石油開發地質
正文
從油、氣田發現直到開採終了的全部過程中，為查清油、氣田地下地質狀況以及油田在開採中發生的變化所進行的地質工作，其目的是為正確評價油、氣田的開採價值,編制合理的開發設計,進行投產後的科學管理和調整，並為選用提高石油採收率方法提供地質依據。具體工作內容是以油、氣藏為單元，綜合研究它的開發地質特徵：①構造形態、斷層分布、節理裂隙的發育程度；②儲層的岩石性質、物理性質、幾何形態、連續性和儲油孔隙性以及滲透能力的空間變化；③隔層的岩石性質、厚度和分布；④儲層內油、氣、水飽和度，油、氣、水層的分布及其在開採過程中的變化；⑤油、氣、水的物理、化學性質及其相互關係；⑥油層原始壓力和溫度場的分布及其在開採過程中的變化；⑦天然驅動方式及其能量大小；⑧分級、分層、分區計算油、氣原始地質儲量；⑨與鑽井、開採和集輸工藝有關的其他油田地質問題，如鬆散易塌易漏層、高水敏性的易膨脹層、異常高壓層、易損壞鑽井泥漿的膏鹽層、易腐蝕鋼管的水層分布及礦區的天然地震、新構造活動等。儲層 油、氣藏中具有為油氣儲存、流動空間的岩層，分碎屑岩儲層和碳酸鹽岩儲層兩大類。碎屑岩儲層中最常見的是砂岩儲層，砂岩的儲油空間是砂粒的粒間孔隙或以原有組構為骨架的次生溶蝕孔。半徑以微米計，具有毛細管性質，有時裂縫也可以是砂岩儲層的重要滲流通道。碳酸鹽岩儲層除粒間孔隙外還有大量裂縫，以及成岩後溶蝕形成的次生孔隙和各種溶洞。有時也根據石油在孔、洞、縫這些空間中的滲流方式把儲層分為孔隙型、裂縫型和孔隙裂縫雙重型三大類。
砂岩儲層 由許多個沉積成因不同的砂岩體組成。這些互相隔開的、相對獨立的油、氣、水運動單元的砂岩體稱為油砂體。不同性質的油砂體在垂直方向上的疊加，構成了油層的層間非均質性。油砂體的形態、面積、延伸方向、各向連續性、厚度、孔隙度以及滲透率在平面上的變化等，構成油砂體的平面非均質性。一個數米厚的砂岩儲層，內部顆粒粗細、滲透率大小、層理構造類型仍有很大差異。這種差異受沉積成因的影響，有一定的規律性，或上粗下細，或下粗上細，可以有幾個粗細相間的韻律,有時夾有不連續的薄泥質隔層或紋層,構成了油砂體的層內非均質性。砂岩儲層的微觀孔隙結構非常複雜（見彩圖）。堆集的砂粒之間形成孔隙(P),砂粒的相互接觸形成很窄的喉道(Th)，流體通過喉道在孔隙之間流動。有的孔隙是完全孤立的。孔隙內一般充填有更細的粘土礦物，不同產狀和晶形的粘土不同程度地破壞孔隙，這些構成了油砂體微觀結構的非均質性。砂岩儲層的非均質性，直接影響著開發時油、氣、水的運動，是決定各項開發措施的重要依據。
石油開發地質隔層 油砂體之間的不滲透岩層。穩定分布的隔層一般是泥質岩類或石膏、岩鹽等蒸發岩類，緻密的灰岩也可形成良好的隔層。其他如鈣質充填、瀝青充填層等都可成為隔層，但不穩定。隔層的分布特點是對比劃分油砂體的依據之一，也是劃分開發層系和套用分層開採工藝的重要條件。隔層內有無明顯的或潛在的裂縫及其岩石力學性質，是決定注水壓力、油層壓力水平和壓裂增產措施時必須考慮的因素。一旦層間串流，分層開採將無法進行。
決定儲層特徵的地質因素 可歸結為地質歷史中沉積、成岩和構造三大作用。沉積作用形成的岩石性質是儲層的基礎，石油開發地質工作者套用各種地質資料復原一個儲層的古沉積環境，與現代相同環境的沉積模式比較，描述、解釋和預測這個儲層的各種特徵。這種儲層沉積相研究方法是一個重要的油礦地質工作方法，用以研究砂岩儲層，已有顯著成效。儲層沉積相研究配合開發地震地層學，能更有效地發揮作用。
油氣藏中的油、氣、水 原油 與開發有關的原油物理性質是密度、粘度、含蠟量、凝固點等。粘度影響油層的生產能力,注水開發時原油粘度愈大,則無水採收率愈低，耗水量愈大。重質油一般用熱采方法開發（見稠油開採）。開採原油時,石蠟從原油中析出,沉積於油管或輸油管線中，形成蠟堵。當石蠟熔點接近油層溫度時,由於注冷水帶來的油層降溫,可能使蠟固體堵塞油層孔隙喉道，因此注水開發時需要採取特別措施。原油凝固點高低，一般決定於含蠟量。高凝固點原油給集輸帶來困難。在油層條件下，原油中溶解有一定數量的天然氣,天然氣溶於石油中可以導致石油的體積膨脹,比重和粘度降低，有利於石油的開採。當油層壓力降低到某一界限時,所溶解的天然氣開始從原油中逸出,這時的壓力稱原油的飽和壓力(或稱泡點)。泡點（bubble point）關係到開始注水的時機和壓力水平等重大問題的決定。
天然氣 在地下儲層中，以氣頂氣、溶解氣或純產氣層等各種產狀存在，其物理性質如比重、粘度對氣層的開採影響較小，而組分尤其是相態，在開採天然氣時必須認真研究，以便採取措施，避免重組分的損失。
油田水 其化學組分（包括總礦化度、含鹽量、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl、SO厈和HCO婣等六種常見離子及其他微量元素的含量），反映油藏的形成和保存條件，也關係到礦場地球物理測井解釋的準確性。一些離子如鈣、鎂的含量，是篩選提高採收率方法的重要指標。有些油田水中含有較多的稀有元素，可以成為有經濟價值的礦床。
油、氣、水分布 包括油、氣、水界面的位置，是層狀邊水還是塊狀底水；邊水或底水的水體大小及其與含油、氣區的連通好壞；油藏存在氣頂時油氣界面的位置及氣頂的大小；僅為一個氣、油、水系統還是多個系統等。油、氣、水分布狀態反映油藏形成時的圈閉條件，並影響將採取的開發措施。油、氣、水在油藏內部的分布，反映了油藏中各種力的平衡（特別是重力和毛細管力之間的關係）。在開採中油、氣、水的分布反映了開採的效果，並為油田開發的調整提供依據。
油層壓力 反映油藏的承壓狀況，是表示油田水動力條件和不同水動力系統的重要指標。油層壓力與儲層及其內部油、氣、水的分布緊密相關（特別在油藏投入開發以後）。分析油田的原始壓力場的分布及其在開採中的變化，不僅是制定各種開發措施的重要依據，還可藉以了解其他開發地質特徵。
油藏溫度 油藏熱力學條件的一個重要參數，通常同埋深和地區的溫度梯度有關。油藏開發一般是一個等溫過程，溫度變化極小。
油藏的天然驅動方式 油藏中自然存在著某一種起主導作用的驅動力,由儲層的物理性質和非均質程度,流體性質，油、氣、水的分布及相互連通關係，邊緣水區的岩層結構和水體大小等決定。它影響著石油的最終採收率以及提高採收率措施的選擇。有水壓驅動、彈性水壓驅動、氣頂驅動、溶解氣驅動和重力驅動五種。
水壓驅動 油藏采出石油後的空間可由邊、底水的進侵補充，而邊水、底水又由露頭或地下潛水面的承壓補充。這種油藏的開採，不用人工補充能量，即可保持較高的生產能力和採收率。
彈性水壓驅動 油藏開採後，油層壓力下降，由流體（主要是邊水）和岩石膨脹而得到的彈性能量來驅油。邊水也要進侵油區，但得不到足夠的水源補給，不能全部補充采出體積，因而壓力下降。在水區比油區體積大數百倍以上時，依靠彈性水壓驅動也可得到較高的採收率。在水壓驅動油田初期，水體與油區之間建立起穩定壓差之前，也呈現出彈性水壓驅動。
氣頂驅動 依靠氣頂氣的壓頭和氣體膨脹的能量驅動石油。這類油藏的石油採收率，由氣頂指數（氣頂體積與油區體積之比）決定。條件有利時，氣頂驅油的效率甚至可能比水驅更好。
溶解氣驅動 依靠油層壓力下降時，從原油中逸出的溶解氣的氣泡膨脹，把石油從油層驅向油井井底。單靠溶解氣驅動開採石油，採收率很低。
重力驅動 依靠石油本身的重力，沿傾斜的油層向下運動，是在其他驅動能量消耗完後出現的一種驅動方式。油層傾角、油層連通性和垂向滲透率對重力驅動影響很大；在條件十分有利時，也可能得到接近氣頂驅動的採收率。
驅動方式的變化 各種驅動方式的出現，除客觀存在的天然條件外，還取決於油藏的開採速度與天然能量補給之間的平衡。現代油田開發，在油藏驅動方式和能量不利於提高採收率時，一般都採用人工注水改變天然驅動方式，以達到相當於水壓驅動方式的較高採收率。
氣藏的天然驅動方式 只有水壓驅動、氣壓驅動或兩者混合的驅動方式。在一般情況下，氣壓驅動方式的採收率比水壓驅動的高。
油藏地質資料 搞清一個油田的開發地質特徵，必須取得大量的基礎資料。這些資料來自五個方面：①地震測量，一般在早期鑽井較少時套用；②岩心研究；③地層測試、試井；④生產動態；通過這四種方法所獲得的資料可以直接了解油藏基本特徵，但是由於費時、成本高，在一個油田上不可能每井每層都這樣做；⑤地球物理測井，在每口井中都可進行，因此，通過各種定性、定量的測井資料，間接取得油藏的各項參數，是油、氣田開發地質工作中非常重要的手段。
開發地質的綜合研究 儲層、油、氣、水及把油、氣圈閉在儲層內的構造、圍岩和水動力條件，形成油、氣藏的一個整體。這些地質特徵之間在油藏內是相互影響制約的，必須加以綜合研究，搞清它們之間的內在聯繫，才能從總體上對油藏作出全面正確的評價。
現代油藏數值模擬技術的發展，要有正確的地質模型作基礎。因此，必須提出一套完整的地質模型，包括各種不同非均質特徵的儲層單體地質模型（見圖），以及反映油、氣藏全貌的整體地質模型，以便進行典型解剖和全面分析。油、氣藏的地質特徵在開採中是不斷變化的，長期注水後儲層結構、原油組分和溶解氣量都會變化，在開採中還會發現一些初期沒有認識到或認識不完全正確的地質現象。油田開發地質研究必須在油田開採全過程中持續進行。
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