油气藏开发地质研究进展与展望

李阳，吴胜和，侯加根，刘建民

（1. 中国石化股份有限公司，北京 100728；2. 中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249；3. 中国石化国际石油勘探开发有限公司，北京 100029）

油气藏开发地质研究进展与展望

李阳1，吴胜和2，侯加根2，刘建民3

（1. 中国石化股份有限公司，北京 100728；2. 中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249；3. 中国石化国际石油勘探开发有限公司，北京 100029）

阐述了油气藏开发地质学的主要科学问题、学科内涵、研究进展与发展展望。油气藏开发地质学以油气藏连通性、可流动性及时变性为关键科学问题，主要研究油气藏开发地质控制因素的成因机理与分布模式、地质因素对油气开采的控制作用机理及油气藏动态演变规律、油气藏表征与建模技术，在高含水油藏，低渗、致密、页岩油气，缝洞型油气藏开发地质理论和技术方面取得了重要进展，已发展成为一门独立学科。随着油气田开发在深层、深水、非常规油气领域的扩展及高含水油藏开发难度的增大，需进一步发展油气藏开发地质理论和技术，以更好地支撑油气田的经济高效开发及可持续发展。图6参57

开发地质学；科学问题；研究进展；开发地质因素；油气藏开发

0 引言

开发地质工作是经济有效开发油气藏和提高采收率的基础。在很大程度上，油气藏开发的成败在于开发地质的研究程度[1]。

开发地质研究起始于20世纪40年代，已有70多年的发展历程。20世纪40年代，油气藏开发开始采用污水回注的方法（即注水开发），开发方式的转变使人们认识到油气藏内部储集层连续性和连通性等因素对油气开采具有很大的影响，由此开始重视油气藏地质研究。20世纪60年代，大庆油田首创小层对比及油砂体描述的方法进行油气藏非均质性研究，极大地提高了陆相油田的开发效果。1976年斯仑贝谢公司首次提出了油气藏描述的概念，开创了油气藏开发地质研究从单井到多井、定性到定量、研究过程计算机化与成果可视化的先河；1975年前苏联马克西莫夫编写了《油田开发地质基础》一书[2]，美国塔尔萨大学的迪基1979年出版了《石油开发地质学》一书[3]，标志着开发地质学学科的创立。进入20世纪80年代，随着油气藏开发的不断深入，特别是高含水油气藏精细挖潜的深入和三次采油的发展，开发地质研究进入了快速发展阶段。中国自1986年以来，开展油藏描述攻关研究及大规模推广应用，油气藏地质研究已成为油田开发领域的关键研究工作之一。2006年，中国成立了中国石油学会石油地质专业委员会油气藏开发地质学组，标志着中国开发地质学科进入了一个新的发展阶段。

本文系统阐述了油气藏开发地质学的学术内涵并总结相关研究进展，展望未来研究方向，以促进油气藏开发地质学科的发展。

1 学术内涵与研究内容

油气藏开发地质学为研究控制油气开采的地质要素及其演化的学科，是地质学与油气藏开发的交叉学科。

油气产自多尺度、多时度、多场耦合的油气藏中。储集层的连通性、油气的可流动性、油气藏的时变性是影响油气藏开发的关键地质特征，也是油气藏开发地质研究的关键科学问题。储集层连通性，即储集单元在空间上相互接触连通的方式及程度。油气藏隔夹层、封闭性断层等渗流屏障，对流体流动造成“分隔”，其对油气藏开发中的井网布置及注采关系具有很大的影响。油气可流动性，即油气在连通单元内部的流动能力，储集层性质、流体性质、驱动类型和能量、人工压裂改造等因素都影响着地下流体的运动。油气藏的时变性，即在油气藏开发过程中流体及储集层性质、断层和裂缝的封闭性等发生的动态变化。因此，不仅要研究开发初期的静态油气藏地质特征，而且要研究开采生命周期内油气藏地质因素及流体分布的动态变化。

围绕油气藏连通性、可流动性及时变性关键科学问题，油气藏开发地质学的研究内容主要包括以下 3个方面：①油气藏开发地质控制因素的成因机理与分布模式；②地质因素对油气开采的控制作用机理及油气藏动态演变规律；③油气藏表征与建模技术。

1.1 油气藏开发地质控制因素的成因机理与分布模式

油气开采主要受构造、储集层、流体等因素的控制和影响，其中，构造因素主要包括构造形态、断层、埋深、地应力等；储集层因素主要包括储集层规模、岩性、物性、孔隙结构、孔洞、裂缝、隔夹层、油气层表面性质等；流体因素主要包括流体分布、性质、储量、压力、温度等。不同油气藏类型、不同开发阶段的地质主控因素有所差异[4-6]，其中，以下4个方面的主控因素分布具有较强的非均质性，需要对其成因机理与分布模式进行深入研究。

1.1.1 低序级断层

低序级断层是指 4级及更低级次的断层（如断块区内小断块之间的断层、小断块内部的断层等）。这类断层断距小（一般数米至数十米）、延伸短（一般数百米），在常规地震剖面上识别难度大。低序级断层的分布及其封闭性对地下流体运动和剩余油气分布具有重要的控制作用。

1.1.2 储集层构型

储集层由不同级次的构型单元（储集单元及渗流屏障）组成，如对于一个小层内的曲流河相储集层，其构型级次可分为河道砂体/层间隔层、曲流带砂体/泛滥平原泥岩隔挡体、单一点坝砂体/废弃河道泥岩隔挡体、侧积体/侧积泥岩层等级次。不同级次储集单元与渗流屏障的形态、规模、方向及其空间叠置关系导致储集层内部的分隔与连通性的差异，这些差异对地下油气水运动特别是宏观剩余油气形成与分布具有很大的控制作用。

储集层构型特征受到高频层序与沉积环境的共同控制。需重点研究构型单元的空间分布样式、构型单元规模的定量数学关系。

1.1.3 储集介质与岩石物性

油气主要储存于碎屑岩和碳酸盐岩储集层中，储集介质包括孔隙、裂缝、溶洞 3种类型。碎屑岩储集层以孔隙和裂缝类型为主，碳酸盐岩3种类型均存在。

孔隙结构影响着流体在储集岩中的渗流，在注水（注气、聚合物等）开发中影响着微观驱油效率。孔隙结构的宏观体现为岩石物性（孔隙度和渗透率）。油气藏内部层间、平面和层内渗透率差异控制流体流动的能力，继而控制着地下油气水的差异分布。孔隙结构主要受沉积因素（岩石组构及组分）、成岩环境（埋藏深度、温度、压力、流体）等影响。

裂缝既为重要的储集空间，更是重要的渗流通道。在油气藏开采过程中，裂缝的发育程度决定了油气的初期产能；在注水开发过程中，裂缝则容易成为“窜流”通道；对于致密及页岩储集层而言，天然裂缝直接影响压裂效果。天然裂缝的成因类型很多，如构造裂缝、成岩裂缝、风化裂缝等，不同成因裂缝的控制因素及分布规律有较大的差别。致密及页岩储集层由于岩石脆性程度高，容易产生不同级次的裂缝。

在缝洞型油气藏中溶洞和裂缝同时发育，不同储集空间的特征差异大、分布不连续，储集体中存在多种流动状态，主体缝洞介质内流体自由流动且产量高，而由于缝洞不连续、缝洞识别难度大，往往导致开发过程中钻井成功率低、采收率低和产量递减快。

在储集介质和岩石物性方面，需重点研究孔隙结构类型及成因机理、裂缝（包括注水诱导缝）形成机理及分布样式、缝洞形成机理与分布样式、岩石物性差异机理及分布样式。

1.1.4 流体差异分布

油气藏内油、气、水的差异分布对开发区优选及井网部署具有很大的影响。对于常规油气藏，流体分布样式相对简单，非均质性亦较弱，而对于非常规的致密油气和页岩油气，油气运聚受浮力影响小，其分布受控于有机质丰度、储集性质等因素的综合影响，分布规律复杂，因此需重点研究油气差异聚集机理及分布规律。

1.2 地质因素对油气开采的控制作用机理及油气藏动态演变规律

油气藏开发受控于地应力场、温度场、压力场、化学场、饱和度场等多物理化学场，是一个多场耦合的过程。油气在产出过程中，由于流体与岩石的物理化学作用、地应力场的变化等，流体分布与性质以及储集层性质将发生动态演变。特别是需经大型压裂改造的致密油气、页岩油气等非常规油气，由于压裂液的作用和生产过程中压力变化的影响，可能导致天然裂缝和人工裂缝闭合，对油气的分布及产能影响重大。为此，油气藏开发地质的另一重要任务是研究油气藏开发过程中地质因素对油气采出的控制作用机理（重点是剩余油气形成的主控因素与分布规律）以及流体与储集层性质动态变化机理及演变规律。

1.2.1 剩余油气形成与分布

在油气开采过程中，地下油气分布状态的动态变化受控于油气藏地质因素和工程因素的共同作用。从开发地质研究的角度，需要描述和预测剩余油气在储集层中的空间分布特征及变化规律，研究剩余油气形成机理与分布模式，查明经弹性和水驱开采后剩余的油气所在空间位置与数量。对于注水开发油田，认识和掌握剩余油分布规律及其与储集层特征、注采状况等之间的关系是油田调整、挖潜、提高驱油效率及原油采收率的前提和基础。

1.2.2 储集层与流体性质的动态演变

在油气开发过程中，地下流体（包括注入流体）与岩石之间会发生相互作用，使原始油气藏的储集层性质（岩性、物性）与流体性质发生动态变化，如微粒从储集层孔隙中的迁出导致大孔道的形成，流体压力的变化导致裂缝（断层）的开启与闭合、注水诱导裂缝的形成等，这些变化是多物理化学场作用的结果，也是从量变到质变的过程，使其从一个平衡转化为另一个平衡。

1.3 油气藏表征与建模技术

综合应用多学科信息（岩心、测井、地震、动态、露头等）识别、描述和预测油气藏地质特征及其在开发过程中的动态变化特征，建立三维模型，并评价其不确定性。主要包括以下3个方面的内容。

1.3.1 油气藏地质特征识别及预测技术

研究油气藏地质特征识别及预测技术，评价储集层连通性及可流动性，主要包括小尺度等时地层对比技术、微构造表征技术、储集层构型表征技术、储集空间（孔隙、缝洞）识别与预测技术、储集层物性解释与预测技术、油气层解释与预测技术、致密及页岩储集层可压裂性预测技术等。

1.3.2 开发过程中油气藏动态变化特征识别及预测技术

研究开发过程中油气藏动态变化的识别和预测技术，评价油气藏时变性，主要包括剩余油气解释与预测、油气性质动态变化解释与预测、储集层性质动态变化解释与预测、断层封闭性及裂缝动态变化评价等技术。

1.3.3 油气藏三维地质建模技术

油气藏三维地质模型为油气藏地质特征三维分布的数字化模型，包括地层-构造格架模型、相模型、岩石物性模型、应力场及裂缝模型、脆性模型、流体分布模型等。综合应用地质、数学和计算机科学，研究三维地质建模技术，特别是地质建模的数学模型、算法及相应软件系统。

2 研究进展

开发地质研究从侧重于油气藏描述到加强机理研究与模式创立，推动了开发地质学理论和技术的发展，并在高含水阶段中高渗油气藏，低渗、致密、页岩储集层，缝洞型油气藏开发地质等方面取得了较大的进展[6-7]。这些进展同时也促进了基础地质学科的发展，如沉积约束的高精度等时地层对比促进了地层学的发展，储集层构型研究促进了沉积学的发展，低序级断层及裂缝表征研究促进了构造地质学的发展，优势渗流通道和剩余油气研究促进了地质与油气藏工程学科的融合。

2.1 高含水阶段中高渗油藏开发地质研究进展

中国已开发老油田在20世纪90年代就已进入高含水、特高含水开采阶段，剩余油分布复杂，措施效果变差。但由于油藏非均质性严重，采收率低（一般不到30%），大部分原油开采不出来，如何认识这些剩余油的分布规律，成为进一步提高采收率的关键。在大量研究的基础上，开展了地下储集层构型研究方法探索，提出了陆相复杂非均质油藏剩余油富集理论认识，并形成了剩余油定量预测关键技术。取得的主要进展如下。

2.1.1 储集层构型表征

储集层构型表征是研究油气藏连通性的重要手段。在油气藏开发中后期，通过刻画不同级次、不同规模的储集层构型单元叠置关系，揭示储集层内部不同级次的渗流屏障，从而能够揭示地下油水运动规律和潜在的宏观剩余油富集区。因此，地下储集层构型研究是油气藏开发中后期进一步提高油气采收率、最大限度地开发油气资源的关键所在。自 Miall[8]提出构型分析方法以来，在沉积构型模式和地下构型表征方法方面取得了新的进展。

沉积构型模式重点研究不同级次构型单元（如单一微相单元）的分布样式（形态与时空叠置关系）及定量规模。在构型单元分布样式研究方面，针对曲流河、辫状河、冲积扇、三角洲、海底扇等相类型的构型单元分布样式，建立了构型单元分级体系及不同级次构型单元的形态和叠置关系；在构型单元定量规模研究方面，建立了高弯度曲流河沉积构型单元的普适性定量规模关系，如点坝厚度与河宽的定量关系、河宽与点坝跨度的关系、侧积倾角与宽深比的关系等；另外，建立了三角洲分流河道的宽厚比、海底弯曲水道的宽厚比等定量规模关系[9-18]。

地下储集层构型表征主要依据地震信息和多井信息，相应地发展了两类方法，其一为地震沉积学（地貌学）方法，即通过三维地震资料地层切片等方式，利用地震成像特征研究沉积单元的分布[19-21]；其二为多井模式预测方法，基本思路为层次约束、模式拟合和多维互动，即通过将不同级次的定量构型模式与井资料（包括动态监测资料）进行拟合，分级约束并预测不同级次的构型单元的井间分布（见图1）[22-26]。

图1 多井模式拟合地下储集层构型表征方法（据文献[23-26]修改）

地下储集层构型表征不仅可揭示储集层内部不同级次的渗流屏障，还为储集层渗流地质差异特别是流动单元的层次性和动态性研究提供了基础，据此提出了基于储集层构型的相控流动单元分布表征方法[27-30]。

2.1.2 水驱过程中岩石组构变化及优势渗流通道预测

针对高—特高含水阶段的注水开发油气藏，应用取心检查井统计对比法、小井距对子井测井分析法和长期水驱实验研究等方法研究油气藏时变性，从微观到宏观不同层次揭示了储集层动态非均质性的演变特征及储集层物性参数的动态变化规律和机理，建立了水驱过程中储集层参数随时间和含水率等开发参数变化的定量关系方程[31]。特别是利用试井监测、示踪剂产出曲线分析、注水井压降曲线监测和生产动态判别等方法定量或半定量识别储集层优势渗流通道[31]（见图 2），这些优势渗流通道形成高耗水带，大大降低了注水驱替效率。根据渗透率级差、纵横向渗透率比值、地下油水黏度比和注采强度定量预测了优势渗流通道发育层段、发育井区和形成时机，为改善水驱效果，提高水驱采收率提供了支撑[32]。

图2 储集层优势渗流通道

2.1.3 剩余油形成机理及分布规律

在陆相水驱油气藏高含水期剩余油富集规律和成因机理方面，形成了“分隔控油”剩余油富集理论认识。剩余油富集区主要受低级序断层、泥质夹层和物性夹层等分隔，同时受注采方式等对储集层中流体渗流产生的分割作用控制。小断层、层内夹层控制剩余油富集区形成，断层、夹层分布的非均质性越强，分隔形成的剩余油越多；强非均质储集层渗透率级差达到几十倍时，注水过程中形成优势渗流通道，导致水动力分割，造成大量无效水循环，在顶部渗流较弱的区域剩余油富集[33]。微观驱油实验和密闭取心分析表明[34]，微观剩余油分布受控于孔喉分布、润湿性、注入倍数等因素，主要分布方式为原油段塞、油滴、油膜等。随着油气藏表征从宏观向微观、从定性到定量、从描述向预测的发展，逐步形成了包括以细分韵律层、低序级断层描述和砂体内部构型解剖为主的开发地质学方法、油气藏综合地球物理方法以及大规模精细数值模拟方法的剩余油综合定量描述技术[35]。

2.2 低渗、致密、页岩油气开发地质研究进展

低渗、致密、页岩油气储集层储集空间为微、纳米级，一般无自然产能，需要压裂改造形成人工缝网以提高油气流动能力，从而实现有效开发。中国在低渗透油气开发方面已经形成了成熟的技术与研究方法。近年来，在致密、页岩油气开发地质研究方面也取得了新的进展。在致密储集层研究方面，重点研究了砂岩及混合沉积储集层致密化机理、相对优质储集层分布模式、多级次裂缝成因机理、油气差异分布机理、脆性矿物及地应力分布规律、甜点预测及评价体系等；在页岩油气研究方面，着眼于烃源性、岩性、物性、脆性、含油气性及其赋存方式（游离、吸附）、应力各向异性匹配等，评价甜点区[36-40]。涪陵页岩气的成功开发，使中国成为除北美以外进行大型页岩气商业开发的国家。

低渗、致密、页岩油气开发地质研究在以下 3个方面取得了显著进展。

2.2.1 孔隙结构表征

低渗、致密、页岩油气在储集层中的可流动性主要受孔隙结构的影响，需要定量表征孔隙结构参数，分析储集层成岩环境和成岩演化史。

通过铸体薄片、X衍射、电子探针、流体包裹体、场发射和环境扫描电镜、纳米CT等实验室分析，研究孔隙及喉道类型、形态、大小及配置关系，建立储集层孔喉分布模型，为渗流机理研究和储集层改造提供依据。

低渗、致密、页岩储集层成岩作用研究从定性的成岩现象观察、成岩机理推断，发展到地质流体、水-岩相互作用机制研究。通过成岩数值模拟技术模拟成岩演化史，预测成岩阶段和成岩相，定量标定影响储集层物性的成岩参数，揭示储集层致密化机理，阐明优质储集层的空间分布规律。

2.2.2 天然裂缝与注水诱导裂缝表征

低渗、致密、页岩油气储集层一般具脆性特征，天然裂缝发育，有利于提高储集层可流动性及油气产能，但影响压裂改造人工缝的扩展和延伸，同时也易形成注水开发的“窜流”通道。国内外学者对不同岩性储集层天然裂缝的形成与分布进行了大量研究，在储集层天然裂缝（包括大尺度、中尺度、小尺度及微裂缝）的成因机理、控制因素、裂缝参数定量表征及预测评价方法等方面取得了较大的进展[41-47]。目前，储集层天然裂缝研究方法（见图3）主要如下：①地质方法，包括野外相似露头地质调查、岩心裂缝描述与薄片裂缝观察及统计；②地球物理方法，包括测井裂缝识别及评价与地震裂缝检测，其中测井裂缝识别及评价分为常规测井方法与特殊测井方法，如声/电井壁成像测井、多极子声波测井等，地震裂缝检测包括叠后属性、叠前纵波各向异性、纵横波联合分析等；③实验方法，如岩石声发射、古地磁、包裹体、岩石力学实验分析等；④动态方法，包括生产动态分析、压力试井、微地震监测等；⑤数值模拟方法，包括构造主曲率法、应力场有限元数值模拟、随机模拟等。

图3 天然裂缝多学科综合一体化表征方法

在注水开发过程中，由于注水井近井地带憋压，当井底压力超过岩层破裂压力时产生新生裂缝，或原本无效的（封闭的）天然裂缝选择性开启和方向性扩展、延伸、沟通，属于注水诱导裂缝（动态裂缝）。这类裂缝反映了低渗透或特低渗透油气储集层的时变性特征，改变了水驱油的渗流特征，加剧了储集层非均质性，造成快速水淹、水窜，降低了平面上和纵向上的动用程度，影响油气藏开发效果[48-50]。在天然裂缝发育规律的认识基础上，结合不同开发阶段的油水井生产动态、吸水剖面和时间推移试井等资料，利用库伦破裂准则和格里菲斯裂缝扩展理论研究了注水诱导裂缝的成因机理，预测了注水诱导裂缝的开启压力、延伸方向及分布规律。

2.2.3 储集层可压裂性研究

影响储集层可压裂性的地质因素主要有：①脆性矿物含量，如石英、碳酸盐矿物含量；②地应力场，特别是最大主应力与最小主应力比值；③天然裂缝（含层理缝）发育程度。

研究形成了岩石物理实验、测井矿物组分解释、地震弹性参数预测、地应力场分析等储集层可压裂性预测方法，发展了综合应用微地震、试井、生产数据分析等评价压裂效果的方法。

2.3 缝洞型油气藏开发地质研究进展

缝洞型储集层岩石类型主要为碳酸盐岩。典型代表为塔里木盆地古生界碳酸盐岩。该类油气藏开发地质研究的主要进展是阐明了缝洞油气藏储集体成因及发育分布规律，形成了定量刻画缝洞系统空间展布的缝洞型油气藏三维地质建模方法。

2.3.1 缝洞发育规律与内部结构

碳酸盐岩缝洞型储集体具有储集空间类型多样、缝洞尺度差异大、储集体形态极不规则、分布离散随机等特点。储集空间由溶洞、裂缝和溶孔组成，以发育巨型洞穴为其突出特征，为碳酸盐岩在地表、近地表条件下的岩溶作用形成。岩溶缝洞系统平面上受控于古地貌，垂向上具有分带性特征，可划分为表层岩溶带、垂向渗滤溶蚀带、径流溶蚀带和潜流溶蚀带 4个带。其中径流溶蚀带最为常见。径流溶蚀带易于发育规模巨大的洞穴，常见落水洞（厅堂洞）、干流洞、支流洞、末梢洞和缝洞复合体（见图 4）。洞穴系统多数被外源充填物、内源充填物、垮塌堆积物和化学充填物等完全充填或部分充填。通过研究，描述和阐明了不同级次洞穴、通道和孔洞带的成因和发育分布规律、洞穴内部充填结构。缝洞内部结构特征和裂缝发育程度制约了缝洞系统的连通性，主要应用示踪剂分析、注采法和生产特征相似性等方法评价井间连通程度[51-54]。

在缝洞储集体的井间地球物理预测方面已发展了干流洞和大型洞室的强振幅聚类分析检测、大型缝洞网络系统整体轮廓的地震反射结构分析检测、小型洞穴和溶蚀孔缝等反射杂乱体的小波多尺度检测方法，以及断裂和裂缝的相干体分析、不连续边缘检测、多方位纵波各向异性检测等方法（见图 4），以描述缝洞型储集体的外部形态、缝洞体内部结构和含油性。

图4 碳酸盐岩缝洞储集体表征方法

2.3.2 缝洞型油气藏三维地质建模

针对缝洞型油气藏地质建模提出了离散裂缝建模（DFN）方法，刻画裂缝三维空间形态和发育程度。以储集空间类型和规模为标准划分缝洞型储集体类型，在古地貌、岩溶发育模式和断裂发育规律指导下，分类分级建立缝洞型储集体三维地质模型（见图 5）。将缝洞储集体划分为溶洞型（大型溶洞、小型溶洞）、溶蚀孔洞型、裂缝型（大尺度、中尺度、小尺度）、基质及微裂缝等多尺度类型，分别建立离散分布模型，融合在一起就形成了离散溶洞裂缝网络三维地质模型。其中大型溶洞采用“地震截断，模式修正”的方法，小型溶洞采用以大型溶洞为训练图像的多点地质统计学随机模拟方法，溶蚀孔洞采用序贯高斯随机模拟方法，大尺度裂缝采用人工解释的确定性方法，中尺度裂缝采用蚂蚁体追踪的方法，小尺度裂缝采用基于目标的随机模拟方法[55-57]。

图5 分类分级、岩溶相控、多类型融合的三维地质建模思路

3 发展展望

油气开发已进入深层、深水、非常规油气及高含水油田开发领域。深层油气藏岩性复杂，成藏类型多样，高温高压，研究难度大；深水油气藏开发钻井成本高，一般要求少井高产，储集层预测难；非常规油气资源类型多（如致密油气、页岩油气、煤层气等）、潜力大，开发方式不同于常规油气藏；高含水老油田经长期开发和调整，油水分布和赋存方式复杂多样。针对这些研究领域，已有开发地质理论、方法和技术不能满足需求，需进一步加强油气藏开发地质理论和技术创新研究。

3.1 深化基础理论研究

在理论研究方面，重点围绕油气藏“连通性、可流动性、时变性”三大开发地质科学问题，深化机理和分布规律研究。

3.1.1 储集层构型模式

加强原型模型（露头、现代沉积、密井网、浅层地震解剖）及物理模拟和数值模拟研究，深化辫状河、三角洲、冲积扇、水下扇等相类型构型单元空间分布样式、规模比例关系研究，建立定量构型模式。

3.1.2 储集层质量及流体差异机理与分布模式

加强低渗、致密、页岩储集层质量差异的控制因素及作用机理研究，建立相对优质储集层的分布模式等；开展非常规致密油气及页岩油气差异分布的控制因素及作用机理研究，建立非常规油气分布模式。

3.1.3 裂缝形成机理与储集层地质力学

深化低渗、致密、页岩储集层微小尺度天然裂缝形成机理、分布规律、裂缝充填影响因素及有效性研究，开展改善储集层渗流能力的地质控制因素（脆性、岩石成分、表面性质、地应力等）和作用机理研究；研究致密、页岩储集层拉链式压裂和多井同步压裂的诱导应力场分布规律及多井多缝起裂与扩展规律；对高温高应力储集层，研究导流能力在高闭合条件下的影响因素及作用机制。

3.1.4 储集层性质时变及多场耦合机理

深化研究油田注水（包括其他驱替剂）开发过程中储集层性质（特别是孔隙结构、注水诱导缝）时变的诱导条件及作用机理，不同开发阶段储集层性质、断层及裂缝封闭性的时变规律以及优势渗流通道分布规律，开发过程中多场相互作用与演化耦合机理及方式（见图6），着重研究深层、深水环境下的温度场、压力场、应力场、化学场的耦合作用及其对储集层时变的影响机制。

图6 油气藏多场耦合示意图

3.1.5 剩余油气形成机理

开展开发动态地质分析、剩余油监测、物理模拟和数值模拟，揭示油气藏开发过程中连通性、可流动性、时变性对剩余油气滞留的控制作用机理及剩余油气分布规律，深化完善高含水油藏剩余油分布的定量预测模式，建立致密、页岩油气开发过程中的剩余油气分布样式，指导寻找高丰度的优质油气资源。

3.2 发展研究方法和技术

进一步创新发展油气藏开发地质“识别、预测、建模”新技术，进行储集层构型定量预测、储集层质量差异分布预测、裂缝识别及定量预测、缝洞单元预测、储集层可压裂性预测、压裂裂缝及压裂前后流体分布描述、储集层地质参数时变预测、三维地质建模、剩余油气定量描述等研究。

3.2.1 多井分析预测技术

油田多井、多时空的钻井、测井、录井及生产资料是油气藏开发地质研究的优势条件，地质统计学、神经网络等数学方法已在油气藏分析预测中发挥了较好的作用，需进一步发展基于地质模式拟合的井间预测方法及软件，评价和预测储集层及剩余油气的空间展布，为油田开发提供解决方案。

3.2.2 多学科多信息融合技术

进一步发展井震结合、动静结合等多学科多信息融合技术。深化钻测井、井间地震、三维和时移地震、纳米机器人及示踪剂等监测与油气藏生产数据的融合，集成应用大数据、云计算、智能化等信息技术，有效提高开发地质研究精度；建立基于多信息融合的三维多尺度储集层精细评价技术，实现深层、深水复杂储集层的准确描述，攻关非常规油气甜点预测及微地震监测技术，提高储集层甜点预测精度。

3.2.3 实验及物理模拟技术

发展数字岩心、微孔隙微裂缝表征、纳米级孔隙结构表征等实验技术及剩余油气形成与分布的物理模拟技术；开展深层、深水条件下油气生产过程中的流体相态、流体与岩石物理化学相互作用机制等模拟研究，以及致密、页岩储集层条件下压裂开发模拟实验等。

3.2.4 复杂油气藏三维地质建模技术

加强油气藏地质与地质统计学的结合，发展多点地质统计建模方法（如三维训练图像的构建及复杂非平稳地质体的模式拟合）、基于构型界面的建模方法、基于地质过程的建模方法等，研制构型界面、裂缝、缝洞等复杂地质体建模的软件系统。

4 结语

开发地质研究在油气田开发中发挥了重要作用，已发展成为一门独立的学科。这一学科以油气藏连通性、可流动性及时变性为关键科学问题，主要研究油气藏开发地质控制因素的成因机理与分布模式、地质因素对油气开采的控制作用机理及油气藏动态演变规律、油气藏表征与建模技术。随着油气田开发在深层、深水、非常规油气领域的扩展及高含水油藏开发难度的增大，需进一步发展油气藏开发地质理论和技术，以更好地支撑油气田的经济高效开发及可持续发展。

致谢：在本文成文过程中，中国石油大学（北京）曾联波教授、岳大力副教授提供了部分素材，在此表示感谢！

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（编辑 王大锐 郭海莉）

Progress and prospects of reservoir development geology

LI Yang1, WU Shenghe2, HOU Jiagen2, LIU Jianmin3
(1. China Petroleum & Chemical Corporation Ltd., Beijing 100728, China; 2. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 3. SINOPEC International Petroleum Exploration and Production Corporation Limited, Beijing 100029, China)

This paper deals with the main scientific problems, academic connotation, progress and prospects of reservoir development geology. The reservoir development geology involves the key scientific problems of reservoir connectivity, flow ability, and changeability through time. Its research focus on the forming mechanism and distribution model of geological factors controlling the reservoir development, the control mechanism of geological factors to oil and gas production, the rule of reservoir dynamic evolution during development, and the reservoir characterization and modeling technology. Important progress has been made on theory and technology of reservoir development geology in high water-cut reservoirs, low permeability and tight shale reservoirs, fracture-cavity reservoirs, which makes the reservoir development geology grow as an independent academic subject already. With the development expansion in areas of deep-strata, deep-water, and unconventional hydrocarbon reservoirs, and the increasing difficulties of high water-cut reservoir development, the theory and technology of reservoir development geology remain to be developed in order to support efficient and economic development of hydrocarbon fields with a sustainable growth.

development geology; scientific problem; research progress; development geologic factor; reservoir development

国家重点基础研究发展计划（973）项目（2011CB201003）；国家自然科学基金项目（41372116）

TE34

A

1000-0747(2017)04-0569-11

10.11698/PED.2017.04.10

李阳, 吴胜和, 侯加根, 等. 油气藏开发地质研究进展与展望[J]. 石油勘探与开发, 2017, 44(4)： 569-579.

LI Yang, WU Shenghe, HOU Jiagen, et al. Progress and prospects of reservoir development geology[J]. Petroleum Exploration and Development, 2017, 44(4)： 569-579.

李阳（1958-），男，山东东平人，博士，中国工程院院士，中国石油化工股份有限公司教授级高级工程师，主要从事油气田开发方面的研究工作。地址：北京市朝阳区朝阳门北大街22号，中国石油化工股份有限公司，邮政编码：100728。E-mail： liyang@sinopec.com.cn

2016-11-15

2017-06-08