4-储集体地震解释技术

第四章储集体地震解释技术乐友喜中国石油大学地球科学与技术学院[e-mail]第四章储集体地震解释技术§4-1储集体的分类及其特征§4-2储集层的地震属性分析§4-3储层横向预测方法§4-4储层参数预测技术§4-1储集体的分类及其特征一、碎屑岩储集层二、碳酸盐储集层三、其他岩类储集层凡是能够储存和渗滤流体的岩体，称之为储集体。储集体的两个基本特征——孔隙性和渗透性。孔隙性的好坏直接决定了油气的储量；渗透性的优劣则控制了储集体内所含油气的产能。通过长期的油气勘探开发实践，目前所知分布最广、最重要的储集体是各类砂岩、砂砾岩、石灰岩、白云岩、礁灰岩。此外，还有少量的火山岩、变质岩和泥岩等。可见储集体基本上可以分为三大类：即碎屑岩储层、碳酸岩盐储层及其他类储层。据统计，我国已投入开发的油田绝大多数赋存于陆相沉积盆地，其主要的充填沉积物为陆源碎屑岩，控制了绝对优势的石油储量，我国已投入开发的油田各类储层所占百分比如图4-1-1所示。42.830.005.46.36.31.28河流相—42.8%三角洲相—30%扇三角洲相—5.4%湖底扇(浊积)—6.3%冲积扇—6.3%滩坝—1.2%基岩—8%图4-1-1我国已投入开发的油田各类储层所占百分比一、碎屑岩储层碎屑岩储集层主要是包括各种砂岩、砾岩、砂砾岩等碎屑沉积岩。它们是世界油气田的主要储集层的类型之一，也是我国目前主要的储集类型。我国的大庆、胜利、大港、克拉玛依，科威特的布尔干，荷兰的格罗宁根，美国的普罗德霍湾，以及前苏联的萨莫特洛尔等著名的油气田的生产层皆属碎屑岩的储集层。因此，在进行地震资料的储层解释以前，研究碎屑岩储层的形成条件，储集性质及分布特征，具有重要的意义。１.碎屑岩储层的孔隙成因及储集性质的影响因素碎屑岩储层是由成分复杂的矿物碎屑、岩石碎屑和一定数量的胶结物组成的。其储集空间主要是碎屑颗粒间的粒间孔隙，它是在沉积和成岩过程中逐渐形成的，属于原生孔隙。另外，在碎屑岩成岩以后，受后期构造运动的作用，可以形成一些裂缝、节理等次生孔隙。相对而言，碎屑岩的粒间孔隙是主要的储集空间，其储集性质则主要取决于下列因素：1)碎屑颗粒的矿物成分矿物颗粒的耐风化性及其与流体吸附力的大小，一般而言，性质坚硬、遇水不溶解、不膨胀，遇油不吸附的碎屑颗粒组成的砂岩,其储油物性好,反之则差。碎屑岩颗粒最常见的矿物有石英、长石及云母等重矿物。我国许多中、新生代的陆相碎屑沉积岩多为长石或石英砂岩，储集性能相当好。2)碎屑颗粒的粒度和分选程度一般情况下，碎屑颗粒的大小，分选程度与母岩的性质、搬运距离有关，分选程度越好，孔隙性和渗透率就越高。3)碎屑颗粒的排列方式和圆球度岩石碎屑的排列方式，主要取决于沉积条件，即岩石碎屑在沉积时的水介质活动情况。同时也与沉积物在成岩作用结束前所承受的上覆地层压力的大小有关。一般而言，组成岩石碎屑的颗粒形状极不规则，排列方式因沉积条件而异。颗粒的圆球度愈好，其孔隙度、渗透率越大。快速堆积或成岩过程中所受压力较小时，棱角状颗粒未能相互镶嵌而彼此支架起来，会使岩石的储集性质变好。4)胶结物的性质和含量我国油田大多数碎屑岩储集层的胶结成分，以泥质为主，钙质较少，而硅质、铁质、沸石、石膏则更少。比较起来，泥质胶结砂岩较为疏松，渗透性较好。胶结物含量对储集性质也有明显的影响，其含量增多，粒间孔隙多数被充填,孔隙体积、连通性均要变差，导致储集性能变差。2.碎屑岩储层的形成条件及分布特征碎屑岩储层的形成条件和分布，严格受古沉积条件及古构造条件的控制。世界各地的碎屑岩储层，大多以砂岩为主，其次为砾岩。它们都属于河流三角洲，滨海砂洲，滨浅湖及浅海相；另外，浊流沉积和风成砂丘也可形成良好的碎屑岩储集层。近几年的勘探实践总结了陆相断陷盆地的多种沉积体系，如近岸水下扇—浊积扇体系，冲积扇—扇三角洲体系等同样可以形成良好的碎屑岩储层。陆源碎屑沉积物从母岩风化区到堆积区的搬运过程，是按沉积分异作用逐渐进行的。在湖盆边缘河流的入口区，河水呈散流状态，流速骤减，造成碎屑物质大量快速堆积，形成巨大的砂岩储集体，平面上呈扇状向湖盆中心撒开，剖面上呈楔状向河口收敛。砂岩碎屑颗粒分选中等，胶结物以钙质泥质为主。滨湖区，湖水进退交替使得沉积的砂体颗粒的圆球度及分选性均较好，胶结物多为泥质，总的看来，滨湖相砂岩的储集性质较好。浅湖区因距母岩剥蚀区较远，碎屑颗粒经过比较机械的分异和磨蚀作用，一般分选性好，圆球度佳，沉积水体的流动性小，颗粒排列均匀，储层的孔隙度较大。比较而言，浅湖相的砂体比滨湖相的砂体的储集性质更好。我国中、新生代陆相沉积盆地,往往是群山环抱，碎屑物质多数来自盆地周围的古老山丘，形成滨湖—浅湖相带上的碎屑岩储层，常常呈环状分布在盆地周缘，向盆地中心进一步延伸，其大小能反映出上游（或母岩区）水系能量的强弱。而较大型的环盆地边缘及向盆地中心推移的粗相带特殊地质体，钻井、测井资料会有明显的特征，地震剖面上亦有相应的地震响应。对沉积盆地来说，如果具有长期稳定的物源供给区，则可产生定向分布的储集体；如果存在间歇性的物源供给区，则造成储集体的横向分布范围的变化及纵向上的叠置。横向上沉积水体能量及沉积环境的变化，导致特殊地质体横向上沉积岩性、岩相的变化。纵向上储层的发育则主要受沉积旋回的控制。AF-冲积扇BR-辫状河SD-短河流三角洲SF-水下冲积扇NT-近岸浊积扇FT-远岸浊积扇LT-浊积透镜体SL-浅湖区DL-深湖区断陷湖盆深陷扩张期砂岩类型和空间展布示意图沉积时的古构造条件对碎屑岩储集层的形成和分布也有很大的影响。一般在盆地的斜坡带，碎屑颗粒比较均匀，圆球度较好，且胶结物含量少，泥质含量低，储集岩性较佳。水下大型古构造隆起的顶部和翼部，由于湖水的冲击、冲洗作用，碎屑物质分选好，泥质大多数被水冲洗带走，也能形成物性良好的碎屑岩储集层。二、碳酸盐岩储集层全球从碳酸盐储层中发现的油气储量已接近世界油气总储量的一半，产量则已达60%以上。碳酸盐岩储集层的物性主要受孔隙、洞穴及裂缝的控制,孔隙和洞穴是储集油气的良好空间，而裂缝的发育又可将孔隙、洞穴互相沟通起来，成为统一的孔隙－裂缝－洞穴系统，既可存储丰富的油气，又可造成便于油气流动的高渗透带。因此，碳酸盐岩储层构成的油气田常常储量大、产量高，容易形成大型油气田。我国碳酸盐岩分布极为广泛，一般厚度大、时代多，已见有大量的油气显示，并已找到了工业性油气藏，如四川盆地、珠江口盆地等。1.碳酸盐岩的储集性质碳酸盐岩具有储集空间类型多，次生变化大，孔隙成因复杂等特点。从而使储集层具有更大的差异性、复杂性和多样化，见表4-1-1（砂岩与碳酸盐岩储集性质的比较）。岩石类型特征砂岩碳酸盐岩沉积物中的原始孔隙度一般25-40%一般40-70%岩石中的最终孔隙度一般为原始孔隙度的一半或一半以上，储集层中普遍为15-30%一般是原始孔隙度的很小一部分或近于零，储集层中普遍为5-15%原始孔隙类型几乎全为粒间孔隙粒间孔隙一般较多，但粒内孔隙和其他类型孔隙也重要最终孔隙类型同上由于沉积以后的改造，溶洞、裂缝发育，变化很大孔隙大小与颗粒直径和分选作用有密切关系与颗粒直径和分选作用关系较少，受次生作用影响大孔隙形状主要决定于颗粒形状变化很大孔隙大小、形状和分布的一致性在均匀的砂岩体内一般有很好的一致性即使在单一类型岩体内变化也很大，从具良好一致性到非常不均一成岩作用的影响由于压实作用和胶结作用，原始孔隙有所减小影响很大，能够形成、消失或完全改变孔隙。胶结作和溶解作用很重要裂隙的影响对储集层性质的影响一般不重要对储集层性质的影响很大孔隙性与渗透性的目估情况半定量目估一般比较容易从可半定量目估到不能目估，孔隙度、渗透率和毛细管压力很多情况下需要仪器测量岩芯分析对评价储集层的作用适于做岩芯分析对大孔隙而言，最大直径岩芯也无法评价储集层孔隙性与渗透性之间的关系两者关系比较一致，一般决定于颗粒大小和分选情况两者关系变化很大，一般与颗粒大小，分选情况无关2.碳酸盐岩储集空间的类型、特点及分布规律碳酸盐岩的储集空间，通常可分为孔隙、溶洞和裂缝三大类，或孔隙和裂缝两大类。孔隙是指岩石结构组分粒内或粒间孔隙，与碎屑岩储集层中的孔隙类似。溶洞是由溶解作用扩大了的孔隙。因此，有时也把溶洞归入孔隙。裂缝是伸长状储集空间，主要是起良好的通道作用，同时亦可储存一定数量的油气。根据孔隙的形成时期与成岩作用之间的关系，可将孔隙划分为原生孔隙和次生孔隙两种。前者是受岩石的结构和沉积构造控制的孔隙，后者是由于碳酸盐岩矿物或伴生的其他易溶矿物被地下水，地表水等溶解后形成的孔隙。岩性是受沉积环境控制的,在碳酸盐岩发育区，储集层的分布在垂向地层剖面上有一定的层位，在平面分布上亦有一定的部位。孔隙发育的岩石大多为粗结构的石灰岩，如粗粒屑石灰岩、粗晶石灰岩、生物灰岩等。在沉积相带上都属滨海、浅海大陆架的浅滩、堤岛环境，还有凹陷边缘斜坡和局部隆起等。海相的碳酸盐岩颗粒磨圆度、分选性均较好，沉积构造以槽型交错层理，潮汐往复形成的鱼骨状交错层理，板状交错层理，冲洗层理，底冲刷构造等，少见原地生物。湖相的碳酸盐岩主要分布于台地边缘，岛的斜坡，岛坪等部位。岩性主要为生物灰岩、鲕状灰岩、生物碎屑灰岩等。歧6463-2歧102(a)606.0选编120.000131.000邵15142.000邵14153.000164.000图2-2-50生物丘地震反射(b)我国东部中、新生代的碳酸盐岩构造多为生物礁和生物丘，主要由生物灰岩组成，在地貌上有相对的隆起地形，同时生物灰岩较之于相邻的砂泥岩具有较高的速度，故在地震剖面上表现为能量较强的丘形反射。图4-1-4为黄骅凹陷歧北地区生物礁的丘形反射，图4-1-5为沾化凹陷生物礁显示的低频率强振幅丘形反射。裂缝是碳酸岩盐中储集空间的一种重要类型，我国西南及西北地区一些碳酸岩盐油气田的形成，往往与裂缝有关。中东伊朗著名的阿斯易利石灰岩油气储集层，也属裂缝性储层，获三口万吨井。裂缝一般可分为五大类：由构造应力作用产生的构造裂缝；成岩阶段由于上覆岩层的压力和自身的失水收缩干裂或重结晶作用产生的成岩裂缝；在层理和成岩裂缝的基础上再经过构造力作用形成的沉积－构造裂缝；由于成分不均的灰岩受地下水作用而形成的压溶裂缝；由地下水沿原有裂缝的溶蚀作用产生的溶蚀裂缝。其中构造裂缝和沉积－构造裂缝为多数。一般而言，控制裂缝的构造因素主要是作用力的强弱、性质、受力次数、变形环境和变形阶段等。受力强、张力大、受力次数多的构造部位裂缝发育，相反则差；同一碳酸盐岩中，常温常压应力环境下裂缝发育，高温高压环境下则发育较差；在一次受力变形的后期阶段，裂缝的密度大、组系多，而前期阶段则裂缝的密度小、组系少。裂缝的分布视褶皱的类型而异。狭长型长轴背斜构造上，裂缝沿长轴成带分布，在高点处最为发育；短轴背斜上，裂缝沿轴部分布，高点最发育。裂缝的组系和发育程度与褶皱强度有关，平缓的低丘状以一对共轭斜裂缝为主，发育较差；高丘状者，裂缝发育程度也较高；箱状背斜的肩部裂缝最发育，其次为顶部；穹隆状背斜上，裂缝发育区集中在顶部；另外，扭曲部位也是裂缝较为发育的地区；背斜的上部属扭性裂缝发育，而下部则为压扭性裂缝发育；向斜构造则刚好相反，即向斜地带储集层下部裂缝较发育。从广义上说，断层亦是裂缝的一种类型，只不过其两侧地层有明显的位移，断层带上裂缝的发育和分布有如下规律：低角度断层引起的裂缝比高角度更为发育；断层组引起的裂缝比单一断层引起的更发育；断层牵引褶皱的拱曲部位裂缝最为发育；断层消失部位，由于应力释放而引起的裂缝也较发育。三、其他岩类储集层其他岩类储集层是指除碎屑岩和碳酸盐岩外的各种岩类储集层，如火山岩、结晶岩、泥质岩等。这类储层的岩石类型尽管很多，但其在世界油气总储量中只占很小的比例，故以往不很重视，随着油气勘探的进一步深入，无论是国内还是国外,均在这类储层中获得了一定产量的油气,这为储层研究提供了更广阔的领域。1.火山岩储集层从渤海湾盆地钻井揭示的下第三系火山岩来看，基本上可分为两大类：喷发岩(火山岩