油气储层地质学基础.pdf

普通高等教育“十一五”国家级规划教材 高 等 院 校 石 油 天 然 气 类 规 划 教 材 油气储层地质学基础 于兴河 主编 石 油 工 业 出 版 社 08070124A.indd 12009-3-27 113212 内 容 提 要 本书主要阐述了储层地质学的基本内容，涵盖了油气储层的基本特征、研究方法、孔隙 结构、成岩作用、非均质性、敏感性、地质建模及其综合评价等内容。本书既包括了储层地 质学的基本理论知识和研究方法，又补充了 20 世纪 90 年代以来储层地质学的新进展和研究 成果，同时还加入了各参编人员的科研成果与多年来的教学经验总结。 本书为石油地质、油气田开发、石油工程等相关专业本科生的教材，也可作为这些专业 研究生的参考用书，同时可供广大从事储层研究、油气勘探与开发人员以及高等院校相关专 业师生使用。 图书在版编目（CIP）数据 油气储层地质学基础 / 于兴河主编． 北京石油工业出版社，2009.3 普通高等教育“十一五”国家级规划教材．高等院校石油天然气类 规划教材 ISBN 978-7-5021-6710-3 Ⅰ. 油 Ⅱ. 于 Ⅲ. 储集层 - 石油天然气地质 - 高等学校 - 教材 Ⅳ. P618.130.2 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2008）第 113822 号 出版发行石油工业出版社 （北京安定门外安华里 2 区 1 号 100011） 网 址 编辑部 （010）64523694 发行部 （010）64523620 经 销全国新华书店 印 刷石油工业出版社印刷厂 2009 年 3 月第 1 版 2009 年 3 月第 1 次印刷 7871092 毫米 开本1/16 印张25 插页2 字数 千字 定价38.00 元 （如出现印装质量问题，我社发行部负责调换） 版权所有，翻印必究 08070124A.indd 22009-3-27 113216 编写组人员名单 主 编于兴河 参加编写的教师及单位（按姓氏笔画为序） 于兴河 中国地质大学（北京） 王兴志 西南石油大学 王宝清 西安石油大学 马世忠 大庆石油学院 李红南 中国石油大学（华东） 李胜利 中国地质大学（北京） 吴胜和 中国石油大学（北京） 林承焰 中国石油大学（华东） 陈恭洋 长江大学 侯加根 中国石油大学（北京） 曹 青 西安石油大学 廖明光 西南石油大学 08070124A.indd 52009-3-27 113218 前 言 油气储层地质学是石油地质学领域中一个十分重要的分支学科，由于储层是构成油气 藏的核心要素，因而，储层地质学的基础理论与方法对油气勘探与开发具有重要的指导作 用。油气储层地质学是高等院校地质专业，尤其是石油地质与油藏工程专业本科教育的必 修课程，相关高校均开设了此课程。在多年的教学与科研中，各位参编者均感到相关专业 的学生对此课程学习的积极性较高，同时在科研与生产实践中该课程的内容也使用较广， 许多科研工作者认为油气储层地质学是进行油气勘探与开发研究的基础课程。本书的各位 参编者也都曾使用过此类参考书，并且均认为经过这些年的教学与科研积累，应编写一本 更具有综合性的油气储层地质学教材，它应该既有基本油气储层地质学理论，又涵盖相关 基本研究方法；既包括传统储层地质学内容，又应采纳一些新的研究方法与成果。在收集 整理一些相关教学笔记、科研成果及同仁提出的一些问题的基础上，编者一直酝酿编写这 样的一本教材，但苦于一个人的精力有限，同时也深感一家之言难含众家之所长，故迟迟 未能动笔。本教材的编写契机最初源于中国地质大学（北京）于兴河教授申请并获准的教 育部高等教育司教材编写课题，即普通高等教育“十一五”国家级规划教材油气储层地 质学基础 。与此同时，相关高校的许多同仁也正准备编写这样一部本科教材，为了避免重 复，融合各家所长，统编油气储层地质学基础变得十分必要。 2007 年 6 月，由石油工业出版社组织，中国地质大学（北京） 、中国石油大学（北 京） 、中国石油大学（华东） 、西南石油大学、西安石油大学、长江大学、大庆石油学院等 院校在北京召开了储层地质学教材编写研讨会。与会专家一致认为应对该教材进行统编， 并由于兴河教授任主编，拟定了本教材编写的指导思想 “建立扎实基础 . . . . . . ， . 拓展专业知识 . . . . . . ， . 了解学科前缘 . . . . . . ， . 提高理论水平 . . . . . . ， . 增强实际能力 . . . . . . ， . 强化素质教育 . . . . . . 。 ”该教材编委会的组成人员 如下于兴河、吴胜和、林承焰、王兴志、马世忠、侯加根、陈恭洋、李胜利、王宝清、 廖明光、李红南、曹青等。 本书内容涉及（油气）储层地质研究的多个方面，各院校的教授与专家分别编写各章 节内容初稿，以初稿为蓝本，于兴河教授结合国内外该学科的研究前缘、实际教学与科研 成果对蓝本进行统修统编，几经修改，最终确定了本书的主要内容包括储层地质学的形 成与发展历程概况、储层的基本物理特性与岩石学特征、储层地质的研究思路与方法、不 同类型储层的形成与分布、储层孔隙结构与评价、成岩作用的分析方法与孔隙演化、不同 层次储层的非均质性与流动单元划分、储层敏感性的机理与评价、储层地质建模方法原理 与建模步骤、勘探与开发不同阶段储层的综合评价。各章节编写安排如下第一章 储层地 质学的形成、发展与趋势（于兴河） ；第二章 油气储层的基本特征（于兴河第一、二节， 李胜利第三节） ；第三章 油气储层地质研究方法（陈恭洋第一、二节，于兴河第三节） ；第 四章 储集体的形成与分布（于兴河第一、二节，王兴志第三节，李胜利第四节） ；第五章 储层孔隙结构（马世忠、廖明光） ；第六章 储层成岩作用（于兴河，王宝清，曹青） ；第七 章 储层非均质性（于兴河第一、二、三、六节，林承焰与李红南第四、五节） ；第八章 储 层敏感性分析（侯加根，吴胜和） ；第九章 储层地质建模（于兴河第一、二节，吴胜和第 08070124A.indd 32009-3-27 113216 三、四、五节） ；第十章 储层综合评价（李胜利、于兴河） ；全书最后由于兴河教授全面统 编定稿，建议课时为 60 学时。 本教材从统编开始就进行了广泛的学术交流，并一直得到参编人员的大力支持，在编 写过程中，一些博士生与硕士生协助进行了相关章节的资料查寻、文字修改与查错等工作， 主要人员有杨帆（第六章、第七章、第八章） ，邹德江（第四章、第十章） ，刘玉梅（第二 章） ，李东梅（第三章） ，陈建阳、邓燕、高栋臣、苑坤（第九章） ，詹路峰（第一章、第五 章）等，在此一并表示感谢。 特别值得一提的是参加本书编写的全体人员的家属，在本书漫长而繁忙的编写和修改 的过程中，表现出极大的耐心、热情及全身心的支持，在此由衷地表示感谢 鉴于国内外的相关书籍很多，加上知识更新又十分迅速，并且由于篇幅与时间关系， 难免挂一漏万，错误与纰漏也在所难免，望各位专家与同仁不吝批评和指正。 编 者 2008 年 11 月 30 日 08070124A.indd 42009-3-27 113216 目 录 第一章 储层地质学的形成、发展与趋势 （1） 第一节 储层地质学的概念与研究内容 （1） 第二节 储层地质学研究的动态与趋势 （4） 第三节 国内外油气储层研究方向 （9） 思考题（15） 第二章 油气储层的基本特征（16） 第一节 储层的物理特性（16） 第二节 储层的几何特性（26） 第三节 储层的岩石学特征（33） 思考题（45） 第三章 油气储层地质研究方法（46） 第一节 沉积相的地质研究方法（46） 第二节 储层的测井研究方法（62） 第三节 储层的地震研究方法（85） 思考题 （102） 第四章 储集体的形成与分布 （103） 第一节 储层形成的沉积作用 （103） 第二节 碎屑岩储层特征及其分布规律 （108） 第三节 碳酸盐岩储层特征及分布规律 （141） 第四节 其他岩类储层特征及其分布 （158） 思考题 （167） 第五章 储层孔隙结构 （168） 第一节 储集岩的孔隙和喉道类型 （168） 第二节 孔隙结构的研究方法 （181） 第三节 孔隙结构参数的定量表征 （191） 第四节 孔隙结构的分类与评价 （197） 第五节 孔隙结构的应用 （205） 思考题 （209） 第六章 储层成岩作用 （210） 第一节 成岩作用分析测试方法与内容 （210） 第二节 碎屑岩成岩作用和孔隙演化 （218） 第三节 碳酸盐岩成岩作用及孔隙演化 （237） 第四节 成岩序列与演化模式 （242） 思考题 （257） 08070124A.indd 62009-3-27 113218 第七章 储层非均质性 （258） 第一节 概念与主要影响因素 （258） 第二节 储层非均质性的分类 （260） 第三节 宏观非均质性的研究 （265） 第四节 微观非均质性的研究 （275） 第五节 储层流动单元 （278） 第六节 储层非均质性与油气采收率 （289） 思考题 （293） 第八章 储层敏感性分析 （294） 第一节 储层敏感性机理 （294） 第二节 储层敏感性评价 （303） 第三节 开发过程中储层性质的动态变化 （314） 思考题 （324） 第九章 储层地质建模 （325） 第一节 基本概念与模型类别 （325） 第二节 储层建模的数理基础 （332） 第三节 储层建模方法 （344） 第四节 储层建模的程序与具体步骤 （354） 第五节 储层建模的策略 （359） 思考题 （361） 第十章 储层综合评价 （362） 第一节 不同勘探与开发阶段储层综合评价的内容 （362） 第二节 储层综合评价的资料基础与方法 （375） 思考题 （382） 参考文献 （383） 08070124A.indd 72009-3-27 113218 1 第一章 储层地质学的形成、发展与趋势 储层地质学是一门从地质学角度对油气储层的主要特征（几何特性和物理特征）进行 描述、评价及预测的综合性学科。它从 20 世纪中期形成以来，经历了快速的发展，最初以 油藏描述为基础，运用地质统计学随机建模技术进行储层非均质性研究，随后发展起来的 储层表征技术，运用定量的方法和随机建模技术建立储层的预测模型，使储层地质学成为 石油地质工作的热门研究领域。目前，随着国内外油气勘探和开发的不断深入，储层地质 学的研究正日益从宏观向微观、定性向定量、单学科向多学科方向发展，同时也面临储层 内部结构分析、井间储层物性预测、储层连续性确定等科学难题。 第一节 储层地质学的概念与研究内容 现代石油工业从形成至今，已经历一个半世纪的风风雨雨，此间石油地质学不仅从无 到有，而且已发展成为地学中一个十分重要、蒸蒸日上的分支科学。储层地质学作为石油 地质学中的一个核心分支学科，在石油工业的迅速发展中占有举足轻重的地位。当前油气 勘探与开发的需求与瓶颈问题已为其发展提出了许多科学问题与挑战，这也成为新一代石 油地质学家与油藏工程师为之奋斗的目标。 一、储层地质学的兴起 现代石油工业形成之始，人们就有了“油藏（储层） ”的初步概念，其标志是 1859 年 Edwin Drake 在美国宾夕法尼亚所钻的第一口工业油井。20 世纪之前，西方国家刚经历了第一次 产业革命，对能源的需求有明显增长，那时对油气藏还没有形成一个十分明确的认识。20 世纪 之初，人们对油气分布规律的认识仅限于背斜说，这个时期的石油工业以勘探为主体，油气田 发现后交由石油工程技术人员管理开采，地质学家并不参与石油的开采活动。1917 年美国石油 地质学家协会（AAPG）成立和 AAPG Bull 的出版，为石油地质学的诞生起到了重要的促进作 用。1921 年，第一本石油地质学 （Emmons）问世，这时已对油气藏（储层）有了一个初步 的认识。20 世纪 30 年代之前，石油勘探的核心主要是寻找含油构造，油田发现后，石油公司 抢占油区，进行盲目性开采，并没有对储层进行详细而系统的研究。20 世纪 30 ～ 40 年代，当 时的主要石油输出国美国、苏联、墨西哥及委内瑞拉等采用较为保守的开采方法，限制井距与 单井产量以保护油田的生产，地质学家对造成井间干扰的油层物理、渗流力学、油藏工程等问 题，以及对制约油田开采的开发地质问题已有初步认识，但没有进行系统地研究。 20 世纪 40 年代，主要产油国已开始采用污水回注开发方法，这是油田开发的一次历史性 革命，即二次采油。1949 年美国成立了石油工程师协会（SPE） ，这可以说是地质学进入油藏 工程研究阶段的开始，也标志着开发地质学开始形成。20 世纪 50 年代，二次采油成为油田开 发的主体，这为开发地质走向成熟及全面发展创造了契机，人们从这个时期开始认识到小层对 比和测井参数解释图版是研究含油砂体连续性的核心，其结果直接影响油田开发的井网布置。 1946 年苏联专家 M. Ф. 钦克出版了油矿地质学 ，1949 年美国的 J. D. Haun 和 L. W. 08070124A.indd 12009-3-27 113218 Leroy编著了石油勘探地下地质学，这两本书在当时具有明显的代表性。前者可以说是 创立开发地质学的代表作，着重从注水开发的角度论述了油田开发早期的一系列基础地质 问题；后者更多地侧重于录取和建立钻井地质剖面的方法。这些研究成果代表储层地质学 已初见端倪。 20世纪50年代，随着我国大庆油田的发现，我国学者裘亦楠先生就开始深入研究油层 的基本单元油砂体，并在1964年发表的油田地质研究的几个基本问题中，明确提出 了油砂体的概念及研究方法，这是我国最早提及“开发地质”概念的文章。油砂体的描述实 际上就是后期油藏描述的初级阶段。另外，由于此时沉积学已基本成熟，加上沉积学理论的 不断提高与深化，国内外学者已将沉积相的概念引入储层的研究之中。20世纪60年代后期， 随着油田生产实际的需要，运用沉积学的理论和方法来解决石油勘探开发中的储层特征描述 及分布问题，引起石油地质学家和油藏工程师们的高度重视。他们将油层物理与油矿地质学 相结合，尤其是将储层沉积学的研究方法融汇到油矿地质学中，这就形成了储层地质学。 二、定义及相关概念 （一）储层地质学 储层地质学又名油藏地质学（Reservoir Geology），是指应用地质与地球物理、以及 各种分析化验资料，研究和解释油气储集地质体的成因、演化及分布，描述并表征储层的 主要特征（几何特性和物理特性）与信息，应用定性与定量方法来分析和评价储层不同层 次的非均质在油气勘探与开发中的影响，采用先进的建模技术预测其空间展布的一门综合 性应用学科。因此，储层地质学是连接石油地质与油气田开发地质的一个重要桥梁，是在 油气田勘探与开发长期实践中逐渐兴起并完善的一门综合性、实践性较强的前缘性学科。 （二）油藏描述 油藏描述的概念是20 世纪70 年代由斯伦贝谢公司提出的，当时该公司以测井为主推 出了一个油藏描述服务系统软件（Reservoir Description ServicesRDS）。20世纪80年代以 来，各石油公司与研究者将其扩展为利用地震、测井、地质等多学科来研究油气藏的特征， 目前已形成一套综合的油气藏研究方法。 油藏描述是以沉积学、构造地质学和石油地质学的理论为指导，用地质、地震、测井及 计算机手段，定性分析和定量描述油藏在三维空间中特征的一种综合研究方法。其内容包括 油藏的类型、储层内部结构、外部几何形态、沉积与油藏规模大小、储层参数变化和流体分 布状况，储层沉积学与储层地质学是其研究的核心内容。油藏描述的目的是对油藏各种特征 （圈闭、储层、流体）进行三维定量描述和预测。由于油气藏的勘探与开发具有明显的阶段 性，因而，油藏描述在不同的勘探开发阶段也具有不同的研究目的与内容（表1-1）。 （三）储层表征 1986年，L. W. Lake 将储层表征定义为“定量地确定储层的性质、识别地质信息及空 间变化的不确定过程”。其地质信息应包含两个要素或内容（表1-2）（1）储层的物理特 性，主要是指某一储集体内部物理特征（孔隙度、渗透率、含油饱和度）的不均一性非 均质性；（2）储层的空间特性，即储层在空间上的外观形体特征三维空间上岩性的变化 或延伸范围，故也称构型，在进行储层建模过程中多是指其各向异性。前者的核心主要是分 析其内部物性，尤其是孔隙度、渗透率、饱和度在储层内部、层间及平面上的分布特点，而 后者的重点是研究储层的岩性特征（沉积微相）及其在空间上的展布。就沉积储层而言，控 08070124A.indd 2 2009-3-27 113219 2 3 制和影响储层这两大特性的因素，首先是形成时的沉积作用，其次是成岩作用，即沉积格局 或沉积作用的多样性与成岩作用的复杂性是影响储层的重要因素（Mojtaba et al.，1986） 。 表 1-1 不同阶段油藏描述的目的与研究内容（据于兴河，2002） 阶段 勘 探 阶 段开 发 阶 段 勘 探 早 期勘探中后期开 发 早 期开发中后期 资料 状况 一口发现井评价井为基础第一批开发井网生产动态 研究 目的 探明油气藏评价油气藏 优化开发方案， 提高开发效率 调整开发方案、加密钻 井、提高采收率 研究 内容 利用地震信息，研究油气 藏类型、储集体规模、油 气层分布等 发挥多井综合评价的优 势，对油气藏结构和参数 的三维分布进行描述 利用已有的开发井网开展 油层的精细划分与对比， 沉积微相研究，进行综合 测井解释与评价，分析储 层的渗流地质特征 结合动态资料开展井间储 层表征，分析流体属性参 数变化的规律，预测剩余 油的分布 最终 成果 提交控制储量和提出评价 井位，优化勘探部署 建立油藏概念模型，提交 探明储量 建立静态地质模型 建立储层预测模型，提交 加密钻井的井位与层位 表 1-2 油气储层地质信息的内涵 储层地质信息 物理特性 即非均质性 空间特性 即各向异性 因此，储层表征的目的是提供一个储层构型格架，即具有上述两大信息的储层地质模 型。从某种意义上讲，储层地质模型是决定油藏模拟或储层建模结果的主要因素。 （四）异同点 从定义上来看，油藏描述与储层表征两者之间具有明显的差异，但是在实际工作中，人 们有时又将它们作为同义语来使用。大多数人认为油藏描述的重点是使用地球物理的方法对实 际油藏各种特征的具体描述，其描述内容除了储层本身外，还包括流体的特征与油藏类型等。 而储层表征的重点则是定性研究和定量表征储层本身的两大地质特性。前者以油藏的地质特征 描述为主，强调静态研究与所采用的技术方法，以建立油藏的静态模型为目的；而后者则以储 层两大特性的研究和成因解释为主，强调定量与形成的动态过程，以建立预测模型为宗旨。 储层地质学则是两者的核心内容或基础，它是以储层的物理特性和几何特征研究为中 心，以地质和地球物理资料的使用与解释为手段进行各种分析与研究，以解决储层的各向 异性和非均质性为目的，最终建立储层的各种地质模型。 三、研究内容及其意义 储层地质是油气勘探开发过程中的一项系统工程。在区域勘探阶段，需研究储层层位、 成因类型、岩石学特征、沉积环境、构造作用、物性、孔隙结构特征、含油性、储集岩体 几何形态、储集体分布规律，以及对有利储层分布区的预测，这些都属于储层地质学的重 要研究内容（表 1-3） 。 08070124A.indd 32009-3-27 113219 4 表 1-3 储层地质学的任务、内容及学科基础 任 务核 心 内 容学 科 基 础 对储集体的外观形体 与内部属性的空间展 布进行预测 物理特性非均质性； 几何特性各向异性 沉积岩石学、岩石学、古生物和古生态学、构造地质学、石 油地质学、有机地球化学、油层物理学、层序地层学和地震 地层学、矿场地球物理学、岩石力学、渗流力学、钻井工程 和采油工程等 在开发阶段，开发井网布置和开发方案的制订、油层保护和改造、开发过程中剩余油 分布的分析和油田调整方案的制定、提高采收率优化方案的设计和实施，都要求对储层进 行综合研究。此外，在分级储层评价中，探明地质储量和预测可采储量，建立储层模型以 及油藏描述等工作都是建立在储层地质研究基础上的。 油气储层地质学是一门多学科、多技术的综合性学科，涉及内容有沉积岩石学、岩石 学、古生物和古生态学、构造地质学、石油地质学、有机地球化学、油层物理学、层序地 层学和地震地层学、矿场地球物理学、岩石力学、渗流力学、钻井工程和采油工程等学科。 它需要多学科的协同配合，同时，它又促进了上述学科的发展。 第二节 储层地质学研究的动态与趋势 一、储层研究的地位与面临的挑战 1986 年的世界石油价格暴跌致使整个石油工业不得不降低成本。大多数有远景的低勘 探成熟度含油气盆地都处于勘探费用较高的边远地区，油气勘探与生产成本较高，致使世 界上主要产油国把重点转向勘探成熟区和对已开发油田挖掘增储上产的潜力。据美国经济 地质局的最新估计，除阿拉斯加州以外，美国陆上已开发的储量中，通过加密钻井、扩边 或油井的重新完井，可以得到增补的石油可采储量约 800 亿桶（约 114 亿吨） ，天然气约 5.1 万亿立方米。然而，挖掘这部分储量遇到了两个新的挑战一是必须更精确地描述储层 特征，按油藏规模描述砂体的连续性、储层物性的空间分布及岩石内部微观特征等；二是 改善或提高认识储层非均质性的手段，包括储层的静态和动态特征。解决这些问题的方法 之一就是开展储层表征及建模研究。 全世界各大石油公司的状况都是如此，例如在 19811990 年的十年间，皇家壳牌石 油公司经营的油田（除北美以外）可采储量增长了 36 亿标准桶，在油田扩边后，还将增加 10 亿标准桶的可采石油储量（Michael，1993） 。这是由于储层表征（50）和地质学、地 震学及岩石物理学资料的修正（30） ，以及钻井结果的重新评价与开发（20）使可采储 量得以显著增加。 自 2002 年以来，由于受世界经济的波动、供需失衡论、石油枯竭论和政治因素的影响， 世界石油价格一路飙涨，刺激各大石油公司增加对石油勘探的投入，尤其对特殊、隐蔽、深 水以及边界地区的各类可能存在较大规模的油气圈闭进行广泛而深入的勘探。高油价使过去 认为无经济价值和勘探难度较大的油区获得了生命力，拓展了油气勘探在方法和技术上的创 新与完善。然而，2008 年受美国经济危机的影响，世界油价飙升后的迅速跌落，再次刺激 石油工业重新考虑降低成本。而众多成功的经验与失败的教训告诉人们，油气勘探新理论与 新技术能否充分结合，或者说地球物理学家与地质学家能否同舟共济已成为油气勘探能否突 08070124A.indd 42009-3-27 113219 5 破与发展的核心，油藏工程师与地质家的思维融合是提高采收率的关键所在。油价的高位 波动促使油气勘探与开发都更加注重难度较大、费用较高的精细油气储层表征与建模技术 研究。 目前在全世界范围内大约有 20 的可动用石油储量，因储层在垂向上和平面上的各种 非均质性隔挡和界面条件被滞于地下而无法采出。同时，目前我国 70 以上的油田与世界 上许多油气田一样，都已进入了高含水期的开采阶段，地下油气水的分布极为复杂，各种 非均质性隔挡使剩余油呈分散状分布。进行精细的定量储层描述或储层表征研究，是解决 这一问题的重要途径。因而建立准确的储层地质模型（概念、静态和预测模型）是储层研 究中极为重要的一个课题。 二、油气储层研究的历史与展望 （一）储层地质学的形成与发展阶段（19661983） 1971 年美国的 MacKenzie 首次明确提出了“储层地质学”的概念，着重从储层的沉积 特征、油层的对比以及砂体的连通性等方面进行了论述。随着油田勘探与开发的不断进行， 寻找优质储层和提高采收率已成为石油界两个极为关注的问题。这个时期是多学科、多方 位相互交叉开始进行储层研究并形成专业分支的核心时期。 1．油藏描述的提出与形成 1966 年 Jahns 等在 SPE 上发表了应用井底压力响应资料快速获取二维油藏描述的方 法 ，可以说它是最早用到“油藏描述”一词的文章。随后 Coats 于 1970 年又在 SPE 上发 表了用油田生产动态资料来确定油藏描述的新技术 。 油藏描述最初形成时的代表技术应是由斯伦贝谢公司在 20 世纪 70 年代提出以测井为 主体的油藏描述技术。20 世纪 70 年代末至 80 年代初，斯伦贝谢公司首先研制了油藏描述 服务系统（Reservoir Description ServicesRDS） ，并在阿尔及利亚等地区进行了应用，取 得了明显的效果。应当说这个时期是油藏描述的图件表达阶段，并没有以建立地质模型作 为核心内容，其基本方法是以测井为主体的模式化技术、多学科的协同研究。随后的十年 间，各石油公司纷纷引用并迅速发展了这一技术，将其扩展为用地震、测井、地质等多学 科来研究油气藏的特征，目前已形成一套综合（集成）的油气藏研究方法和技术。因此， 当代油藏描述的核心是采用各种资料，运用地质统计学的确定性建模方法来建立油藏的静 态地质模型。 2．储层沉积学的形成 20 世纪 60 年代世界上发现了一系列大油气田，勘探家与油藏工程师们希望以较少的 钻井资料，对油气储层的特征与分布作出较为正确的评价与预测，并在勘探开发中取得较 好的经济效益。这就要求对油气藏，关键是储层的空间展布与内部物性的变化规律作出科 学的预测和描述。由于这些生产实际的需要，20 世纪 60 年代后期，出现了应用沉积学的 理论和方法来解决石油勘探开发中的储层特征描述及分布问题，而且立即引起石油地质学 家和油藏工程师们的高度重视，储层沉积学也随之而诞生。20 世纪 70 年代以后，随着石 油工业的迅速发展与各种测试手段的涌现，储层沉积学逐步走向成熟，目前在油气勘探和 开发的实践中得到了许多成功应用。 3．储层非均质性概念的形成 无论是常规储层还是特殊储层，其四性（岩性、物性、电性及含油性）在三维空间上 08070124A.indd 52009-3-27 113219 6 都是变化的，储层各种属性在空间上的变化就是储层的非均质性。非均质性对油气田的开 发效果影响很大，尤其是对地下油气水的运动、提高油田采收率影响深远。 4．随机建模技术 1963 年马特隆提出了“地质统计学” （Geostatistics）的概念 “随机函数形式体系对于 自然现象调查与估计的应用” ，是以研究各种地质变量的空间相关性为基础，由变量的空间 相关性分析、克里金估值及随机模拟三大部分组成。克里金法是一个计算插值函数方差最 小的估值法，是确定性建模的数学理论基础。20 世纪 70 年代初期，马特隆的学生儒尔奈 耳（1974，1978）在其发表的论著中讨论了随机模拟在矿业中的应用，文中称随机模拟为 条件模拟，并创造性地将地质统计学应用到了石油勘探开发领域，形成了石油地质统计学， 随后得到了十分广泛的应用与发展。 克里金方法与以概率统计为基础的蒙特卡洛法（Monte Carlo）相结合形成了随机模拟 的数学理论基础，随机模拟在油藏（储层）描述中的应用，在 20 世纪 80 年代后期被世界 各国的同行称为随机建模。 早在 1966 年，Bennion 等就在 SPE 上发表了用随机模型来预测储层物性 ，这是最 早公开发表的关于随机建模的文章。1982 年，挪威 Hydro 石油公司的哈得逊（Haldorsen） 博士和他的老师莱克（Lake）教授共同发表了一篇关于利用统计学方法对油田尺度模拟模 型中泥岩空间分布进行管理的论文，文章的特点是应用储层建模的思想来解决油气储层的 空间预测问题，它标志着储层随机建模技术的形成。 （二）储层表征的形成与发展阶段（19841995） 国内外在 20 世纪五六十年代开发的油田大多已进入高含水期，其剩余油气的评价与预 测就显得十分重要，这就要求人们分单元对储层内剩余油气进行预测，随之出现了流动单 元的概念。然而随着油田勘探与开发的不断深入，多学科的渗透，尤其是地质统计学的引 入，储层地质学在油藏描述的基础上更趋于量化，为满足储层预测模型建立的目的，诞生 了储层表征的概念。 在此期间我国出版了多本以储层地质学为题的教科书1996 年 8月，戴启德、纪友 亮主编的油气储层地质学 ，1996 年吴元燕编写的油气储层地质 ，1998 年 12 月，陈军 中编写的定量储层地质学 ，1998 年方少仙、侯方浩主编的石油天然气储层地质学 ， 1998 年吴胜和、熊琦华编写的油气储层地质学 ，1998 年强子同编写的碳酸盐岩储层 地质学 ，2005 年 11 月，姚光庆、蔡忠贤编写的油气储层地质学原理与方法等。它们 均是为满足各石油与地质院校储层地质学课程用书而编写的教材。 1．流动单元的提出 1984 年，Hearn 等在对美国怀俄明州 Hartzog Draw 油田的 Shannon 砂岩储层进行 研究时，首次提出了岩石物理流动单元的概念。1988 年，Rodriguez 等用渗透率、孔隙 度、粒度中值的多坐标交汇法划分流动单元，提出了两种划分流动单元的方法。1993 年， Amaefule 等提出的“流动单元”的概念比 Hearn 等提出的更具体。1995 年，Ti Guangming 等在研究阿拉斯加北斜坡 Endicott 油田的储层时，对流动单元做到了真正意义上的定量研 究。1997 年 Alden 等提出，压汞曲线上进汞饱和度大于 35 时的孔隙半径 R35的大小可以 反映岩石中的流体流动和开发动态，因此可用 R35值来划分流动单元，并认为流动单元是 孔喉半径 R35均匀分布的、具有相似的岩石物理性质并使流体连续流动的储集层段。 裘亦楠教授认为流动单元是砂体内部建筑结构的一部分，同时还指出流动单元是一个 08070124A.indd 62009-3-27 113220 7 相对概念，应根据油田的地质、开发条件而定。1996 年，裘亦楠和穆龙新教授等进一步阐 述了这一思想，认为储层的非均质性具有层次性，油田处在一定阶段，由某一层次非均质 性引起的矛盾为主要矛盾，此时可以把下一层次的非均质性看成是均质的，即作为油水运 动的基本单元。目前的“流动单元”应指一个油砂体及其内部因受边界限制的不连续薄隔 挡层，各种沉积微界面、小断层及渗透率差异等造成的渗流特征一致的储层单元。 2．储层表征的形成 储层表征的概念最早是由美国能源部研究院提出的。由美国俄克拉荷马州巴特列斯维 尔国家和能源部研究所（NIPER）主办，于 1985 年 4 月 29 日至 5 月 1 日在美国得克萨斯 州 Galleria 召开的“第一届国际储层表征会议”上，经大会组织委员会第一次会议讨论， 由大会主席 Larry W．Lake 陈述为定量地确定储层的性质（特征） 、识别地质信息及空 间变化的不确定性过程，其地质信息应包含两个要素或内容。它们为 （1）储层的物理特 性，主要是指某一储集体内部物理特征（孔隙度、渗透率、含油性）的不均一性非均 质性； （2）储层的空间特性，即储层在空间上的外观形态特征。 于兴河（2008）认为，定义中的“不确定性过程”是指所建立的模型是多个而不只是 一个；多个模型之间的差别正说明了其不确定性，对多个模型采用各种方法进行优选，选 出相对确定的一个或几个模型。因此，储层表征的核心就是运用各种资料、采用定量的方 法与随机技术建立储层的预测模型。 1990 年 12 月的 SPE 丛书 No．27 对储层表征进行了较为详细的解释储层表征是一 个油藏（储层）地质学与数学相结合的科学，它寻求定量地确定油藏渗透介质中预测流体 流动所需的各种参数，虽然预测方法可以各种各样，但是油藏数值模拟是现在最重要的一 种。确定油藏数值模拟所需的地质输入数据主要包括地质、岩石物理、地质统计、拟函数 及地震成像数据。然而，在 2001 年，由 AAPG 出版的