林承焰，董春梅，任麗華，張憲國，信荃麟，劉澤容

(1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266580;2.山東省油藏地質(zhì)重點實驗室，山東青島 266580)

油藏描述是一項對油藏各種特征進行三維空間定量表征與預(yù)測的技術(shù)，綜合應(yīng)用地質(zhì)、地震、測井和生產(chǎn)動態(tài)信息等資料，最大限度地使用計算機技術(shù)，對不同勘探和開發(fā)階段的油氣藏進行多學(xué)科的綜合研究及評價。20世紀(jì)70年代末至80年代初，斯侖貝謝公司等國外公司率先提出并開展了油藏描述研究，開發(fā)了油藏描述軟件系統(tǒng)，并在阿爾及利亞等地區(qū)進行了應(yīng)用，取得明顯效果［1］。80年代中后期開始，國內(nèi)組織開展了油藏描述技術(shù)攻關(guān)，建立了針對中國陸相復(fù)雜油藏的描述方法［2-6］，同時也培養(yǎng)了中國油藏描述研究領(lǐng)域的一大批學(xué)術(shù)骨干。歷經(jīng)大約30年的不斷發(fā)展，目前油藏描述已經(jīng)成為一種解決油田勘探開發(fā)問題的必備手段，貫穿于油氣勘探、評價和開發(fā)的各個階段。油藏描述發(fā)展迅速而且被普遍認(rèn)可和推廣應(yīng)用，究其經(jīng)久不衰的原因，能得到哪些啟示?筆者從油藏描述研究的特點出發(fā)，對上述問題進行論述。

1 針對油田開發(fā)生產(chǎn)矛盾開展研究

油藏描述技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展是基于油藏勘探開發(fā)過程中急需解決的地層、構(gòu)造、沉積、儲層等基礎(chǔ)地質(zhì)問題以及油田(藏)探明石油地質(zhì)儲量計算、油藏綜合評價、勘探目標(biāo)優(yōu)選、開發(fā)方案部署及調(diào)整、剩余油挖潛及提高采收率等問題(圖1)而形成的一項綜合性技術(shù)?，F(xiàn)代油藏描述技術(shù)以油藏地質(zhì)研究為主體，以地層學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、沉積學(xué)、油藏工程和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)等相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過油藏地質(zhì)學(xué)、應(yīng)用地球物理學(xué)、巖石物理學(xué)以及測試技術(shù)、油藏工程學(xué)等多學(xué)科、多層次的協(xié)同研究，在三維空間上定性、定量、精細(xì)地對油氣藏各種屬性特征進行描述，建立三維定量油藏地質(zhì)模型以及四維動態(tài)模型。

圖1 現(xiàn)代油藏描述研究流程Fig.1 Workflow of reservoir characterization

以黃驊坳陷灘海地區(qū)油藏為例，該地區(qū)新近系辮狀河油藏水平井開發(fā)中，在原來認(rèn)識的整裝含油辮狀河心灘砂體上貫穿的水平井出現(xiàn)了含水快速上升現(xiàn)象，與原來的地質(zhì)認(rèn)識顯著不符。如何解釋這一違背原有油藏地質(zhì)認(rèn)識的現(xiàn)象以指導(dǎo)下一步的油藏開發(fā)成為油田面臨的難題。灘海地區(qū)鉆井少，井網(wǎng)不規(guī)則，資料有限，通過開展精細(xì)油藏描述，多學(xué)科綜合，實現(xiàn)地質(zhì)、測井、地震和開發(fā)動態(tài)資料等信息的一體化分析，在沉積微相研究的基礎(chǔ)上，對辮狀河心灘復(fù)合體內(nèi)部結(jié)構(gòu)精細(xì)刻畫。從精細(xì)刻畫結(jié)果看，心灘復(fù)合體內(nèi)部的非均質(zhì)性使油藏復(fù)雜化，加之采用大功率電泵大液量采油的作業(yè)方式，造成底水在夾層不發(fā)育處快速向上突破，從而出現(xiàn)水平井迅速高含水的現(xiàn)象。這樣，通過開展精細(xì)油藏描述，深化了油藏地質(zhì)認(rèn)識，解決了困擾該油藏開發(fā)的出水問題，對下一步的油藏開發(fā)調(diào)整有著重要的指導(dǎo)意義。

正是這種“從實際問題中來，圍繞實際難題，解決實際難題”的特點，使油藏描述技術(shù)獲得發(fā)展的不竭動力，這對所有學(xué)科的發(fā)展都是一個重要的啟示，不論科學(xué)理論還是方法技術(shù)，必須以科學(xué)問題和實際需求為驅(qū)動力，否則只能是曇花一現(xiàn)。

2 面向復(fù)雜油藏的表征技術(shù)

從19世紀(jì)中葉第一口開啟石油工業(yè)的油井鉆探開始，作為主要鉆探目標(biāo)的簡單背斜型構(gòu)造油藏逐漸變少，至20世紀(jì)70～80年代，油藏勘探開發(fā)的對象逐漸向更加復(fù)雜的油藏類型延伸，油藏描述就是在這樣的背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來的。因此，油藏描述從一開始就面向像牛莊巖性油藏、棗園斷塊油藏這樣的復(fù)雜油藏，可以說油藏描述一直和復(fù)雜油藏打交道。隨著油氣供需矛盾的加劇和油氣勘探開發(fā)難度的加大，油氣勘探和開發(fā)工作不得不面向特高含水油藏、低滲透油藏、復(fù)雜斷塊油藏、裂縫性油藏、特稠油和超稠油等復(fù)雜非常規(guī)油藏。同樣，油藏描述的主要研究對象也就是這些逐漸成為油氣儲量和產(chǎn)量主要來源的復(fù)雜油藏［7-10］。尤其是隨著近年來非常規(guī)油氣藏勘探開發(fā)的深入，致密砂巖油氣藏、頁巖油氣藏等新的非常規(guī)復(fù)雜油氣藏描述方法和技術(shù)成為當(dāng)前油藏描述的重要研究內(nèi)容，油藏描述技術(shù)的發(fā)展也為這些非常規(guī)油氣藏的開發(fā)提供關(guān)鍵技術(shù)支持。

每一個油藏都有其自身的特點，不同油藏制約開發(fā)的關(guān)鍵地質(zhì)因素不同。油藏描述就是要針對具體油藏的特點及其在開發(fā)過程中存在的關(guān)鍵問題而采取相應(yīng)的對策，逐步形成針對各種復(fù)雜油藏的描述方法和技術(shù)，這也是油藏描述所要遵循的“因油藏而異，因油藏制宜”的原則。

以油藏描述中的儲層物性研究為例，儲層滲透率是引起油藏開發(fā)復(fù)雜化的主要矛盾，是油藏描述中需要特別攻關(guān)的關(guān)鍵難題。低(特低)滲透油藏往往儲層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、孔滲相關(guān)性差［9］，這一方面造成油氣分布復(fù)雜，相對高滲帶具有更高的油氣富集概率，另一方面滲透率參數(shù)難以準(zhǔn)確求取，制約了相對高滲帶的研究。針對這一主要矛盾，引入流體流動單元的概念［11-13］，在流動單元的約束下開展測井滲透率參數(shù)解釋［14］，使?jié)B透率參數(shù)解釋相對誤差降低為原來的1/8，大大提高了滲透率解釋精度，使解決滲透率參數(shù)解釋精度低這一低滲透油藏描述的瓶頸問題向前邁進了一大步(圖2)。

圖2 流動單元約束的滲透率解釋(文昌13-1油田ZJ2-1U)Fig.2 Flow unit constrained permeability interpretation(ZJ2-1U sand group in Wenchang 13-1 Oilfield)

面對不斷出現(xiàn)的復(fù)雜油藏，在油藏描述中抓住制約油藏開發(fā)的主要地質(zhì)矛盾，具體油藏具體分析，從油藏共性出發(fā)找到指導(dǎo)性的一般規(guī)律，從油藏“個性”入手建立針對性的方法技術(shù)。這是解決復(fù)雜油藏描述問題的正確方法，同樣也是油藏描述的發(fā)展給予研究者探索解決任何科學(xué)和技術(shù)難題有效途徑的啟示。

3 以“聯(lián)合攻關(guān)小組”為核心的多學(xué)科綜合研究

油藏描述吸收了與其相關(guān)的各個單一學(xué)科的最新理論和技術(shù)，不斷促進油藏描述理論、方法和技術(shù)的進步，這也正是油藏描述至今仍表現(xiàn)出強大的生命力的原因。組成聯(lián)合攻關(guān)小組是該技術(shù)獲得成功的最關(guān)鍵因素，也是能夠解決各類復(fù)雜油藏勘探和開發(fā)難題的根本原因。油藏描述過去30年的發(fā)展實踐證明，每一個單項技術(shù)或單一學(xué)科的發(fā)展，都為油藏描述中地質(zhì)問題的解決提供了新的方法和技術(shù)［15-20］。

油藏描述是對各類油藏基礎(chǔ)地質(zhì)及油藏勘探開發(fā)關(guān)鍵地質(zhì)問題的綜合研究，這種研究對象的綜合性決定了其需要多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)的特點。一方面，這種多學(xué)科的聯(lián)合攻關(guān)不是各類單一研究的簡單拼裝，而是多學(xué)科、多信息的一體化研究;另一方面，單一學(xué)科的發(fā)展會推動整個油藏描述的發(fā)展，并能夠在學(xué)科間創(chuàng)造出新的邊緣交叉點，催生新的技術(shù)［20］，從而促進油藏描述的發(fā)展。

以地球物理勘探技術(shù)在油藏描述中的應(yīng)用為例，早在20世紀(jì)50年代，地震技術(shù)已經(jīng)在油藏勘探中應(yīng)用，為構(gòu)造圈閉的發(fā)現(xiàn)提供了有力的手段;隨著地震資料采集和處理技術(shù)的發(fā)展以及計算機技術(shù)的發(fā)展，地震資料逐漸豐富起來，三維地震資料也開始得以工業(yè)化應(yīng)用，以研究等時地層界面及其沉積特征為目的的地震地層學(xué)發(fā)展起來;到了20世紀(jì)80年代，以地震地層學(xué)為基礎(chǔ)逐漸建立起了層序地層學(xué)，并發(fā)展出不同的流派，為油藏描述中的等時地層研究提供了新的研究方法。20世紀(jì)90年代后期開始，隨著低成本地震采集技術(shù)的發(fā)展、計算機性能的提高以及處理技術(shù)的進步，三維地震在石油工業(yè)界大規(guī)模推廣，高品質(zhì)的地震資料以及地震屬性分析技術(shù)、地震反演技術(shù)的飛速發(fā)展為利用地震資料和地球物理技術(shù)研究巖性、沉積相和流體分布等問題提供了可能［21-22］，使精細(xì)油藏描述由密井網(wǎng)到稀井網(wǎng)，由陸上到海上，井間油藏描述精度和可靠性也大大提高。同時，在原有學(xué)科和技術(shù)之間催生了地震沉積學(xué)等新的邊緣交叉學(xué)科，為油藏描述技術(shù)的發(fā)展注入了新的血液［19］。此外，原有的一些技術(shù)也獲得了新的發(fā)展。例如原來圍繞井資料開展的三維地質(zhì)建模研究受井點數(shù)量和井距的制約比較大，隨著高精度三維地震資料以及高精度地震反演結(jié)果的介入，井震結(jié)合的三維地質(zhì)建模技術(shù)有效拓寬了地質(zhì)建模技術(shù)的應(yīng)用范圍，提高了其預(yù)測精度，推動了整個油藏描述技術(shù)的發(fā)展［23］。現(xiàn)代地球物理技術(shù)和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)的發(fā)展及其在油藏描述中的應(yīng)用使得油藏描述開始了由井點到井間、由半定量到定量、由二維向三維的過渡，實現(xiàn)了基于測井資料的油藏描述向井震結(jié)合的油藏綜合描述的跨越，減少了井間預(yù)測的不確定性，提高了對油藏的預(yù)測性，將油藏描述向前推進了重要一步。另外，原型地質(zhì)模型研究及其在地質(zhì)建模中的應(yīng)用、對油藏地質(zhì)模型的現(xiàn)場實時跟蹤、動靜態(tài)資料的互相反饋等技術(shù)使得地質(zhì)建模更加符合地下實際情況(圖3)，精度更高。

圖3 隨鉆實時跟蹤滲透率三維模型Fig.3 Real time 3D permeability model while drilling

綜合性和系統(tǒng)性是現(xiàn)代技術(shù)研究的共性，油藏描述技術(shù)的上述發(fā)展特點揭示了現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的一個正確方向，那就是多學(xué)科聯(lián)合小組攻關(guān)，這不僅是油氣藏勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展的方向，也是其他綜合研究技術(shù)的發(fā)展趨勢。這種多學(xué)科聯(lián)合小組攻關(guān)不是不同學(xué)科、不同領(lǐng)域研究的簡單組合，而是圍繞一個復(fù)雜問題的多學(xué)科一體化研究。因此，這種多學(xué)科聯(lián)合小組攻關(guān)是一種“1+1＞2”的高效發(fā)展模式。同時，也應(yīng)該意識到，隨著油藏勘探開發(fā)的不斷深入，復(fù)雜油藏中的新問題以及新的復(fù)雜油藏類型會不斷出現(xiàn)，這些問題的解決依賴于技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展。

4 以油藏非均質(zhì)性為核心的表征技術(shù)

從油氣成藏及分布到已開發(fā)油氣藏的剩余油形成與分布都受到油藏非均質(zhì)性的顯著影響及控制作用［24-26］，油藏非均質(zhì)性是“改善開發(fā)效果、提高采收率”的最關(guān)鍵的地質(zhì)因素。油藏非均質(zhì)性具有級次性，不同尺度或級次的油藏非均質(zhì)性影響流體的波及體積系數(shù)和驅(qū)替效率，從而影響剩余油形成與分布，最終影響采收率。

以W13-1油田珠江組海相碎屑巖油藏為例，由于其構(gòu)造簡單、海相砂巖大面積分布，在油藏開發(fā)初期將其作為相對均質(zhì)砂巖油藏進行開發(fā)，圍繞構(gòu)造高部位鉆井，取得了良好的開發(fā)效果。但是，經(jīng)過20年的開發(fā)，油藏進入開發(fā)后期，單井產(chǎn)能降低、開發(fā)矛盾逐漸顯現(xiàn)、增儲上產(chǎn)壓力大。為了解決上述難題，開展精細(xì)油藏描述研究，細(xì)化研究單元，剖析層內(nèi)3類夾層(泥質(zhì)、鈣質(zhì)和物性夾層)的分布，如圖4中的鈣質(zhì)夾層，并通過速度場精細(xì)研究，揭示了地層速度的平面非均質(zhì)性對構(gòu)造認(rèn)識的影響，重新落實了研究區(qū)低幅度構(gòu)造特征，建立了反映油藏非均質(zhì)性特征的油藏地質(zhì)模型。通過上述油藏精細(xì)描述研究，揭示了油藏的非均質(zhì)特征，重新落實了石油地質(zhì)儲量，指出了剩余油富集區(qū)，有力指導(dǎo)了該油田的油藏開發(fā)工作。因此，從油藏非均質(zhì)性角度，利用動靜態(tài)資料相結(jié)合的分析方法，根據(jù)不同油藏類型以及不同級次上的非均質(zhì)性特征，可以對剩余油分布進行預(yù)測研究，從而達到改善開發(fā)效果和提高采收率的目的。

圖4 W13-1油田珠江組夾層地質(zhì)模型Fig.4 Interlayer model of Zhujiang formation in W13-1 Oilfield

5 應(yīng)用效果

油藏描述伴隨著油氣田從發(fā)現(xiàn)到開發(fā)的整個過程，隨著開發(fā)的深入，積累的研究資料越來越豐富，對油氣藏的認(rèn)識也逐步深入，不同階段的油藏描述有著不同的特點，是一個針對不同問題、逐步深化認(rèn)識的過程。油藏描述當(dāng)中不乏先進技術(shù)，也離不開一些看似常規(guī)、實為實用而且有效的技術(shù)。以油藏描述中的地層劃分對比研究為例，地震地層學(xué)、層序地層學(xué)、高分辨率層序地層學(xué)、地震沉積學(xué)都在不同的時期作為先進的理論和技術(shù)方法，但實踐證明基于標(biāo)準(zhǔn)層的常規(guī)地層劃分對比才是最實用、最有效和應(yīng)用最廣泛的方法。

油藏描述研究成果在油氣田(藏)勘探和開發(fā)的不同階段都得到應(yīng)用，通過油藏描述，準(zhǔn)確計算油氣地質(zhì)儲量，建立地質(zhì)模型，編制油氣藏開發(fā)方案，確定剩余油分布，進行方案部署、調(diào)整及剩余油挖潛，提高采收率，改善油氣藏開發(fā)效果?？梢哉f，各類復(fù)雜油氣藏的可持續(xù)高效開發(fā)，都離不開油藏描述。一方面在油藏勘探開發(fā)不同階段，通過開展油藏描述解決制約油藏勘探開發(fā)的關(guān)鍵難題，推進油藏高效開發(fā);另一方面隨著新資料的補充和單一學(xué)科不斷出現(xiàn)的新技術(shù)、新理論的應(yīng)用，對油藏產(chǎn)生新的認(rèn)識，不斷逼近地下真實地質(zhì)描述，開辟老油田的新領(lǐng)域，提出高效開發(fā)的新目標(biāo)，最終實現(xiàn)采收率的提高。

隨著陸上油氣滾動勘探開發(fā)步伐的不斷加快以及海上油氣田的開發(fā)，油藏開發(fā)初期就對油藏認(rèn)識精度提出了很高的要求，在這種情況下油藏描述在油氣藏成功、高效開發(fā)中發(fā)揮了巨大作用。以吉林紅崗淺層氣藏為例，圍繞巖性控制的薄砂巖氣藏的水平井鉆探要求，在研究區(qū)已鉆少量試氣井研究的基礎(chǔ)上，通過井震結(jié)合的氣藏描述研究，綜合利用含氣敏感性地震屬性分析、地震參數(shù)反演等方法，重點攻克儲層展布和含氣分布預(yù)測兩大難題，對研究區(qū)目的層含氣范圍進行了細(xì)致描述與圈定(圖5)。利用該研究成果部署井位紅H平2井獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流。

圖5 利用波形正半周面積屬性預(yù)測有利含氣范圍Fig.5 Prospected gas-bearing area with positive half area of seismic waveform

6 結(jié)論與認(rèn)識

(1)油藏描述從解決復(fù)雜油藏開發(fā)難題出發(fā)，以實際需求為驅(qū)動促進技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，從而解決油藏勘探開發(fā)的實際問題，形成了一個“實際難題－技術(shù)開發(fā)—實際應(yīng)用—解決難題”的技術(shù)發(fā)展良性循環(huán)，從而使油藏描述技術(shù)的發(fā)展動力不竭、前景廣闊。

(2)組成聯(lián)合攻關(guān)小組是油藏描述技術(shù)獲得成功的最關(guān)鍵因素，相關(guān)學(xué)科理論和技術(shù)的進步及學(xué)科間的交叉創(chuàng)新推動了油藏描述的發(fā)展，這是現(xiàn)代科技發(fā)展的趨勢。

(3)油藏非均質(zhì)性是影響開發(fā)效果和原油采收率的最關(guān)鍵地質(zhì)因素，隨著油藏開發(fā)的深入，這一點會更加顯著，因此以油藏非均質(zhì)性表征為核心的油藏描述技術(shù)始終是油藏高效開發(fā)的核心技術(shù)。

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