國家重點實驗室 巖石物理相研究及應(yīng)用 國家重點實驗室 主要內(nèi)容 1、巖石物理相的概念 2、研究進展 3、巖石物理相研究內(nèi)容 4、巖石物理相的表征方法 5、巖石物理相的劃分 6、用模糊聚類方法劃分巖石物理相 7、 8、小結(jié) 國家重點實驗室 1、巖石物理相的概念（ 念的提出 上世紀(jì) 70年代由 藏描述技術(shù)（ 這一技術(shù)首次將 地質(zhì)、測井、地震、生產(chǎn)測試 等油田技術(shù)緊密地結(jié)合起來，以油藏地質(zhì)體為研究對象，綜合運用以上技術(shù)，對 油藏的幾何形態(tài) 、 儲層的地質(zhì)特征 、 流體的性質(zhì) 以及 油藏的空間展布進行多學(xué)科綜合研究，最終給出 油藏的三維可視化模型 。 1、基本概念 國家重點實驗室 1、巖石物理相的概念（ 念的提出 油藏描述概念的提出和油藏描述技術(shù)應(yīng)用不僅提高了油田勘探和開發(fā)的水平，提高了油田的經(jīng)濟效益，也同時為油田工程師和油田科研人員提供了系統(tǒng)化的研究思路；此外隨著油藏描述技術(shù)的應(yīng)用與不斷發(fā)展，也極大地加速了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和應(yīng)用，也催生了新的概念和學(xué)科。 圖 1給出了油藏描述技術(shù)流程圖 1、基本概念 國家重點實驗室 引自熊綺華等 現(xiàn)代油藏描述技術(shù)及其應(yīng)用 石油學(xué)報（ 1994）增刊 巖石物理相 從這個流程圖中可以看出，巖石物理相是巖相、儲集相以及成巖模型的綜合反映，是油藏描述中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。 1、基本概念 國家重點實驗室 1、巖石物理相的概念（ 石物理相 通過油藏描述技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)， 儲層屬性的好壞往往不決定于單一的因素，并且也不是一成不變的，而是各種 地質(zhì)條件，包括沉積作用、成巖作用、后期構(gòu)造改造作用 等因素綜合作用的結(jié)果，同時還將隨著 油田開發(fā)程度 的提高而不斷地變化。而儲層屬性的變化最直接的反映在 巖石物性的變化 ，可以說巖石物性是宏觀儲層屬性的 基本單元 。 1、基本概念 國家重點實驗室 1、巖石物理相的概念（ 石物理相 正是認識到了這一點，石油大學(xué)熊綺華教授提出了 “ 巖石物理相 ” 的概念。熊教授認為： 巖石物理相是多種地質(zhì)作用形成的成因單元，它是沉積微相、成巖儲集相、后期構(gòu)造改造等作用的綜合效應(yīng)，它最終表征為現(xiàn)今的孔隙幾何學(xué)特征孔隙模型 。 1、基本概念 國家重點實驗室 2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國學(xué)者 將其中的砂巖相和粉砂巖相分為三種巖石物理巖類，進行儲集評價； 油天然氣總公司的徐建山將巖相（ 之為巖石物理相，并指出由單純的沉積環(huán)境分析向 沉積相與巖石物理相結(jié)合 的分析將是（未來在儲層研究中）值得注意的發(fā)展趨勢。 國家重點實驗室 2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 油大學(xué) 熊綺華 教授等將巖石物理相定義為： 巖石物理相是沉積作用、成巖作用和后期構(gòu)造作用的綜合效應(yīng)，它最終表現(xiàn)為現(xiàn)今的孔隙幾何學(xué)特征孔隙模型。 熊教授同時詳細闡明了巖石物理相研究中的 兩大要素、表征參數(shù)和相應(yīng)的研究思路和研究方法。 1995)、呂曉光等（ 1997)、戴厚柱（ 1998)、郭燕華等（ 2000)、程會明等（ 2002) 、代金友等（ 2003) 等也都相繼開展了這方面的研究。 國家重點實驗室 3、巖石物理相的表征方法 巖石物理相的表征參數(shù)（包括 4種類型的參數(shù)）： 1、巖石骨架參數(shù)：礦物成份，顆粒大小與分布，分選，磨圓度，膠結(jié)等結(jié)構(gòu)特征參數(shù) 2、孔隙網(wǎng)絡(luò)特征：孔隙類型，孔喉大小、孔喉配位數(shù)、迂曲度以及毛管壓力曲線特征等表征孔喉網(wǎng)絡(luò)的參數(shù) 3、孔隙內(nèi)黏土礦物敏感性特征：黏土礦物成份，產(chǎn)狀，組合類型、含量以及流體通過時引起的儲層孔隙結(jié)構(gòu)變化的敏感性 4、孔隙表面特征：粗糙度、潤濕性等 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 主要涉及以下內(nèi)容： 糙度、潤濕性等 物成份，顆粒大小與分布，分選，磨圓度，膠結(jié)等結(jié)構(gòu)特征參數(shù) 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 隙類型，孔喉大小、孔喉配位數(shù)、迂曲度以及毛管壓力曲線特征等表征孔喉網(wǎng)絡(luò)的參數(shù) 土礦物成份，產(chǎn)狀，組合類型、含量以及流體通過時引起的儲層孔隙結(jié)構(gòu)變化的敏感性 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究 沉積相和沉積微相的研究是地質(zhì)研究的基礎(chǔ)，沉積微相研究的方法也由原先的定性向半定量，定量化，自動化的方向發(fā)展。要實現(xiàn)沉積微相定量自動化的劃分就必須借助于測井資料。 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究 實際上，早在 1979 年， O 就提出了電相( 的概念，從而在測井和地質(zhì)這個學(xué)科間架起了一座相互溝通的橋梁，使得利用測井資料研究沉積相和沉積微相成為可能。隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，沉積微相的研究逐漸定量化。利用測井資料劃分沉積微相屬于人工智能的范疇，從大的分類來看，可以分為 2 種 :一種是 無監(jiān)督信號的模式識別 方法，如馬世忠等人，提出的定量自動識別測井微相的數(shù)學(xué)方法； 另一種是 有監(jiān)督信號的模式識別 方法，如冉啟全等人，提出的利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別測井微相的方法。大量的油田資料表明，最能反映沉積微相特征的常規(guī)測井資料是自然電位 (、自然伽馬 ( 和微電阻率曲線。 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究 定量自動化劃分沉積微相可參考的最新的文獻主要有： 冉啟全，李仕倫，李元元 . 用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別沉積微相 . 石油勘探與開發(fā)， 1995 ， 22 (2) 文政，雍世和，王中文 . 應(yīng)用測井資料定量識別沉積微相 1996； 14(1) 馬世忠，黃孝特，張?zhí)?石油地球物理勘探， 2001； 35(5) 劉紅歧，彭仕宓，夏宏泉等 測井曲線元數(shù)學(xué)特性及沉積微相定量識別 中國海上油氣， 2004；16(6) 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究沉積微相的自動判別 常見的測井曲線形態(tài)通常分為 鐘形、箱形、漏斗形、指形，齒化及復(fù)合形 ?？梢酝ㄟ^一些參數(shù)描述各分層內(nèi)曲線（主要是巖性曲線）的形態(tài)特征，再根據(jù)其沉積相和沉積亞相類型判斷微相，這些參數(shù)主要是： 巖性 、曲線的比幅度、曲線的方差、曲線的斜率等參數(shù) 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究測井曲線形態(tài)特征分析 1. 巖性 巖性是劃分沉積微相的主要依據(jù)，因此首先要初步地估算巖性類型。通常根據(jù) 照常規(guī)的計算泥質(zhì)含量的方法，確定巖性，當(dāng)然這樣確定的巖性并不是很準(zhǔn)確，只是起到指示沉積微相的作用。 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究測井曲線形態(tài)特征分析 2. 曲線的比幅度 是指曲線的幅度與其厚度的比，顯然指形曲線的比幅度應(yīng)該較大，其它形態(tài)相對較小。此外比幅度也在一定程度上反映巖性的變化。實際計算時，分別尋找層內(nèi)最大和最小值，以是 小值與厚度的比定義為左比幅度，最大值與厚度的比定義為右比幅度。顯然左比幅度越大，粒度越粗；相反，粒度變細。 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究測井曲線形態(tài)特征分析 3. 曲線的方差 曲線的實際上反映了粒度的分選性。如果粒度分選好，物性變化不大，測井曲線則近似為直線，測井?dāng)?shù)據(jù)的均值主要集中在曲線元的中部，只有頂?shù)讛?shù)據(jù)與均值偏差大一些，因此方差較小。這種情形對應(yīng)了箱形曲線元。如果粒度分選性差，說明物性變化較大，反映到測井曲線上，則有一定的起伏，曲線元可能為漏斗形、鐘形或者指形，其測井?dāng)?shù)據(jù)相對分散，有相當(dāng)一部分數(shù)據(jù)點遠離均值，必然導(dǎo)致方差較大。實際的計算表明，大段的泥巖層，其方差是各種沉積環(huán)境中最小的，對應(yīng)于河道間、支流間灣或三角洲泥的沉積。 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究測井曲線形態(tài)特征分析 4. 曲線的斜率 曲線的斜率識別曲線形態(tài)最重要的參數(shù)，表 1給出了鐘形、漏斗形、箱形和指形的斜率特征。斜率分為上斜率，上斜率是從本段內(nèi)起始點到中點，這段曲線內(nèi)，連續(xù)遞減或遞增變化最大的一段曲線的斜率。這一變化反映了曲線整體的變化趨勢，斜率并不是局限于兩個點之間的變化，而是反映指示曲線的總體變化規(guī)律。同理，下斜率則從中點到最后一個點開始計算。 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究沉積微相的自動判別 表 1是以 于幾種常見的曲線形態(tài)，計算以上參數(shù)。對于鐘形，上段曲線變化平緩，下部變化劇烈。漏斗形則恰恰相反，箱形和指形曲線兩個斜率近似相等。表 1中曲線的共同特征是上斜率都是負值，下斜率都是正值。如果曲線為 率負值表示巖性變粗，正韻律，如果曲線為電阻率曲線則相反。 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究自動化分沉積微相 5. 自動劃分沉積單元和沉積微相的步驟 根據(jù)以上的研究，自動劃分沉積微相的步驟是： 選擇分層的曲線，一般選擇 給定分層的一些初始參數(shù)； 自動分層； 分層深度調(diào)整；（如果有小層分層數(shù)據(jù)則以上幾步省略） 曲線形態(tài)特征刻畫； 估算巖性； 劃分沉積微相。 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 沉積相和沉積微相的研究自動化分沉積微相實例 6. 自動劃分沉積微相的實例 蘇里格氣田主要產(chǎn)氣層段位于二疊系的石盒子組和山西組。其中山西組和石盒子。其沉積特征如下： 山西組是一套以分流河道為主的砂泥巖沉積，夾煤層。巖性為細砂巖、中砂巖，泥質(zhì)常含不規(guī)則條帶及保存完好的化石，厚度在 40 下石盒子組主要為一套河流三角洲相沉積，巖性為淺灰色含礫粗砂巖、灰灰白色中粗砂巖及灰綠色長石砂巖。厚度為 140 160 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 成巖儲集相研究 成巖儲集相是指影響 儲層性質(zhì)的某種或幾種成巖作用和其特有的儲集空間（縫、孔、洞）的組合 。成巖儲集相的研究包括對成巖作用、成巖階段劃分、成巖序列以及成巖模式 的研究，最后再根據(jù)成巖參數(shù)，如 視膠結(jié)率（ 微孔隙率（ 成巖系數(shù)以及孔隙度（ ） 和滲透率 ( k)等參數(shù)對成巖儲集相進行劃分。主要是以下三項內(nèi)容： 成巖作用類型 成巖作用階段劃分 儲集空間類型及演化 國家重點實驗室 成巖作用類型 成巖作用類型 壓實作用 （中等壓實為主，次為強壓實） 膠結(jié)作用 （中等膠結(jié)為主，次為弱膠結(jié)） 溶解作用 （形成粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？祝?使儲層物性變差 碳酸鹽膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)、自生粘土礦物膠結(jié)、其它自生礦物膠結(jié) 長石溶解、方解石膠結(jié)物溶解、巖屑溶解、粘土雜基溶解 使儲層物性變好 國家重點實驗室 成巖作用階段劃分 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 儲集空間類型及演化 粒間溶孔 、粒間孔、粒內(nèi)溶孔、鑄模孔等 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 前面已經(jīng)說明巖石物理相是沉積作用、成巖作用以及成巖后期構(gòu)造作用的綜合反映，因此現(xiàn)今的 孔隙結(jié)構(gòu)的幾何特征 就是以上要素綜合效應(yīng)的具體體現(xiàn)。 應(yīng)該根據(jù)巖心和露頭的觀察結(jié)果，劃分儲層的孔隙類型，吼道類型及其組合類型。一般根據(jù)毛管壓力曲線可以計算出16項孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。主要是以下幾種： 反映孔喉大小的參數(shù) 排驅(qū)壓力、中值壓力、最大進汞飽和度、最大連通孔喉半徑、平均孔喉半徑 放映吼道分選的參數(shù) 粒度分選系數(shù)、相對分選系數(shù)、歪度、孔喉配位數(shù) 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 成巖儲集相是指影響儲層性質(zhì)的某種或幾種成巖作用和其特有的儲集空間（縫、孔、洞）的組合。成巖儲集相的研究包括對成巖作用、成巖階段劃分、成巖序列以及成巖模式的研究，最后再根據(jù)成巖參數(shù)，如視膠結(jié)率（ 微孔隙率（ 成巖系數(shù)以及孔隙度（ ） 和滲透率 ( k)等參數(shù)對成巖儲集相進行劃分 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 基于相控建模的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測井解釋模型 蘇里格氣田蘇 6區(qū)塊砂巖儲層主要為 水下分流河道微相、河口壩微相和遠砂壩微相 。儲層的沉積環(huán)境決定了其孔、滲性能的好壞，所以利用 沉積相對儲層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)進行定量表征進行約束 ，則更能夠反映儲層孔隙結(jié)構(gòu)的真實空間展布規(guī)律。 把 滲透率與毛管壓力曲線特征參數(shù) 分別進行非線性單相關(guān)分析，結(jié)果表明 孔喉大小和喉道分選程度 是影響蘇里格氣田儲層孔滲性的主要因素，包括 排驅(qū)壓力 (最大孔喉半徑 (平均孔喉半徑 (孔喉半徑均值(分選系數(shù) (參數(shù)，分析結(jié)果見表 2。 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 基于相控建模的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測井解釋模型 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 基于相控建模的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測井解釋模型 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 基于相控建模的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測井解釋模型 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 基于相控建模的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測井解釋模型 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 基于相控建模的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測井解釋模型 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 基于相控建模的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測井解釋模型 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 基于相控建模的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測井解釋模型 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 巖石物理相的微觀孔隙結(jié)構(gòu) 基于相控建模的微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測井解釋模型 國家重點實驗室 利用 上述微觀參數(shù)的空間分布特征進行了研究。首先根據(jù)相控模型計算了工區(qū)內(nèi)所有井的微觀參數(shù)值，構(gòu)成基本的三維數(shù)據(jù)體，采用 后繪制了各參數(shù)的三維模型和各個方向的剖面圖 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 0102030405060剩余粒間孔 粒間溶孔 粒內(nèi)溶孔 不定類 鑄模孔 填隙物溶孔孔隙個數(shù)百分比(%) 蘇里格氣田孔隙類型分布圖 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 根據(jù)儲層砂巖的壓汞法測定的微觀孔喉參數(shù)特征及壓汞典線特征，將工區(qū)儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)分為 4類。 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 巖石物理相表征的參數(shù) 主要參數(shù)包括： 1 泥質(zhì)含量 ( V ， 粒度中值 ( 泥質(zhì)含量和粒度中值主要反映儲層的巖石相特征 2 孔隙度 () ， 滲透率 ( k) 孔隙度、滲透率反映儲層的物性特征 3 流動帶指標(biāo) ) 值 反映儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征。 確定方法及地質(zhì)意義如下： （根據(jù) 系式 ） 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 式中 k ：滲透率， m 2 ； ：有效孔隙度； 狀因子； t ：彎曲度； ：單位顆粒的比表面。 令 2一表征孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù) 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 研究結(jié)果表明 ， 束縛水飽和度 比表面 系密切 ， m) 是把結(jié)構(gòu)和礦物地質(zhì)特征結(jié)合起來判定不同孔隙幾何特征的一個參數(shù)。 將上面的算式整理就可以得到如下的 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 巖石物理相表征的參數(shù) 泥質(zhì)含量、粒度中值、孔隙度、滲透率等宏觀參數(shù)的測井解釋相控測井解釋模型 對巖心分析的孔隙度和滲透率資料統(tǒng)計表明，發(fā)現(xiàn)工區(qū)孔滲參數(shù)分區(qū)分帶性很強，物性分布是受沉積相控制的，因此，可對于孔滲參數(shù)，在完成測井資料標(biāo)準(zhǔn)化、巖心測井資料歸位的基礎(chǔ)上，將巖芯分析孔隙度與補償中子，巖性密度，聲波時差三條曲線分別按照綜合和分沉積微相的思路建立孔隙度解釋模型 。 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 4、巖石物理相的研究內(nèi)容 國家重點實驗室 巖石物理相的命名采用沉積微相、成巖儲集相及孔喉大小綜合命名法 巖石物理相的分類多采用模糊數(shù)學(xué)和聚類分析的方法 5、巖石物理相的劃分 國家重點實驗室 設(shè)有 m 個評價參數(shù)， j 個單元的第 i 個評價因素的指標(biāo)特征量。表征巖石物理相的參數(shù)可以分為越大越好型和越小越好型兩類，對于 k， 越大越好型參數(shù)應(yīng)用以下相對隸屬度公式來描述 5、巖石物理相的劃分 國家重點實驗室 式中 j 個單元的第 i 個評價因素的指標(biāo)隸屬度； 為第 i 個指標(biāo)特征量的最大值。 對于 后再用下 面的式子計算其對于優(yōu)的隸屬度。即 式中 項指標(biāo)的權(quán)重向量為： W = ( ， T (9) 第 i 項指標(biāo) (參數(shù) ) 的權(quán)重， i = 1 ， 2 ， ， m 。 5、巖石物理相的劃分 國家重點實驗室 上式即為求得的模糊優(yōu)化綜合指標(biāo)，以此可以進行儲層巖石物理相的劃分。 應(yīng)用實例 蘇里格氣田為扇三角洲產(chǎn)物。儲層孔隙度 10% 23 %； 滲透率最低 10 - 3m 2， 最高達幾千毫達西 研究結(jié)果表明，相同的巖性相對應(yīng)于較大范圍的物性參數(shù)值，存在不同的巖石物理相。 以后鉆的 16口取心檢查井資料進行研究，對巖心進行歸位處理后，統(tǒng)計 530 多個自然層或?qū)觾?nèi)相對均質(zhì)段的 5、巖石物理相的劃分 國家重點實驗室 各項參數(shù)平均值，并對照巖心分析其主要巖石類型，計算各自然層或?qū)觾?nèi)相對均質(zhì)段的 。在此基礎(chǔ)上，采用模糊優(yōu)化理論進行儲層巖石物理相的綜合劃分?？紤]不同參數(shù)貢獻大小不同，對標(biāo)準(zhǔn)化處理后的 k， d， 分別賦予權(quán)值 0. 1 和 0. 2 。在微機上編程計算，計算結(jié)果結(jié)合儲層巖石相分析劃分為 5 類巖石物理相。 5、巖石物理相的劃分 國家重點實驗室 儲層巖石物理相是沉積作用 ， 成巖作用和后期構(gòu)造改造等作用的綜合反映。儲層巖石物理相研究是儲層精細表征的必然結(jié)果和要求。 孔隙度 () ， 滲透率 ( k) ， 泥質(zhì)含量 ( V ， 粒度中值( 及 流動帶指標(biāo) ) 值 等都是描述巖石物理相的重要參數(shù)，例如 據(jù) 其它巖性物性參數(shù) ， 采用最優(yōu)化綜合評判的方法可以定量劃分巖石物理相。 5、巖石物理相的劃分 國家重點實驗室 巖石物理相是指具有一定巖石物理特性的 儲層成因單元 ，是 沉積作用、成巖作用和后期構(gòu)造作用 的綜合效應(yīng)，它最終表現(xiàn)為現(xiàn)今的儲層孔隙網(wǎng)絡(luò)特征 。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 2. 巖石物理相兩個原理和研究方法 巖石物理相的研究以 疊加和延展原理 為基礎(chǔ)。 延展原理： 巖石物理相首先是儲層沉積微相、成巖儲集相和裂縫相從點 (井點或控制點 ) 到面 (單砂層、砂層組 ) 上的延拓，即延展到平面上的三種相帶 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 2. 巖石物理相兩個原理和研究方法 疊加原理： 平面上三種相帶的有機疊合形成了現(xiàn)今的孔隙網(wǎng)絡(luò)特征 。 巖石物理相的劃分方法 ： 主要有疊加法，加權(quán)平均法，對應(yīng)分析法，主因素法，模糊判別，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，聚類分析等方法。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 巖石物理相作為一種新的儲集層質(zhì)量評價技術(shù)。具體研究流程可概括為： （ 1）在儲集層精細劃分對比基礎(chǔ)上，利用研究區(qū)實驗室分析化驗資料、多井評價成果和沉積相、成巖儲集相、裂縫研究成果，研究巖石微相、成巖儲集相、裂縫平面劃分與展布。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 （ 2）將巖石微相、成巖儲集相、裂縫有機疊加劃分出巖心儲集層巖石物理相類型。 （ 3）充分利用測井信息、地震信息，分別表征出地震、測井儲集層巖石物理相。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 （ 4）以巖心儲集層巖石物理相刻度測井巖石物理相，以測井巖石物理相刻度地震巖石物理相，最終確定油田規(guī)模、油組規(guī)模、小層規(guī)模、單砂體規(guī)模儲集層巖石物理相。 （ 5）對不同規(guī)模儲集層進行質(zhì)量評價，以指導(dǎo)油田勘探與開發(fā)。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 疊加法 指將沉積微相、成巖相、裂縫平面圖進行疊加，以其交集作為巖石物理相分類依據(jù)。這種方法思路清晰，但在實際操作中工作量大，容易受人為因素的影響。 加權(quán)平均法 是指選擇沉積微相、成巖相、裂縫的各井點、各層位的歸一化數(shù)值及權(quán)系數(shù)值，根據(jù)選定的綜合評判函數(shù) : 來計算 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 其中 ： 巖石物理相系數(shù) 表征巖石物理相特性的參數(shù) 加權(quán)系數(shù) n 為參數(shù)個數(shù)。 這種方法操作簡單，但對各種因素所占的權(quán)系數(shù)值很難確定，因此存在人為誤差。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 對應(yīng)分析法 指將通過因子分析方法，將 變量和樣品反應(yīng)到同一因子平面上 ，以 揭示樣品和變量間的關(guān)系 ，可以從因子載荷圖上對樣品進行直觀的分類。這種方法雖然能把地質(zhì)解釋樣品特征變量的重要程度反映出來，并對樣品進行分類，但實際應(yīng)用中，它一般分多步進行，操作復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤差傳導(dǎo)。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 主因素法 指由一系列反映儲層巖石物理特征的參數(shù)，包括 沉積、物性、孔喉大小、孔喉的均質(zhì)和連通狀況、成巖作用程度 等來劃分巖石物理相。首先利用因子分析把數(shù)量較多的因子歸結(jié)為幾個綜合因子，然后用 主成分判別分析 方法對多種影響因素進行綜合評價，最終得到一個 綜合評判系數(shù) ，據(jù)此進行巖石物理相分類。此方法實現(xiàn)過程工作量大，操作煩雜。另外，如加入物性等因素則與儲層巖石物理相強調(diào)從儲層成因出發(fā)來表征儲層成因機理的含義不符。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 此外， 聚類分析，模糊聚類，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 等方法都屬于模式判別的范疇，他們都是先要有一定的標(biāo)準(zhǔn)樣本，經(jīng)過學(xué)習(xí)，然后采用一定的分類標(biāo)準(zhǔn)，對未知樣板進行判別。關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)要做單獨介紹，這里先不講。下面通過一個實例，講述 模糊聚類分析 的研究方法。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 以棗南油田為例，講述模糊聚類劃分巖石物理相的方法。這一方法能較好地反映儲層儲集性能的成因特征。 油田概況 棗南油田位于 河北省滄縣 境內(nèi)，是一個典型的 陸相湖泊沖積扇沉積形成的復(fù)式斷塊油藏 。它處于黃驊凹陷孔店構(gòu)造帶中部孔西主斷層的南側(cè)，風(fēng)化店構(gòu)造的南翼。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 油田概況 棗南斷塊新生界孔店組 孔一段 油組 油藏是油田的主力油藏，沉積環(huán)境為沖積扇扇中亞相。該油組砂泥互層，儲層以細砂巖為主，平均孔隙度為 22. 5 % ，滲透率為 168 10- 3 油組共分 13 小層，小層平均厚度為 20 m。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 模糊聚類劃分巖石物理相方法 直接從儲層巖石物理相的概念出發(fā)或利用因子分析劃分巖石物理相都存在一些缺點。采用 模糊聚類方法 進行巖石物理相劃分時，把樣品看作是歐氏空間 的點，用樣品 隸屬度 進行分類。這種方法避免了多步法的復(fù)雜，防止了誤差的傳遞。在參數(shù)一定的情況下，不存在人為因素的影響，類間特征明顯。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 設(shè)對于 m 維總體 U 的一個樣本 A ，樣本長度為 n (已知 ) ，由于樣品 m 個特征 (已知 ) 的物理量量綱 不同，所以先對其進行規(guī)格化。公式如下 : 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 聚陣 R 經(jīng)規(guī)格化后變換為元素在 0 ， 1 區(qū)間的 模糊特征聚陣 : 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 將容量為 n 的樣本 A 分為 c 類，樣品的每一類都有一個中心位置，稱為聚類中心，描述該聚類中心的矩陣表示為： 式中， 示第 h 類聚類中心特征 i 的聚類中心值，由聚類過程中按照給定類別數(shù)多次迭代確定。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 樣品隸屬度矩陣為： 把表征樣品特征的權(quán)值記為 滿足 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 隸屬度： 是模糊數(shù)學(xué)中基本概念，他是指一個模糊量隸屬于一個（模糊）集合的程度。例如模糊量 c，他的定義空間是 0， 1， c=么他的隸屬度是 1 隸屬函數(shù)： 是模糊集合論中最基本的概念之一，也是模糊集合理論應(yīng)用于實際問題的基礎(chǔ)和橋梁，一個模糊對象，只有給出符合實際的隸屬度函數(shù)，才能應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)得方法進行分析計算。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 在聚類中心確定后， 可用樣品 j 距中心模式 示如下 : 聚類過程是采用區(qū)域搜索的迭代過程實現(xiàn)的， 即確定聚類中心和隸屬度矩陣。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 聚類參數(shù)的選擇 用反映沉積作用和成巖作用的參數(shù)來表征樣品 的沉積微相和成巖相的疊加特征，對于孔一段 油 組，設(shè) n = 220 ， m = 6 ， c = 5 。該聚類基于小層內(nèi)砂 巖平均參數(shù)。反映沉積作用的參數(shù)包括 : 聲波時差 t 、砂巖厚度 h 、小層中砂巖比例 巖中泥質(zhì)含量反映成巖作用程度的參數(shù)有視壓實率 和 視膠結(jié)率 。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 聚類類型特征 選取上述參數(shù)對孔一段 油組進行聚類，結(jié)果見表 1 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 從表中可以看出 : (1) 隨著巖石物理相由差變好， 和 均由高變低，說明使儲層儲集物性變差的壓實、膠結(jié)作用減弱，而使儲層儲集物性變好的溶解作用增強。 (2) 隨著巖石物理相由差變好， 表征沉積的參數(shù)變化不一， t 和S b 增高， V 低， h 對物理相的響應(yīng)不明顯。 (3) 相對較高，壓實率中等，膠結(jié)率中等偏弱，表明使儲層儲集性能變差的成巖作用弱，儲集性能好。統(tǒng)計表明，此類巖石物理相有效孔隙度均值為 23. 462 ，滲透率均值為 314. 804 10- 3有效孔隙度均值為 22. 935 ，滲透率均值為 263. 548 103 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 有效孔隙度均值為 21. 661 ， 滲透率均值為 154. 271 10- 3有效孔隙度均值為 18. 781 ， 滲透率均值為 10- 3 有效孔隙度均值為 101335，滲透率均值為 9. 121 8 10- 3 (4) 巖石物理相是沉積微相和成巖儲集相的交集，好的巖石物理相儲層對應(yīng)好的巖性、物性和儲集性能。其中 為致密砂巖，在合注合采的情況下很難動用。 (5) 盡管砂巖比例低、砂巖中泥質(zhì)含量較高，但由于其成巖作用中等，所以儲集物性中等。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 開展儲層巖石物理相研究的目的在于對油氣儲集層進行質(zhì)量分類、預(yù)測高產(chǎn)、低產(chǎn)區(qū)。由于孔一段 油組小層多為合注合采，不易進行產(chǎn)量劈分，所以采用綜合單井產(chǎn)層的產(chǎn)能資料和小層物理相信息，對單井進行物理相劃分和產(chǎn)能評估。對應(yīng) 4 類有效物理相儲層分了 4 類單井物理相。表 2 是利用 182口井單井物理相與用井史計算的產(chǎn)油指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系。 巖石物理相的應(yīng)用 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 其中： 型是指單井生產(chǎn)層段的物理相類型 累積生產(chǎn)時間是指生產(chǎn)井的生產(chǎn)天數(shù) 累積產(chǎn)油量是指生產(chǎn)井未報廢或轉(zhuǎn)注前的總產(chǎn)油量 日均產(chǎn)油量是指單井生產(chǎn)井段的累積產(chǎn)油量與生產(chǎn)時間的比值 每米每日平均產(chǎn)油量是指生產(chǎn)井所有生產(chǎn)月份的月產(chǎn)油 / (月生產(chǎn)天數(shù)當(dāng)月有效厚度 ) 的均值 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 其中： 有效厚度是指生產(chǎn)井所有月份的有效厚度的均值； 井?dāng)?shù)是某一物理相類型井的數(shù)目； 均值、最大值、最小值是同一物理相類型井中產(chǎn)能參數(shù)的均值、最大值、最小值。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 從表 2 可以看出，從 變化到 ，各項指標(biāo)均變差，特別是日均產(chǎn)油量和單井每米每日平均產(chǎn)油量。由于單井中儲層質(zhì)量有差別，所以 物理相類型只是從整體上標(biāo)度井的好壞 。 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 對于 差的物理相 儲層會使上述指標(biāo)降低。對于 井， 好的物理相 儲層會使上述指標(biāo)升高。 因此，用 模糊聚類方法 劃分的小層物理相的各項指標(biāo)在不同的相類型下產(chǎn)能會有明顯的差異 國家重點實驗室 (1) 儲層巖石物理相的評價方法較多，但都不同程度地存在其局限性。 模糊聚類技術(shù) 可以減少多步法的誤差傳導(dǎo)，其思路清晰，運算快捷，是進行儲層巖石物理相研究的理想方法。 (2) 儲層巖石物理相的模糊聚類劃分結(jié)果與物性統(tǒng)計結(jié)果相一致，與儲層的產(chǎn)能狀況相符，說明此方法劃分的巖石物理相類型能較好地反映儲層儲集性能的成因特征。其對儲層的分類評價，可以作為油田開發(fā)措施調(diào)整和合理儲層管理的依據(jù)。 小結(jié) 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 巖石物理相主要研究流程 6. 用模糊聚類方法劃分巖石物理相 國家重點實驗室 利用自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行儲集層巖石物理相分析，不需要對輸入的地震屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，不必建立各種儲集層巖石物理相的對應(yīng)地震屬性數(shù)據(jù)庫，只要將網(wǎng)絡(luò)自動分類號與相應(yīng)的井巖石物理相對應(yīng)，即可在全區(qū)實現(xiàn)自動巖石物理相分類，具有方便快速的特點。因此在本研究中采用自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對地震屬性進行自動分類，劃分出不同的