《储层表征与建模》储层构型模式
储层宏观表征与建模
储层表征与建模
2020/8/3
Reservoir Characterization and Model building
4、储层宏观非均质性表征
层内非均质性
指单砂层垂向上储层性质的变化，是控制和影响砂层组内一个 单砂层垂向上注入剂波及体积的关键因素。
粒度的韵律性：单砂体内部粒度大小在垂向的变化序列
储层表征与建模
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一、宏观表征与建模 的研究内容与流程
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1、储层地质概念模型
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储层结构模型
碎屑沉积环境的三种基本储层类型 （K.J.Weber和L.C.Van Geuns,1989）
陆相
海岸相
海相
千层饼 状
席状洪积物 湖泊席状砂 风成砂丘
障壁坝 海岸沙脊沉积物
有效厚度系数：有效厚度与砂层厚度的比值，反映层内油 气的饱满程度，越大越均质。
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平均砂层厚度：砂层总厚度与总层数的比值，反映 砂体的分散程度，越大越均质。 砂岩钻遇率：钻遇砂岩的井数与总井数的比值，其 值越大砂体分布越广。 连通系数：砂厚大于平均厚度的井数与总井数的比 值，反映砂层厚度的变化，越大连通性越好。 分布系数：钻遇油层的井数与钻遇砂层的井数的比 值，反映油层的分布范围，越大油层分布越广。
《储层表征与建模》-储层表征与建模的基本步骤
（回顾内容）
相对与绝对 规模与层层间非均质 平面非均质 层内非均质 微观非均质
储层纵向分布的复杂程度 分层系数 砂岩密度
层间渗透率非均质程度
层间隔层 层间裂缝
（2）平面非均质性
砂体的平面差异性
砂体几何形态 砂体规模与各向连续性 砂体连通性 渗透率平面变化 平面渗透率的方向性
（3）低渗近致密储层（1-0.1）
孔喉半径小，接近油层下限;
几无自然产能，需大型压裂投产
(4) 低渗致密储层 (<0.1)
只能作为储气层（非常规气层）,
标准致密储层（0.1-0.01) 非常致密储层 (0.01-0.001) 超致密储层 (0.001-0.0001)
标准岩心分析和测井解释不能提供可靠的资料, 需进行大型压裂等措施才能获得工业产能
总孔隙： 有效孔隙：连通的毛管孔隙及超毛管孔隙
(D= 0.2~500m) (D>500m)
无效孔隙：微毛管孔隙、死孔隙
(D=< 0.2m)
总孔隙度和有效孔隙度
测定手段：岩心 测井 （ ？） 地震 （ ？）
渗透性
在一定压差下流体可在其中流动
绝对渗透率 有效渗透率 相对渗透率
110-3m2 1.013md
≥2000 md 2000＞ k ≥500 500 ＞ k ≥50 50 ＞ k ≥10
＜10
低渗透储层
低渗储层的渗透率上限？
100？ 50？ 10？
分类
依据：渗透率大小、渗流特征、开采方式
（1）常规低渗储层（50-10）
具自然产能，储层敏感性一般较强
（2）特低渗储层（10-1）
微孔隙发育，束缚水饱和度高，测井解释有难度; 自然产能一般达不到工业标准，需压裂投产
辫状河储层心滩坝内部构型表征与建模
辫状河储层心滩坝内部构型表征与建模作者：张昕煜张立强马旸晔来源：《环球市场》2019年第05期摘要：苏里格气田盒8段厚度大，砂体垂向上多期叠置，内部结构复杂，储层内部非均质强，砂体构型制约着有效储层的认识，影响气井的井位部署。
通过对野外沉积特征分析及心滩坝发育规模定量化解剖结果，应用钻井资料提出心滩坝砂体发育位置预测的三种方法，以此为基础定量化表征了心滩坝内部夹层（主要为落淤层）的倾向、倾角、长度和厚度4个参数。
通过对构型定量化表征研究发现研究区内，普遍发育2-3期增生体，同时发育2期辫状河道;单一心滩坝厚度主要为3-8m，宽度350-650m，长度800-1500m;落淤层延展范围200-500m，厚度主要分布在0.1-0.3m、倾角主要分布在10-40。
最终采用‘模式预测，分级控制’的建模思路，建立了三维构型模型约束下的沉积相模型，为全区辫状河储层砂体解剖提供了定量化的地质载体。
关键词：苏里格气田;辫状河;落淤层;构型表征;构型建模笔者针对沉积环境为辫状河沉积的苏里格气田，心滩是最重要的气藏储集砂体。
因此，对辫状河储集层内部进行构型解剖研究有利于深化储集层内部结构的认识和对剩余油气藏挖潜有重要的理论及现实意义[1]。
目前，三维地质建模只达到了微相级次，对于心滩坝内部落淤层的层次建模研究相对比较匮乏，本文旨在对地质构型研究的基础上，对井间地质体三维展布进行预测并建立高精度的三维地质模型，为后期油气藏数值模拟研究提供地质载体。
一、气藏地质概况苏里格气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡带一级构造单元的中北部，隶属于内蒙古自治区鄂尔多斯市和陕西省榆林市境内，现今勘探面积5×104Km2。
该区域素有“满盆气，半盆油”的说法，近年来致密砂岩气的勘探、开发取得了关键性的突破，探明储量3×104亿m3以上，具备了年产天然气200亿m3能力，已经成为我国目前陆地上储量规模巨大、产能快速上升的气田。
【课程思政教学案例】《储层表征与建模》课程
课程名称：《储层表征与建模》课程性质：专业核心课所属一级学科：地质资源与地质工程总学时：48学时一、课程简介《储层表征与建模》课程是国家一流学科“地质资源与地质工程”（A+学科）的重要支撑课程，是油气田开发地质领域研究生的一门专业核心课。
本课程主要阐述地下非均质储层描述、预测和三维建模的理论、方法和技术。
主要教学内容包括：①储层表征内涵、信息解析与科学思维；②储层构型样式与研究方法；③储层质量差异机理与研究方法；④确定性建模原理与方法；⑤随机建模原理与方法。
采用启发性讲授、实训、研讨、习题、自学相结合的教学方式。
二、课程思政典型教学案例（一）案例名称多元融合课程思政教学模式构建与实践（二）教学目标课程教学目标：使学生掌握综合应用多学科信息和方法进行地下非均质储层描述、预测和三维建模的理论、方法和技术，并提升分析和解决复杂问题的能力、创新思维能力、团队合作能力、表达能力、自主学习能力等可迁移能力，为今后从事油气田开发地质研究工作奠定必要的基础，并为终身发展、适应和引领未来社会奠定良好的基础。
课程思政教学目标：在培养学生掌握油气储层表征与建模的基本理论和方法、提高地下地质分析和预测能力的同时，增强学生家国情怀和使命担当，坚定“我为祖国献石油”的理想与信念，使他们成为新时代“铁人精神”的传承者；同时具备创新思维能力、团队合作能力、自主学习能力等可迁移能力，为祖国石油工业培养德才兼备的合格接班人。
（三）教学过程与方法紧密围绕课程教学目标，坚持“以学生发展为中心”的原则，遵循“知识、思维、能力、素质教育并重”的课程教学理念，创新形成了一套多元融合的教学方法。
1.思维导引式授课课内理论教学环节实施思维导引式授课。
不同于传统的“单向传递”知识，思维导引式授课是根据学生课前自学测试结果构建问题链，进行层层递进的问题解析，引导学生思考，进行互动交流，得到合理认识，融知识建构与思维训练于一体，提升创新意识和高阶思维。
《储层表征与建模》储层构型课件 (一)
《储层表征与建模》储层构型课件 (一)
最近，我认真学习了一门叫做“《储层表征与建模》储层构型课件”的课程，今天我想和大家分享一下我的学习体会。
首先，储层构型是石油地质学中的重要概念，它是指由各种不同地层构成的地质单元形成的整体地质结构。
储层构型的研究可以帮助我们充分了解地质构造、储层特征及储量分布等重要参数。
在《储层表征与建模》储层构型课件中，我们首先介绍了储层构型的基本概念、分类及特征。
我们通过对真实案例的分析，并结合地球物理信息、岩石学、沉积学等相关知识，了解了不同类型的储层构型的形成机理及其特征。
例如：沙岩储层的构型比砂岩储层更加透水性好且具有更高的渗透性，因为沙岩的颗粒更大，空隙度也更大，更适合油气储藏。
其次，该课程中，我们深入学习了储层的表征和建模。
储层表征是其他储层研究工作的基础，简言之，就是用各种方法和工具分析储层研究中得到的各类数据，来建立构造、岩性、成岩作用、孔隙结构等方面的三维数值模型。
而储层建模是在储层表征的基础上，针对具体的储层类型，对储层流体性质、流体流动规律以及地质反演等进行模拟模型的建立，为石油工业调查、勘探、开发和生产等提供重要的理论基础。
最后，在该课程中，我们还了解了储层结构的细节，包括构造刻画、流体地球化学、碳酸盐岩的孔隙空间结构等。
这些细节使我们更好地理解储层构型的形成机理，更准确地把握石油勘探和开发中出现的挑战。
总之，本次学习让我对储层构型的认识更加深入，更加清楚了解了储层表征和建模的基础及其重要性。
对于石油行业工作者和研究人员来说，这门课程具有极高的实践应用价值，在未来的石油勘探和开发工作中将发挥重要作用。
中国石油大学《储层表征与建模》吴胜和 第四章
变差函数及结构分析
克里金插值方法
变差函数及结构分析
地质变量相关性的各向异性
☼1 ☼3 ☼3
☼3 ☼1 ☼1
☼3 ☼2 ☼1
h a
γ (h) = C(0) – C(h)
基台值(Sill)：代表变量在空间上的总变异性大小。
即为变差函数在h大于变程时的值， 为块金值c0和拱高cc之和。 （拱高：在取得的有效数据的尺度上，可观测得到的 变异性幅度大小）。
克里金插值方法 平稳假设
二阶平稳
任何统计学均 要求平稳性假设
• 空间各点处随机变量的集合构成一个随机函数。
（将空间位置作为随机函数的自变量）
P
① 在研究区内有Z(u)的数学期望存在， 且等于常数，即：E[Z(u)] = E[Z(u+h)] = m(常数) ② 在研究区内，Z(u)的协方差函数 Cov{Z(u),Z(u+h)}存在且平稳 (即只依赖于滞后距h，而与u无关)
三维空间的水道迁移
A7 A2 A6 A1 A4 A3 A5
单井侧积层界面点提取
侧积面三维视图
确定性建模概述
地质模式拟合
确定性建模概述
三、数学插值
1. 传统数学插值
侧积层镂空视图
传统数学插值 克里金插值
如：三角剖分法（三角网方法）、 距离反比加权法等 将变量视为纯随机变量， 未考虑变量的空间结构性 仅考虑待估点位置与已知数 据位置的相互关系。
i =1
最小的估计方差,即克里金方差,可用以下公式求解:
当随机函数不满足二阶平稳,而满足内蕴（本征）假设时, 可用变差函数来表示克里金方程组: ⎧n γ (xi − x j )λi + μ = γ (x0 − x j ) ( j = 1,K, n ) ⎪ ⎪∑ i =1 ⎨ n ⎪ λi = 1 ∑ Z*(x0) ⎪ i =1 ⎩
《储层表征与建模》作业：三维储层建模报告
储层表征与建模作业四三维储层建模报告一、作业概况及要求1、工区概况本次作业建模工区的范围沿x、y、z方向为1000 X 1300 X 20米。
三维网格数为100 X 130 X 10，网格大小为10 X 10 X 2米。
主要沉积的砂体为发育在泛滥平原泥岩上的河道砂体，且河道砂体近东西向展布。
另有部分河道发育决口扇砂体。
所有350井均为直井。
垂向上每口井分为10个小层，每层厚度为2米井数据文件(well.dat)中给出了每口井的x,y坐标和每个小层的中部深度，以及每个小层的沉积相类型和波阻抗、孔隙度、渗透率数据，数据格式为Gslib格式。
提供的三维波阻抗数据体文件（imped.dat）也采用了Gslib的格式。
波阻抗的三维网格划分与建模工区一致。
使用软件为斯坦福大学油藏预测中心开发的SGeMS。
2、作业要求要求根据所提供的建模工区及相应350口井的井数据、三维波阻抗数据体，进行三维储层建模。
其主要内容包括对储层参数的数据分析、变差函数分析及拟合变差函数的求取、三维相确定性和随机模型的建立、三维储层确定性和随机模型的建立。
二、作业实施1、数据分析主要包括：绘制各变量直方图，统计各个变量的分布（均值、方差等）；绘制不同变量交会图，研究变量之间相关性；了解工区储层相以及参数特征等为后续建模工作做准备。
（1）沉积相分布如图1所示，1,2,3分别代表河道（channel），决口扇（crevasse），泛滥平原（floodplain）。
可知，上述三种沉积相的比例分别为0.51,0.06,0.43。
在建模中，使用该相比例作为三维模拟的约束条件。
图1 沉积相比例图（2）沉积相与孔隙度、渗透率的相关性由图2可知，各种相的孔隙度差别不大。
其中，河道砂体孔隙度分布比较集中且值较大；决口扇孔隙度变化范围大，孔隙度值中等；泛滥平原孔隙度值较小。
图2 沉积相与孔隙度关系图3 沉积相与渗透率关系由图3可知，各种相的渗透率差异较为明显，其分布与孔隙度类似，河道砂体渗透率变化范围大；决口扇渗透率分布较为集中；泛滥平原渗透率值较小。
储层微观表征与建模
微观参数众多，如何挑选最具代表性的参数
微观参数获取困难，目前主要依靠岩心进行各种分 析化验来获得，应拓宽微观参数的获取途径，使得 其规律能够反映地下储层变化规律。
微观参数的分辨率相差悬殊
如何使得微观参数的研究和表征与宏观参数的表征 相结合，只有微观与宏观相结合，才能使微观表征 直接应用于生产。
储层表征与建模
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储层表征与建模
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2、成岩作用类型
成岩作用包括： 压实作用 溶解作用 胶结作用 交代作用 重结晶作用 充填作用 破碎作用等
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机械压实作用
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储层表征与建模
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1、成岩作用概念
沉积岩沉积埋藏后直到变质作用以前的漫长地 质历史中所经历的物理、化学和生物作用统称 成岩作用。 通过分析各阶段成岩作用所引起的储层矿物、 胶结、结构的变化，了解岩石孔隙及孔隙结构 的变化，揭示储层的成岩作用类型和特征、成 岩强度、成岩序列、成岩阶段等。
次生孔隙：是由淋滤作用、溶解作用、交代作用等成岩作 用所形成的孔隙及构造作用形成的裂隙。
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按成因可分为： 破裂形成的孔隙：包括所有岩石及其组分受应力作用而 形成的裂隙。 收缩孔隙：含水矿物在脱水或重结晶过程中形成的孔隙。 这类孔隙类型比较少见。 沉积物溶解产生的孔隙：可溶性颗粒和可溶性基质的选 择溶解而生成的孔隙。 自生胶结物溶解产生的孔隙。 自生交代矿物溶解产生的孔隙。
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3st BS within a sandstone-dominated lateral-accretion deposits
Allen（1977）在第一届国际河流沉积学会议（卡尔 加里）明确提出了Fluvial architecture的概念，描述河流
层序中河道和溢岸沉积的几何形态(geometry)及内部组合 (internal arrangement )。
Reservoir architecture
不同级次储层构成 单元的几何形态、大小 、方向及其相互关系。
第二章
储层构型
Reservoir architecture
储层构型基本概念 储层构型模式（河流相） 储层构型分析
储层沉积类型
回顾内容
•冲积扇砂砾岩体 •河流砂体
滩坝 浊积岩 冲积扇
1.5 4.5
6
•湖泊砂体 •风成砂体 •海岸 砂体 •海洋三角洲砂体
42
三角洲
46
河流
我国陆相储油砂体成因类型
•陆棚（浅海）砂体
碳酸盐岩台地-盆地
第一代模式
First generation model
第二代模式
Second generation model 内部构型
第一节 储层构型基本概念
Reservoir architecture
Architecture：
日常用语: 建筑学、建筑结构、 体系结构、结构格式
地质学用语: 构型、构形、结构、 建筑结构、构成单元
构型界面 构型规模 构型要素 岩相分类
一、构型界面
Bounding surface
一套具有等级序列的岩层接触面，将砂体划分为具有成因 联系的地层块体。
Allen(1983) 第一次明确的界面分级 ( 3级）
Miall (1985,1988,1991,1996)
主要分为6级， 后增加2级，共8级
（从小到大）
4级界面: 巨型底型的界面。 •心滩界面 •点坝界面 •小河道（溢洪水道）底部冲刷面 •决口扇界面
3、4级界面在单井中很难区分。 相同：低角度、 泥岩披覆、泥砾 差异：
• 4级界面上下岩相组合有变化，
而3级界面上下无变化
• 3级界面限定的单元
一般小于0.1km2
A downstream-accreted macroform bounded at the top by a convex-up fourth-order surface
（洋流、风暴流砂体）
•深海、半深海砂体
（重力流、等深流砂体）
（扩张期）
冲积扇
(Spearing,1975)
河流相Blanc,1972)
Anastomosed
三角洲
海底扇（湖底扇）
(Walker,1984)
浊积扇 （赵澄林，1992）
轴向重力流水道
浅水滩坝
（朱筱敏，1994）
Channels within a delta
Channel reaches
Ripple crests on a bar surface
Cross-bedding flanking a bar
Lateral and midchannel bars
Miall(1985,1988,1991)
共分11级
6级界面: 限定河道群或古河谷的界面。 大体相当于段或亚段（作图的地层单元）的界面。
准层序
Two major sixth-order surfaces divide this unit into three submembers,which can be traced for about 200km. The middle submember contains a scour hollow about 200m wide,floored by a concave-up fifth-order surface.
代表流动条件 或流动方向的变化， 无明显时间间断， 无明显侵蚀作用
2级界面: 简单的层系组（simple coset）界面。 •界面上下有岩相有变化（与1级界面的区别）。
Two 2st BS enclose a bed of plane-laminated sandstone
巨型底型 （如：侧 向加积LA和顺流加积 DA）内的大规模再作用 面或增生面
7级界面: 异旋回事件沉积体的界面； 如：最大海（湖）泛面
8级界面: 区域不整合面； 相当于三级层系的界面
⑧ ⑦
⑧
准层序组 层序
综合层序模式(Miall,1996)
构型界面分级尚有争议 正序？倒序？
⑥
④
③
⑤
二、构型规模 (architecture scale)
Miall(1974)
Fluvial-delta system
1级和2级界面表示微型 （microform）和中型 (mesoform)底型沉积物内 的界面。
1级界面：交错层系（cross-bedding set）的界面，
•界面上很少或没有侵蚀。 •岩心上界面不明显，可通过交错前积层（cross-bed
foresets)的削蚀或尖灭来识别。
Coset of planar cross-bedding showing 1st BS, Cretaceous,Banks Island, Arctic Canada
Gr Time Scale Examples of
p Of process processes
(a)
1
10-6
Burst-sweep
(a few seconds) cycle
2
10-5-10-4
Bedform migration
(a few minutes to a few hours)
5级界面: 大型砂席（major sand sheet）， 如：大型河道及河道充填复合体的界面。
一般为平至微向上凹， 以切割-充填地形及底部滞留砾石为标志。
A lateral-accretion deposits 4 m thick,resting on a major fifthorder surface and capped by a gradational fourth-order surface