储层构型研究进展

陈欢庆，赵应成，舒治睿，孙作兴

(1.中油勘探开发研究院，北京，100083;2.中油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)

引 言

储层构型，是指不同级次储层构成单元的形态、规模、方向及其叠置关系［1］。储层构型研究的本质是储层建筑结构的研究，而储层的建筑结构又主要包括不同级次储层界面及由这些界面所分割的不同地质时期形成的地质体。可以通过沉积、成岩以及储层隔夹层等的分析，实现储层构型的定性和定量表征。对油气勘探阶段有利储集体的预测和开发阶段剩余油预测挖潜都具有十分重要的意义［1－12］。岳大力等［6］以胜利油区孤岛油田 11J11密井网区为例，对曲流河点坝地下储层构型进行了精细解剖。吴胜和等［13］对新疆克拉玛依油田三叠系克下组冲积扇内部构型进行了分析，研究中总结了冲积扇沉积构型模式，但没有总结不同构型类型的岩电特征和识别标志。目前，前人对于曲流河、辫状河等沉积构型研究的较多，取得了一定的成果，而对于冲积扇的构型研究还相当少，也很薄弱。而且，相关研究主要以沉积构型研究为主，构型综合研究甚少。

1 储层构型研究现状

1.1 构型研究的资料基础

储层构型研究是一项系统工程，涉及众多的学科，因此，需要的资料也是多种多样。丰富的资料基础，为储层详细的构型解剖提供了必不可少的条件。开展储层构型研究工作，需要的资料多种多样，主要包括野外露头、测井、地震、钻井取心、分析测试和生产动态等。对于油气田构型解剖的实践，测井资料和地震资料是最直接的资料基础。特别是地震资料，对于构型界面以及不同级次界面所限定的构型单元的刻画，都起着十分重要的作用。Mark E.Deptuck等［14］利用高分辨率多波二维和三维地震数据，对阿拉伯海尼日尔三角洲斜坡上部的近海底河道和堤岸体系储层构型的复杂性进行了分析。Brett T.McLaurin等［15］主要基于野外露头资料，对美国犹他州书崖地区下Castlegate组变形的薄层河流沉积砂岩构型及其成因进行了研究，研究中对河流和坝沉积体系的规模进行了定量统计。

1.2 构型研究的思路

科学的研究思路是解决问题的关键，通过紧密结合各方面的资料，充分挖掘这些资料所包含的信息，利用适合的方法，可以顺利完成研究任务，达到研究目标。

笔者在进行准噶尔盆地西北缘某冲积扇储层研究时就采用了以下的研究思路 (图1)。研究的内容主要涉及4部分:①利用上述资料进行地层的精细划分与对比，建立精细的小层对比与划分数据库;②储层构型划分体系的建立，主要是在精细等时地层格架内进行岩石相分析和沉积学分析，建立构型划分体系;③构型配置样式 (模式)的总结，主要包括2个大的方面:一方面是通过小层划分界限发育规律分析和储层隔夹层发育特点刻画来实现储层构型界面表征;另一方面是综合沉积、成岩作用、孔隙结构等储层宏观和微观特征实现不同成因和级次储层单砂体构型单元自身发育规律研究;④在③研究基础上总结储层构型配置样式，分析剩余油分布规律，最终总结一套储层建筑结构表征技术，为储层有效开发和剩余油挖潜提供指导。

图1 准噶尔盆地西北缘克下组储层构型研究思路和流程

1.3 构型的级次划分

构型界面是指一套具有等级序列的岩层接触面，据此可以将地层划分为具有成因联系的地层块体［1］。文献［16－17］在构型分析中定义了8类界面，他们构成了一个代表不同时限的界面等级体系，其中限定了不同尺度的沉积单元。构型界面的目的就是应用一套具有等级序列的岩层接触面(bedding contacts)，将砂体划分为具有成因联系的地层块体。在不同级别构型分析过程中，可以加深对研究目的储集体沉积特征的深入认识［7］。笔者在进行准噶尔盆地西北缘某区克下组冲积扇储层构型研究时，充分利用各种资料，通过各种构型界面的划分识别不同储层构型单元。

2 构型研究的方法

2.1 层序地层学方法

层序地层构型也属于储层构型研究的范畴。该项研究主要是利用层序地层学的方法和手段，通过分析地层之间的接触关系，不同地层发育的沉积体系特点等，来实现地层构型解剖的目的。文献［18］利用沉积学方法对英国北海布伦特省成熟油气区储层构型进行了精细研究。研究中基于高分辨率层序地层学方法实现了3个方面的突破:①提高了沉积储层内部及其之间在时间和空间上的描述精度;②改进和发展了Broom和Tarbert组2套储层区域性的沉积学预测模型;③识别出区域精细的构造和地层等对储层构型的控制因素，其与北海中侏罗系构造演化有关。该研究增加了该地区的勘探潜力，提高了油气的最终发现程度。文献［19］对澳大利亚昆士兰晚二叠纪加利利盆地西北部盆地边缘产煤的海岸冲积平原沉积进行了沉积学和地层构型分析，利用层序研究的方法，将整个沉积体构型划分为6个由不整合面分隔的成因单元。层序地层学方法在碎屑岩和碳酸盐储层构型研究中取得了巨大的成功，但是对于火山岩等具有一定的局限性，难以解决研究中的关键问题。

2.2 沉积学方法

沉积学方法是目前储层构型研究中应用最多和最广泛的方法。文献［20］从沉积角度对韩国东南部Kyongsang盆地西北部白垩纪冲积层序构型进行了分析，其中主要针对厚砂岩、薄砂岩和泥岩3种组分。文献［21］对孟加拉国孟加拉盆地东北部上Dupi Tila组小规模河流体系相构型进行了分析，该过程中主要通过岩石相分类的方法开展工作，该项研究对地下水污染分析具有十分重要的意义。应用沉积学方法进行储层构型研究最为成熟，现在广泛应用的Miall对储层构型的分类也基本上是以沉积学研究为基础而建立的。但是沉积学方法也有其自身的缺点，受研究水平的限制，目前对于冲积扇等沉积类型的成因模式的研究还不是十分细致，还需要结合其他研究方法综合分析，达到精细、准确解剖储层建筑结构的目的。

2.3 成岩作用方法

储层建筑结构的形成，是多种地质作用综合作用的结果。对于一些储层而言，成岩作用占主导作用。成岩作用构型研究主要是利用成岩作用方法，分析不同类型成岩作用对储层性质的影响，特别是由此而引起的储层建筑结构的变化，达到储层构型研究的目标。文献［22］主要应用阴极发光观察和岩石包裹体分析以及持续的埋藏史沉积热力模拟等手段，对德国茨瓦德尔盆地三叠系Solling组辫状河沉积体系石英胶结作用与沉积构型之间的关系进行了分析，并提出了成岩构型的概念。该研究方法目前应用甚少，还很不成熟。而且并非所有储层都有强烈的成岩作用过程，因此应用起来有一定的局限性。

2.4 地质统计学方法

随着储层构型研究的逐步深入，地质统计学方法在该项研究中的作用越来越大。伊振林等［8］以克拉玛依油田六中区下克拉玛依组为例，对冲积扇砾岩储层不同构型单元的宽度和厚度进行了定量统计，为剩余油预测挖潜和生产政策调整提供了坚实的依据。该研究方法大大推进了储层构型研究定量化的进程。但是该方法也有一个最大的缺点，那就是需要有比较丰富的支撑地质统计分析的资料基础。

2.5 地质建模方法

文献［23］利用地质建模方法研究了荷兰全新世潮汐盆地不同岩相潮汐沉积相构型特征。研究中主要包括4种岩相:潮道砂岩、砂占主导的内潮汐滩多岩性组合、泥占主导的内潮道和淡水泥。文献［24］通过建立河道轨迹的简单二维模型，对海底河道和堤岸沉积体系地层构型进行了分析，结果表明，利用该模型可以解释在一个看似复杂的系统内，单一河道在一段时间内下切、迁移和沉积的位置。地质建模方法使得储层构型研究的结果直观、形象，而且可以很方便地应用到储层剩余油挖潜的实践工作当中去，缺点是实现起来比较困难，而且对于其真实性的验证也是一个巨大的挑战。

2.6 数值模拟方法

储层构型研究的最终目的是准确表征储层的内部结构，预测剩余油的分布。因此剩余油的准确预测也就成为储层构型研究十分重要的环节。文献［25］对河流－三角洲地层的冲积构型进行了分析总结，文章建立了简单的冲积构型模型，利用模型模拟了河道粗粒沉积和泛滥平原细粒沉积的比例和展布特征。文献［26］在结构模式识别的基础上建立了随机沉积连续模型。利用该模型对灌木峡谷露头剖面和孟加拉扇地震相进行了二维数值模拟。数值模拟方法可以将储层构型研究的实效性充分体现出来，其缺点是必须依靠比较可靠的地质模型作为基础。

2.7 其他各种新技术和方法

文献［27］利用探地雷达对美国内布拉斯加州东北部奈厄布拉勒河下游加积的辫状河浅砂床河道沉积构型进行了分析，雷达的相识别功能基于探地雷达数据，再现了河道砂坝复合体、大的和小的河床构成(包括二维和三维沙丘)和河道等构型要素。文献［28］利用水槽实验对逐渐减弱的高密度流这个水道类似物的河床几何学、结构和组成进行了分析。通过实验，分析了高密度流的沉积构型和流动属性及其沉积特征。文献［29］利用航空磁测数据对加拿大育空地区的原生代韦尼克地层地下构型的演化进行了分析，研究中地质和地球物理资料也被结合起来使用。各种新技术和新方法在储层构型研究中的逐渐使用，使得储层构型的研究向着定量化、系统化和准确化的方向迅速发展，不断进步。当然，这些方法也不是万能的。无论技术发展到何种地步，都应该以坚实的地质研究作为基础。同时，也应该根据研究对象的具体实际选择适合的方法和技术，因为每种方法和技术都有其局限性。

储层构型研究是一项系统工程，涉及多方面的因素。因此理想的构型研究应该是根据研究区目的层的地质实际和资料基础，针对构型研究需要解决的实际问题，综合上述不同的研究手段和研究方法开展工作，实现储层构型研究的目标。

3 储层构型研究中存在的问题和发展趋势

3.1 构型研究中存在的问题

(1)对储层构型概念的理解缺乏统一认识。目前大部分研究者认为，储层构型为储层的内部建筑结构，而也有相当一部分研究者认为储层构型还包括储层的层序地层构型等。这主要受研究者的研究目的和研究所处的勘探开发阶段控制。在勘探阶段，以平面为例，研究者可能主要关注的是大尺度的储层建筑结构，比如盆地范围、凹陷范围、区带范围等。在纵向上，可能最多研究至三级层序即可。而对于油气田开发研究者则不然。平面上，可能是针对某一个油藏，甚至往往是某一个沉积体，或者更进一步，到某一个井组。纵向上，可能不但要研究到油层组、砂层组，甚至研究到单砂体。与之对应，构型研究可能要精细到4级甚至3级。需要特别指出的是，储层构型的研究并不是越精细越好，而是能达到实际需要和研究目标即可。

(2)现代沉积资料和地面露头资料所反映的构型特征和模式与地下储层构型的类比和实用性研究缺乏。目前在构型研究中使用最多和最直接的是现代沉积资料和地面露头资料，然而受沉积、构造和成岩等多方面地质因素的影响，这些资料与地下的储层地质实际并不完全相同，这就需要在实践中对从现代沉积和地面露头资料中所获取的研究认识和成果，例如储层构型模式，在应用于地下储层构型分析时，首先要进行类比、修正，而不能直接使用，以避免失之毫厘，谬以千里的错误。目前许多研究者并没有注意到这个问题，这方面的研究还很少。

(3)不同沉积成因类型储层构型的模式亟待完善和发展。目前对曲流河构型模式研究认识比较成熟，而对于三角洲、冲积扇等沉积体系的构型模式还缺乏深入的认识和科学完善的构型模式［2，6，8，30］。储层构型模式的总结和提炼，对于储层有利开发区带的预测和剩余油的挖潜都具有至关重要的作用，因此是储层构型研究的重要目标。文献［31］对大陆坡浊流水道构型进行了分析，总结了构型模式。研究指出，在大多数的浊流沉积中，至少3个尺度的河道发展和萎缩周期可以预测，分别是构型要素、复合体集合和层序。

(4)储层构型研究的内容目前较单纯，综合性不够。储层构型研究最初主要通过沉积学方法来实现，但这并不意味着储层构型的研究就仅限于沉积学方面的内容。储层的形成是一个综合的地质过程，其建筑结构的形成也涉及多方面，包括沉积、成岩等多方面，这些都属于储层构型研究的范畴。因此，要实现储层构型的准确分析，必须进行综合分析，不仅仅是从沉积角度来分析问题，还应该加入成岩作用、构造分析等元素。只进行沉积等单因素分析，很难得出符合地下地质实际的结论。文献［32］以莱茵河荷兰部分为例，分析了人类活动对冲积构型的影响。文献［33］以希腊科林斯断裂Kerinitis－吉尔伯特型扇三角洲沉积为例，对断层生长对储层构型的影响进行了分析。

(5)构型研究与生产动态的关系不甚清楚，导致构型研究的结果在生产实践中很难直接解决生产实践问题。这也在很大程度上限制了储层构型研究的迅速发展。从本质上讲，在油气田开发工作中，开展储层构型研究工作，目的是为了搞清楚储层内部结构特点，为剩余油分布预测提供指导。如果脱离了生产实践来研究储层构型，无疑会使工作成为纸上谈兵，失去生产实践价值。

(6)构型研究的对象主要集中在碎屑岩和碳酸盐岩储层，而火山岩、泥岩等特殊岩性储层的构型研究较少。由于碎屑岩和碳酸盐岩广泛发育，对这2类储层构型的研究较多，而对于火山岩和泥岩等特殊岩性的构型研究较少。

3.2 构型研究的发展趋势

随着油气田逐渐进入开发中后期，对储层的认识也逐渐深入。开发实践中所暴露出来的各种生产实践问题也要求人们开展精细的储层构型解剖，为开发方案的优化和措施的调整提供坚实的地质依据。综合文献调研和自身实践，笔者认为储层构型研究的发展趋势主要有以下几个方面。

(1)随着生产技术的不断进步，各种新资料的加入，使得构型研究更加精细化和准确化。目前构型的精细解剖应用最多的是野外露头资料、现代沉积资料和测井资料。随着水平井技术在中国各大油气田的逐步应用和不断发展，利用水平井资料来解剖地下储层构型，建立精细的构型模式，逐渐成为储层构型研究的一个新的发展方向。水平井不但可以直接揭示地下储层不同构性单元之间的组合关系，而且在识别不同级次构型界面方面具有特别的优势。

(2)对现代沉积和地面露头资料开展与地下储层构型模式的类比和适用性研究。使得通过上述两方面资料所获取的研究成果，能够顺利准确地应用于地下储层构型研究当中，从而更好地指导生产实践。

(3)储层构型研究从较单纯的沉积学分析逐渐向沉积、成岩、构造等综合研究方向发展。文献［34］通过综合野外露头观察、孔隙评价和建模等，研究了差异压实作用对意大利亚平宁山脉中部Maiella碳酸盐台地边缘沉积构型的控制作用。文献［35］对伊比利亚西北大陆边缘西班牙西北部加利西亚浅滩地区和邻近的深海平原高分辨率地震层序进行了研究，结果表明，断裂体系控制着研究区沉积构型的形成。储层建筑结构的形成，是多方面地质因素综合作用的结果，因此，越来越多的研究者注意到，只有通过综合分析，才能准确剖析储层构型发育的特征。储层构型的综合性研究，必将成为储层构型研究的重要发展趋势。

(4)除碎屑岩和碳酸盐岩以外，其他岩类储层构型研究。随着世界范围内碎屑岩、碳酸盐岩油气勘探开发形势的日益严峻和伴随社会经济高速发展而来的油气消费量的急剧增加，火山岩、页岩、变质岩等的油气勘探开发逐渐引起了研究者的兴趣［36－37］。而目前关于这些岩石类型的构型研究极少。以火山岩为例，火山口和火山通道控制着火山岩体和火山岩储层不同岩性和岩相的发育规律，进而控制着火山岩储层发育规律。而对于火山岩储层构型的解剖，实质上就是对火山岩体的解剖，只有实现了这一目标，火山岩储层地质成因控制因素众多、空间相变快、裂缝发育、横向预测困难等问题才能真正得到解决。以后越来越多的研究者将逐渐关注这方面的研究。

(5)储层构型研究逐渐由定性和半定量化向定量化方向发展。储层构型研究很重要的目的之一便是通过对现有资料的分析，总结储层构型发育模式，在此基础上预测剩余油分布的区域，指导开发生产实践。作为剩余油挖潜为主要目的的开发中后期储层构型研究，对于剩余油分布特征的定量表征，对于加密井的布井调整、更加精细的分层注水、油井转注等措施的实施都至关重要。而只有实现储层构型的定量化研究，才能够准确把握不同构型单元在纵向上和横向上的发育规模和叠置样式，实现剩余油发育规律的定量表征。因此，定量化将是储层构型研究发展的必然趋势。

(6)储层构型分析方法在储层其他研究方面的应用。从定义中可以看到，储层构型研究就是分析储层的建筑结构。因此，储层构型分析的方法本身就成为研究储层展布和储层叠置关系的重要手段之一。利用储层构型研究的方法，可以解决储层其他方面研究的众多问题。文献［38］利用三维相构型和化石足迹学分析对美国犹他州Capital矿费伦Notom三角洲的不对称性进行了评价。

4 结论

(1)储层构型是指不同级次储层构成单元的形态、规模、方向及其叠置关系。构型的表征对油气勘探阶段有利储集体的预测和开发阶段剩余油预测挖潜都具有十分重要的意义。储层构型研究的基础主要包括构型研究的资料、构型的级次划分和储层构型研究的思路，即建立在精细地层划分基础上的储层构型界面识别与构型单元分析相结合的构型发育模式识别和剩余油预测。

(2)储层构型研究的方法主要包括层序地层学、沉积学、成岩作用、地质统计学、地质建模、数值模拟、探地雷达等多种，每种方法都有其优缺点和适用性，在实践中应该根据研究目标和资料掌握状况，将上述方法有机结合，适当取舍，综合分析。

(3)目前储层构型研究中存在的问题主要包括对储层构型概念的理解和认识还不统一、现代沉积资料和地面露头资料与地下储层构型的类比性研究比较缺乏、不同沉积成因类型储层构型研究缺乏、储层构型研究的内容综合性不够、构型研究与生产动态的关系不甚清楚及研究的结果在生产实践中很难直接应用、火山岩和泥岩等特殊岩性储层构型研究较少。储层构型研究主要发展趋势和方向包括生产技术的不断进步与各种新资料的加入使得构型的研究更加精细化和准确化，对现代沉积和地面露头资料开展与地下储层构型模式的类比和适用性研究，储层构型研究从较单纯的沉积学分析逐渐向沉积、成岩、构造等综合研究方向发展，除碎屑岩和碳酸盐以外其他岩类储层构型研究，储层构型研究逐渐由定性和半定量化向定量化方向发展，储层构型分析方法在储层其他研究方面的应用等。

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