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一、油藏地球物理发展及展望油藏地球物理本章重点本章主要给学生介绍油藏地球物理所涉及到的内容和研究方法。对现代油藏描述技术的发展做一简要的介绍，使学生对这一方向有一初略的了解。我国的油气资源主要赋存于中新生代陆相盆地中，陆相盆地拥有石油资源量的四分之三和天然气资源量的近半数。经过半个多世纪的油气勘探之后，在陆相盆地中发现了数量众多的构造油气藏，也找到了一些岩性地层油气藏，目前陆相油田占我国已探明石油储量的95%以上。尽管许多中新生代陆相盆地勘探程度已比较高，尤其是东部盆地勘探进入中后期，而岩性地层油气藏的勘探程度相对较低，仍然有较大勘探潜力。结合我国陆相盆地的石油地质特点与勘探技术需求，开发和完善岩性地层油气藏勘探的新技术、新方法，加强对岩性地层油气藏的基础理论研究，是进一步发展我国岩性地层油气藏勘探大好形势的迫切需要。随着勘探程度的提高，岩性地层油气藏探明储量所占比重越来越大，现已成为我国陆上油气勘探的重点领域。20世纪50年代:通过借鉴国外勘探研究经验，初步认识到岩性地层油气藏的成藏条件，在准噶尔盆地西北缘勘探发现了一些浅层地层油气藏。60～70年代:随着中国油气勘探战略东移，在松辽盆地和渤海湾盆地找到了一批大型构造油气田的同时，在渤海湾盆地发现了任丘、高升、欢喜岭等大型岩性地层油气田。80年代:随着多次覆盖数字地震技术的广泛应用，以地震相、储层预测、沉积体系、成藏条件等研究为基础，找到一些具有明显前积结构特点的砂砾岩体岩性油气藏和区域不整合遮挡地层油气藏。90年代:随着高分辨率三维地震大面积采集和层序地层学等理论方法的引入，极大提高了岩性地层油气圈闭识别准确率和储层预测精度，岩性地层油气藏勘探取得丰硕成果，在松辽、鄂尔多斯、准噶尔、塔里木等盆地，发现了朝阳沟、榆树林、肇州、安塞、靖安、西峰、哈得逊等十几个亿吨级的岩性地层大油田。近几年岩性地层油气藏探明储量占中国石油的50%以上，2003年三级储量超过60%，已成为中国陆上油气勘探的重点领域。随着我国含油气盆地勘探程度的不断提高，加强层序地层学技术方法和岩性地层油气藏形成条件与分布规律研究，成为重要的研究方向。建立一套比较完善的理论与配套的技术，对于推动中石油乃至全国的岩性地层油气藏勘探具有十分广阔的应用前景。国内外研究证明，层序地层学是寻找岩性地层油气藏的有效方法，将层序地层学理论与现代地震解释技术，特别是与各种地震储层预测技术紧密结合，是国内外积极探索的重要研究方向。中国陆上岩性地层油气藏形成与分布特征盆地类型气候条件构造部位主要储层类型聚油背景油气藏类型实例陆相坳陷盆地潮湿长轴曲流河三角洲砂体凹陷边缘斜坡、低幅度背斜翼部、古地貌凸起砂层上倾尖灭油气藏、砂岩透镜体油气藏、成岩地层圈闭油气藏松辽、鄂尔多斯短轴辫状河三角洲砂体陆相断陷盆地潮湿陡坡带扇三角洲、浊积扇砂体凹陷边缘斜坡鼻状构造、洼陷间鞍部相变遮挡圈闭油气藏、孤立岩性体油气藏、砂层上倾尖灭油气藏渤海湾缓坡带（扇）三角洲、滩坝砂体干旱陡坡带冲积扇-扇三角洲砂体二连缓坡带扇三角洲前缘砂体陆相前陆盆地潮湿前缘隆起斜坡区冲积扇-三角洲砂体隆起围斜带砂层上倾尖灭油气藏准噶尔干旱冲积扇、扇三角洲、鲕滩凹陷边缘斜坡成岩地层圈闭油气藏川北古生界海相盆地克拉通内坳陷台地相碳酸盐岩次生溶蚀孔隙带、滨岸砂坝古隆起成岩地层圈闭油气藏、不整合遮挡油气藏塔里木油藏地球物理是一个相对较新的概念。过去，地球物理的角色大多局限于勘探，而在油藏的开发中应用程度则很低。随着效益成为油气工业经济发展的主要动力，随着一些主要油气田的枯竭，人们越来越认识到，地球物理是一种可以用来降低油气开发成本的手段。地球物理测量特别是地震测量的可靠性，极大地降低了现有油田与钻井有关的风险，把地球物理约束条件加到统计模型中去的能力，提供了一种直接向油藏工程师传送地球物理结果的机制。井控制地震勘探中，通常要向远离目标区带，横穿断层，层序边界，和偶发性不连续点的地方外推井数据。“类比”的有效性是勘探的一个重要方面，而且解释结果的置信度水平必定是有限的。油藏地球物理中，一般假设油藏已经生产了（或者至少开发了一段时间），而且在分析时有井资料可以加以利用。这些井资料提供了各种不同的信息。从岩石物理学家那里，我们获得了经过编辑和解释过的测井数据、岩性描述结果（包括矿物学、孔隙度甚至岩心空间的形态）、流体含量（有时与测井条件有关，有时与原始油藏条件有关），以及详细的地质层位的深度约束条件。从生产和油藏工程师那里，可以接受到边界、含水层或其它目标特征的近似估算结果。油藏工程师还能提供油藏总体积的理想估算结果，综合研究队将其与地质解释联系起来，确定提高分辨率所必须的测量方案。综合各种数据来源，获得关于油藏的现场条件下的许多信息，包括地层温度、压力、油气和盐水的特性。地球物理学家必须熟悉岩石物理和油藏工程研究的作用和局限性，并且能够提出有关这些领域的一些专家级的问题，但地球物理学家不必成为这些领域的专家，而是与其它专家一起协同工作，以设计出解决油藏问题的试验新方案。岩石物理控制地球物理学家所要回答的主要问题之一或必须独立地回答的问题是：地球物理技术能否区分出什么样的油藏模型具有更好的效益和较低的成本？回答不仅仅取决于地球物理模型，也取决于油藏岩石和相邻地层的岩石物理----或者说“地震岩石物理”。井的存在和获得岩心样品的可能性都极大地提高了油藏地球物理学家解决这个问题的能力。测井，特别是与成像测井相结合的纵、横波速度测井，为我们提供了裂隙的信息，它可以被用来（仔细地）为我们提供一些基本的地震特性，这些地震特性可被依次用来模拟变化的岩性特性，流体含量以及现场条件（如孔隙压力）。岩心样品可被用来提供理论框架的基础，或者说它们的测量结果可被用来提供同样是基础性的地震特性。地球物理学家必须时常注意与标度特性有关的输入数据的意外错误，特别是在某一尺度（如高频处饱和岩石的喷流机制）观测到的物理效应不能被错误地应用于其它尺度处。有时，了解不够可能是一种很危险的方法，地层的地震岩石物理方面不完善的评价会导致不正确的结果或解释。测量设计一旦某一油田已被发现、开发并生产了一段时间，地球物理学家就可以获得一些有关信息来设计一个以最大似然方式开展地球物理测量的方案，采集的数据将使解释最佳化。也就是说，如果测量的目的是为了确定油田的构造边界，那么，3D地震测量就可以以这种想法来设计。然而，如果测量的目的是为了确定气区的范围，地球物理学家可以利用测井资料、地震岩石物理模拟和以前的地震资料来确定区分水区和气区所要求的偏移距范围。如果需要更高精度的连井或子波相位控制，可以设计相应的VSP测量。或者如果在以前采集的地震数据上观察到采集的痕迹，而且这些采集的痕迹模糊了用于确定油藏目标的属性，那么地球物理学家可以设计新的测量来消除这些麻烦的人为因素。简单地说，就是目标体是已知的，它使得油藏地球物理学家要比传统的勘探地球物理学家在设计测量方案时具有更多的优势，而且是以目的更为明确的方式来设计测量方案。通常很容易证明适当地开展用于储层特征描述的地震测量的花费是合算的，这是因为可以以更高的置信度来计算测量的经济回报率，而且其资金成本回笼要比传统的勘探地震测量快得多。3D地震虽有许多各种各样的其它技术常被用于一些特定的项目，但绝大多数油藏地球物理都是基于反射地震数据的。尽管几乎所有用于油藏研究而采集的地震数据都是高覆盖次数的，而且是以垂向检波器采集的3D数据，但是，在陆上和在海底以多分量震源激发、多分量检波器接收的转换波数据的应用正不断增长。特别是，为了对气云下方进行成像（油藏的P波成像不清楚），转换波的应用正在加强，而且获得海底多分量数据的技术正不断得到改进。在许多油藏开发方案中，裂缝的重要性已经产生了大量关于多分量震源和检波器的经验做法，通过横波分裂（和其它特征）的识别来确定与其有关的高裂缝密度。其中有些技术的应用可望在未来得到持续不断的增长，但目前来说，设计用来描述现有油藏的绝大多数地面地震研究是用垂直分量检波器接收的高质量3D地震测量。属性在大多数勘探和油藏地震测量中，主要目的是为了在时间和深度域正确地进行构造成像，以及在叠后和叠前域正确地描述反射波振幅。从这些数据中，可以获得许多附加的特征，并且将其用于地震解释。总体来说，这些特征被称作为地震属性。最简单同时又是应用最广泛的属性是地震振幅，它通常被称作为沿从3D数据体中拾取的某一层位共中心点（CMP）处的最大（正的或负的）振幅值。幸运的是，在许多情况下，反射振幅直接对应了下伏地层的孔隙度，或者可能对应了该地层孔隙空间所含流体的密度（和可压缩性）。在这种情形下，假设振幅与R0成比例，而简单的褶积模型通常是适用于数据的解释的。但并不总是这样简单，在这种假设条件下会发生许多解释错误。举个例子来说，许多情况下，褶积模型可能并不适用，特别是如果在解释中反射与偏移距的关系很重要时更是如此。而且把孔隙度或流体特性的变化解释为真实阻抗变化的原因又过于乐观，特别是在含粘土的砂岩或具有裂隙的岩石中。除简单的振幅应用外还有许多其它地震属性可以利用。许多“原始”地震属性是基于Hilbert变换的，包括了瞬时振幅（或波包络的振幅）、瞬时相位（大多用于精确时间拾取）和瞬时频率（常常与薄层混响有关，但经常可能错误地解释为由于气泡引起的衰减的结果）。由这些属性引伸出的许多其它的属性也可加以利用。例如，相干性是相邻地震道之间波型相似性的属性，它常常被用来识别裂缝。倾角和方位角描述了最大相似性时地震道偏移距的方向，它们能输出地层界面的理想的详细图像。如今，在地球物理处理或解释软件包中所利用的属性超过了200个；从稍有不同的各种方法中获得的许多地震属性实际上定义了同一个特定的属性，如频率或振幅。在薄地层地区应用传统的属性分析时必须特别小心，因为这些地区薄层本身的干涉可能会模糊传统的属性解释。井标定由于有许多属性可供选择，因此油藏地球物理学家必须仔细地应用测井资料、岩心资料以及有效的井中地震信息对地震资料进行井标定，以便研究地震属性和岩石特性之间的关系。而且，油藏地球物理学家比勘探地球物理学家享有更为明显的优势，勘探地球物理学家并不总是能把地震数据及其特性（属性）与经井资料证实的地层特性联系起来。油藏地球物理学家对综合研究队内可获得的专门知识以及所有信息的利用是很重要的，否则就会失去开展油藏地球物理研究的优势。建立起目的层的属性和目的层测井数据（或由测井推导出的数据）之间的关系是很简单的，可以说地震振幅和孔隙度之间的强相关性常常足以使许多研究人员确信这种相关性是很有意义的，于是地震振幅可被用于油藏特征描述中孔隙度的表示。但正如人们可能的许多推测那样，该方法中又存在许多潜在的缺陷。必须对合适的相关性进行统计测试，也必须引入地质结论对结果的合理性进行检验，最为重要的是观测到的属性特征要有其物理基础。地质统计在油藏特征描述中，综合研究队通常都有大量的井资料可资利用，一般来说，研究人员根据它们来推断油藏。根据这些井资料的可利用性会有下面的二难推论：你如何利用现有数据的空间分布？很容易看出井之间简单求平均会导致使人误解的结果，当可被观察的特性相关超过某一确定的距离时，人们开发了一种可以利用的称作Kriging的技术。该技术已经得到了改善，它包括下面这样一种数据的利用，即该数据能提供位于井位处“硬”数据之间额外的“软”证据，地震数据经常提供这种“软”证据。实质上，如果发现井中观测到的地层参数与研究区域内观测到的地震属性之间存在一个统计上（和物理意义上）的相关性，则可以利用地质统计技术来建立井口处硬数据的“信用度”，并且在井之间进行内插（一般用Kriging技术），同时也使地震解释可以更深入或浅出一些。在没有地震数据的情况下，利用先进的地质统计技术能生成井间范围可能的各种“认识”，产生的每一种认识似乎都有其合理的相似性。但在存在具有可靠预测能力的地震数据时，这类模型的应用范围会大大缩小。尽管相关性不太理想，而且通常要考虑到许多相似性模型，但地质统计技术终究使油藏特征描述问题降低了随机性和提高了确