[科普中国]-储层沉积学

储层沉积学的兴起

随着20世纪60年代世界上一系列大油气田的发现，勘探家与油藏工程师则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果，这就要求对油气藏尤其是储层的空间展布与内部物性的变化规律作出科学的描述和预测。由于这些实际生产的需要，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就应运而生，而且立即引起石油地质学家和油藏工程师们的高度重视，储层沉积学也就随之而诞生了。70年代后期，随着石油工业的迅速发展和各种测试手段的涌现，储层沉积学逐步开始走向成熟，目前在油气勘探与开发的实践中得到许多成功的应用。

早在1976年秋，在美国石油工程师协会的年会上，就以“协同”(Synergy)为题，专门设两个小组来讨论沉积相、储层连续性及非均质性等油气储层沉积学问题。

当1977年《石油工艺杂志》以专刊发表这些论文时，大部分学者(裘怪楠等)就认为是一个新的“里程碑”。1987年，R. W. Tillman编写了第一本《储层沉积学论文集》。

20世纪末，美国著名石油工程师Richardson把储层沉积学列为展望2000年提高石油采收率的五大技术之一。

然而，我国以《储层沉积学》命名而出的书则是1990年原中国石油天然气总公司情报研究所翻译的由1987年R. W. Tillman编写的论文集，所涉及的内容则是从沉积学的角度来讨论提高石油采收率的地质问题。但是，我国在80年代中期就在裘怪楠先生的倡导下，由原中国石油天然气总公司设立了“中国油气储层研究”的大课题，它不仅讨论油气开发中提高采收率的问题，同时还涉及油气勘探与开发中许多针对储层研究的沉积学问题。它标志着中国的油气储层沉积学走向了成熟，并且进人全面开花的崭新时期。可从说，今天储层沉积学已应用到油气勘探与开发各个阶段储层的综合评价中，并从石油领域拓展到核工业和其他矿产的评价与预测之中。1

任务储层沉积学的任务是应用沉积学理论和相分析方法与手段，描述各种环境下形成的(油气)储集体的沉积特征及其非均质性，是沉积学和储层地质学的一个重要分支，属于应用沉积学(Apply Sedimentology)的范畴。2

目的广义上：①预测有利储集相带； ②提高采收率；③为储量计算服务 。

狭义上：①确定储层分布范围与物性变化；②布置加密井；③确定外延井。2

学科基础①沉积学；②石油地质学；③油层物理学；④地球物理学；⑤数学地质；⑥计算机技术。

研究方法1.“将今论古”的类比法

应用现代沉积调查建立起来的沉积模式，进行类比和预测古代同类环境沉积的储层特征。现已建立了各种环境的沉积模式，应用于石油勘探和油田开发中来认识古代储层，预测储层展布，比较有效的是估计砂体的连续性、层内非均质性等。

2.露头研究的推理法

当所研究的储层在附近有出露时，这是一种既直观又相对准确可靠的良好方法，相同沉积体系的露头研究对推理地下油气储层特征，尤其是宏观特征具有积极作用或理论指导意义。

3.沉积相的演化观与基准面变化

盆地构造演化引起沉积环境的变化，从而造成沉积相的展布发生变化，而这一变化又受基准面变化的制约。在基准面旋回变化过程中，由于可容纳空间与沉积物供给通量比值（A /S）的变化，相同沉积体系域或相域中发生沉积物的体积分配作用和相分异作用，从而导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型及岩石结构发生变化，造成沉积砂体的空间叠置形式的不同。

4.沉积作用—非均质性响应的关系

不同的沉积作用或方式可形成不同的沉积砂体，而不同沉积砂体的内部物性具有规律性的变化，尤其是表现出不同的非均质性特征。

5.经验公式与参数的应用

通过现代沉积调查与古代露头研究建立的定量地质知识库，来推断或估算地下同类储层的空间展布范围，是比较沉积学的深层次发展。

6.水动力条件分析—水槽实验

水槽实验自20世纪初用于研究水动力条件以来，解决了许多砂体形成的成因机理问题，该实验仍是沉积学中一个重要的基础试验手段。

7.沉积微相导向的等时性小层对比

利用沉积相和沉积层序的层次等级来控制油组、砂组与砂层（小层）的对比，实现分级控制、逐层对比，确保相控的等时性。

8.地震相与测井相分析

地震相不仅是层序地层学分析的基础，更是油区沉积相或沉积体系研究的基石，测井相的研究则是以测井特征分析为手段、以垂向模式序列为方法，以测井系列的地质响应为理论，二者的紧密结合，可以更有效地发挥储层沉积学的作用。1

储层沉积学展望储层沉积学在石油生产实践中之所以有如此旺盛的生命力，仍离不开沉积学的近代进展。

关键在于:

一是现代沉积与露头调查的大量积累，建立了各种沉积相的概念模式;

二是以水槽实验为卞的基础理论研究，加深了认识各种沉积现象的形成机理。储层沉积学的现状可以用两句话来表述:石油生产对储层描述的要求日益从宏观向微观方向发展;储层沉积学工作者力图由定性发展到半定量或定量地描述和预测储层。

当前石油开发管理的基本做法是:提高资料采集系统的效率，正确描述油藏(储层)的地质特征，搞清驱油机理，建立一个参数齐全的定量化油藏(储层)模型，应用数值模拟技术，预测生产动态，根据预测结果决定开发战略和具体措施，以得到最佳的开发效果。其中有两个关键技术:储层建模和数值模拟。前者是基础，没有正确的储层模型，就谈不卜模拟结果的正确性。在第十一届世界石油大会卜，有人估计数值模拟技术中尚存的数学与物理问题，不久即可圆满解决，而正确的储层模型还有待一个很长时间的攻关。

油气的勘探与开发要求精细表征储层的各种地质特征，除早期比较注意的宏观砂体儿何形态、连续性和孔、渗平面变化以外，已深人到层内渗透率变化、不连续薄隔层分布、层理构造和孔隙结构的一些微观现象。而这些现象的变化又往往是现行开发井网(数百米井距)难以直接控制的。怎样在较稀的井网下正确地预测和描述这些储层特性，正是储层沉积学面临的挑战和正在努力探索解决的课题。1