石油開(kāi)發(fā)地質(zhì)

從油、氣田發(fā)現(xiàn)直到開(kāi)采終了的全部過(guò)程中，為查清油、氣田地下地質(zhì)狀況以及油田在開(kāi)采中發(fā)生的變化所進(jìn)行的地質(zhì)工作，其目的是為正確評(píng)價(jià)油、氣田的開(kāi)采價(jià)值,編制合理的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),進(jìn)行投產(chǎn)后的科學(xué)管理和調(diào)整，并為選用提高石油采收率方法提供地質(zhì)依據(jù)。具體工作內(nèi)容是以油、氣藏為單元，綜合研究它的開(kāi)發(fā)地質(zhì)特征：①構(gòu)造形態(tài)、斷層分布、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度；②儲(chǔ)層的巖石性質(zhì)、物理性質(zhì)、幾何形態(tài)、連續(xù)性和儲(chǔ)油孔隙性以及滲透能力的空間變化；③隔層的巖石性質(zhì)、厚度和分布；④儲(chǔ)層內(nèi)油、氣、水飽和度，油、氣、水層的分布及其在開(kāi)采過(guò)程中的變化；⑤油、氣、水的物理、化學(xué)性質(zhì)及其相互關(guān)系；⑥油層原始?jí)毫蜏囟葓?chǎng)的分布及其在開(kāi)采過(guò)程中的變化；⑦天然驅(qū)動(dòng)方式及其能量大?。虎喾旨?jí)、分層、分區(qū)計(jì)算油、氣原始地質(zhì)儲(chǔ)量；⑨與鉆井、開(kāi)采和集輸工藝有關(guān)的其他油田地質(zhì)問(wèn)題，如松散易塌易漏層、高水敏性的易膨脹層、異常高壓層、易損壞鉆井泥漿的膏鹽層、易腐蝕鋼管的水層分布及礦區(qū)的天然地震、新構(gòu)造活動(dòng)等。

儲(chǔ)層 油、氣藏中具有為油氣儲(chǔ)存、流動(dòng)空間的巖層，分碎屑巖儲(chǔ)層和碳酸鹽巖儲(chǔ)層兩大類。碎屑巖儲(chǔ)層中最常見(jiàn)的是砂巖儲(chǔ)層，砂巖的儲(chǔ)油空間是砂粒的粒間孔隙或以原有組構(gòu)為骨架的次生溶蝕孔。半徑以微米計(jì)，具有毛細(xì)管性質(zhì)，有時(shí)裂縫也可以是砂巖儲(chǔ)層的重要滲流通道。碳酸鹽巖儲(chǔ)層除粒間孔隙外還有大量裂縫，以及成巖后溶蝕形成的次生孔隙和各種溶洞。有時(shí)也根據(jù)石油在孔、洞、縫這些空間中的滲流方式把儲(chǔ)層分為孔隙型、裂縫型和孔隙裂縫雙重型三大類。

砂巖儲(chǔ)層 由許多個(gè)沉積成因不同的砂巖體組成。這些互相隔開(kāi)的、相對(duì)獨(dú)立的油、氣、水運(yùn)動(dòng)單元的砂巖體稱為油砂體。不同性質(zhì)的油砂體在垂直方向上的疊加，構(gòu)成了油層的層間非均質(zhì)性。油砂體的形態(tài)、面積、延伸方向、各向連續(xù)性、厚度、孔隙度以及滲透率在平面上的變化等，構(gòu)成油砂體的平面非均質(zhì)性。一個(gè)數(shù)米厚的砂巖儲(chǔ)層，內(nèi)部顆粒粗細(xì)、滲透率大小、層理構(gòu)造類型仍有很大差異。這種差異受沉積成因的影響，有一定的規(guī)律性，或上粗下細(xì)，或下粗上細(xì)，可以有幾個(gè)粗細(xì)相間的韻律,有時(shí)夾有不連續(xù)的薄泥質(zhì)隔層或紋層,構(gòu)成了油砂體的層內(nèi)非均質(zhì)性。砂巖儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜（見(jiàn)彩圖）。堆集的砂粒之間形成孔隙(P),砂粒的相互接觸形成很窄的喉道(Th)，流體通過(guò)喉道在孔隙之間流動(dòng)。有的孔隙是完全孤立的?？紫秲?nèi)一般充填有更細(xì)的粘土礦物，不同產(chǎn)狀和晶形的粘土不同程度地破壞孔隙，這些構(gòu)成了油砂體微觀結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性。砂巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，直接影響著開(kāi)發(fā)時(shí)油、氣、水的運(yùn)動(dòng)，是決定各項(xiàng)開(kāi)發(fā)措施的重要依據(jù)。

碳酸鹽巖儲(chǔ)層 這種儲(chǔ)層中孔、縫、洞的成因和分布比砂巖儲(chǔ)層中的孔隙復(fù)雜得多。其基本孔隙是粒間孔、粒內(nèi)孔、晶間孔、印?？住⑸L(zhǎng)格架孔等受原始巖石組構(gòu)控制的原生和次生孔隙。溶洞的發(fā)育取決于古巖溶條件。裂縫以構(gòu)造縫為主，其分布和發(fā)育程度取決于構(gòu)造應(yīng)力的分布和巖石性質(zhì)。裂縫溝通孔、洞所構(gòu)成的一個(gè)統(tǒng)一的連通單元，稱一個(gè)裂縫系統(tǒng)。一個(gè)油田可以有若干個(gè)完全獨(dú)立的裂縫系統(tǒng)，也可以是由一系列裂縫溝通而成的一個(gè)完全連通的開(kāi)發(fā)單元。

隔層 油砂體之間的不滲透巖層。穩(wěn)定分布的隔層一般是泥質(zhì)巖類或石膏、巖鹽等蒸發(fā)巖類，致密的灰?guī)r也可形成良好的隔層。其他如鈣質(zhì)充填、瀝青充填層等都可成為隔層，但不穩(wěn)定。隔層的分布特點(diǎn)是對(duì)比劃分油砂體的依據(jù)之一，也是劃分開(kāi)發(fā)層系和應(yīng)用分層開(kāi)采工藝的重要條件。隔層內(nèi)有無(wú)明顯的或潛在的裂縫及其巖石力學(xué)性質(zhì)，是決定注水壓力、油層壓力水平和壓裂增產(chǎn)措施時(shí)必須考慮的因素。一旦層間串流，分層開(kāi)采將無(wú)法進(jìn)行。

決定儲(chǔ)層特征的地質(zhì)因素 可歸結(jié)為地質(zhì)歷史中沉積、成巖和構(gòu)造三大作用。沉積作用形成的巖石性質(zhì)是儲(chǔ)層的基礎(chǔ)，石油開(kāi)發(fā)地質(zhì)工作者應(yīng)用各種地質(zhì)資料復(fù)原一個(gè)儲(chǔ)層的古沉積環(huán)境，與現(xiàn)代相同環(huán)境的沉積模式比較，描述、解釋和預(yù)測(cè)這個(gè)儲(chǔ)層的各種特征。這種儲(chǔ)層沉積相研究方法是一個(gè)重要的油礦地質(zhì)工作方法，用以研究砂巖儲(chǔ)層，已有顯著成效。儲(chǔ)層沉積相研究配合開(kāi)發(fā)地震地層學(xué)，能更有效地發(fā)揮作用。

油氣藏中的油、氣、水 原油 與開(kāi)發(fā)有關(guān)的原油物理性質(zhì)是密度、粘度、含蠟量、凝固點(diǎn)等。粘度影響油層的生產(chǎn)能力,注水開(kāi)發(fā)時(shí)原油粘度愈大,則無(wú)水采收率愈低，耗水量愈大。重質(zhì)油一般用熱采方法開(kāi)發(fā)（見(jiàn)稠油開(kāi)采）。開(kāi)采原油時(shí),石蠟從原油中析出,沉積于油管或輸油管線中，形成蠟堵。當(dāng)石蠟熔點(diǎn)接近油層溫度時(shí),由于注冷水帶來(lái)的油層降溫,可能使蠟固體堵塞油層孔隙喉道，因此注水開(kāi)發(fā)時(shí)需要采取特別措施。原油凝固點(diǎn)高低，一般決定于含蠟量。高凝固點(diǎn)原油給集輸帶來(lái)困難。在油層條件下，原油中溶解有一定數(shù)量的天然氣,天然氣溶于石油中可以導(dǎo)致石油的體積膨脹,比重和粘度降低，有利于石油的開(kāi)采。當(dāng)油層壓力降低到某一界限時(shí),所溶解的天然氣開(kāi)始從原油中逸出,這時(shí)的壓力稱原油的飽和壓力(或稱泡點(diǎn))。泡點(diǎn)（bubble point）關(guān)系到開(kāi)始注水的時(shí)機(jī)和壓力水平等重大問(wèn)題的決定。

天然氣 在地下儲(chǔ)層中，以氣頂氣、溶解氣或純產(chǎn)氣層等各種產(chǎn)狀存在，其物理性質(zhì)如比重、粘度對(duì)氣層的開(kāi)采影響較小，而組分尤其是相態(tài)，在開(kāi)采天然氣時(shí)必須認(rèn)真研究，以便采取措施，避免重組分的損失。

油田水 其化學(xué)組分（包括總礦化度、含鹽量、Na、Ca、Mg、Cl、SO厈和HCO婣等六種常見(jiàn)離子及其他微量元素的含量），反映油藏的形成和保存條件，也關(guān)系到礦場(chǎng)地球物理測(cè)井解釋的準(zhǔn)確性。一些離子如鈣、鎂的含量，是篩選提高采收率方法的重要指標(biāo)。有些油田水中含有較多的稀有元素，可以成為有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床。

油、氣、水分布 包括油、氣、水界面的位置，是層狀邊水還是塊狀底水；邊水或底水的水體大小及其與含油、氣區(qū)的連通好壞；油藏存在氣頂時(shí)油氣界面的位置及氣頂?shù)拇笮?；僅為一個(gè)氣、油、水系統(tǒng)還是多個(gè)系統(tǒng)等。油、氣、水分布狀態(tài)反映油藏形成時(shí)的圈閉條件，并影響將采取的開(kāi)發(fā)措施。油、氣、水在油藏內(nèi)部的分布，反映了油藏中各種力的平衡（特別是重力和毛細(xì)管力之間的關(guān)系）。在開(kāi)采中油、氣、水的分布反映了開(kāi)采的效果，并為油田開(kāi)發(fā)的調(diào)整提供依據(jù)。

油層壓力 反映油藏的承壓狀況，是表示油田水動(dòng)力條件和不同水動(dòng)力系統(tǒng)的重要指標(biāo)。油層壓力與儲(chǔ)層及其內(nèi)部油、氣、水的分布緊密相關(guān)（特別在油藏投入開(kāi)發(fā)以后）。分析油田的原始?jí)毫?chǎng)的分布及其在開(kāi)采中的變化，不僅是制定各種開(kāi)發(fā)措施的重要依據(jù)，還可借以了解其他開(kāi)發(fā)地質(zhì)特征。

油藏溫度 油藏?zé)崃W(xué)條件的一個(gè)重要參數(shù)，通常同埋深和地區(qū)的溫度梯度有關(guān)。油藏開(kāi)發(fā)一般是一個(gè)等溫過(guò)程，溫度變化極小。

油藏的天然驅(qū)動(dòng)方式 油藏中自然存在著某一種起主導(dǎo)作用的驅(qū)動(dòng)力,由儲(chǔ)層的物理性質(zhì)和非均質(zhì)程度,流體性質(zhì)，油、氣、水的分布及相互連通關(guān)系，邊緣水區(qū)的巖層結(jié)構(gòu)和水體大小等決定。它影響著石油的最終采收率以及提高采收率措施的選擇。有水壓驅(qū)動(dòng)、彈性水壓驅(qū)動(dòng)、氣頂驅(qū)動(dòng)、溶解氣驅(qū)動(dòng)和重力驅(qū)動(dòng)五種。

水壓驅(qū)動(dòng) 油藏采出石油后的空間可由邊、底水的進(jìn)侵補(bǔ)充，而邊水、底水又由露頭或地下潛水面的承壓補(bǔ)充。這種油藏的開(kāi)采，不用人工補(bǔ)充能量，即可保持較高的生產(chǎn)能力和采收率。

彈性水壓驅(qū)動(dòng) 油藏開(kāi)采后，油層壓力下降，由流體（主要是邊水）和巖石膨脹而得到的彈性能量來(lái)驅(qū)油。邊水也要進(jìn)侵油區(qū)，但得不到足夠的水源補(bǔ)給，不能全部補(bǔ)充采出體積，因而壓力下降。在水區(qū)比油區(qū)體積大數(shù)百倍以上時(shí)，依靠彈性水壓驅(qū)動(dòng)也可得到較高的采收率。在水壓驅(qū)動(dòng)油田初期，水體與油區(qū)之間建立起穩(wěn)定壓差之前，也呈現(xiàn)出彈性水壓驅(qū)動(dòng)。

氣頂驅(qū)動(dòng) 依靠氣頂氣的壓頭和氣體膨脹的能量驅(qū)動(dòng)石油。這類油藏的石油采收率，由氣頂指數(shù)（氣頂體積與油區(qū)體積之比）決定。條件有利時(shí)，氣頂驅(qū)油的效率甚至可能比水驅(qū)更好。

溶解氣驅(qū)動(dòng) 依靠油層壓力下降時(shí)，從原油中逸出的溶解氣的氣泡膨脹，把石油從油層驅(qū)向油井井底。單靠溶解氣驅(qū)動(dòng)開(kāi)采石油，采收率很低。

重力驅(qū)動(dòng) 依靠石油本身的重力，沿傾斜的油層向下運(yùn)動(dòng)，是在其他驅(qū)動(dòng)能量消耗完后出現(xiàn)的一種驅(qū)動(dòng)方式。油層傾角、油層連通性和垂向滲透率對(duì)重力驅(qū)動(dòng)影響很大；在條件十分有利時(shí)，也可能得到接近氣頂驅(qū)動(dòng)的采收率。

驅(qū)動(dòng)方式的變化 各種驅(qū)動(dòng)方式的出現(xiàn)，除客觀存在的天然條件外，還取決于油藏的開(kāi)采速度與天然能量補(bǔ)給之間的平衡?，F(xiàn)代油田開(kāi)發(fā)，在油藏驅(qū)動(dòng)方式和能量不利于提高采收率時(shí)，一般都采用人工注水改變天然驅(qū)動(dòng)方式，以達(dá)到相當(dāng)于水壓驅(qū)動(dòng)方式的較高采收率。

氣藏的天然驅(qū)動(dòng)方式 只有水壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)或兩者混合的驅(qū)動(dòng)方式。在一般情況下，氣壓驅(qū)動(dòng)方式的采收率比水壓驅(qū)動(dòng)的高。

油藏地質(zhì)資料 搞清一個(gè)油田的開(kāi)發(fā)地質(zhì)特征，必須取得大量的基礎(chǔ)資料。這些資料來(lái)自五個(gè)方面：①地震測(cè)量，一般在早期鉆井較少時(shí)應(yīng)用；②巖心研究；③地層測(cè)試、試井；④生產(chǎn)動(dòng)態(tài)；通過(guò)這四種方法所獲得的資料可以直接了解油藏基本特征，但是由于費(fèi)時(shí)、成本高，在一個(gè)油田上不可能每井每層都這樣做；⑤地球物理測(cè)井，在每口井中都可進(jìn)行，因此，通過(guò)各種定性、定量的測(cè)井資料，間接取得油藏的各項(xiàng)參數(shù)，是油、氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)工作中非常重要的手段。

開(kāi)發(fā)地質(zhì)的綜合研究 儲(chǔ)層、油、氣、水及把油、氣圈閉在儲(chǔ)層內(nèi)的構(gòu)造、圍巖和水動(dòng)力條件，形成油、氣藏的一個(gè)整體。這些地質(zhì)特征之間在油藏內(nèi)是相互影響制約的，必須加以綜合研究，搞清它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，才能從總體上對(duì)油藏作出全面正確的評(píng)價(jià)。

現(xiàn)代油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，要有正確的地質(zhì)模型作基礎(chǔ)。因此，必須提出一套完整的地質(zhì)模型，包括各種不同非均質(zhì)特征的儲(chǔ)層單體地質(zhì)模型（見(jiàn)圖），以及反映油、氣藏全貌的整體地質(zhì)模型，以便進(jìn)行典型解剖和全面分析。油、氣藏的地質(zhì)特征在開(kāi)采中是不斷變化的，長(zhǎng)期注水后儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)、原油組分和溶解氣量都會(huì)變化，在開(kāi)采中還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些初期沒(méi)有認(rèn)識(shí)到或認(rèn)識(shí)不完全正確的地質(zhì)現(xiàn)象。油田開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究必須在油田開(kāi)采全過(guò)程中持續(xù)進(jìn)行。