油气圈闭评价与管理刘全稳.ppt
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1、油气圈闭评价与管理刘全稳刘全稳 研究员内容提要内容提要 绪论 油气圈闭评价方法与技术油气圈闭评价方法与技术 圈闭管理的内容与方法圈闭管理的内容与方法 实例分析 其他绪论圈闭评价与管理在油气勘探阶段的地位盆地模拟盆地模拟圈闭评价圈闭评价油藏描述油藏描述绪论油气圈闭在国民经济发展中的地位国民经济发展国民经济发展油气产量增加油气产量增加新油气藏发现新油气藏发现新圈闭的发现新圈闭的发现所以说,圈闭的评价与管理,关系到国民经济的发展大计绪论圈闭的定义圈闭是指由地质营力作用形成的,具有储集性能与遮挡条件,达到工业制图标准的油气聚集场所 绪论绪论发展简史序序号号有关概念有关概念提出者提出者提出提出时间时间原
2、原 由由1背斜理论I.C.White1885年结合宾夕法尼亚气井与背斜的关系,概括出来的天然气聚集的背斜学说,曾经推动了石油工业的巨大发展2圈闭E.H.Mclollough1934年用以表示不同性质的油贮,并分出了“构造圈闭”与“非构造圈闭”3油储分类E.R.lilley1928年根据美国的勘探成果,总结出了多因素控制的油贮类型:褶皱、断层、盐丘,孔隙性变化、岩浆岩等4地层圈闭复合圈闭A.I.levorsen1936年在一系列的论著中论述5流体圈闭M.K.HubbertHill ColbumJ.Toth1940年1961年1962年分别提出或确认6隐秘圈闭M.T.Halbouty1972年首次
3、提出绪论关于圈闭评价圈闭评价是油气资源各级评价中最具体、最实际,也是勘探阶段重要的评价内容之一。其目的是通过分析圈闭的可靠性、石油地质条件、资源量条件、经济条件等控制因素,与油气藏的线性、非线性关系,进行有利油气圈闭的分级排序。从而为拟定预探井井位,尽早发现油气田服务 绪论关于圈闭管理圈闭管理是对油气勘探生产实践中所识别出和优选出的不同年份不同分布的圈闭,利用计算机技术进行系统管理的现代勘探决策内容。它是由中国石油天然气总公司(CNPC)勘探决策部门最早于1987年制订圈闭管理暂行办法而提出,并一年一度由CNPC主持召开全国各有关单位的圈闭评价与管理工作会议加以推进而落实 绪论圈闭评价的国际概
4、况80年代早期,加拿大、美国就开始了圈闭评价工作,主要利用地质资料、勘探历史资料以及主观经验、风险分析技术等。英国、荷兰、日本等国在圈闭评价中也应用了油气的生、排、聚三位一体的评价程序。前苏联在石油勘探中也非常重视局部圈闭评价,他们主要是采用地质类比法、地球化学法和地球物理法,进行油气藏的统计分析、天然气藏的研究及水文地质的研究,强调圈闭的构造形成、储集层及盖层三要素,并用概率及回归方法对圈闭烃量进行预测 绪论圈闭评价的国内形势1987年,CNPC将圈闭评价管理工作纳入勘探决策程序,每年都要进行滚动圈闭评价与管理,先后制定颁发了圈闭管理暂行规定、圈闭评价技术规定(SY)、圈闭描述评价规范、圈闭
5、成果管理细则等,使国内圈闭评价与管理方法软件研制成为不断探索的课题四川石油管理局研究院陈子恩等开发的油气资源评价系统CY所涉及的圈闭评价部分,是建立在地质相似理论、蒙特卡洛模拟、效用函数理论基础上,通过多元统计分析、建立模型进行圈闭评价北京石油勘探开发科学研究院包世界开发的“圈闭快速评价系统”软件,采用实分圆域法取代蒙特卡洛法进行圈闭资源量估算、使圈闭评价的速度与精度都有了明显提高海洋研究中心王伟元等研制了PRES油气资源评价专家系统 新疆石油管理局研制了TAS、TES等现在CNPC系统内推行的是由曲德斌等编制的一套应用软件系统一、油气圈闭评价方法技术 圈闭评价因素分析 单个圈闭评价技术 多个
6、圈闭评价技术 关于蒙特卡洛算法 关于圈闭评价1 圈闭评价最先应该解决的问题是有没有圈闭和圈闭存在的可靠性分析; 其次要回答有没有油(气)和有油(气)的把握程度; 其三要回答大概有多少油气; 其四要算一笔钻采系该圈闭内油(气)的经济帐,判断是否经济;最后,比较各个不同圈闭的好坏优劣 关于圈闭评价2 每个圈闭从其被发现开始,到最终转化为油气藏或成为各类储备圈闭及无油气圈闭,需要有一套正确的评价方法作指导。 在市场竞争日益激烈,现代勘探技术手段丰富多彩的今天,选择一套满足实用性、先进性,符合科学化、现代化、规范化、可操作性强、可检查性强的评价方法,是节省勘探投资,增加勘探效益,减少勘探风险使勘探进入
7、良性循环的必由之路 关于圈闭评价3 好的评价方法技术和正确的评价结果是建立在一套科学的圈闭评价参数选择的基础之上的 关于圈闭评价4 无论是对国有大中型企业管辖区域内的大样本量的圈闭评价,还是对投标区块或新型小区块内少数圈闭或单个圈闭的评价,都离不开对构成有利油气圈闭的各独立参数的评价。 只有首先正确认识圈闭的各个参数,才能最终正确认识出有利油气圈闭 评价参数特性 限于地下地质条件复杂性,人们对圈闭的认识仍是有限的。 近十多年来,圈闭评价已从教科书中所归纳的“生、储、盖、运、聚、保”发展成为今天的规范化要求,逐步使圈闭评价完成了从定性评价到定性基础上的定量评价。 一次圈闭评价结果的好坏,关键在于
8、评价参数的选择及其取值。 限于地下的未知性、模糊性以及参数的非线性,参数的选择与取值往往采用传统的类比法,因而评价结果大多为以定量分析为途径的定性分析 圈闭评价因素分析 圈闭的石油地质条件 2 圈闭的资源量条件 经济条件圈闭的石油地质条件圈闭的石油地质条件包括: 圈闭的基本条件 保存条件 储层条件 烃源条件 匹配条件 圈闭的基本条件是反映圈闭形态、大小、空间类型及其周边关系的一类条件,包括: 类型 面积大小 闭合度大小 埋藏深度 在地震(时间)剖面上显示的可靠性大小等 面积参数 很明显,在油源稳定的前提下,面积大的圈闭优于面积小的圈闭。 然而,地下地质条件未知性大,不以人的意志为转移,大多数情
9、况下,认识程度越低的圈闭,其面积都较大。 因此,在一定区域内进行圈闭评价,圈闭的面积参数有可能导致圈闭评价产生明显的错误结果。在准噶尔盆地开展圈闭评价过程的前几年中,由于没有把握好对面积参数的认识,曾导致对地震测线网格稀疏地区的大面积圈闭和对油源条件明显差的地区的大面积圈闭的评价结果优于其它一些已经钻探证实了的好圈闭的不合理现象 面积量化 在准噶尔盆地圈闭评价过程中,对圈闭面积的量化分析所采用的公式:s-e-0.1S 式中:Ks面积量化值 S圈闭面积 闭合度 在现有的勘探技术手段中,迄今为止,地震勘探是反映圈闭最直接有效的手段,限于地震勘探原理中的边界条件,一些小圈闭的高点经常发生偏移,而一些
10、低幅度的圈闭则又存在测不准现象 在已发现圈闭中,有几米闭合度的,也有几千米闭合度的 闭合度量化 采用公式:h-e-0.05h 式中: Kh闭合度量化值 h圈闭闭合度 埋藏深度 反映圈闭在垂直剖面上的埋藏深度。 对于一套平行层状地层,反映某层圈闭形态的图件分为顶层和底层两层,为给钻井设计提供准确的信息,高点埋深应该选择底层平面图件来读数,否则,势必造成钻井只能揭开该圈闭的表层而不能完成设计任务,给生产造成巨大损失。 一般地,埋深越大,圈闭综合评价结果越差。 埋深量化埋深的量化分析,可使用下述公式:He-0.00011 式中: KH埋深量化值 H圈闭埋藏深度圈闭类型 在现实生产实践中,通过地震发现
11、的圈闭,很难找到水动力类圈闭,对采用常规地震手段寻找到的圈闭来说,地层类、岩性类及复合类圈闭存在较多的摸不准 而勘探阶段的圈闭识别手段往往就采用常规手段 因此,圈闭类型的量化分析,各地采用标准不同,但都表现为阶跃函数关系,看似作定量分析,实则属于限于资料风险的定性分析 圈闭类型参数的量化 圈闭类型圈闭类型量化值量化值圈闭类型圈闭类型量化值量化值背斜1岩性0.9断鼻0.95地层、潜山0.8断块0.9复合0.85圈闭的落实程度 反映圈闭识别结果的一个参数。 该参数主要依据地震资料。它是对圈闭的空间位置、形态、类型及周边关系以及地震剖面的品质的综合分析结果。 一般地,建立在常规地震基础资料上的地层、
12、岩性、复合圈闭,很少落实程度为可靠的。但是,在构造类圈闭大量被钻探,新发现构造类圈闭越来越少的今天,往往落实程度不高的地层类、岩性类及复合类型的圈闭也要纳入圈闭评价的轨道。 圈闭的落实程度的量化 CNPC系统的各油田、院、所,对“落实程度”的量化分析均采用阶跃函数关系式。准噶尔盆地的量化分析中,加进了一些条件判断。如:圈闭可靠系数取1圈闭较可靠系数取0.8圈闭不可靠系数取0.4 当圈闭较可靠,并且圈闭类型为“岩性”或“地层”或“复合”时,系数取0.90,加入这一条件判断的目的,实质上就是为了提高这类圈闭因地震条件限制而降低的系数,使勘探目标范围扩大,保持生产活力。 圈闭的保存条件 由于勘探期的
13、圈闭评价建立在地震资料的基础之上,所以,圈闭的保存条件包括:盖层(岩性、厚度、沉积相),断裂封堵性(性质、断距大小、断裂两侧岩性组合),地层水(水型、矿化度、水动力系统)等因素。盖层岩性-1 可作为盖层的岩性种类很多,有:膏岩类盖层:包括石膏和硬石膏,后者一般由前者在成岩作用下转化形成;碳酸盐岩类盖层:主要由碳酸盐或纯碳酸盐组成的非渗透岩层,包括含泥灰岩、泥质灰岩、硫酸化灰岩、石灰岩等,当碳酸盐岩被地下水溶蚀或淋滤后,易形成缝洞,在构造活动较强烈区,碳酸盐易破碎和形成节理等,此时碳酸盐岩又能作为储层或油气运移通道,不能作为盖层,因此,碳酸盐岩作为盖层的判断应慎重;泥质岩类盖层:是油气藏中常见的
14、一种盖层。 盖层岩性-2 现代石油地质理论已明确,盖层具有相对性,相对于储层物性而言,由于排驱压力不同,有些砂岩层亦可作盖层。 勘探期的圈闭评价操作较难考虑排驱压力差影响的盖层,非均质类盖层等。盖层的分析判断主要依据区域钻井资料、露头资料、地震资料,联合区分出圈闭中是否存在区域性盖层和局部性盖层。事实上,在准噶尔盆地碎屑岩盖层中,很多的油气层或含油气层的封盖层表现为局部的。 准噶尔盆地以碎屑岩为主,其盖层岩性均为碎屑岩岩。盖层岩性的定量分析 符合阶跃函数关系。 盖层沉积相 这是分析盖层横向稳定性的参数,不同的沉积相,对保存条件的影响不同。不同勘探程度不同地区的沉积相分析结果很多。一般地,深湖(
15、海)、浅湖(海)相的沉积相表现最好,地层剖面易识别,横向追踪较稳定。 盖层厚度-1理论上讲,盖层性能的好坏与其厚度无关。按照封闭层的排驱压力必须大于所封盖的烃的浮力概念,有表达式:2cosH(烃水)其中,为烃水界面张力,为润湿角,R为孔喉半径,为密度,H为烃柱高度。可见,油气藏的高度与盖层的厚度无关。盖层厚度-2 前苏联学者涅斯捷罗夫对盖层的厚度进行了实验和理论(?)计算后指出,油气通过1m厚的粘土盖层所需油藏压力差达a,因此,只要有1m的粘土层作盖层,就能起到封闭油气作用。另外,列别托对在不同深度段的盖层厚度问题作了已知油气藏的统计分析研究工作,并提出了盖层厚度的封隔作用。 实际工作中,常规
16、地震资料的圈闭解释很难区分出局部圈闭在不同深度的岩层厚度,对圈闭盖层的评价实质上是根据邻区钻井资料和延伸的地震测网对比分析进行盖层厚度量化分段函数式 我国接受前苏联的思维模式较深,在准噶尔盆地,分析判断盖层厚度对油气封隔影响的标准为分段函数式: 式中: K为量化值, h为盖层的厚度(m)。 mhemhmmhkh5115595. 0150 . 16 . 0断裂-1 断裂对油气聚集的保存程度主要取决于构造应力条件(拉张或挤压)、作用时间长短、次数的多寡及断距大小造成的两侧岩性对应关系。 实际操作中,一般认为,挤压应力条件下,快速形成的断裂对油气的聚集和保存是有利的,张应力作用下形成的断裂因存在破碎
17、带,而不利于油气的聚集与保存。 准噶尔盆地又可找到挤压断裂具有破坏性(如霍尔果斯背斜)、张性断裂具体保存性(如彩南油田)的例子。 因此,对断裂的保存性进行评分只能是概略性的。断裂-2 具体操作时,先考察地震剖面上断裂是否显示“杂乱”或破碎带状、断裂两侧的“强”与“弱”相位是否错开,若相连则保存性差,然后再对该参数的结果给予一个小权。 关于阿伦剖面-1分析断裂对油气的封堵性,最成功的例子是制作阿伦剖面(参见图)。Allan断面剖面图断面溢出点关于阿伦剖面-2 随着高分辨地震勘探技术的发展,阿伦剖面的制作在勘探期的圈闭评价中可以得以应用。 准噶尔盆地大面元三维地震技术的发展,已使地震测网不可能更小
18、,一般保持在km2km的测网上,即使在非均质有利油气圈闭地区,已鲜见.(km) 或()的地震测网。 因此,依据地震资料进行的断裂组合、岩层分界面的组合,存在一定难度,其可信度大打折扣。 阿伦剖面只有在油藏描述和已作三维地震工区内可作 地层水-1 地层水是判断油气保存性的重要因素之一。 不同的水型与矿化度,可以反映圈闭的垂向开启程度。 不同的水动力条件则可反映圈闭的侧向开启程度。地层水-2阴离子以HOC-3为主,次为SO2-4;阳离子Ca2+为主的水型,矿化度0.23g/L,显示垂向开启程度大;而矿化度为335g/L,水化学成分以SO2-4 、Cl-为主,阳离子以Na+、+为主,显示垂向有一定的
19、开启。若矿化度大于35g/L,阴离子Cl-占40%49, SO2-4及HCO-3均小于2,阳离子Na+占优势,则显示保存条件好。侧向的水动力条件主要以“是属于渗入水动力系统(向心流)还是属于承压水动力系统(离心流)”来判断保存条件的好与坏。一般地,向心流分布区为供、泄水条件较好区,其矿化度低,保存条件差。反之,离心流占主导的地区为沉积封存高矿化度区,保存条件良好。利用地层水资料判断圈闭的保存条件,一般要在已钻井区。无钻井的圈闭至多可以利用古水动力分析资料作侧向保存条件研究。否则,资料条件不可信,其结果应赋小权。圈闭的储层条件 影响储层优劣的重要参数:岩性沉积相储集类型厚度孔隙度渗透率储层条件评
20、价内容 项 目内 容资料条件较缺地区储层类型混合型、孔隙型、裂缝型储 层规 模储层厚度可求时,厚度大,储集条件好储层厚度不可求时,比较目的层厚度与储层厚度关系储层横向展布面积,是大于等于还是小于圈闭面积已作沉积相分析地区滨浅湖砂泥岩相,三角洲前缘砂泥岩相冲积平原砂泥岩交互相,河流沼泽砂泥岩交互相洪积扇不均质粗碎屑岩相深水半深水偏泥岩相资料条件良好地区孔隙度()15%储层条件技巧 孔隙度与渗透率是分析储层物性的两参数。由于绝大部分圈闭未钻探,因此多数情况下此两项参数是不确定的。在作储层评价时,如两参数未求出,可赋予小权。 储层条件只说明具备流体储存和流通的空间条件,并不考虑其中是否有油气存在。
21、圈闭的烃源条件圈闭的烃源条件评价主要依据盆地模拟结果。区带资源量大小,可以反映圈闭所处区带的烃源条件好坏,但不能充分反映区带内某一圈闭的烃源条件优劣。圈闭的烃源条件还与圈闭与烃源区之间的距离、通道、圈闭长轴展布方向和油气运移方向的关系有关。圈闭的油源条件好,是指该圈闭存在油源供给,并有一定的油气聚集量。判断圈闭的油源条件好坏,不是判断生油岩的好坏,也不应当将烃源的排烃强度作为判断圈闭烃源条件的参数。影响圈闭的烃源条件因素包括:区带资源量、运移通道、运移距离、圈源关系等。 区带资源量 圈闭评价是在区带评价基础上进行,如果一个区带资源量大,说明该区带油气资源量丰富,圈闭获取油气的机会大,反之则小。
22、区带内各圈闭资源量的总和,理论上是不能超过区带资源量的,现实生产中,往往会因资料条件不够,所估算出的区带资源量偏小。因此,盆地模拟、区带评价不能周期太长,否则会出现一个区带的原油产量大于区带资源量的不合理现象。 运移通道 烃源条件即使再好,若无通道与圈闭相连,这种好坏在圈闭中就无法表现。通道的主要类型有:混合型、不整合面、断裂、疏导层及其它(计算机判别时采用)。一般地,在圈闭评价中,认为混合型通道较好,不整合通道次之。 运移距离 显然,油气运移的距离越远,对圈闭来说,其捕获油气的可能性越小。实际上,运移距离多大作为划分好坏的标准,还很难把握。在准噶尔盆地开展圈闭评价的这些年里,我们总结了一个用
23、以表示距离影响大小的经验公式: K为量化值,A表圈闭与烃源中心区距离。 20008. 0AeK烃源区的理想油气排聚模式图 显然A区带圈闭最有利,B、C区带次之,D区带较差。 ABCDD凹陷凹陷凹陷凹陷凸起凸起理想圈源关系模式 而在同一个区带中,正交关系的圈闭优于斜交关系的优于平行的(如图)。排烃方向排烃区斜交正交平行圈闭圈闭的匹配条件指圈闭基础条件、保存条件、储层条件、烃源条件四项因素的配置关系。地下地质复杂,摸不准因素很多,有些各方面条件均好的圈闭,由于配置不好,而不能成为有利含油气圈闭;当圈闭转化为油气藏后,也会因各种原因遭受破坏。只有有利于形成油气藏并有利于持续保存至今的圈闭,才是好圈闭
24、。 生储盖配套一是指具有良好的生储盖组合二是指油源区油气大量生成时间、运移时间、圈闭形成时间配套。 生储盖组合分类及模式图 连续的生储盖组合不连续的生储盖组合不整合型断 裂 型后生断层同生断层下伏式上覆式互层式侧变式封闭式生储盖组合分类及模式图(据潘钟祥,1986)埋深配套指圈闭的埋藏深度有利于油气生成、运移,有利于次生孔隙发育,有利于油气保存,有利于钻探。在一些新区或油源岩层系少的地区,一些埋藏深度太浅或太深的圈闭是不利的;有的地区储层致密或较差,只有埋藏深度适中的圈闭才有利,有些深度很大,石油地质各方面条件均好,但目前钻探能力达不到(如玛湖南背斜)即为不匹配。 玛湖南背斜 (埋藏太深,主要
25、目的层目前钻探能力达不到) -6500-7000-7400-8000构造运动配套构造运动有利于对区域油气分布的改造,在准噶尔盆地,一般认为大型逆(掩)断裂较有利于遮挡,小断裂较有利于油气疏通,不整合较有利于油气重新分布,构造热运动不利于生物降解和水洗、水动力破坏等,而有利于有机质热演化。 独南背斜位于大的逆断裂面之上,是一个典型的逆断裂遮挡油气的例子,已经钻探的独南1井无任何油气显示。 关于油气运移 油气运移是一个重要环节,贯穿于油气生、聚、散及破坏等过程,涉及面广,受自然界的物理、化学、生物、地质等多因素制约。判断油气运移是一个相当繁琐和模糊的过程。中国石油学会地质专业委员会成立了专门的油气
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