变或加速渐变两种，齿中线内收敛。,天然堤-低幅对称齿形；决口扇-下粗上细，曲线为正向到对称齿形，低幅；漫滩泥-基线。,-应用计算机手段对测井曲线进行自动测井相分析。特点：快速、简便、综合多种测井信息。分析效果：取决于所用测井资料的类型、数量、质量、数学分类准则以及岩心的准确标定。,自动测井相分析包括以下步骤：1、测井资料优选 5、聚类分析 2、深度校正和环境校正 6、岩相-电相库 3、自动分层 7、判别分析 4、主因子分析,(五)自动识别测井相-一般了解,测井相分析程序,图3-8 某井测井相分析图,利用判别模型和测井相-岩相的对应关系，对目的层的测井资料进行处理，得出一条连续的地层岩相剖面。,SP曲线中的“平直”段未必表示无砂，可能是砂岩被完全胶结（渗透性极差）；钻井液电阻率R与渗透层内流体R几乎相等；砂层若含油，SP曲线的形状可能会发生改变。一般，砂岩的GR读数低，在泥岩中读数高，若砂岩中存在其他放射源(如海绿石、云母、锆石等)，则会使GR数值升高。,注意：应用测井曲线进行自动相分析的局限性,一、沉积微相研究的基础资料二、沉积微相研究方法三、测井相分析四、沉积相研究在油田开发中的应用,第一节 油层细分沉积相研究,四、油层细分沉积相研究在油田开发中的应用,在开发中后期(注水开发过程中)，以砂层组为单元的储层描述及对油层的认识，已不能满足研究剩余油分布状况的需要，必须进行油层细分及沉积微相研究。具体应用主要包括3个方面：,1、进一步深入认识油砂体层内纵向和平面非均质性，掌握地下油水运动的规律 2、应用沉积相带掌握高产井的分布规律 3、应用沉积相带选择调整挖潜对象,1、进一步深入认识油砂体层内纵向和平面非均质性，掌握地下油水运动的规律,以大庆油田葡 I 油层组的主体砂岩为例-主体砂岩分为6种类型：下切型砂岩 不下切型砂岩 叠加型砂岩 砂坝型砂岩 砂堤砂脊型砂岩 前缘席状砂岩 不同成因类型的砂岩纵向上的特点不同、其地下油水运动规律不同。,下切型砂岩,水淹表现：在底部见水快，驱油效率高(高渗段70%)；注入水沿油层底部高渗段向前突进；随着注水的倍数增加，水淹厚度增加较慢；全部水淹厚度小(一般不超过20%)，但是，全层含水率高(可达90%左右)；全层驱油效率不均匀，呈锯齿状变化，自上而下逐渐增大（图示）。,是在河流强烈下切的情况下形成的，韵律性明显，砂岩底部颗粒粗、渗透性高。,不下切型砂岩,该类砂岩是在河床较宽、河流以侧向侵蚀为主的情况下形成。砂岩颗粒较下切型砂岩细一些；底部和上部的差异亦小。,水淹表现-在相同注水倍数的情况下：全层总的水淹厚度较下切型砂岩大一些；但驱油效率仍不均匀，为锯齿状；开采效果：一般比下切型砂岩要好；但是这类油层夹层不发育，挖潜难度较大。,叠加型砂岩,-一般具有岩性、物性夹层，若夹层比较稳定，油水运动就具有明显阶段性，各阶段水淹特点与前两者相似。,叠加砂岩本身性质不同，见水和开采特点不相同：2个河床砂岩相叠加：一般下边的砂岩先见水，含水高、产量高；上边的砂岩见水慢一些，含水低、产量低。其他相带砂岩与河床砂岩相叠加：一般表现为其他相带砂岩很不易见水或不出油。见水具有多段性，但每一段水淹厚度都不大。,砂坝型，砂堤、砂脊型，前缘席状砂岩,这几类砂岩一般多为反韵律性沉积，高渗段多位于砂岩的中上部，个别在底部；总的来说颗粒比较细，高低渗透率差异较小；一般水淹厚度大，层内纵向驱油效率比较均匀；层内见水，各段相对比较均匀。,由以上分析可以看出，不同沉积成因类型的砂岩的层内纵向矛盾和水淹持点不同，其含水上升率不同，调整挖潜的措施也不同。,除纵向上特点不同之外，油砂体平面非均质性也很明显(与平面上相带分布有密切关系)不同相带油井生产特点不同。,河流主流线上的河槽砂岩-下切型砂岩 砂岩颗粒粗，层内纵向非均质性最突出。底部易形成高渗带，注入水易沿底部突进；该部位的油井先见注水效果、先高产、先水淹。,主流线两侧的河床砂岩-浅滩砂岩，一般不下切 底部无明显高渗带，注水、见水比主体带晚一些；一般在主体带上油井含水较高、产量开始递减时，浅滩砂岩油井逐渐形成高产，起到产量接替作用；主体带堵水后，该部位开发效果更好；层内非均质程度相对小，高产期比主体带油井要长。,河流边滩部位的边滩砂岩 沉积物颗粒较细、悬移质增多，中等厚度、中等渗透率，层内比较均匀。注水见效和见水更晚于河床砂岩；水淹厚度大，含水上升慢；只要有一定的厚度，就可形成高产稳产井。,河漫滩部位的薄层砂岩 粉砂岩与泥岩互层，砂岩渗透率低，砂体不稳定 见水效果差，生产能力低，是挖潜对象；砂岩中储量小，并非开发的主要对象。,、应用沉积相带掌握高产井的分布规律-以河流相为例,实践证明，河床主体带(即主流线)易得高产井。但由于层内纵向非均质性严重，油层底部含水率上升快高产短命。,特点：能明显见注水效果，但注水见效时间稍迟 油井见水晚，含水率上升慢，稳产效果好，高产时间长,B、水驱特征-有利于水驱的条件：水驱控制储量大；油井多被水包围，供水条件好 油井位于较低渗部位，水源位于较高渗透部位 为油井高产稳产准备了良好条件。,A、油层的沉积特征：油井位于河床内，砂岩比较发育，能见到注水效果；粒度较细且均匀(纵向上粒级变化较小)，非均质程度较弱。为油井的高产稳产奠定了基础。,在注水条件下，河床浅滩、分支河床浅滩、分支河口砂坝上油井稳产高产的主要原因(沉积特征和水驱油特征)：,3、应用沉积相带选择调整挖潜对象，充分发挥各种工艺措施的作用,油砂体的不同部位注水受效和见水顺序不同 在不同阶段应选择不同的调整挖潜对象；以沉积相带为基础，以油砂体中油水运动规律作指导 方可使各种工艺措施充分发挥作用。,压裂层位选择：应选在河床下切带的边部、层位相 对高的中低渗透部位。如河床边缘的河漫滩部位等。,补射孔层位选择：最好选择在砂岩底面较高的部位。若河床厚砂岩有夹层，则在夹层之上补射效果较好。,在油砂体高含水的主体带部位堵水有利于提高注水 的利用率，增加侧向驱油能力，有利于侧向扩大注水效果。,第三章 储层特征研究,第一节 油层细分沉积相研究（结 束）,