致密砂巖儲層研究及進(jìn)展

唐衛(wèi)兵

摘 要：本文從致密砂巖儲層物性的特征及分類，及其最近國內(nèi)外的研究方法方面，對致密砂巖儲層的研究進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：致密砂巖；特征；表征參數(shù)；研究方法

一.致密砂巖儲層的研究意義

據(jù)估算，目前世界上以當(dāng)前技術(shù)可開采的致密砂巖氣儲量為（10.5～24）×1012m3，居非常規(guī)天然氣之首，是常規(guī)天然氣資源最重要的后備資源之一。因此，對致密砂巖儲層進(jìn)行深入研究具有戰(zhàn)略意義。

中國的石油總資源量94×109t，低滲透資源量為21.07×109t，占22.41%[1]。中國的準(zhǔn)噶爾盆地、鄂爾多斯盆地以及四川盆地西部均發(fā)現(xiàn)了儲量巨大的致密砂巖氣藏[2]；不僅如此，在松遼、渤海灣、南襄、蘇北、江漢、塔里木、吐哈等盆地均發(fā)現(xiàn)了致密砂巖天然氣儲層的分布[3]。目前我國天然氣產(chǎn)量中有近 1/3 產(chǎn)自非常規(guī)的致密砂巖儲層。按我國現(xiàn)有的油氣儲量分析，到 2020 年左右，我國的常規(guī)天然氣產(chǎn)量高峰即將過去，非常規(guī)致密砂巖天然氣藏將是天然氣勘探開發(fā)的主要對象。

二.致密砂巖儲層的概念

致密含氣砂巖儲層是一個(gè)相對概念，世界上并沒有統(tǒng)一的界限和劃分標(biāo)準(zhǔn)，在不同的國家和不同的時(shí)期，由于資源狀況不盡相同，技術(shù)條件也不盡相同，對致密油氣儲層的界限和劃分標(biāo)準(zhǔn)就有所不同。一般把孔隙度低（小于12 %）、滲透率比較低（1×10-3μm2）、含氣飽和度低（小于60 %）、含水飽和度高（大于40 %）、天然氣在其中流動速度較為緩慢的砂巖層中的非常規(guī)天然氣的儲層[6][7]，稱之為致密砂巖儲層。致密含氣砂巖的概念最早出現(xiàn)于美國。世界上對致密含氣砂巖并無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和界限，不同的國家是根據(jù)不同時(shí)期的石油資源狀況和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來制定其標(biāo)準(zhǔn)和界限的，在同一國家、同一地區(qū)，隨著認(rèn)識程度的提高，致密含氣砂巖的概念也是在不斷的發(fā)展和完善的。

三.致密砂巖儲層的特征及分類

3.1致密砂巖儲層的特征

1）分布特征；2）物性特征。

3.2致密砂巖儲層的分類

綜合前人研究成果及國內(nèi)外致密砂巖氣勘探開發(fā)實(shí)際，依據(jù)致密砂巖成藏與構(gòu)造演化關(guān)系特征及其不同成藏規(guī)律，可將致密砂巖氣藏可劃分為兩種類型：

1）“改造型”致密砂巖氣藏；2）“原生型”深盆氣藏。

四.致密砂巖儲層的研究方法

國外對致密砂巖的研究，主要是利用鉆井、測井資料分析致密砂巖儲層的巖石物理特征；利用三維地震數(shù)據(jù)，研究古沉積相，確定致密砂體分布范圍；再通過分析氣水配置關(guān)系，進(jìn)行深盆氣藏識別。我國對致密氣藏的勘探主要依賴于對有利古構(gòu)造、古圈閉及后期構(gòu)造演化的控制的研究，但對深盆氣藏的成藏機(jī)理及成藏模式的認(rèn)識還不夠深入，缺乏理論指導(dǎo)。因此對致密砂巖儲層進(jìn)行深入的研究，必將有益于天然氣藏的勘探和開發(fā)。

4.1儲層的表征參數(shù)

油氣藏儲層的表征的基礎(chǔ)是儲層動、靜態(tài)參數(shù)在空間上的分布特征和變化規(guī)律，為有利區(qū)塊和層位的預(yù)測提供依據(jù)。儲層靜態(tài)參數(shù)包括：儲層物性參數(shù)（孔隙度、滲透率）；表征含油氣量多少的水飽和度（微觀和宏觀分布）；孔隙結(jié)構(gòu)——壓汞（喉）、鑄體（孔）、電鏡掃描、圖像分析及最小含烴喉道半徑、儲層原始水膜厚度等資料所反映的儲、滲特征及儲集類型；動態(tài)資料——流體微觀滲流（相流動）規(guī)律、產(chǎn)能系數(shù)、單井產(chǎn)出特征等。

4.2儲層沉積學(xué)研究

沉積相研究作為沉積學(xué)最基本的內(nèi)容，在70至80年代獲得了迅速發(fā)展。近年來，國內(nèi)沉積相研究主要集中在相標(biāo)志的識別、沉積相的縱橫向展布規(guī)律、沉積微相研究、沉積模式的建立、層序地層與沉積相關(guān)系、沉積相控制因素等研究領(lǐng)域，并利用測井資料和地震資料進(jìn)行沉積相解釋和分布預(yù)測。目前國外沉積相研究正向著全球性沉積相對比研究和沉積過程的定量研究方面發(fā)展，美國科羅拉多礦業(yè)學(xué)院 Tim.Cross 教授（2000）利用能量-物質(zhì)平衡原理，成功地建立了碳酸鹽巖地層-沉積三維地質(zhì)預(yù)測模型。該模型能從三度空間巖石的產(chǎn)生、再分配和堆積，利用有限的鉆井資料和野外露頭資料對沉積相和地層進(jìn)行較為準(zhǔn)確地預(yù)測。他的研究領(lǐng)域代表了目前沉積學(xué)研究的發(fā)展方向。

4.3儲層測井技術(shù)及測井評價(jià)

致密低滲透儲層特殊的孔隙結(jié)構(gòu)特征和表面物理性質(zhì)，給常規(guī)測井的資料處理和應(yīng)用帶來了一系列的困難和不適應(yīng)性。為了解決測井資料解釋識別中所遇到的這些問題，人們在巖心分析實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段方面也在不斷的努力和進(jìn)步，巖心分析也由常規(guī)向微觀結(jié)構(gòu)領(lǐng)域深入。20 世紀(jì) 80年代研究發(fā)展了 CT 掃描、核磁共振等新興的研究手段，此外，測井技術(shù)也有了較大的發(fā)展：可提高分辯率的井壁聲電成像測井技術(shù)（CBIL-FMI）、定量確定儲層有效孔隙度、自由流體孔隙度和滲透率的核磁共振測井技術(shù)（CMR-MAIL）、可獲得原狀地層真實(shí)測井信息的隨鉆測井技術(shù)（LWD）、可直接測量地層壓力和滲透率的地層動態(tài)測試（MDT）技術(shù)、油氣井水淹程度解釋和動態(tài)預(yù)測的碳氧比和過套管測井技術(shù)等，為測井資料的儲層解釋評價(jià)提供了極大的幫助[16-21]。

4.4儲層建模研究

目前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一套較為完善的理論體系。目前儲層建模的方法大體有確定性建模和隨機(jī)建模兩種。

確定性建模方法認(rèn)為鉆井所獲得的巖芯及其分析資料是第一性的真實(shí)資料，而井與井之間，亦即資料控制點(diǎn)之間的變化是連續(xù)的。因此，資料控制點(diǎn)之間的插值是唯一值，確定性的。

隨機(jī)建模（Stochastic Modeling）方法則承認(rèn)地質(zhì)參數(shù)的分布有一定的隨機(jī)性，而人們對它的認(rèn)識存在一些不確定因素，因此建立地質(zhì)模型時(shí)考慮這些隨機(jī)性引起的多種可能出現(xiàn)的實(shí)際情況供地質(zhì)人員選擇。隨機(jī)選擇方法不追求第一個(gè)合理的數(shù)值，而是用各種地質(zhì)統(tǒng)計(jì)的特征儲層和各種特性分布的總體面貌，提供一個(gè)合理的地質(zhì)模型。

油藏描述在近 30 年來得到了飛速的發(fā)展，油藏描述系統(tǒng)已成為一個(gè)龐大的服務(wù)系統(tǒng)，它可以為油氣田開發(fā)提供重要的形象的地質(zhì)模型。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣凌志，顧家裕，郭彬程.中國含油氣盆地碎屑巖低滲透儲層的特征及形成機(jī)理[J].沉積學(xué)報(bào)，2004，22（1）：13-19.

[2]唐海發(fā)，彭仕宓，趙彥超.大牛地氣田盒2-3段致密砂巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及其分類評價(jià)[J].礦物巖石，2006，26（3）：107-113.

[3]胡宗全.致密裂縫性碎屑巖儲層描述、評價(jià)與預(yù)測[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005：1-7.