儲層構型研究進展

陳歡慶，趙應成，舒治睿，孫作興

(1.中油勘探開發研究院，北京，100083;2.中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

引 言

儲層構型，是指不同級次儲層構成單元的形態、規模、方向及其疊置關系［1］。儲層構型研究的本質是儲層建筑結構的研究，而儲層的建筑結構又主要包括不同級次儲層界面及由這些界面所分割的不同地質時期形成的地質體。可以通過沉積、成巖以及儲層隔夾層等的分析，實現儲層構型的定性和定量表征。對油氣勘探階段有利儲集體的預測和開發階段剩余油預測挖潛都具有十分重要的意義［1－12］。岳大力等［6］以勝利油區孤島油田 11J11密井網區為例，對曲流河點壩地下儲層構型進行了精細解剖。吳勝和等［13］對新疆克拉瑪依油田三疊系克下組沖積扇內部構型進行了分析，研究中總結了沖積扇沉積構型模式，但沒有總結不同構型類型的巖電特征和識別標志。目前，前人對于曲流河、辮狀河等沉積構型研究的較多，取得了一定的成果，而對于沖積扇的構型研究還相當少，也很薄弱。而且，相關研究主要以沉積構型研究為主，構型綜合研究甚少。

1 儲層構型研究現狀

1.1 構型研究的資料基礎

儲層構型研究是一項系統工程，涉及眾多的學科，因此，需要的資料也是多種多樣。豐富的資料基礎，為儲層詳細的構型解剖提供了必不可少的條件。開展儲層構型研究工作，需要的資料多種多樣，主要包括野外露頭、測井、地震、鉆井取心、分析測試和生產動態等。對于油氣田構型解剖的實踐，測井資料和地震資料是最直接的資料基礎。特別是地震資料，對于構型界面以及不同級次界面所限定的構型單元的刻畫，都起著十分重要的作用。Mark E.Deptuck等［14］利用高分辨率多波二維和三維地震數據，對阿拉伯海尼日爾三角洲斜坡上部的近海底河道和堤岸體系儲層構型的復雜性進行了分析。Brett T.McLaurin等［15］主要基于野外露頭資料，對美國猶他州書崖地區下Castlegate組變形的薄層河流沉積砂巖構型及其成因進行了研究，研究中對河流和壩沉積體系的規模進行了定量統計。

1.2 構型研究的思路

科學的研究思路是解決問題的關鍵，通過緊密結合各方面的資料，充分挖掘這些資料所包含的信息，利用適合的方法，可以順利完成研究任務，達到研究目標。

筆者在進行準噶爾盆地西北緣某沖積扇儲層研究時就采用了以下的研究思路 (圖1)。研究的內容主要涉及4部分:①利用上述資料進行地層的精細劃分與對比，建立精細的小層對比與劃分數據庫;②儲層構型劃分體系的建立，主要是在精細等時地層格架內進行巖石相分析和沉積學分析，建立構型劃分體系;③構型配置樣式 (模式)的總結，主要包括2個大的方面:一方面是通過小層劃分界限發育規律分析和儲層隔夾層發育特點刻畫來實現儲層構型界面表征;另一方面是綜合沉積、成巖作用、孔隙結構等儲層宏觀和微觀特征實現不同成因和級次儲層單砂體構型單元自身發育規律研究;④在③研究基礎上總結儲層構型配置樣式，分析剩余油分布規律，最終總結一套儲層建筑結構表征技術，為儲層有效開發和剩余油挖潛提供指導。

圖1 準噶爾盆地西北緣克下組儲層構型研究思路和流程

1.3 構型的級次劃分

構型界面是指一套具有等級序列的巖層接觸面，據此可以將地層劃分為具有成因聯系的地層塊體［1］。文獻［16－17］在構型分析中定義了8類界面，他們構成了一個代表不同時限的界面等級體系，其中限定了不同尺度的沉積單元。構型界面的目的就是應用一套具有等級序列的巖層接觸面(bedding contacts)，將砂體劃分為具有成因聯系的地層塊體。在不同級別構型分析過程中，可以加深對研究目的儲集體沉積特征的深入認識［7］。筆者在進行準噶爾盆地西北緣某區克下組沖積扇儲層構型研究時，充分利用各種資料，通過各種構型界面的劃分識別不同儲層構型單元。

2 構型研究的方法

2.1 層序地層學方法

層序地層構型也屬于儲層構型研究的范疇。該項研究主要是利用層序地層學的方法和手段，通過分析地層之間的接觸關系，不同地層發育的沉積體系特點等，來實現地層構型解剖的目的。文獻［18］利用沉積學方法對英國北海布倫特省成熟油氣區儲層構型進行了精細研究。研究中基于高分辨率層序地層學方法實現了3個方面的突破:①提高了沉積儲層內部及其之間在時間和空間上的描述精度;②改進和發展了Broom和Tarbert組2套儲層區域性的沉積學預測模型;③識別出區域精細的構造和地層等對儲層構型的控制因素，其與北海中侏羅系構造演化有關。該研究增加了該地區的勘探潛力，提高了油氣的最終發現程度。文獻［19］對澳大利亞昆士蘭晚二疊紀加利利盆地西北部盆地邊緣產煤的海岸沖積平原沉積進行了沉積學和地層構型分析，利用層序研究的方法，將整個沉積體構型劃分為6個由不整合面分隔的成因單元。層序地層學方法在碎屑巖和碳酸鹽儲層構型研究中取得了巨大的成功，但是對于火山巖等具有一定的局限性，難以解決研究中的關鍵問題。

2.2 沉積學方法

沉積學方法是目前儲層構型研究中應用最多和最廣泛的方法。文獻［20］從沉積角度對韓國東南部Kyongsang盆地西北部白堊紀沖積層序構型進行了分析，其中主要針對厚砂巖、薄砂巖和泥巖3種組分。文獻［21］對孟加拉國孟加拉盆地東北部上Dupi Tila組小規模河流體系相構型進行了分析，該過程中主要通過巖石相分類的方法開展工作，該項研究對地下水污染分析具有十分重要的意義。應用沉積學方法進行儲層構型研究最為成熟，現在廣泛應用的Miall對儲層構型的分類也基本上是以沉積學研究為基礎而建立的。但是沉積學方法也有其自身的缺點，受研究水平的限制，目前對于沖積扇等沉積類型的成因模式的研究還不是十分細致，還需要結合其他研究方法綜合分析，達到精細、準確解剖儲層建筑結構的目的。

2.3 成巖作用方法

儲層建筑結構的形成，是多種地質作用綜合作用的結果。對于一些儲層而言，成巖作用占主導作用。成巖作用構型研究主要是利用成巖作用方法，分析不同類型成巖作用對儲層性質的影響，特別是由此而引起的儲層建筑結構的變化，達到儲層構型研究的目標。文獻［22］主要應用陰極發光觀察和巖石包裹體分析以及持續的埋藏史沉積熱力模擬等手段，對德國茨瓦德爾盆地三疊系Solling組辮狀河沉積體系石英膠結作用與沉積構型之間的關系進行了分析，并提出了成巖構型的概念。該研究方法目前應用甚少，還很不成熟。而且并非所有儲層都有強烈的成巖作用過程，因此應用起來有一定的局限性。

2.4 地質統計學方法

隨著儲層構型研究的逐步深入，地質統計學方法在該項研究中的作用越來越大。伊振林等［8］以克拉瑪依油田六中區下克拉瑪依組為例，對沖積扇礫巖儲層不同構型單元的寬度和厚度進行了定量統計，為剩余油預測挖潛和生產政策調整提供了堅實的依據。該研究方法大大推進了儲層構型研究定量化的進程。但是該方法也有一個最大的缺點，那就是需要有比較豐富的支撐地質統計分析的資料基礎。

2.5 地質建模方法

文獻［23］利用地質建模方法研究了荷蘭全新世潮汐盆地不同巖相潮汐沉積相構型特征。研究中主要包括4種巖相:潮道砂巖、砂占主導的內潮汐灘多巖性組合、泥占主導的內潮道和淡水泥。文獻［24］通過建立河道軌跡的簡單二維模型，對海底河道和堤岸沉積體系地層構型進行了分析，結果表明，利用該模型可以解釋在一個看似復雜的系統內，單一河道在一段時間內下切、遷移和沉積的位置。地質建模方法使得儲層構型研究的結果直觀、形象，而且可以很方便地應用到儲層剩余油挖潛的實踐工作當中去，缺點是實現起來比較困難，而且對于其真實性的驗證也是一個巨大的挑戰。

2.6 數值模擬方法

儲層構型研究的最終目的是準確表征儲層的內部結構，預測剩余油的分布。因此剩余油的準確預測也就成為儲層構型研究十分重要的環節。文獻［25］對河流－三角洲地層的沖積構型進行了分析總結，文章建立了簡單的沖積構型模型，利用模型模擬了河道粗粒沉積和泛濫平原細粒沉積的比例和展布特征。文獻［26］在結構模式識別的基礎上建立了隨機沉積連續模型。利用該模型對灌木峽谷露頭剖面和孟加拉扇地震相進行了二維數值模擬。數值模擬方法可以將儲層構型研究的實效性充分體現出來，其缺點是必須依靠比較可靠的地質模型作為基礎。

2.7 其他各種新技術和方法

文獻［27］利用探地雷達對美國內布拉斯加州東北部奈厄布拉勒河下游加積的辮狀河淺砂床河道沉積構型進行了分析，雷達的相識別功能基于探地雷達數據，再現了河道砂壩復合體、大的和小的河床構成(包括二維和三維沙丘)和河道等構型要素。文獻［28］利用水槽實驗對逐漸減弱的高密度流這個水道類似物的河床幾何學、結構和組成進行了分析。通過實驗，分析了高密度流的沉積構型和流動屬性及其沉積特征。文獻［29］利用航空磁測數據對加拿大育空地區的原生代韋尼克地層地下構型的演化進行了分析，研究中地質和地球物理資料也被結合起來使用。各種新技術和新方法在儲層構型研究中的逐漸使用，使得儲層構型的研究向著定量化、系統化和準確化的方向迅速發展，不斷進步。當然，這些方法也不是萬能的。無論技術發展到何種地步，都應該以堅實的地質研究作為基礎。同時，也應該根據研究對象的具體實際選擇適合的方法和技術，因為每種方法和技術都有其局限性。

儲層構型研究是一項系統工程，涉及多方面的因素。因此理想的構型研究應該是根據研究區目的層的地質實際和資料基礎，針對構型研究需要解決的實際問題，綜合上述不同的研究手段和研究方法開展工作，實現儲層構型研究的目標。

3 儲層構型研究中存在的問題和發展趨勢

3.1 構型研究中存在的問題

(1)對儲層構型概念的理解缺乏統一認識。目前大部分研究者認為，儲層構型為儲層的內部建筑結構，而也有相當一部分研究者認為儲層構型還包括儲層的層序地層構型等。這主要受研究者的研究目的和研究所處的勘探開發階段控制。在勘探階段，以平面為例，研究者可能主要關注的是大尺度的儲層建筑結構，比如盆地范圍、凹陷范圍、區帶范圍等。在縱向上，可能最多研究至三級層序即可。而對于油氣田開發研究者則不然。平面上，可能是針對某一個油藏，甚至往往是某一個沉積體，或者更進一步，到某一個井組。縱向上，可能不但要研究到油層組、砂層組，甚至研究到單砂體。與之對應，構型研究可能要精細到4級甚至3級。需要特別指出的是，儲層構型的研究并不是越精細越好，而是能達到實際需要和研究目標即可。

(2)現代沉積資料和地面露頭資料所反映的構型特征和模式與地下儲層構型的類比和實用性研究缺乏。目前在構型研究中使用最多和最直接的是現代沉積資料和地面露頭資料，然而受沉積、構造和成巖等多方面地質因素的影響，這些資料與地下的儲層地質實際并不完全相同，這就需要在實踐中對從現代沉積和地面露頭資料中所獲取的研究認識和成果，例如儲層構型模式，在應用于地下儲層構型分析時，首先要進行類比、修正，而不能直接使用，以避免失之毫厘，謬以千里的錯誤。目前許多研究者并沒有注意到這個問題，這方面的研究還很少。

(3)不同沉積成因類型儲層構型的模式亟待完善和發展。目前對曲流河構型模式研究認識比較成熟，而對于三角洲、沖積扇等沉積體系的構型模式還缺乏深入的認識和科學完善的構型模式［2，6，8，30］。儲層構型模式的總結和提煉，對于儲層有利開發區帶的預測和剩余油的挖潛都具有至關重要的作用，因此是儲層構型研究的重要目標。文獻［31］對大陸坡濁流水道構型進行了分析，總結了構型模式。研究指出，在大多數的濁流沉積中，至少3個尺度的河道發展和萎縮周期可以預測，分別是構型要素、復合體集合和層序。

(4)儲層構型研究的內容目前較單純，綜合性不夠。儲層構型研究最初主要通過沉積學方法來實現，但這并不意味著儲層構型的研究就僅限于沉積學方面的內容。儲層的形成是一個綜合的地質過程，其建筑結構的形成也涉及多方面，包括沉積、成巖等多方面，這些都屬于儲層構型研究的范疇。因此，要實現儲層構型的準確分析，必須進行綜合分析，不僅僅是從沉積角度來分析問題，還應該加入成巖作用、構造分析等元素。只進行沉積等單因素分析，很難得出符合地下地質實際的結論。文獻［32］以萊茵河荷蘭部分為例，分析了人類活動對沖積構型的影響。文獻［33］以希臘科林斯斷裂Kerinitis－吉爾伯特型扇三角洲沉積為例，對斷層生長對儲層構型的影響進行了分析。

(5)構型研究與生產動態的關系不甚清楚，導致構型研究的結果在生產實踐中很難直接解決生產實踐問題。這也在很大程度上限制了儲層構型研究的迅速發展。從本質上講，在油氣田開發工作中，開展儲層構型研究工作，目的是為了搞清楚儲層內部結構特點，為剩余油分布預測提供指導。如果脫離了生產實踐來研究儲層構型，無疑會使工作成為紙上談兵，失去生產實踐價值。

(6)構型研究的對象主要集中在碎屑巖和碳酸鹽巖儲層，而火山巖、泥巖等特殊巖性儲層的構型研究較少。由于碎屑巖和碳酸鹽巖廣泛發育，對這2類儲層構型的研究較多，而對于火山巖和泥巖等特殊巖性的構型研究較少。

3.2 構型研究的發展趨勢

隨著油氣田逐漸進入開發中后期，對儲層的認識也逐漸深入。開發實踐中所暴露出來的各種生產實踐問題也要求人們開展精細的儲層構型解剖，為開發方案的優化和措施的調整提供堅實的地質依據。綜合文獻調研和自身實踐，筆者認為儲層構型研究的發展趨勢主要有以下幾個方面。

(1)隨著生產技術的不斷進步，各種新資料的加入，使得構型研究更加精細化和準確化。目前構型的精細解剖應用最多的是野外露頭資料、現代沉積資料和測井資料。隨著水平井技術在中國各大油氣田的逐步應用和不斷發展，利用水平井資料來解剖地下儲層構型，建立精細的構型模式，逐漸成為儲層構型研究的一個新的發展方向。水平井不但可以直接揭示地下儲層不同構性單元之間的組合關系，而且在識別不同級次構型界面方面具有特別的優勢。

(2)對現代沉積和地面露頭資料開展與地下儲層構型模式的類比和適用性研究。使得通過上述兩方面資料所獲取的研究成果，能夠順利準確地應用于地下儲層構型研究當中，從而更好地指導生產實踐。

(3)儲層構型研究從較單純的沉積學分析逐漸向沉積、成巖、構造等綜合研究方向發展。文獻［34］通過綜合野外露頭觀察、孔隙評價和建模等，研究了差異壓實作用對意大利亞平寧山脈中部Maiella碳酸鹽臺地邊緣沉積構型的控制作用。文獻［35］對伊比利亞西北大陸邊緣西班牙西北部加利西亞淺灘地區和鄰近的深海平原高分辨率地震層序進行了研究，結果表明，斷裂體系控制著研究區沉積構型的形成。儲層建筑結構的形成，是多方面地質因素綜合作用的結果，因此，越來越多的研究者注意到，只有通過綜合分析，才能準確剖析儲層構型發育的特征。儲層構型的綜合性研究，必將成為儲層構型研究的重要發展趨勢。

(4)除碎屑巖和碳酸鹽巖以外，其他巖類儲層構型研究。隨著世界范圍內碎屑巖、碳酸鹽巖油氣勘探開發形勢的日益嚴峻和伴隨社會經濟高速發展而來的油氣消費量的急劇增加，火山巖、頁巖、變質巖等的油氣勘探開發逐漸引起了研究者的興趣［36－37］。而目前關于這些巖石類型的構型研究極少。以火山巖為例，火山口和火山通道控制著火山巖體和火山巖儲層不同巖性和巖相的發育規律，進而控制著火山巖儲層發育規律。而對于火山巖儲層構型的解剖，實質上就是對火山巖體的解剖，只有實現了這一目標，火山巖儲層地質成因控制因素眾多、空間相變快、裂縫發育、橫向預測困難等問題才能真正得到解決。以后越來越多的研究者將逐漸關注這方面的研究。

(5)儲層構型研究逐漸由定性和半定量化向定量化方向發展。儲層構型研究很重要的目的之一便是通過對現有資料的分析，總結儲層構型發育模式，在此基礎上預測剩余油分布的區域，指導開發生產實踐。作為剩余油挖潛為主要目的的開發中后期儲層構型研究，對于剩余油分布特征的定量表征，對于加密井的布井調整、更加精細的分層注水、油井轉注等措施的實施都至關重要。而只有實現儲層構型的定量化研究，才能夠準確把握不同構型單元在縱向上和橫向上的發育規模和疊置樣式，實現剩余油發育規律的定量表征。因此，定量化將是儲層構型研究發展的必然趨勢。

(6)儲層構型分析方法在儲層其他研究方面的應用。從定義中可以看到，儲層構型研究就是分析儲層的建筑結構。因此，儲層構型分析的方法本身就成為研究儲層展布和儲層疊置關系的重要手段之一。利用儲層構型研究的方法，可以解決儲層其他方面研究的眾多問題。文獻［38］利用三維相構型和化石足跡學分析對美國猶他州Capital礦費倫Notom三角洲的不對稱性進行了評價。

4 結論

(1)儲層構型是指不同級次儲層構成單元的形態、規模、方向及其疊置關系。構型的表征對油氣勘探階段有利儲集體的預測和開發階段剩余油預測挖潛都具有十分重要的意義。儲層構型研究的基礎主要包括構型研究的資料、構型的級次劃分和儲層構型研究的思路，即建立在精細地層劃分基礎上的儲層構型界面識別與構型單元分析相結合的構型發育模式識別和剩余油預測。

(2)儲層構型研究的方法主要包括層序地層學、沉積學、成巖作用、地質統計學、地質建模、數值模擬、探地雷達等多種，每種方法都有其優缺點和適用性，在實踐中應該根據研究目標和資料掌握狀況，將上述方法有機結合，適當取舍，綜合分析。

(3)目前儲層構型研究中存在的問題主要包括對儲層構型概念的理解和認識還不統一、現代沉積資料和地面露頭資料與地下儲層構型的類比性研究比較缺乏、不同沉積成因類型儲層構型研究缺乏、儲層構型研究的內容綜合性不夠、構型研究與生產動態的關系不甚清楚及研究的結果在生產實踐中很難直接應用、火山巖和泥巖等特殊巖性儲層構型研究較少。儲層構型研究主要發展趨勢和方向包括生產技術的不斷進步與各種新資料的加入使得構型的研究更加精細化和準確化，對現代沉積和地面露頭資料開展與地下儲層構型模式的類比和適用性研究，儲層構型研究從較單純的沉積學分析逐漸向沉積、成巖、構造等綜合研究方向發展，除碎屑巖和碳酸鹽以外其他巖類儲層構型研究，儲層構型研究逐漸由定性和半定量化向定量化方向發展，儲層構型分析方法在儲層其他研究方面的應用等。

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