一种测算致密砂岩油聚集量的方法与装置

摘要

本发明提供了一种测算致密砂岩油聚集量的方法，所述方法包括：设计致密砂岩油聚集地质模型，并根据所述致密砂岩油聚集地质模型构建实际地层模型；所述致密砂岩油聚集地质模型的核心为烃源岩层；根据所述实际地层模型获得一维盆地模拟参数；根据所述一维盆地模拟参数模拟所述烃源岩层的排油史、砂岩的孔隙度演化史，得到所述烃源岩层在不同时期的排油强度以及砂岩孔隙度，并确认砂岩层致密时间；获取所述烃源岩层致密油量比；计算所述致密砂岩油聚集地质模型的油柱高度与聚集丰度，获得致密砂岩油聚集量。

说明书

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体涉及一种测算致密砂岩油聚集量的方法 与装置。

背景技术

致密砂岩油是致密油中最常规的一种，特指储层为致密砂岩的连续型油聚集。致 密油是指产于低孔隙度和低渗透率岩石储层中的石油。致密油以吸附和游离状态赋存 于富含有机质且渗透率极低的碳酸盐岩、泥质粉砂岩和砂岩夹层系统中，形成自生自 储、连续分布的石油聚集。

随着水平钻井和多段压裂完井技术的发展与完善，油气勘探开发正在进入全新的 领域。2006年Williston盆地Elm Coulee油田Bakken组致密油突破日产7950×10⁴m³， 2008年Bakken组致密油实现规模开发；2011年美国致密油产量突破3000×10⁴t，使 美国持续24年的石油产量下降趋势首次得以扭转（《中国致密油评价标准、主要类型、 基本特征及资源前景》，贾承造等；石油学报,2012,33(3):343-350）。与此同时，在 加拿大的致密油勘探开发中也取得了进展。2011年，预测西加拿大沉积盆地上白垩 统Colorado群Cardium组的致密油资源潜力可达27.6×10⁸m³，是该区近期石油储量 增长的重要储备（Clarkson C R and Pedersen P.K.Production Analysis of Western  Canadian Unconventional Light Oil Plays.2011，CSUG/SPE149005）。我国在鄂尔多斯 盆地的延长组、四川盆地的侏罗系等发现了致密油（《常规与非常规油气聚集类型、 特征、机理及展望—以中国致密油和致密气为例》，邹才能等；石油学报,2012,33(2): 173-187），初步估算全国致密油地质资源总量达到（106.7～111.5）×10⁸t，是中国未 来较为现实的石油接替资源（《中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前 景》，贾承造等；石油学报,2012,33(3):343-350）。因此，致密油资源量计算与分布 预测方法研究，对落实致密油资源潜力，寻找有利勘探开发区具有重要意义。

致密油资源量计算和分布预测方法与常规油气相比还处于探讨阶段，相对成熟的 主要有以下几种方法：

（1）类比法

以美国地质调查局（USGS）的FORSPAN模型法为代表，通过类比已开发井评 估的最终可采储量（EUR）来预测评价区资源量(Schmoker J W..Resource-assessment  perspectives for unconventional gas systems.AAPG,2002,86(11):1993-1999)。

（2）随机模拟法

以加拿大地质调查局空间分布模型法为代表，通过随机建模来预测评价区资源量 及分布(Chen Z,Osadetz,K G,Jiang C and Li M.Spatial variation of Bakken/Lodgepole  oils in the Canadian Williston Basin.AAPG,2009,93(6):289-251.)。

（3）容积法

容积法是一种最简单使用的致密油资源评价方法，是根据致密储层孔隙体积的大 小，计算致密油规模的方法（《非常规油气资源评价方法》，郭秋麟等；岩性油气藏， 2011，23(4)：12-19）。

但是，现有技术中的类比法和容积法等方法的评价结果只有资源量，无法得到不 同地质年代的聚集量、油柱高度及聚集丰度，而随机模拟法主要采用统计技术，其中 并未考虑油气成藏控制因素，上述方法的评价结果无法为勘探生产提供丰富的参考依 据。

发明内容

本发明实施例提供一种测算致密砂岩油聚集量的方法与装置，用于解决现有技术 中的评价结果无法为勘探生产提供丰富的参考依据的问题。

本发明实施例提供一种测算致密砂岩油聚集量的方法，所述方法包括：

设计致密砂岩油聚集地质模型，并根据所述致密砂岩油聚集地质模型构建实际地 层模型；所述致密砂岩油聚集地质模型的核心为烃源岩层；

根据所述实际地层模型获得一维盆地模拟参数；

根据所述一维盆地模拟参数模拟所述烃源岩层的排油史、砂岩的孔隙度演化史， 得到所述烃源岩层在不同时期的排油强度以及砂岩孔隙度，并确认砂岩层致密时间；

获取所述烃源岩层致密油量比；

计算所述致密砂岩油聚集地质模型的油柱高度与聚集丰度，获得致密砂岩油聚集 量。

上述的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，其中，所述致密砂岩油聚集地质模型 还包括：上部砂岩层、内部砂岩夹层以及下部砂岩层；所述内部砂岩夹层位于所述烃 源岩层内部；其中，

所述上部砂岩层包括：致密油层、含水层和常规油层；

所述内部砂岩夹层包括：致密油夹层和含水层；

所述下部砂岩层包括：致密油层和含水层。

上述的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，其中，所述烃源岩层致密油量比包括： 排入内部砂岩夹层的烃占总排烃量的比例以及进入上部砂岩层的致密油量占总排油 量的比例。

上述的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，其中，获取所述烃源岩层致密油量比 还包括：

在砂岩致密之前，根据内部砂岩夹层所在的位置确定排入内部砂岩夹层的烃占总 排烃量的比例；

在砂岩致密之后，根据内部砂岩夹层所在的位置确定进入上部砂岩层的致密油量 占总排油量的比例。

上述的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，其中，所述排入内部砂岩夹层的烃占 总排烃量的比例与内部砂岩夹层的位置差成反比，所述内部砂岩夹层的位置差为所述 内部砂岩夹层与所述烃源岩层顶部的相对距离。

上述的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，其中，所述排入内部砂岩夹层的烃占 总排烃量的比例与所述进入上部砂岩层的致密油量占总排油量的比例成反比。

上述的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，其中，所述致密砂岩油聚集地质模型 的聚集丰度为所述内部砂岩夹层的聚集丰度、上部砂岩层的聚集丰度以及下部砂岩层 的聚集丰度的聚集丰度之和。

上述的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，其中，所述方法还包括：

根据所述排油强度、所述烃源岩层致密油量比以及烃源岩层的石油单储系数获得 所述致密砂岩油聚集地质模型的油柱高度与聚集丰度；根据所述致密砂岩油聚集地质 模型的聚集丰度与模拟区域的面积的乘积获得所述致密砂岩油聚集量；其中所述致密 砂岩油聚集地质模型的油柱高度包括：所述内部砂岩夹层的油柱高度、上部砂岩层的 油柱高度以及下部砂岩层的油柱高度。

上述的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，其中，根据公式一：

获得在时间t所述内部砂岩夹层的油柱高度h_m_t以及聚集丰度Q_m_t；再根据公 式二：

获得在时间t所述上部砂岩层的油柱高度h_up_t以及聚集丰度Q_up_t；再根据公 式三：

获得在时间t所述下部砂岩层的油柱高度h_d_t以及聚集丰度Q_d_t；再根据公式 四：M_t＝(Q_m_t+Q_up_t+Q_d_t)×A  四

获得所述致密砂岩油聚集量M_t；

其中，

t为模拟的地质时间/年代序号；

E为排油强度；

P_exp为排入内部砂岩夹层的烃占总排烃量的比例；

h_m_max为内部砂岩夹层的厚度；

SNF_in为内部砂岩夹层石油单储系数；

E_b为砂岩层致密之前最大排油强度；

P_up为致密后，进入烃源岩层上部砂层的致密油量占总排油量的比例；

h_m_max为烃源岩上部砂岩层厚度；

SNF_m为烃源岩上部砂岩层石油单储系数；

h_d_max为烃源岩下部砂岩层厚度；

SNF_d为烃源岩下部砂岩层石油单储系数；

M为致密砂岩油聚集量；

A为模拟区面积，km²。

上述的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，其中，所述砂岩层致密时间以砂岩孔 隙度φ_t≤10％确定。

本发明实施例还提供一种测算致密砂岩油聚集量的装置，所述装置包括：

模型建立单元，用于设计致密砂岩油聚集地质模型，并根据所述致密砂岩油聚集 地质模型构建实际地层模型；所述致密砂岩油聚集地质模型的核心为烃源岩层；

参数获取单元，用于根据所述实际地层模型获得一维盆地模拟参数；

岩层模拟单元，用于根据所述一维盆地模拟参数模拟烃源岩层的排油史、砂岩的 孔隙度演化史，得到所述烃源岩层在不同时期的排油强度以及砂岩孔隙度，并确认砂 岩层致密时间；

分析单元，用于获取所述烃源岩层致密油量比；

计算单元，用于计算所述致密砂岩油聚集地质模型的油柱高度与聚集丰度，获得 致密砂岩油聚集量。

本发明实施例通过设计致密砂岩油聚集地质模型，构建实际地层模型并采用一维 盆地模拟方法模拟烃源岩层的排油史、砂岩的孔隙度演化史，得到各时期排油强量、 砂岩孔隙度等参数，并根据砂岩孔隙度变化确定砂岩致密时间。根据常规油气聚集理 论和砂岩夹层所处的位置，测算砂岩致密之前排入内部砂岩夹层的烃占总排烃量的比 例；根据致密油连续聚集机理和砂岩夹层所处的位置，测算砂岩致密之后进入上部砂 岩层的致密油量占总排油量的比例。然后采用数值模拟法计算致密油聚集量，用油柱 高度和资源丰度柱状图来表示测算结果，为勘探生产提供参考依据。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种测算致密砂岩油聚集量的方法流程示意图；

图2为本发明实施例所提供一种测算致密砂岩油聚集量的装置示意图；

图3为本发明实施例所提供的致密砂岩油聚集地质模型的示意图；

图4为本发明实施例所提供的G20井埋藏史与演化史示意图；

图5为本发明实施例所提供的G20井在不同时期的砂岩孔隙度演化史示意图；

图6为本发明实施例所提供的上部砂岩层孔隙度与渗透率关系示意图；

图7为本发明实施例所提供的地层厚度与致密油聚集演化史示意图；

图8为本发明实施例所提供的致密油油柱高度柱状示意图；

图9为本发明实施例所提供的致密砂岩层油聚集丰度柱状示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

本发明实施例提供一种测算致密砂岩油聚集量的方法，如图1所示，所述方法包 括：

步骤101，设计致密砂岩油聚集地质模型，并根据所述致密砂岩油聚集地质模型 构建实际地层模型；所述致密砂岩油聚集地质模型的核心为烃源岩层；较佳的，如图 3所示，所述致密砂岩油聚集地质模型还包括：上部砂岩层、内部砂岩夹层以及下部 砂岩层；所述内部砂岩夹层位于所述烃源岩层内部；其中，所述上部砂岩层包括：致 密油层、含水层和常规油层；所述内部砂岩夹层包括：致密油夹层和含水层；所述下 部砂岩层包括：致密油层和含水层。其中，致密油层主要分布在烃源岩层内部的内部 砂岩夹层和烃源岩层上部的上部砂岩层，少数分布在烃源岩层下部的下部砂岩层。

步骤102，根据所述实际地层模型获得一维盆地模拟参数；

步骤103，根据所述一维盆地模拟参数模拟所述烃源岩层的排油史、砂岩的孔隙 度演化史，得到所述烃源岩层在不同时期的排油强度以及砂岩孔隙度，并确认砂岩层 致密时间；

步骤104，获取所述烃源岩层致密油量比；

步骤105，计算所述致密砂岩油聚集地质模型的油柱高度与聚集丰度，获得致密 砂岩油聚集量。

本发明实施例通过设计致密砂岩油聚集地质模型，构建实际地层模型并采用一维 盆地模拟方法模拟烃源岩层的排油史、砂岩的孔隙度演化史，得到各时期排油强量、 砂岩孔隙度等参数，并根据砂岩孔隙度变化确定砂岩致密时间。根据常规油气聚集理 论和砂岩夹层所处的位置，测算砂岩致密之前排入内部砂岩夹层的烃占总排烃量的比 例；根据致密油连续聚集机理和砂岩夹层所处的位置，测算砂岩致密之后进入上部砂 岩层的致密油量占总排油量的比例。然后采用数值模拟法计算致密油聚集量，用油柱 高度和资源丰度柱状图来表示测算结果。本发明实施例属于成因法中的数值模型，与 其他方法的区别在于能模拟不同地质年代的致密油聚集量，计算出不同砂岩层致密砂 岩油油柱高度和聚集丰度。本发明与类比法和容积法相比，前者评价结果只有资源量， 采用本方法既可以得到不同地质年代的聚集量、油柱高度及聚集丰度，为勘探生产提 供参考依据；随机模拟法主要采用统计技术，未考虑油气成藏控制因素，与之相比， 本方法既考虑了油气成藏控制因素，评价结果更容易被地质人员接受。

本发明实施例提供的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，较佳的，所述烃源岩层 致密油量比包括：排入内部砂岩夹层的烃占总排烃量的比例以及进入上部砂岩层的致 密油量占总排油量的比例。

本发明实施例提供的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，较佳的，获取所述烃源 岩层致密油量比还包括：

在砂岩致密之前，油气运移遵循常规油气地质理论，主要依靠浮力向上运移。因 此，可以根据内部砂岩夹层所在的位置确定排入内部砂岩夹层的烃占总排烃量的比例 p_exp；

在砂岩致密之后，油气运移遵循致密油连续聚集机理，即致密油主要靠膨胀与超 压作用力向外排出。因此可以根据内部砂岩夹层所在的位置确定进入烃源岩层上部砂 层的致密油量占总排油量的比例p_up。较佳的，由于浮力影响不大，进入上部砂岩 层的致密油量占总排油量的比例与进入下部砂岩层的致密油量占总排油量的比例基 本相当。

本发明实施例提供的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，较佳的，所述排入内部 砂岩夹层的烃占总排烃量的比例与内部砂岩夹层的位置差成反比，所述内部砂岩夹层 的位置差为所述内部砂岩夹层与所述烃源岩层顶部的相对距离。具体的，规定排入内 部砂岩夹层的烃占总排烃量的比例p_exp，当内部砂岩夹层位居中间，p_exp取50%； 当内部砂岩夹层越接近烃源岩层顶部，p_exp越大，反之越小。其中，最大为100%， 最小为0%。

本发明实施例提供的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，较佳的，所述排入内部 砂岩夹层的烃占总排烃量的比例与所述进入烃源岩层上部砂层的致密油量占总排油 量的比例成反比。具体的，规定排入内部砂岩夹层的烃占总排烃量的比例为p_exp， 进入上部砂岩层的致密油量占总排油量的比例为p_up，当内部砂岩夹层越接近烃源 岩层顶部，p_up越小；反之则越大。p_up与p_exp成反比。

较佳的，p_up与p_exp之间具有如下关系：

本发明实施例提供的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，较佳的，所述致密砂岩 油聚集地质模型的聚集丰度为所述内部砂岩夹层的聚集丰度、上部砂岩层的聚集丰度 以及下部砂岩层的聚集丰度的聚集丰度之和。

本发明实施例提供的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，较佳的，所述方法还包 括：

根据所述排油强度、所述烃源岩层致密油量比以及烃源岩层的石油单储系数获得 所述致密砂岩油聚集地质模型的油柱高度与聚集丰度；根据所述致密砂岩油聚集地质 模型的聚集丰度与模拟区域的面积的乘积获得所述致密砂岩油聚集量；其中所述致密 砂岩油聚集地质模型的油柱高度包括：所述内部砂岩夹层的油柱高度、上部砂岩层的 油柱高度以及下部砂岩层的油柱高度。

本发明实施例提供的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，较佳的，根据公式一：

获得在时间t所述内部砂岩夹层的油柱高度h_m_t以及聚集丰度Q_m_t；再根据公 式二：

获得在时间t所述上部砂岩层的油柱高度h_up_t以及聚集丰度Q_up_t；再根据公 式三：

获得在时间t所述下部砂岩层的油柱高度h_d_t以及聚集丰度Q_d_t；再根据公式 四：M_t＝(Q_m_t+Q_up_t+Q_d_t)×A  四

获得所述致密砂岩油聚集量M_t；

其中，

t为模拟的地质时间/年代序号；

E为排油强度；

P_exp为排入内部砂岩夹层的烃占总排烃量的比例；

h_m_max为内部砂岩夹层的厚度；

SNF_in为内部砂岩夹层石油单储系数；

E_b为砂岩层致密之前最大排油强度；

P_up为致密后，进入烃源岩层上部砂层的致密油量占总排油量的比例；

h_m_max为烃源岩上部砂岩层厚度；

SNF_m为烃源岩上部砂岩层石油单储系数；

h_d_max为烃源岩下部砂岩层厚度；

SNF_d为烃源岩下部砂岩层石油单储系数；

M为致密砂岩油聚集量；

A为模拟区面积，km²。

本发明实施例提供的一种测算致密砂岩油聚集量的方法，较佳的，所述砂岩层致 密时间以砂岩孔隙度φ_t≤10％确定。

本发明根据上述实施例通过设计致密砂岩油聚集地质模型，构建实际地层模型并 采用一维盆地模拟方法模拟烃源岩层的排油史、砂岩的孔隙度演化史，得到各时期排 油强量、砂岩孔隙度等参数，并根据砂岩孔隙度变化确定砂岩致密时间。根据常规油 气聚集理论和砂岩夹层所处的位置，测算砂岩致密之前排入内部砂岩夹层的烃占总排 烃量的比例；根据致密油连续聚集机理和砂岩夹层所处的位置，测算砂岩致密之后进 入上部砂岩层的致密油量占总排油量的比例。然后采用数值模拟法计算致密油聚集 量，用油柱高度和资源丰度柱状图来表示测算结果，为勘探生产提供参考依据。

本发明实施例还提供一种测算致密砂岩油聚集量的装置，如图2所示，图2为本 发明实施例所提供一种测算致密砂岩油聚集量的装置示意图，所述装置包括：

模型建立单元201，用于设计致密砂岩油聚集地质模型，并根据所述致密砂岩油 聚集地质模型构建实际地层模型；所述致密砂岩油聚集地质模型的核心为烃源岩层； 较佳的，所述致密砂岩油聚集地质模型还包括：上部砂岩层、内部砂岩夹层以及下部 砂岩层；所述内部砂岩夹层位于所述烃源岩层内部；其中，所述上部砂岩层包括：致 密油层、含水层和常规油层；所述内部砂岩夹层包括：致密油夹层和含水层；所述下 部砂岩层包括：致密油层和含水层。其中，致密油层主要分布在烃源岩层内部的内部 砂岩夹层和烃源岩层上部的上部砂岩层，少数分布在烃源岩层下部的下部砂岩层。

参数获取单元202，用于根据所述实际地层模型获得一维盆地模拟参数；

岩层模拟单元203，用于根据所述一维盆地模拟参数模拟烃源岩层的排油史、砂 岩的孔隙度演化史，得到所述烃源岩层在不同时期的排油强度以及砂岩孔隙度，并确 认砂岩层致密时间；

分析单元204，用于获取所述烃源岩层致密油量比；

计算单元205，用于计算所述致密砂岩油聚集地质模型的油柱高度与聚集丰度， 获得致密砂岩油聚集量。

现本发明以一具体的实施例对本发明的技术方案加以说明：

本实施例采用的评价区（G20井区）基本地质情况如下：位于鄂尔多斯盆地西南 部，面积50km²，目的层为三叠系延长组第6、7、8油层组，简称为C6、C7和C8。 烃源岩层为C7，致密砂岩油聚集地质模型包括：内部砂岩夹层C7、上部砂岩层C6 和下部砂岩层C8。

本实施例提供一种测算G20井区三叠系延长组致密砂岩油资源量的模型，其可以 按照图1所示的流程进行，具体包括以下步骤：

1、建立G20井区的致密砂岩油聚集地质模型，如图3所示，获取该模型相应的 一维盆地模拟参数。

2、如图4所示，采用一维盆地模拟的方法模拟G20井区的干酪根镜煤反射率演 化史、埋藏史、成岩史、生排烃史等过程，再如图5所示，得到烃源岩层的排油强度 和砂岩孔隙度的演化史。

3、根据图6所示，统计上部砂岩层的渗透率与孔隙度的关系，由此可以确定砂 岩致密的孔隙度为10%，根据砂岩孔隙度的演化史，确定G20井区砂岩层致密时期在 100Ma～50Ma之间，取中间值75Ma。

4、根据C7内部砂岩夹层所处的位置，确定排入内部砂岩夹层的烃占总排烃量的 比例p_exp为50%，即p_exp=50%。同样方法确定进入上部砂岩层的致密油量占总排 油量的比例p_up为75%，即p_up=75%。

5、计算致密砂岩油的油柱高度、聚集丰度和聚集量。本实例中，致密砂岩油的 度取0.85t/m³、体积系数取1.15、含油饱和度取70%。模拟出如图7所示的C6、C7 和C8的致密砂岩油聚集演化史，如图8所述的油柱高度柱状图，以及如图9所示的 不同时间的致密砂岩油的聚集丰度柱状示意图。计算出现今（0Ma）G20井区C6、C7 和C8三层合计致密砂岩油聚集丰度为72×10⁴t/km²，致密油聚集量为3600万吨。

本方发明属于成因法中的数值模型，与其他方法的区别在于能模拟不同地质年代 的致密油聚集量，计算出不同砂岩层致密油聚集的油柱高度和丰度。

本方发明与类比法和容积法相比，前者评价结果只有资源量，采用本方法既可以 得到不同地质年代的聚集量、油柱高度及聚集丰度，为勘探生产提供参考依据；随机 模拟法主要采用统计技术，未考虑油气成藏控制因素，与之相比，本方法既考虑了油 气成藏控制因素，评价结果更容易被地质人员接受。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定 本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本发明的保护范围之内。