开发阶段储层研究进展综述

吴 璠

(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)

储层研究分为勘探阶段和开发阶段，开发阶段储层研究可以揭示开发过程中油藏内油水运动规律、精确预测剩余油分布，并能够指导油田生产、提高采收率。目前我国大多数油田已进入高含水后期开采阶段，由于地层压力的变化、注入水长期冲刷以及一系列注采工艺措施的实施，油藏的储层性质如胶结类型、储层物性、孔喉大小、储层非均质等方面发生明显的变化。

1 开发阶段储层研究进展

我国东部油田已普遍进入高含水开发阶段，开发储层研究主要包括油藏微构造、储层非均质性及储层建模、剩余油的形成于分布研究等。综合运用岩心、测井、高精度三维地震、井间地震、油藏动态和静态等多种资料，开发储层研究正向着小尺度、多方法结合方向发展。

在中西部盆地中生界地层，发育有大量低渗透致密含气砂岩，在这些低渗透致密含气砂岩中蕴藏着丰富的天然气资源。随着勘探程度逐渐加深，低渗透致密砂岩中的油气资源在油气资源中的比例还将不断扩大，但由于对这类气藏的开发技术不成熟，单井控制的储量和可采量小，且供气范围小，产量低而递减快，其中大部分处于低产低效状态，故开发好这类气藏对石油工业的持续稳定发展具有十分重要的意义。目前国外致密砂岩气藏研究及勘探侧重点在深盆气藏，主要是利用钻井、测井资料分析致密砂岩储层的岩石物理特征;利用三维地震数据，研究古沉积相，确定致密砂体分布范围;再通过分析气水配置关系，进行深盆气藏识别。国内对致密气藏的勘探主要依赖于对有利古构造、古圈闭及后期构造演化的控制的研究。但对深盆气藏的成藏机理及成藏模式的认识还不够深入，缺乏理论指导。

我国对碳酸盐岩油藏的研究较少，认识程度低，当前研究热点主要集中在岩石物理相的相渗规律、储层构型建模技术、储层参数演化规律及动态建模、储层孔喉仿真模型、井震结合的储层预测技术和剩余油饱和度监测技术等方面。

1.1 储层非均质性

我国许多油田已进入中—高含水期，储层非均质研究是开发储层的重要基础工作，其研究水平直接影响到对储层中油气水分布规律的认识和开发效果好坏。

20世纪70－80年代是认识储层非均质性的最初阶段，国外Pettijohn对河流沉积储层按其规模划分了5种储层非均质性;Weber将储层非均质性分为7类，其中不仅考虑了储层非均质性的规模，还有非均质性及其对流体渗流的影响。国内以裘楠生分类最为典型，考虑非均质性的规模和开发生产的实际，将碎屑岩储层非均质性由大到小分为层间、平面、层内和微观非均质性4类。20世纪90年代，随着油田开发的不断深入及油气资源需求量的日益增长，通过动、静态资料的结合，找出储层各级非均质性与水驱效果的关系，揭示剩余油分布规律。近年来，随着成藏机理研究的深入，储层非均质性对油气成藏影响的研究从微观逐渐向宏观发展。

1.2 流动单元

油田注水开发实践和注水驱替实验均表明，储层在注水开发后，属性与参数都会发生不同程度的变化。注入水对储层的改造不是简单的浸泡，而是使储层发生强烈、复杂、持久、各种方式的动力地质作用，这种动力地质作用对储层的颗粒骨架、孔隙结构、物性和流体性质等有很大影响，使其与注水开发前有一定差异。注水时影响储层动态变化的因素很多，相互间关系复杂，主要有储层空间、储层流体、生产条件等的影响(图1)。流动单元可以反映储层岩石内部流体流动或者渗流特征及储层非均质性。

图1 注水储层动态变化的影响因素

储层流动单元研究较国外起步晚，二十世纪八十年代这一概念逐渐被国内学者广为接受，由于各个油田具体地质条件及实际生产资料限制，对其认识及研究方法不完全一致。进入九十年代，张一伟(1991年)在国内首次应用岩石物理相这一概念，同时将岩石物理相看作沉积相与成岩相的综合。裘亦楠等人(1996年)对流动单元的概念重新定义:流动单元是指受储层非均质性、阻挡以及窜流旁通等条件的影响，注入水沿着地质结构引起的一定途径驱油而自然形成的流体流动通道。阎长辉等人(1999年)提出了动态流动单元这一新的概念，认为流动单元不仅要反映流体流动的可能性，而且要反映其现实性。同时还引入油藏流体性质参数。彭士宓、尹志军、常学军等人(2001年)在国内首次将流动单元的划分推进了定量化的阶段。2002年，众多学者也开始对储层流动单元划分的新方法有了更多的研究和探讨，并取得一些成果。师永民、张玉广等人(2006年)利用毛管压力曲线定量表征出复杂的微观孔隙吼道结构特征，对储层微观流动单元进行研究;王大伟等人应用时移地震的一些特性对油藏流动单元进行划分并进行可行性研究;郑红军，苟迎春，张瀛等人(2008年)提出一套从建立非均质性模型为基础对陆相储层流动单元进行定量研究。同时也有不少学者在努力地对流动单元的应用进行拓展，朱玉双(2004年)针对性油藏的特点分析研究油层伤害对储层流动单元的影响。

2 开发阶段储层研究方法

2.1 非均质性研究方法

鄂尔多斯盆地是典型的低渗储层，孔隙结构的非均质性强会造成开发过程中相继出现的许多问题，如注水压力高、含水上升快、启动压力大等都在不同程度上影响着油田的注水开发效果。这些问题主要是由微观孔隙结构非均质性和流体渗流机理决定的。开发阶段需进行油层对比;开展小层沉积相研究;孔隙结构研究;成岩作用研究;非均质性研究;渗流特征分析;隔层研究等。对储层非均质性的研究经常采用的是真实砂岩微观模型水驱油实验和X－CT扫描成像技术。

(1)对储层微观孔隙结构特征的认识:通过铸体薄片、X衍射、扫描电镜等的观察，明确孔隙类型并对每一类孔隙进行描述;通过压汞试验获取相关参数，如储层中值半径、平均中值压力、平均排驱压力及退汞效率等。与常规压汞相比，恒速压汞不仅能够提供更多的岩石物性参数，还能提供更详细的定量信息，明显区分岩样之间孔隙结构上的差异性，通过检测汞注入过程中压力涨落将岩石内部的喉道和孔隙分开，更适用于孔喉性质差别很大的低渗、特低渗储层。

图2 组合模型简图

(2)真实砂岩微观模型水驱油实验:真实砂岩模型是在保持原岩心孔隙结构、岩石表面物理性质及部分填隙物的条件下制作而成，油样是依据实际原油粘度配制成的，水样为配制的地层水，常加入甲基蓝便于实验观察。实验可以分为单一模型实验和组合模型实验。前者(图2)模拟油藏条件下的孔候微观非均质性，后者模拟油藏的宏观、平面非均质性。组合模型岩样选取平面上要充分考虑不同沉积微相;垂向上要考虑不同沉积韵律、沉积条件和物性的差异，通常选取沉积相带、沉积韵律、物性不同的模型(一般3个)作为一个组合。需注意的是，贾敏效应是油田注水开发中不可忽视的阻力。在注水开发中要以预防贾敏效应为主。

(3)X－CT扫描水驱油实验:X－CT扫描成像技术是通过岩石内部各成像单元的岩石密度差异以256个灰度等级可视化地将岩石内部微观或细观结构特征(如裂缝、微裂缝、次生溶蚀孔洞及均质、非均质性等)真实反映。通过对岩心水驱油驱替实验过程的CT断层扫描，清晰、动态地观察测定随驱替压力升高，岩心中剩余油饱和度变化分布范围，计算出各个岩心界面孔隙度和不同压力下的含水饱和度值，做出CT扫描三维图像切片以供观察分析研究(表1)。与常规的驱替方法相比，该实验不但可以清晰直观定量了解储层微观孔隙结构的非均质变化程度，而且可动态观察不同驱替压力下注入水在不同微观孔隙介质中的渗流分布特征。

表1 常见物质的CT值

2.2 开发地震应用

开发地震在油田开发前及油田开发中地震可对储层进行静态和动态的研究工作。包括三维地震、油藏动态监测、压力预测以及裂缝识别等。利用地震信息进行储层评价研究，应从基础研究技术方法和综合研究等三个方面进行:①关于基础研究。在沉积盆地各类储层成因类型及分布规律研究基础上，加强地震信息地质含义的研究，以及岩性物理学的研究。②关于技术方法研究。包括围绕提高分辨率的研究、VSP方法研究和横波勘探研究等，以及提高地震反演方法(波阻抗与SLIM等)的资料准确性和实用性的研究、三维地震解释方法的研究、利用地震信息求取岩石物性参数的研究。③此外，在储层研究中也开始应用地震层析成像技术、微地震技术等。

3 结语

(1)目前我国东部油田已进入高含水开发阶段，注水开发后，储层的颗粒骨架、孔隙结构、物性和流体性质等有很大影响。中西部盆地中生界地层发育大量低渗致密含气砂岩大部分处于低产低效状态，随勘探程度加深，其在油气资源比例不断扩大，国内对致密气藏的勘探主要依赖于对有利古构造、古圈闭及后期构造演化的控制的研究碳酸盐岩油藏研究热点主要集中在岩石物理相的相渗规律等方面。开发储层研究正向着小尺度、多方法结合方向发展。

(2)储层非均质性作为开发储层基础工作，从20世纪70－80年代开始研究，国外以Pettijohn非均质性5种分类和Weber7种分类著名，国内以裘楠生分类最为典型，将其分为层间、平面、层内和微观4类，储层非均质性对储层影响研究从微观逐渐向宏观发展。流动单元可反映储层岩石内部流体流动或渗流特征及储层非均质性，二十世纪八十年代这一概念逐渐被国内学者广为接受，不同学者对其认识和研究方法不完全一致。九十年代后以张一伟、裘亦楠、阎长辉等人先后对流动单元概念补充、新定义并拓展研究。

(3)开发储层微观孔隙结构非均质性和流体渗流机理决定注水开发效果，储层非均质性的研究经常采用真实砂岩微观模型水驱油实验和X－CT扫描成像技术，通过铸体薄片、X衍射、扫描电镜等认识储层微观孔隙结构特征。油田开发前及开发中开发地震可对储层进行静态和动态的研究工作，包括三维地震、油藏动态监测、压力预测以及裂缝识别等。

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