一种构造‑成岩强度的定量评价及储层质量评价方法

摘要

本发明涉及一种构造‑成岩强度的定量评价及储层质量评价方法，包含以下步骤：（1）定量反映不同构造时期的构造变形强度大小及其演化；（2）利用盆地模拟技术，恢复地层的埋藏史曲线，然后计算目的层的时间‑深度指数；（3）计算构造‑成岩指数；（4）评价储层质量。构造‑成岩强度的定量评价及储层质量评价方法能够定量反映一个地区在沉积储层的形成和演化过程中，构造作用和成岩作用的强度及其对储层演化的控制作用，便于客观地定量评价构造作用和成岩作用对储层形成演化过程的综合影响，从而评价储层质量，为油气勘探开发提供一种可靠的信息，降低油气勘探开发的风险成本。

说明书

技术领域

本发明涉及油气地质领域，具体涉及一种构造-成岩强度的定量评价及储层质量评价方法

背景技术

储层的形成与演化受构造作用和成岩作用的双重控制，它们共同控制了储层的质量。但由于缺少有效的定量方法，目前主要从成岩作用的角度来研究储层的形成演化以及评价储层的质量，没有考虑构造变形强度对储层的影响，因而评价的结果难以客观地反映储层的质量好坏。通过定量评价构造-成岩强度，客观地反映储层质量好坏具有重要的经济意义和社会意义。

如授权公告号为CN 103161456 B的中国发明专利公开了一种储层成岩模拟系统，该系统包括：样品室系统，用于提供储层成岩模拟实验所需的固体、气体和液体样品；总成控制装置，与样品室系统相连，用于控制样品室系统固体、气体和液体样品的温度、压力，以及控制气体和液体样品的注入、排出和计量；取样装置，与总成控制装置相连，用于在总成控制装置的控制下，从样品室系统取出气体和液体样品；数据收集和处理装置，与取样装置相连，用于对取样装置取出的气体和液体样品进行参数设定和数据收集处理。该专利中只是模拟了成岩作用，并不能定量评价构造-成岩强度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种构造-成岩强度的定量评价及储层质量评价方法，该方法综合考虑了构造作用和成岩作用的综合因素，能够定量地反映一个地区的构造作用和成岩作用的强度以及它们共同对储层形成演化的影响，从而评价储层质量，为储层的科学评价和预测提供新的途径。

本发明提供一种构造-成岩强度的定量评价方法，包含以下步骤：

步骤(1)：定量反映不同构造时期的构造变形强度大小及其演化；

步骤(2)：利用盆地模拟技术，恢复地层的埋藏史曲线，然后计算目的层的时间-深度指数；

步骤(3)：计算构造-成岩指数。

优选的是，所述构造-成岩强度的定量评价方法为一种基于构造-成岩指数法的构造-成岩强度的定量评价方法；构造-成岩指数能够定量反映构造-成岩强度的大小，构造-成岩指数越大，构造-成岩强度也越大。

在上述任一方案中优选的是，所述构造-成岩强度是指在某一地质历史时期，构造挤压和成岩压实作用对储层孔隙结构及物性的影响程度；构造-成岩强度不仅能够反映地质历史时期内储层在埋藏过程中所经历的温度和压力的变化对储层的影响程度，同时还能够反映构造挤压作用对储层的影响程度。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中定量反映不同构造时期的构造变形强度大小及其演化采用两种方法，第一种方法为利用岩石声发射实验获取不同构造时期的古构造应力大小；第二种方法为利用平衡剖面技术，恢复不同构造时期的构造缩短量。

在上述任一方案中优选的是，所述古构造应力大小定量反映不同构造时期的构造变形强度。

在上述任一方案中优选的是，所述古构造应力大小定量反映不同构造时期的演化。

在上述任一方案中优选的是，所述构造缩短量定量反映不同构造时期的构造变形强度。

在上述任一方案中优选的是，所述构造缩短量定量反映不同构造时期的演化。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中恢复地层的埋藏史曲线是在地层不整合剥蚀量恢复的基础上。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中时间-深度指数定量表示成岩作用对储层的影响。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中时间-深度指数是埋藏史曲线与时间轴和深度轴所组成面积的大小。

时间-深度指数用Smobra and Chang,1997方法计算得到。

在上述任一方案中优选的是，所述时间-深度指数能反映埋藏时间对埋藏过程中储层的影响。

在上述任一方案中优选的是，所述时间-深度指数能反映温度对埋藏过程中储层的影响。

在上述任一方案中优选的是，所述时间-深度指数能反映压力对埋藏过程中储层的影响。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中计算构造-成岩指数包含第一种基本计算方法：

${\mathrm{SDI}}_i={\int }_{t_0}^{t_i}D\left(t\right)\sigma \left(t\right)dt={\int }_{t_0}^{t_1}{D}_1\left(t\right){\sigma }_1\left(t\right)dt+...+{\int }_{t_{i-1}}^{t_i}{D}_i\left(t\right){\sigma }_i\left(t\right)dt$

式中，SDI_i为构造-成岩指数，单位是“MPa.Ma.Km”；D_i(t)是时间-深度指数，表示不同地质时期内埋藏深度随时间变化的函数，单位是km；t₀指需要研究的具体层位所经历的需要计算的第一个历史时期的开始时间点，单位是Ma，t_i则是最后一个构造时期结束的时间点，单位是Ma；σ_i(t)为不同构造时期的古构造应力大小函数，单位是MPa；i＝0,1,2……n，是自然数，指研究的构造时期的期数，不同地层或是目的储层经历的构造活动可能不相同。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中计算构造-成岩指数包含第二种基本计算方法：

${\mathrm{SDI}}_i={\int }_{t_0}^{t_i}D\left(t\right)ϵ\left(t\right)dt={\int }_{t_0}^{t_1}{D}_1\left(t\right){ϵ}_1\left(t\right)dt+...+{\int }_{t_{i-1}}^{t_i}{D}_i\left(t\right){ϵ}_i\left(t\right)dt$

式中，SDI_i为构造-成岩指数，单位是“MPa.Ma.Km”；D_i(t)是时间-深度指数，表示不同地质时期内埋藏深度随时间变化的函数，单位是km；t₀指需要研究的具体层位所经历的需要计算的第一个历史时期的开始时间点，单位是Ma，t_i则是最后一个构造时期结束的时间点，单位是Ma；ε_i(t)为不同构造时期的构造缩短量的函数，单位是MPa；i＝0,1,2……n，是自然数，指研究的构造时期的期数，不同地层或是目的储层经历的构造活动可能不相同。

在上述任一方案中优选的是，所述构造-成岩指数均可以用来定量评价构造-成岩强度。

本发明还提供一种储层质量评价方法，其首先采用上述任一项所述的构造-成岩强度的定量评价方法对构造-成岩强度进行定量评价，然后根据定量评价结果，对储层质量进行评价。

优选的是，所述储层质量评价方法基于构造-成岩作用。

在上述任一方案中优选的是，具体储层质量评价方法包括恢复不同构造时期古构造应力场的方向和大小，通过建立地质模型和力学模型，利用有限元数值模拟的方法，获得不同构造时期古构造应力场的分布规律；利用钻井数据，恢复地层的埋藏史曲线分布；通过构造-成岩指数计算方法，定量预测构造-成岩指数的分布规律；根据构造-成岩指数与储层物性的关系，评价储层质量，选出优质储层。

优质储层是指储层物性好，开发难度低，具有开采价值的储层。

本发明的构造-成岩强度的定量评价及储层质量评价方法不仅能够定量反映一个地区在沉积储层的形成和演化过程中，构造作用和成岩作用的强度及其对储层演化的控制作用，便于客观地定量评价构造作用和成岩作用对储层形成演化过程的综合影响，还利用构造成岩指数与储层物性的关系，为储层质量的定量评价提供新的途径，为油气勘探开发提供一种可靠的信息，从而降低油气勘探开发的风险成本。

附图说明

图1是按照本发明构造-成岩强度的定量评价及储层质量评价方法的一优选实施例的构造-成岩强度的定量评价与储层质量评价流程图。

图2是图1实施例的古构造最大主应力分布规律图。

图3是图1实施例的埋藏史曲线图。

图4是图1实施例的构造-成岩指数演化与储层孔隙度演化关系图。

图5是图1实施例的不同构造带的构造-成岩指数与储层孔隙度关系图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。

一种构造-成岩强度的定量评价及储层质量评价方法具体内容包括：(1)定量反映不同构造时期的构造变形强度大小及其演化；(2)利用盆地模拟技术，恢复地层的埋藏史曲线，然后计算目的层的时间-深度指数；(3)计算构造-成岩指数；(4)基于构造-成岩作用，评价储层质量。具体步骤如下：

第一步：定量反映不同构造时期的构造变形强度大小及其演化。采用两种方法：第一种方法为利用岩石声发射实验获取不同构造时期的古构造应力大小；第二种方法为利用平衡剖面技术，恢复不同构造时期的构造缩短量。用古构造应力大小或构造缩短量定量反映不同构造时期的构造变形强度及其演化。

第二步：利用盆地模拟技术，恢复地层的埋藏史曲线，然后计算目的层的时间-深度指数。首先，在地层不整合剥蚀量恢复的基础上，利用盆地模拟技术恢复地层的埋藏史曲线；然后，用Smobra and Chang,1997方法计算得到目的层的时间-深度指数，即埋藏史曲线与时间轴和深度轴所组成面积的大小，时间-深度指数定量表示成岩作用对储层的影响,反映埋藏时间、温度和压力对埋藏过程中储层的影响。

第三步：计算构造-成岩指数。采用两种方法计算构造-成岩指数，该两种方法计算得到的任意一个构造-成岩指数均能够定量反映构造-成岩强度的大小，构造-成岩指数越大，构造-成岩强度也越大。构造-成岩指数的第一种基本计算方法是：

${\mathrm{SDI}}_i={\int }_{t_0}^{t_i}D\left(t\right)\sigma \left(t\right)dt={\int }_{t_0}^{t_1}{D}_1\left(t\right){\sigma }_1\left(t\right)dt+...+{\int }_{t_{i-1}}^{t_i}{D}_i\left(t\right){\sigma }_i\left(t\right)dt$

式中，SDI_i为构造-成岩指数，单位是“MPa.Ma.Km”；D_i(t)是时间-深度指数，表示不同地质时期内埋藏深度随时间变化的函数，单位是km；t₀指需要研究的具体层位所经历的需要计算的第一个历史时期的开始时间点，单位是Ma，t_i则是最后一个构造时期结束的时间点，单位是Ma；σ_i(t)为不同构造时期的古构造应力大小函数，单位是MPa；i＝0,1,2……n，是自然数，指研究的构造时期的期数，不同地层或是目的储层经历的构造活动可能不相同。

构造-成岩指数的第二种基本计算方法是：

${\mathrm{SDI}}_i={\int }_{t_0}^{t_i}D\left(t\right)ϵ\left(t\right)dt={\int }_{t_0}^{t_1}{D}_1\left(t\right){ϵ}_1\left(t\right)dt+...+{\int }_{t_{i-1}}^{t_i}{D}_i\left(t\right){ϵ}_i\left(t\right)dt$

式中，SDI_i为构造-成岩指数，单位是“MPa.Ma.Km”；D_i(t)是时间-深度指数，表示不同地质时期内埋藏深度随时间变化的函数，单位是km；t₀指需要研究的具体层位所经历的需要计算的第一个历史时期的开始时间点，单位是Ma，t_i则是最后一个构造时期结束的时间点，单位是Ma；ε_i(t)为不同构造时期的构造缩短量的函数，单位是MPa；i＝0,1,2……n，是自然数，指研究的构造时期的期数，不同地层或是目的储层经历的构造活动可能不相同。

第四步：基于构造-成岩作用，评价储层质量。包括恢复不同构造时期古构造应力场的方向和大小，通过地质模型和力学模型的建立，利用有限元数值模拟的方法，获得不同构造时期古构造应力场的分布规律；利用钻井数据，恢复地层的埋藏史曲线分布；通过构造-成岩指数计算方法，定量预测构造-成岩指数的分布规律；根据单井构造成岩指数与储层物性的关系，评价储层质量，选出优质储层。这里同时给出构造-成岩强度定量评价方法以及基于构造-成岩作用的储层质量评价流程，如图1。

采用上述方法，对塔里木盆地库车前陆盆地的构造-成岩强度及其对油气储集层影响和储层质量进行客观的评价，提供了较好的结果。首先利用岩石声发射实验获取不同构造时期的古构造应力大小；利用平衡剖面技术，恢复不同构造时期的构造缩短量。得到不同构造时期古构造应力分布数据表和古构造最大主应力分布规律图，如表1和图2。图2中右边纵轴是深度，单位是km，图例代表横轴距离。

表1 不同构造时期古构造应力分布数据表

然后，在地层不整合剥蚀量恢复的基础上，利用盆地模拟技术，恢复地层的埋藏史曲线，如图3，实线函数代表储层顶部，虚线函数代表储层底部，地层是从K开始埋藏的，上方X轴从左到右分别是地质时代K、E、N、Q。用Smobra and Chang,1997方法计算得到目的层的时间-深度指数，即埋藏史曲线与时间轴和深度轴所组成面积的大小，时间-深度指数定量表示成岩作用对储层的影响,反映埋藏时间、温度和压力对埋藏过程中储层的影响。

在上述结果的基础上，计算构造-成岩指数。采用两种方法计算构造-成岩指数。第一种基本计算方法是

${\mathrm{SDI}}_i={\int }_{t_0}^{t_i}D\left(t\right)\sigma \left(t\right)dt={\int }_{t_0}^{t_1}{D}_1\left(t\right){\sigma }_1\left(t\right)dt+...+{\int }_{t_{i-1}}^{t_i}{D}_i\left(t\right){\sigma }_i\left(t\right)dt$

式中，SDI_i为构造-成岩指数，单位是“MPa.Ma.Km”；D_i(t)是时间-深度指数，表示不同地质时期内埋藏深度随时间变化的函数，单位是km；t₀指需要研究的具体层位所经历的需要计算的第一个历史时期的开始时间点，单位是Ma，t_i则是最后一个构造时期结束的时间点，单位是Ma；σ_i(t)为不同构造时期的古构造应力大小函数，单位是MPa；i＝0,1,2……n，是自然数，指研究的构造时期的期数，不同地层或是目的储层经历的构造活动可能不相同。

构造-成岩指数的第二种基本计算方法是：

${\mathrm{SDI}}_i={\int }_{t_0}^{t_i}D\left(t\right)ϵ\left(t\right)dt={\int }_{t_0}^{t_1}{D}_1\left(t\right){ϵ}_1\left(t\right)dt+...+{\int }_{t_{i-1}}^{t_i}{D}_i\left(t\right){ϵ}_i\left(t\right)dt$

式中，SDI_i为构造-成岩指数，单位是“MPa.Ma.Km”；D_i(t)是时间-深度指数，表示不同地质时期内埋藏深度随时间变化的函数，单位是km；t₀指需要研究的具体层位所经历的需要计算的第一个历史时期的开始时间点，单位是Ma，t_i则是最后一个构造时期结束的时间点，单位是Ma；ε_i(t)为不同构造时期的构造缩短量的函数，单位是MPa；i＝0,1,2……n，是自然数，指研究的构造时期的期数，不同地层或是目的储层经历的构造活动可能不相同。通过上述计算，得到了不同时期的构造-成岩指数分布，如图4。从图4可以看出，库车前陆盆地构造-成岩指数演化与储层孔隙度演化密切相关。从65Ma以来，该构造带的构造-成岩指数由弱变强，呈逐渐增强的变化规律，在65-20Ma期间，构造-成岩指数增加相对缓慢，之后构造-成岩指数增加相对较快。受构造-成岩指数的控制作用，储层的孔隙度由大变小，呈逐渐减小的变化规律，在65-20Ma期间，由于构造-成岩指数增加相对缓慢，因而储层的孔隙度减小的速度也相对缓慢；之后，构造-成岩指数增加相对较快，因而导致储层的孔隙度减小的速度也相对较快。最后，通过上述计算结果，能够基于构造-成岩指数对储层质量进行评价，如图5。图5表示不同的构造带在经历了沉积以来的构造-成岩作用后，现在所表现出来的构造-成岩指数与孔隙度的关系图。从图5可以看出，克拉苏构造带的构造-成岩指数最大，其储层孔隙度最低；其次是秋里塔格构造带，其储层孔隙度也介于二者之间；前缘隆起带的构造-成岩指数最小，其储层孔隙度最高。构造成岩指数能够定量评价构造-成岩强度，构造-成岩指数越大，构造-成岩强度也越大。从图5可以看出可以利用构造-成岩强度来定量评价储层质量好坏，说明不同构造带的构造-成岩强度不同，储层物性也不同。

本实施例评价结果能够为塔里木盆地库车前陆盆地的储层预测和评价提供新方法，降低了复杂储层的油气勘探开发的风险。