油藏地质研究现状分析

王振宇;张金功;钱 强;梅 艳

(1.西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069;2.西安石油大学石油工程学院，陕西西安710069)

从油藏的早期勘探一直到开发结束，油藏地质始终都是整个工作的起点和基础。离开油藏地质，油田开发无从谈起，油藏地质情况不清，开发效果势必较差，只有油藏地质情况清楚，才能谈得上科学合理的油气田开发。由此看出油藏地质在油气田开发工作中处于一种基础、核心、关键和支配的地位，油藏地质工作在油气田开发中起至关重要的作用，对于油气高效开发和采收率的提高具有重要意义。［1］

1 油藏地质基本要素

油气藏是油气聚集的最小单元，也是石油勘探和开发以及油气储量计算的最基本单元。它的形成必须具备几个要素:圈闭、储集层、盖层和充注系统。

1.1 圈闭

圈闭是油气勘探和钻探的主要目标，是成藏组合评价的基本单元。圈闭的分类多种多样，在不同时期由于勘探技术、发现的油藏特征及认识的发展，圈闭分类的历史可以划分为三个阶段;第一阶段(1950年以前)主要以圈闭和储集层形态作为分类依据，如Clapp(1929)、wilson(1934)等。第二阶段以圈闭的成因作为分类依据，如王尚文(1983)、潘钟祥(1986)等，主要把圈闭划分为构造、地层和混合型三大类。第三阶段(90年代)，以圈闭成因动力学位分类依据，以Allen等(1990)为代表，从盆地形成机制及动力学来划分圈闭的类型。

为了便于进行成因分析和对比比较，在前人分类的基础上，目前一般把圈闭划分为构造、地层和水动力圈闭三大类，然后以圈闭或储集层的形成机制对每一大类圈闭进行划分。

1.2 储集层

凡是能够储集和渗滤流体的岩层，被称之为储层。储集层必须具备储集空间和渗流能力，才能担当储集油气的重任。也就是说，储集层必须具备孔隙性和渗透性。孔隙性和渗透性是储集层的两大基本特征。

迄今为止，几乎所有各类岩石中都找到了油气。这就是说，地壳上的各种岩类，都有能成为储集层。从现有资料看，主要的储集层类型一是碎屑岩，一是碳酸盐岩，两者控制的油气储量与产量占世界总量的99%以上，其他盐类所控制的油气储量不足1%。在碎屑岩和碳酸盐岩以外的其他岩类储集层中，较多的是火山岩类储集层，此外尚有岩浆、变质岩类结晶基岩储层和泥质盐类储集层。

由于储集层是油气聚集赋存的场所和油气勘探追踪的目标，因此需要对储集层进行分类并详加研究。对于储集层的分类，一般均是按岩石类型划分为三大类:碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层和其他岩类储集层。

1.3 盖层

要形成油气藏，除需要生油层、储集层之外，还需要阻隔油气逸散，使之达到工业聚集的盖层。只有在具备一定的生油、储油和盖层条件之后，才有可能形成工业油气藏。

石油与天燃气是一种流动矿物，在地层中易于流动，要使其聚集成藏，必须要有能对油气不渗透、可起封隔遮挡作用的岩层置于其上，才能使之聚集成藏而免于逸散。这种位于储集层之上，能够封隔储集层中的油气使之免于向上逸散的不渗透地层，就是盖层。

自然界没有绝对不渗透的岩层，但在一定条件下对某种流体不渗透或近于不渗透的岩层则是广泛发育的。自然界中大量油气藏的存在，说明这种盖层确实大量存在的。

常见的盖层的岩石类型有三类:泥质岩类盖层、膏盐类盖层和致密灰岩盖层。他们各自有其封隔特点和分布规律。

1.4 充注系统

对于一个圈闭来说，它的烃源可以来自生油岩，也可以通过不同路径来形成自己的油气藏。因此，圈闭能否形成油气藏还必须有合适的路径以及烃源的存在。

生油岩是能够生成并运移聚集成工业价值油气藏的所有岩石(Hunt，1996)。生油岩的类型、有机质丰度和成熟度是控制油气生成的三个基本参数，同时也是决定油气藏内烃类组成和相态的重要参数。

油气运移和充注通道是油气从源岩到圈闭形成油藏的关键要素之一。总的来说，油气运气和聚集主要受控于三个因素:油气差异聚集原理、色层效应、氧化作用。以上三个因素同时控制油气的相态分布，在具体的地质条件下，三个因素所起作用的程度不同。

盆地的结构能决定盆地内油气充注的通道和距离。在裂谷盆地，盆地规模较小，且分割性强，断裂发育，油气以垂向运移为主;在内克拉通盆地，盆地直径一般小于320 km，运移距离也相对较短，油气主要通过岩性和不整合面等作为横向运移;长距离的运移发生在板块边缘的前陆盆地内，油气运移距离长达240到1 000 km，不整合面是油气运移最主要的通道。

2 油藏地质研究方法现状

2.1 地层对比及小层划分

建立精细可靠的地层模型，是进行精细油藏描述中的基础工作。目前对于地层对比及划分一般有以下几种方法

大庆油田的储集层精细描述技术，在上世纪六、七十年代小层对比、沉积环境分析和相模式研究的基础上，经历了80年代，发展起旋回对比、分级控制，不同相带、区别对待的河流)三角洲油层对比方法。90年代在高含水油田开发阶段的密井网条件下，依据盆地振荡运动学和湖平面变化原理，利用比较沉积学(将今论古)、过程沉积学方法(影响因素分析)，通过模式预测、层次分析，形成储集层精细描述技术［3］。

在Sloss和Cross等人的研究基础上，高分辨率地层学应用而生，进而从成因地层学入手，对井间地层进行较为精细的等时对比。高分辨率层序地层学把影响层序及沉积构架的构造、气候、湖(海)平面升降、物源等因素的影响全部归结为基准面，并提出基准面旋回原理、相分异原理、沉积物体积划分原理、前积层自相似原理、相域等。指出基准面是一个抽象等势能面，基准面的一个上升与下降旋回为一个基准面旋回，一个基准面旋回是等时的。因此，在一个基准面旋回变化过程中保存下来的岩石为一个成因地层单元，即成因层序，基准面描述了可容纳空间的建立或消失与沉积作用间的作用变化过程，用沉积动力学的观点，解释地层结构和沉积学特征，区别于传统的静止的相模式类比法［4］。

在高分辨率储层反演成果参与地层对比，并作为地层细化对比的主要参考基础上，娄大娜提出了井－震－演联合迭代地层对比方法，将地层对比细化到小层甚至砂体单元［5］。

2.2 构造特征

到目前为止，国内众多大型油气田，均分布在深坳陷之中或围绕在深坳陷边缘呈带状及环状展布。深坳陷及其四周不仅油气田分布最多，而且含油气也最为丰富。实践表明，对于油气藏的形成与富集起主要作用的是沉积坳陷与沉降坳陷的重合发育，特别是沉积坳陷的发育是油气藏形成与富集的基础。

2.3 沉积相及沉积体系研究

沉积产物与沉积环境之间对应的关系，还原过去的古地理环境，是进行沉积相研究的理论基础。而沉积相又是研究油气储层的基础，细致的分析研究后，它能指导我们进行有效的油气勘探开发。

传统的沉积相研究方法是:以地表露头、岩心、测井、地震等资料为基础，从沉积岩体在地层中的展布方式，几何形态，岩性组合，古生物标志，层面构造等来进行沉积相的分析。随着地震和测井学科的迅猛发展，详细准确的地下资料可以为我们研究地下的沉积特征提供强有力的帮助。

李军、王贵文等分析研究了以地层倾角测井资料为基础的大量不同种类的测井相标志，最终提出，可以运用测井资料来进行沉积相分析，并在塔里木盆地进行了实际的测井相研究和分析［6］。

汪徐炎、游章隆等运用模糊模式识别沉积相的基本原理，在大量深入的研究后，创建了一套使用模糊识别系统来进行沉积相辨别的方法。

在测井曲线上，不同沉积微相的响应特征是不相同的，这是我们运用测井曲线来识别沉积微相的基础。最早通过测井曲线进行沉积相解释的是美国的S.J皮尔逊，他提出通过自然电位的不同响应，可以解释地层碎屑沉积环境。

目前，国内主流的沉积相分析研究是在岩心露头资料的基础上，以地质研究和单井相解释为前提，结合测井资料、地震资料进行层序解释，得出所需要的工区内的沉积相和沉积微相平面图等资料，建立沉积相模式。

2.4 储层基础地质特征研究

近些年来，随着油田生产对储层地质资料要求越来越高，油气储层地质学研究逐渐发展起来，其核心内容是对油气储层的相关特征进行研究。储层研究的主要内容包括不同类别储层的岩性，物性，几何形态以及对油气藏的形成和幵采产生的影响力等。

上世纪60年代，我国便在对松辽盆地进行油气田的勘探开发中，对储层开展了深入研究，后来陆续在勸海湾盆地、华北盆地等地区的生产过程中，进一步对储集层特征进行研究和摸索，发展总结出一套适合我国特点的陆续碎屑岩储层研究方法，包括岩性、物性、含油性及几何形体等的研究，为今后我国在碎肩岩储集层方面的研究奠定了基础。

经历了一段时间的发展，进入80年代后，由于原有的理论体系已无法满足实际的需要，我们国家的地质工作者们在总结以往储层特征研究的基础上，提出了新的储层地质学的概念。它不仅包括以往研究中所进行的储集层成因类型、各类岩石特性以及分布规律，还新增了储集层的研究、描述方法、储层评价及预测等新的部分。

90年代初储层地质学开始逐渐向定量、半定量化发展，并在此基础上，孕育出了定量储层地质学，国内的专家学者慢慢开始使用定量的研究方法，进行储集层形成机理的研究，从而能更加准确的描述出储集层内部油气藏的分布规律、储层物性以及储层非均质程度，并在勘探开发过程中，能够取得较好的经济效果。

90年代中后期，国内外开始逐渐涌现出各类随机建模软件，相应的各种数理统计方法也在储层建模和模拟中得到运用。含油气盆地的勘探和开发要求得到精细的各项储层表征中的地质特征。在开发过程中，除了比较注重研究储层砂体的展布形态、均质性、孔隙度和渗透率的变化外，现在已经逐渐深入到研究层理构造、孔喉特征、不连续薄隔层分布以及层内渗透率变化等。而所研究的这些对象数据，是不断变化并是现行开发井网(井距常为数百米)所难以直接控制的。如何在较稀的井网下能够正确的描述并准确预测这些储层表征，是目前正在努力探索并解决的课题［7－9］。

2.5 油藏特征研究

随着信息技术的发展，油藏描述有着显著的研究成果。这些技术改进或创新提高油藏描述的精度，可以归纳为两个方面。一个是先进的器设备和技术应用于数据采集，更可靠性的测试数据用于处理和监测。第二个是计算机科学和信息科学等相关技术的发展实现了油藏描述的“全面集成”，把地震，地质，测井和地下储层模型集于一个平台，输出储层成数字三维可视化模型的，这些在实际运用中已经比较完善。

油藏特征研究通过对地质地震等的综合分析和解释，以及对流体和压力分析，使得地质学家、岩石物理学家和油藏工程师，更容易在勘探与开发中做出更准确的方案。成功的油藏描述需要详细的量化沉积学和矿物学与岩石物理解释完全集成的数据，这些数据包含了储层的孔隙率、渗透率和饱和度，这些都将影响油气生产。

在数学地质方面，Doss等人采用回归分析以及测试数据的储层表征已有了十分显著的研究成果。地面扫描成像和激光技术被应用到出露地层中，能为科研工作者建立非常准确和有效的数字露头模型(Bellian等人，2005年)。地震成像技术也显示了在孔隙率检测和储层建模的优势(Slatt等，2002年，Refae等，2008)，该技术也在油藏描述的发展阶段用于表面微震监测裂缝。

数字油藏特征已经比较全面和先进，数字化油藏描述与传统的方法相比，数字油藏描述的是更密切相关的“数字油藏”，这是可视化和一体化的特点与地质分析，地震解释，测井，生产和人工智能，详细的数字化油藏表征的目的是提高原油采收率及剩余油领域发展的中间阶段或成熟阶段，其核心任务是发展实现高精度储层预测和定量评估油藏［10－12］。

3 结语

上述方面是在圈闭、储层、盖层和充注系统这些油藏地质基本要素的基础上，利用地质、地震、测井等资料，通过常规分析及地质建模等手段对油藏地质进行了深入研究。

而基于我国多数油田已进入开发中晚期的这一现状，在对一些勘探较为成熟的区域研究时，有必要开辟一套全面精细且具有针对性的油藏地质研究的新思路。即在区域地质、构造背景和地层划分研究的基础上，可以直接选取目的层段中“穿鞋带帽”的砂泥组合这一整体作为研究切入点，在横向上以砂泥组合为基本单元，精细的对砂泥组合中的储层与盖层的岩性，物性，沉积微相等对比研究，明确储层与盖层之间的关系及差异性，并在该砂泥组合中选取剖面，在该剖面中进行油藏分析与描述，明确该砂泥岩组合中存在的油藏类型及各类型油藏在区域中的分布范围和空间关系，为后续的开发工作提供真实、精细、可靠的基础地质信息。

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