高含水油田储层沉积学

图书信息

作者：张昌民//尹太举//张尚锋//李少华//尹艳树等著

出版社：科学出版社

定价：368.00

ISBN：9787030516275

出版时间：2017-03-01

分类：图书,行业职业,工业技术,冶金、地质

商品介绍

目录

目录

序

前言

第1章 储层层次分析的基本原理及其应用 1

1.1 地质层次律 1

1.1.1 宇宙与地球的层次性特征 1

1.1.2 地质系统层次性的哲学思考 4

1.1.3 地质层次的划分原则 5

1.1.4 地质层次律的规律 7

1.1.5 地质层次律的认识论方法论意义 9

1.2 储层层次分析法原理 10

1.2.1 层次表征与层次建模的理论依据 10

1.2.2 层次分析的目的 11

1.2.3 储层层次分析的基本思路 11

1.3 储层层次划分与对比方法 15

1.3.1 储层层次划分与对比的沉积学基础 15

1.3.2 地层划分与对比的思路 16

1.3.3 地层划分与对比的方法 17

1.4 坪北油田长4+5段——长6段油层组基准面旋回层次分析 22

1.4.1 基准面旋回的层次划分 22

1.4.2 长4+5段长6段油层组的层次划分与对比24

1.5 双河油田泥质隔层的层次分析 27

1.5.1 隔层屡次分析的原理 27

1.5.2 隔层层次划分 28

1.5.3 隔层层次描述 28

1.5.4 隔层层次解释 31

1.5.5 隔层层次预测 32

1.6 马厂油田储层层次结构分析 34

1.6.1 马厂油田储层层次划分 34

1.6.2 层次实体分析 34

1.6.3 单砂体储层建筑结构模型 36

1.7 周清庄生物屑灰岩储层的定量层次分析 38

1.7.1 地质背景 38

1.7.2 储集体规模预测 38

1.7.3 储层非均质性层次分析 39

1.8 低效气藏成因层次剖析 43

1.8.1 第1层次：生产层面 43

1.8.2 第2层次：现今地质特征层面 44

1.8.3 第3层次：历史地质成因层面 46

1.8.4 第4层次：预测层面 47

参考文献 48

第2章 高分辨率层序地层分析 52

2.1 基准面及基准面升降原理 53

2.1.1 基准面的概念及其沿革 53

2.1.2 基准面的影响因素 54

2.1.3 基准面的运动 63

2.1.4 基准面旋回与层因层序 66

2.2 坪北油田长6段油层组基准面旋回层序分析 67

2.2.1 基准面旋回层序划分 68

2.2.2 基准面旋回层序对比与地层格架 70

2.3 钟市油田潜江组含盐层系基准面旋回层序分析 71

2.3.1 基准面旋回识别 72

2.3.2 基准面旋回层序地层格架建立 75

2.3.3 层序格架内砂体分布 76

2.4 基准面旋回层序内河道砂体形态特征分析 78

2.4.1 基准面旋回划分 79

2.4.2 河道砂体的类型及其特征 81

2.4.3 砂体几何形态及其变化规律 81

2.5 濮城油田沙三中亚段1～5砂组基准面旋回层序分析 84

2.5.1 水下扇储层基准面旋回识别 85

2.5.2 测井基准面旋回识别 89

2.5.3 层序对比及地层格架的建立 90

2.5.4 基准面旋回内砂体展布规律 90

2.6 濮城油田沙三中亚段6～10砂组基准面旋回内储层非均质性 92

2.6.1 储层层序地层格架 92

2.6.2 层序格架内储层非均质特性 94

2.6.3 基准面旋回内原始储量分布特征 99

2.6.4 基准面旋回格架内砂体开发响应及剩余油分布 99

参考文献 102

第3章 现代沉积调查与沉积模拟 106

3.1 长江荆江段马羊洲现代沉积调查 106

3.1.1 马羊洲南缘沉积特征 107

3.1.2 马羊洲支汊河床沉积特征 109

3.1.3 层理特征及其成因 113

3.1.4 讨论 114

3.2 洞庭湖和鄱阳湖现代沉积调查 115

3.2.1 洞庭湖现代三角洲沉积 116

3.2.2 鄱阳湖现代三角洲沉积 119

3.2.3 浅水三角洲砂体形态成因探讨 123

3.3 物理沉积模拟实验 125

3.3.1 沉积模拟实验概况 125

3.3.2 沉积模拟实验装置 130

3.3.3 四川盆地须家河组（须一段～须三段）沉积模拟实验模型 131

3.3.4 四川盆地须家河组（须一段～须三段）沉积模拟实验 137

3.3.5 四川盆地须家河组（须一段～须三段）沉积模拟结果分析 142

3.3.6 大面积砂岩形成控制因素和形成模式 149

3.4 河控三角洲沉积体系的数值模拟研究 159

3.4.1 河口区水动力特征 160

3.4.2 水力学数值模拟方法 161

3.4.3 模型设量 163

3.4.4 模型计算结果 166

3.5 地层基准面旋回的 维定量模型 176

3.5.1 定量模型建立的依据和假设 176

3.5.2 定量模型的建立 177

3.5.3 模型分析 179

3.5.4 应用与讨论 181

参考文献 183

第4章 沉积储层露头调查 186

4.1 概述 186

4.1.1 露头研究的特点 186

4.1.2 露头的研究方法 187

4.1.3 露头调查的内容与实施 188

4.2 河南桐柏栗园扇三角洲露头调查及其对地下地质分析的启示 189

4.2.1 栗园扇三角洲露头沉积特征 189

4.2.2 沉积建筑结构特征 196

4.2.3 沉积机理与建筑结构要素叠置组合方式 199

4.2.4 对地下储层建筑结构分析的启示 200

4.3 青海油砂山油田第68层分流河道砂体解剖学 201

4.3.1 砂体沉积地质背景 201

4.3.2 岩石相类型及其组合 202

4.3.3 界面层次与建筑结构 203

4.3.4 储层地质模型比较 205

4.4 延河剖面的沉积特征 206

4.4.1 延河剖面沉积地球化学特征 207

4.4.2 岩石相类型和成因相特征 211

4.5 延河谭家河剖面储层沉积学解剖 218

4.5.1 地层分层精细描述 218

4.5.2 分层沉积环境分析 221

4.5.3 高分辨率层序地层学解释对比 224

4.5.4 成因砂体的连续性 227

4.5.5 谭家河剖面西段 231

4.5.6 谭家河东延河北岸河口坝体系精细解剖 231

4.6 延河朱家湾剖面储层沉积学解剖 232

4.6.1 沉积相分析 232

4.6.2 砂体连续性 235

4.6.3 层序地层学特征 236

4.6.4 朱家湾村北水下分流河道河口坝体系中的侧积体 238

4.7 延河张家滩中学东剖面储层沉积学解剖 239

4.7.1 剖面描违 239

4.7.2 层序地层特征 242

4.8 延河剖面其他典型露头储层沉积学解剖 243

4.8.1 张家滩东剖面 243

4.8.2 枣林村剖面 246

4.8.3 芝王川剖面 248

4.9 露头信息对研究三角洲前缘席状砂的启示 248

4.9.1 来自露头的证据 249

4.9.2 来自地下的证据 250

4.9.3 席状砂的形成过程 250

4.9.4 三角洲前缘席状砂的建筑结构与非均质性 251

参考文献 252

第5章 高含水油田储层地质知识库研究 254

5.1 地质知识库的概念 254

5.1.1 地质知识库的基本概念 254

5.1.2 地质知识库的知识来源 255

5.1.3 储层地质知识库的建库步骤和基本内容 261

5.1.4 不同知识获取方法比较 262

5.2 基于露头测量获取三角洲砂体地质知识库 263

5.2.1 露头测量方法与内容 263

5.2.2 露头剖面岩石相知识 264

5.2.3 不同岩石相的孔隙度与渗透率 264

5.2.4 砂体构成及形态特征 265

5.2.5 砂体的宽厚比关系 267

5.2.6 砂体的孔渗特征 268

5.2.7 原型模型的构建 269

5.3 应用密井网地层对比获取扇三角洲前缘地质知识库 270

5.3.1 建库流程 270

5.3.2 岩电关系知识 275

5.3.3 岩石相规模知识 286

5.3.4 单砂体规模 293

5.4 基于卫星遥感照片建立地质知识库 295

5.4.1 基于Google Earth的沉积体几何形态参数测量 296

5.4.2 点坝砂体几何学参数 300

5.5 基于沉积模拟实验获取河口坝地质知识库 303

5.5.1 知识库参数及其获取方法 303

5.5.2 定量几何形态参数特征 304

5.6 Lidar技术在地质知识库建立中的应用 307

5.6.1 Lidar技术的研究进展 307

5.6.2 Lidar技术原理 308

5.6.3 Lidar技术特点 309

5.6.4 Lidar资料采集与处理 310

5.6.5 Lidar资料应用 311

5.7 虚拟地质露头全新的地质知识库 312

5.7.1 虚拟地质露头原始信息获取 312

5.7.2 虚拟地质露头建立 312

5.7.3 虚拟地质露头的应用 313

5.8 服务于多点地质统计学地质知识库软件平台 314

5.8.1 服务于多点地质统计学的新型地质知识库表现形式 314

5.8.2 地质知识库软件系统 317

参考文献 321

第6章 储层建筑结构分析 324

6.1 基本概念与基本原理 324

6.1.1 储层建筑结构 324

6.1.2 储层建筑结构要素分析法 326

6.1.3 储层建筑结构层次分析法 332

6.2 现代河流江心洲的建筑结构分析 333

6.2.1 江心洲沉积的岩石相及其组合 334

6.2.2 江心洲沉积的上部层序 336

6.2.3 江心洲沉积的建筑结构要素 337

6.3 南襄盆地西大岗剖面砂体建筑结构特征 338

6.3.1 砂体沉积特征 338

6.3.2 沉积界面与沉积事件 339

6.3.3 砂体建筑结构对剩余油的控制作用 340

6.3.4 问题讨论 340

6.4 双河油田扇三角洲储层建筑结构分析 341

6.4.1 储层双河油田层次划分 341

6.4.2 岩石相与建筑结构要素的岩电特征 344

6.4.3 建筑结构要素预测模型的建立 353

6.4.4 双河油田扇三角洲前缘储层建筑结构特征 359

6.5 大庆油田辫状河储层建筑结构分析 366

6.5.1 大庆长垣PI3小层辫状河储层沉积机理 366

6.5.2 建筑结构要素识别 370

6.5.3 建筑结构要素的内部构成分析 376

6.6 大庆油田高弯曲流河储层建筑结构分析 380

6.6.1 高弯曲衄流河的沉积机理 380

6.6.2 单河道的建筑结构解剖 384

6.6.3 点坝的建筑结构解剖 390

6.7 大庆油田低弯曲流河储层建筑结构分析 395

6.7.1 低弯曲流河的沉积机理 395

6.7.2 河道带建筑结构解剖 396

6.7.

内容简介

本书介绍项目组自上世纪80年代末以来，作者等组成的项目组结合国家攻关项目、国家重大专项以及油田横向资助课题，以提高油藏采收率为最终追求，以油藏精细表征为目的，以沉积学理论为主线，在包括大庆、胜利、大港、中原、河南、青海、长庆等高含水油田开展储层沉积学研究所取得的理论和实践成果。

精彩内容

第1章 储层层次分析的基本原理及其应用

1.1 地质层次律

1.1.1 宇宙与地球的层次性特征

宇宙是有层次结构的。太阳系的直径约120×l08km，包括太阳、八大行星和它们的卫星及数以万的小行星、数小亿的彗星和岩块、陨星及巨量的尘埃和气体物质（图1.1）。太阳占太阳系总质量的99.86%，其直径约140×l04km，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星是太阳的八大行星，优选的行星木星的直径约14×l04km。地球有一个卫星，就是月球，土星有17颗卫星。

图1.1 太阳系结构图

显示以太阳为中心，八大行星呈环状环绕形成圈层结构，每个卫星有各自的卫星环绕

2500×108颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系直径约10×104光年，其中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内，正面看去则呈旋涡状。其中太阳位于银河系的一个旋臂中（图1.2）。

银河系外大约有10×108个河外星系，星系聚集成大大小小的星系团，每个星系团约有百余个星系，直径达上千万光年，银河系等40个星系构成的星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团，本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团（本超星团）。

本超星团构成一个丝状结构，其长度达70×l06~150×106光年。丝状结构与空洞构成长城，空洞指的是丝状结构之间的空间，空洞中只包含很少或完全不包含任何星系。长城是目前所知宇宙中被观察到的最巨大非结构。天文观测范围已经扩展到200×108光年的广阔空间，它称为总星系。

图1.2 银河系的结构图

不同的天文体系具有其固有的运动规律，身处宇宙中的地球不可避免地受到不同的天文体系的影响，已经可以确认的有银地系统、日地系统和月地系统的影响，天体运行的轨道、速度、周期及其相对于地球的位置对地球的构造运动、气候和环境产生重要的作用，但不同天体对地球产生作用的方式、规模和引起地球的构造、沉积、生物等方面的变化各不相同。

地球本身存在明显的层次性特征。从垂向上看，地球分为外部结构和内部结构。外部结构主要包括地球的水圈、生物圈、大气圈和岩石圈，内部结构包括地壳、地幔和地核等（表1.1）。从平面上考察，地球各处的地壳和地幔的厚度、物质成分各不相同，这样造成了平面上的分带性。地壳平均厚度约17km，但大陆部分平均约33km，高山地区（如青藏高原）地壳厚度可达60--70km；海洋地壳平均厚度约6km。地壳厚度的变化不仅形成了地球表面的山川和海洋，而且控制了地球岩石圈、水圈、生物圈和大气圈的分带。地壳厚度平面上的变化和地壳分合将固体地壳分成若干个板块（图1.3），每一个大的板块又可以分为几个次一级的板块，板块的内部形成大大小小的大洋盆地和大陆盆地，在板块的边缘形成高山或大洋中脊，这些盆地、高山、大洋中脊的存在，影响气候和天气的变化，影响生物的形成、演化，也影响地层的堆积和剥蚀，从而影响石油天然气等能源矿产的分布。认识这些层次性特征对认识地球的演化，以及地球历史上水圈、大气圈、生物圈的形成和演化，进而预测矿产的分布具有重要的指导意义。

表1.1 固体地球内部结构表

图1.3 地壳的板块结构图

每个板块内有多个次级板块和沉积盆地，沉积盆地被分割成不同的构造单元（据谷歌学术）

地球在自转的同时同绕着太阳转动，地球转动带动地球内部（地表以下）和外部物质（地表以上）的运动，这种运动是有规律的，具有层次性。冈而，大到以上亿年至几千万年为周期的构造运动，小到春夏秋冬的季节轮回，甚至日出日落的潮汐旋回都有其同有的规律。这些运动虽然规模不同、周期不同，留下的地质历史记录不同，但它们都遵循着各自层次的运动规则。地球上不同规模、不同周期、不同类型、不同营力的构造运动和沉积作用形成了不同的地层旋回。孟祥化和葛铭(2004)将所形成的沉积旋回层序的级次和天文周期类型进行了对比（表1.2），把从超银河年周期到潮汐周期对应划分出巨旋回层序组、巨旋回层序、超旋回层序组、超旋回层序、层序、亚旋回层序、细旋回层序、微旋回层序、超微旋回层序和极超微旋回层序10个层次的旋回。

表1.2 天文周期类型和沉积旋回层序级次的划分(孟祥化和葛铭，2004)

地球的层次性不仅为人们认识和揭示地球内部的奥秘提供线索，而且提供研究这些奥秘的思路和方法。地球的层次性是地球本身固有的规律，是地质学研究中必须遵循的基本规律，可称为地质层次律（张昌民，1992；赵永超等，1998），依照地质层次律进行地质研究，称为地质研究中的层次分析法。

1.1.2 地质系统层次性的哲学思考

层次是指事物的等级、规模、尺度。地质系统的层次性是地质体、地质现象、地质作用过程本身的特征之一，是普遍存在的一个重要的地质规律。地质系统的层次性要求在研究中引入系统论的思想，采取系统方法，对地质现象客体进行层次分析，综合比较。对地质层次律的概括和描述符合地质学的科学规律和地质实践的需求(张昌民，1992)。

自然界普遍存在层次性。系统论的出现及其向地球科学的渗透、系统方法被广泛应用所取得的成就(於崇文，2003)、科学与哲学对系统科学的论证与阐述都是地学哲学提出地质层次律的科学依据和条件。大系统、大数据、云计算等现代信息技术的发展，为阐述和演绎地质层次律提供了可行的技术和手段(承继成等，2014)。事实上，地质学家在自己的科学实践中早就应用了层次思想，并取得了重要成就。现在，把这些成就概括在地质层次律的概念之中，并作为地质层次律的客观例证，就是提出地质层次律的地学依据。

恩格斯(1971)指出：“我们所面对着的整个自然界形成一个体系，即各种物体相互联系的总体，而我们在这里所说的物体，是指所有的物质存在，从星球到原子。”这段话有两层意思：①整个自然界的“所有物质存在”形成一个系统；②这个系统分成从星球到原子的一系列的层次。

纵观地质学研究，宏观上可分为两个方面：一方面是研究物质的成分与结构，另一方面是研究地质的过程与成因。这两个方面研究的具体对象与目的不同，但又相互联系。从系统论角度看，可分属不同类型的系统，即地质作用系统和地球物质客体系统。前者指形成地球物质客体的地质过程，后者指由地质体构成的有机整体，但同时又是一个系统的两个方面。没有物质与结构，就不存在运动与过程；没有运动与过程，不可能形成复杂的结构和成分，地球物质客体系统的多层次性反映了地质作用系统的多层次性，地质作用系统的多层次性形成了地球物质课题的多层次性。例如，地球圈层结构的多层次性属于地球物质客体的范畴，但这些圈层和结构是地球作用系统长期演化的结果，是地壳形成后地质作用层次性的反映。成千上万米厚的沉积地层可似划分为层次众多的层序组、层序、准层序组、准层序、体系域、沉积体系、沉积相、微相、岩石相组合、岩石相等不同的单元和建筑结构要素，它们的岩石成分和含有物千差万别，但每一个细小的岩石相和相组合都反映不同的沉积作用过程，反映不同沉积营力类型、沉积动力强弱和沉积作用的方式。因此，所研究的对象是一个复杂的系统，它可以按时空尺度的大小、组织化程度的强弱等不同的标准，划分为不同的层次，不同层次的结构在能量和状态上差异很大。从沉积旋回的层次性、构造体系的层次性到含油气系统的层次划分，储层研究中的层次划分等众多地质学方法，进一步说明地质系统层次性的普遍性和重要意义。研究大地构造、含油气构造、沉积学和地质历史都离不开研究层次性问题(刘第墉，1984；王子贤，1989；孙小礼，1992；沈小峰，1993；张吉光和杨明杰，1994)。

1.1.3 地质层次的划分原则

自然界中存在的各种物质系统的组成要素都是相同的，但正是由于其系统结构不同，结构层次相异，才具有截然不同系统特性的形态存在(朱新轩，1992)。层次划分是事物及其概念由某一抽象上升为具体的方法，是由少而多、由简而繁、由粗而细地分解过程。这种划分是以其相互之间的必然联系为前提的。层次的存在总是体现在众多范畴的辩证关系之中，层次的划分应遵循由此而表现出的原则。

1．可分与不可分

自然辩证法认为，物质是无限可分的，可分与不可分是相对的，是互为前提的。从不突破事物的层次性而言，事物具有相对的不可分性，不可分性表明质的相对同一性和层次与类型的相对稳定性，这是整体性原则。一套地层可以分为不同的界、系、统、组、层序组、层序、准层序、体系域等，直到以岩石相为代表的单个岩层段，但事实上单个岩层段内部又可以分为层系组、层系、纹层等，直到单个岩石颗粒，在显微镜下的岩石颗粒可以分为不同的光性结构区域，直到单个离子。但是这种可分性必须遵循一定的规律，具有一定的界线，过于详细的分解会淹没事物本来的整体性特征，使人们难以发现应有的规律，如果将地层无限可分到颗粒级别，人们将无法完成对整个地层的描述，也无法认识沉积作用的整体过程及其演化规律。因此，应根据研究的对象和研究的目的确定可分的界线和标准。

2．有序与无序

在客体世界中，任何事物的任何状态，都处于不同的秩序的阶梯中，表现为有序与无序不同程度的统一。有序度在一定程度上是标志事物秩序层次性的量。有序与无序都是相对不同层次而言的。这个宇宙看似一个无序的世界，但它可以分成不同层次的不同天体结构，地球表面山川纵横，海洋深不可测；看似一个无序星球，但其所发生的构造运动、生物演化、沉积作用存在严格的规律。地震作用虽然目前还不能准确预测，但人们已经发现其发生发育的基本规律；风雨雷电看似无常，人们已经可以对其做出精准的预报；地层岩性、厚度、成分在垂向和横向上变化多端，但总能找到其分布规律。从层次律的观点来看，不同层次存在不同的规律，而且更高或者更低层次相对于本层次总表现出无序的特征，这种无序有时表现为人们对高层次地质规律的整体性掌握不够，有时表现为将低层次地质规律均一化。开发地质学家在研究油藏时，有时将一个油藏作为研究对象，有时把一个油层组作为研究对象，有时将一个油砂体作为研究对象，常把储层（油气藏）非均质性划分为不同层次（级别）的内容，低级别的非均质性（无序）相对高一级的非均质性是均质（有序）的，但往往不注意各个油藏之间的关系，对各个油藏之间的差异研究较少，研究储层孔隙结构特征时对储层的宏观非均质性认识不足。类似的范畴有非均一性与均一性，如表现在地质客体和地质运动的时空结构上。

3．连续与间断

地质系统是由不同的层次和类型构成的整体，是连续性和间断性的统一。从地球整体来考察，地球上的各种过程是连续的，但从不同的地质过程、不同的地质单元来看，各种地质过程又是断续的。地球上的构造运动是幕式的，但每一幕构造运动都是在相当长的时期内断续完成的，都要经历无数次的地震活跃期，经历过无数次的地震作用，在一套不整合之间的地层被认为是无间断连续沉积的，但各层序各岩层之间是断续的，在同一个岩层内部，甚至同一个交错层系内部，都存在着沉积间断，交错层系纹层界面就是沉积间断面。地质对象和地质过程的层次性和类型差异造成间断性，整体性体现出连续性。例如，板块、盆地、拗陷等各种间断的层次和类型连续成一个统一的整体。连续中有间断，间断中有连续，连续体现了积累，间断体现了飞跃。整个地质史是连续性和间断性相统一的历史过程。总之，以宏观到微观，各种不同层次的事物都是连续和间断的统一，总是在间断中显示连续，在连续中显示间断。

4．渐变与突变

事实证明，整个地球演化的历史就是渐变和突变（灾变）的辩证统一。在质变发生之后，又会出现新的渐变和突变周期。事物就是如此循环往复乃至无穷变化和转化的。渐变和突变交替反复与地质层次性有密切关系，通常被用于划分地质层次。渐变与突变是相对的，突变存在于渐变之中，渐变中包括若干次突变过程。一次河流的洪峰是一次突变事件，但在一条河流的生命周期中，