CN112965114B - 一种海上深层天然气储层甜点评价方法 - Google Patents
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Abstract
一种海上深层天然气储层甜点评价方法,属于油气储层地质学领域。收集整理地质、测井、地震和分析测试资料;建立成岩演化序列和成岩相划分方案;基于粉末粒度分析、常规岩心分析、岩相学定量统计数据和粘土x射线衍射分析数据,获取成岩数值模拟参数;基于典型的地层切片解释出目标层位砂岩的地震成岩相分布;根据孔隙度、渗透率和成岩相建立储层“甜点”分类标准;将这些参数植入成岩数值模型。在埋藏史和热史基础上将成岩模型和地震成岩相相结合进行成岩数值模拟研究,重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布;结合储层“甜点”分类标准,重现目标砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布。
Description
技术领域
本发明属于油气储层地质学领域,尤其是一种海上深层天然气储层甜点评价方法。
背景技术
致密砂岩气资源潜力巨大,在非常规油气资源中具有重要地位。致密砂岩气是全球非常规天然气勘探开发的重要领域之一。业内研究表明,在中国鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地三叠系须家河组、塔里木盆地库车坳陷库车深层发现了一批大型致密气田,在吐哈盆地、松辽盆地和渤海湾盆地等发现了一批产量较高的致密气井,展现出良好的发展前景。业内普遍认识到,储层品质和产能大小密切相关,目前制约致密砂岩气勘探开发成效的核心问题是找到优质储层即“甜点区”。
在低渗透-致密砂岩储层中找到优质储层是致密砂岩气勘探开发的重点和难点,那么如何进行储层质量预测研究并优选“甜点区”成为重要的研究目标。因此,需要充分利用地质、测井、地震和分析测试资料,精细储层描述和分类,探索储层描述和分类新方法,实现更有效地寻找有利的开发层系和目标。
随着油气勘探开发从常规油气储层逐步向非常规油气储层发展,以沉积相优选有利目标区正逐渐演化到以成岩相优选储层“甜点区”。业内研究表明,低渗透-致密砂岩储层是天然气效益开发的主力层系,这类储层主要受沉积作用、成岩作用和构造作用影响改造的;并且经历了多期成岩事件,储层质量成因存在诸多不确定性,造成储层质量评价困难。由于成岩作用继承沉积作用,改造砂岩碎屑组分,控制着砂岩孔隙度演化;因此不同的成岩作用对砂岩储层的改造意义不同。因而,有必要通过成岩产物—成岩相研究来进一步明确与储层物性相关的优质储层,从而更有效地指导油气勘探开发。
当前储层质量研究的发展趋势是,(1)孔隙度和渗透率的物性描述向孔隙结构和固体表面特征方面转变;(2)由储层静态描述向储层动态演化过程方面转变。因而,有必要探索一套建立在低渗透-致密砂岩储层的宏观与微观、定性与定量相结合的储层质量预测研究和“甜点区”优选方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种海上深层天然气储层甜点评价方法。本发明提出一种海上深层天然气储层甜点评价方法,在成岩数值模拟研究基础上,建立具有针对性的储层“甜点”分类标准,进行储层“甜点”预测,以期为海上少井区深层致密砂岩气勘探开发提供技术支撑。
一种海上深层天然气储层甜点评价方法,含有以下步骤:建立成岩演化序列和成岩相划分方案、编制成岩相的孔隙度-深度曲线、确定目标层位砂岩的地震成岩相分布、建立储层“甜点”分类标准、重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布、重现目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布,进而评价出低渗透-致密砂岩中优质储层或“甜点区”来确定勘探开发目标区域。
本发明的优点是在成岩数值模拟、储层“甜点”演化过程及空间分布评价上取得创新,并且综合考虑了地质资料、测井资料、地震资料和分析测试资料等,形成了一种海上深层天然气储层甜点评价方法。填补了我国海上少井区深层储层“甜点”研究方法理论,首次创新地在成岩数值模拟研究中将成岩产物—成岩相作为数值模拟参数。并且可以根据油田科研人员的需求,精细到砂层组/小层的成岩数值模拟研究,本发明具有科学性和普适性。本发明给出了一种海上深层天然气储层甜点评价方法,形成了一种海上深层天然气储层甜点评价流程;这可以较好地为海上少井区油田的低渗透-致密砂岩储层质量评价提供服务支持。
本发明具有操作可行的、评价效果好、解决实际问题的特点,具备以下几方面创新性:
1)建立成岩演化序列和成岩相划分方案;
2)确定成岩相的孔隙度-深度曲线;
3)确定目标层位砂岩的地震成岩相分布;
4)基于成岩相、孔隙度和渗透率,建立了储层“甜点”分类标准;
5)提出了一种以成岩产物-成岩相为模拟参数的成岩数值模拟方法,重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布;
6)重现目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布。本发明专利满足当前勘探开发的需求,对海上少井区深层低渗透-致密砂岩储层油气勘探开发具有指导意义。
本发明是基于地质资料、测井资料、地震资料和分析测试资料等,开展目标层位砂岩的成岩演化序列、成岩相划分、成岩相的孔隙度-深度曲线、地震成岩相分布、储层“甜点”分类标准、整合成岩产物—成岩相的成岩数值模拟、储层“甜点”演化过程及空间分布,形成了一种海上深层天然气储层甜点评价方法。
本发明考虑了成岩演化序列、成岩相划分和地震成岩相,精细地解释出地震成岩相的平面分布;基于粉末粒度分析数据、常规岩心分析数据和铸体薄片岩相学定量统计数据,刻画出每种成岩相的孔隙度-深度曲线;这些参数可以为成岩数值模拟研究提供关键参数;将成岩模型和地震成岩相相结合,并且结合储层“甜点”分类标准重现目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布;本发明满足了海上少井且以地震资料为主的低渗透-致密砂岩储层勘探开发的需求,为海上少井区深层天然气储层“甜点”评价提供了理论基础。
重点考虑了构造演化和成岩事件,建立成岩演化序列和成岩相划分方案;这样评价出来的成岩演化序列更符合地质认识和地质规律,建立的成岩相划分方案能更精细准确地分类储层。
重现地质时期内孔隙度演化过程,揭示地质时期内不同地质时期节点上孔隙度的空间分布;重现地质时期内储层“甜点”演化过程,揭示地质时期内不同地质时期节点上储层“甜点”的空间分布。
附图说明
当结合附图考虑时,通过参照下面的详细描述,能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点,但此处所说明的图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定:
图1本发明的一种海上深层天然气储层甜点评价方法的评价技术流程图。
图2本发明的目标层位砂岩的成岩演化序列。
图3本发明的目标层位砂岩的成岩相划分方案。
图4本发明的目标层位内每种成岩相的孔隙度-深度曲线。
图5本发明的函数FunX与函数FunY的交会图。
图6本发明的成岩相综合参数与孔隙度的交会图。
图7本发明的H4c1小层的地层切片。
图8本发明的H4c1小层的解释地震成岩相分布。
图9本发明的H4c2小层的地层切片。
图10本发明的H4c2小层的解释地震成岩相分布。
图11本发明的目标层位内储层“甜点”分类标准的划分图。
图12本发明的23.3Ma时期H4c1小层砂岩的孔隙度平面分布图。
图13本发明的16.3Ma时期H4c1小层砂岩的孔隙度平面分布图。
图14本发明的10.4Ma时期H4c1小层砂岩的孔隙度平面分布图。
图15本发明的7.0Ma时期H4c1小层砂岩的孔隙度平面分布图。
图16本发明的5.3Ma时期H4c1小层砂岩的孔隙度平面分布图。
图17本发明的0.0Ma时期H4c1小层砂岩的孔隙度平面分布图。
图18本发明的23.3Ma时期H4c1小层砂岩的储层“甜点”平面分布图。
图19本发明的16.3Ma时期H4c1小层砂岩的储层“甜点”平面分布图。
图20本发明的10.4Ma时期H4c1小层砂岩的储层“甜点”平面分布图。
图21本发明的7.0Ma时期H4c小层砂岩的储层“甜点”平面分布图。
图22本发明的5.3Ma时期H4c1小层砂岩的储层“甜点”平面分布图。
图23本发明的0.0Ma时期H4c1小层砂岩的储层“甜点”平面分布图。
图24本发明的0.0Ma时期H4c2小层砂岩储层“甜点”平面分布图。
下面结合图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然,本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时,它可以直接连接到其他元件或者组件,或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
为便于对实施例的理解,下面将结合做进一步的解释说明,且各个实施例并不构成对本发明的限定。
实施例1:如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19、图20、图21、图22、图23及图24所示,一种海上深层天然气储层甜点评价方法,提供了成岩演化序列、成岩相划分方案、成岩相的孔隙度-深度曲线、地震成岩相分布、储层“甜点”分类标准、成岩数值模拟、储层“甜点”演化过程及空间分布等内容,包括以下步骤:
步骤1)、收集资料:收集地质资料、测井资料、地震资料和分析测试资料;测井资料包括测井解释孔隙度和测井解释渗透率曲线;分析测试资料包括铸体薄片、阴极发光薄片、扫描电镜、粉末粒度分析资料、常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据和粘土x射线衍射分析资料。
步骤2)、建立成岩演化序列和成岩相划分方案:基于铸体薄片、扫描电镜和阴极发光薄片确定的矿物结构关系,建立了目标层位砂岩的成岩演化序列;基于成岩演化序列,建立成岩相划分方案,例如不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相和压实致密相。
步骤3)、编制成岩相的孔隙度-深度曲线:基于粉末粒度分析资料、常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,编制了压实致密相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和不稳定组分溶蚀相的孔隙度-深度曲线,作为成岩数值模拟参数。
步骤4)、确定目标层位砂岩的地震成岩相分布:采用地球物理软件如LandMark、GeoFrame、JASON或GeoScope获取多种地震属性;选取与岩芯成岩相关系较为敏感的地震属性;建立岩芯成岩相和地震属性之间联系;采用地层切片方法提取出目标层位砂岩的切片,基于典型地层切片解释出目标层位砂岩的地震成岩相分布。
步骤5)、建立储层“甜点”分类标准:基于常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,建立目标层位砂岩的储层“甜点”分类标准。
步骤6)、重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布:联合步骤3)的成岩相的孔隙度-深度曲线和步骤4)的地震成岩相分布,在3D埋藏史和热史基础上将成岩模型和地震成岩相相结合进行目标层位砂岩的成岩数值模拟研究;分析地质时期目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布。
步骤7)、重现目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布:联合步骤5)的储层“甜点”分类标准和步骤6)的孔隙度演化过程及空间分布,评价出目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布;最终,实现海上少井区深层低渗透-致密砂岩成岩数值模拟研究和储层“甜点”评价。
步骤8)、基于上述步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)、步骤5)、步骤6)和步骤7),提出一种海上深层天然气储层甜点评价方法,形成一套海上深层天然气储层“甜点”评价方法的评价流程。
步骤2)中建立成岩演化序列和成岩相划分方案,具体如下:
基于铸体薄片、阴极发光薄片和扫描电镜确定的矿物结构关系,建立了目标层位砂岩的成岩演化序列;这个成岩演化序列包括:(1)早成岩作用阶段的机械压实作用、绿泥石膜和早期方解石胶结物、长石和岩屑的溶蚀作用、高岭石和石英胶结物的沉淀作用,(2)中成岩作用阶段的由于有机酸和CO2酸性流体的长石和岩屑溶蚀作用、高岭石和石英胶结物的沉淀作用和伊利石、绿泥石和晚期铁方解石的形成,(3)中成岩作用阶段晚期和晚成岩阶段的伊利石、绿泥石和晚期铁方解石的形成。
基于目标层位砂岩的埋藏史-热史、有机质演化过程、成岩事件和成岩演化序列,建立了成岩相划分方案;例如,这些成岩相包括不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相、方解石胶结相和压实致密相。
步骤3)中确定成岩相的孔隙度-深度曲线,具体如下:
基于粉末粒度分析资料、常规岩心分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,编制了压实致密相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和不稳定组分溶蚀相的孔隙度-深度曲线,作为成岩数值模拟参数。
基于粉末粒度分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,计算了成岩相的原始孔隙度:
ΦO=20.91+22.90/SO 公式(1)
SO=(Q1/Q2)1/2 公式(2)
式中,SO为特拉斯克分选系数,为筛析法粒度测得的实验数据,Q1是粒度概率累积曲线上25%处的粒径大小,Q2是粒度概率累计曲线上75%处的粒径大小。
根据不同成岩相的初始孔隙度和常规岩心分析资料,编制了压实致密相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和不稳定组分溶蚀相的孔隙度-深度曲线;基于编制的不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相、压实致密相和方解石胶结相的孔隙度-深度曲线,拟合出这些关系曲线的关键参数,这些参数包括每种成岩相的初始孔隙度、最小孔隙度和Athy参数k(km-1)。
Φ(z)=Φ1+(Φ0-Φ1)e-kz 公式(3)
式中,Ф1是最小孔隙度,Ф0是初始孔隙度,k是Athy参数,Z是埋藏深度,Φ(z)是指在埋藏深度z时的孔隙度。
通过铸体薄片岩相学定量统计数据和粘土x射线衍射分析数据,确定每种成岩相的加权粒径平均值和绿泥石相对含量,作为化学模拟的输入参数。这样,确保每种成岩相的石英胶结物含量的实测数值与模拟数值的一致性,从而能较好地反映每种成岩相的化学压实作用的响应特征。
步骤4)中确定目标层位砂岩的地震成岩相分布,具体如下:
采用地球物理软件如LandMark、GeoFrame、JASON或GeoScope获取多种地震属性;这些地震属性包括剪切模量、纵波模量、体积模量/剪切模量、纵波阻抗、孔隙度概率体、横波模量、Vp/Vs和粗粒相带概率体等等。选取与岩芯成岩相相关性比较好的地震属性;采用监督学习如Fisher判别方法建立岩芯成岩相和多种地震属性之间联系(公式4);采用多种地震属性判别岩芯成岩相的正确率大于85%为满足精度要求。
式中:i是地震属性的个数;FunX、FunY和FunZ分别是指包含成岩相信息的地震数据体X、Y和Z;SeiA(i)是指第i个地震属性;x(i)、y(i)和z(i)分别是FunX、FunY和FunZ函数中地震属性SeiA(i)的系数。c1、c2和c3分别是常数项。
基于多套地震属性,如剪切模量、纵波模量、体积模量/剪切模量、纵波阻抗、孔隙度概率体、横波模量、纵横波速度比Vp/Vs和粗粒相带概率体等等,采用FunX、FunY和FunZ函数计算获得了包含成岩相信息的地震数据体X、地震数据体Y和地震数据体Z。采用数学地质统计学及函数方程建立地震数据体X、地震数据体Y和地震数据体Z之间函数关系,获取成岩相综合参数DP,从而获得了刻画成岩相分布的关键参数。
DP=a*FunX+b*FunY+c*FunZ 公式(5)
式中,DP是成岩相综合参数;FunX、FunY和FunZ分别是包含成岩相信息的地震数据体,a是包含成岩相信息的地震数据体X的权重系数,b是包含成岩相信息的地震数据体Y的权重系数,c是包含成岩相信息的地震数据体Z的权重系数。
然后,采用地层切片方法提取出目标层位砂岩的切片,基于典型的地层切片解释出目标层位砂岩的地震成岩相分布。
在步骤5)中建立目标层位砂岩的储层“甜点”分类标准。
“甜点”一词在低渗-致密储层及泥页岩储层中是一个常用的术语,但尚无普适性的定义和标准。本发明中将“甜点”定义为:在强非均质砂岩气藏中,具有一定产能、较好物性、一定储量规模、较好孔隙结构的相对有利区。
根据海上少井区深层天然气勘探开发实践与孔隙度和渗透率的交会图确定了储层“甜点”分类标准,即,I类甜点(Ф≥11%、K≥10mD)、II1类甜点(Ф处于9%~11%、K处于3mD~10mD)、II2类甜点(Ф处于7%~9%、K处于1mD~3mD)、III类甜点(Ф处于6%~7%、K处于0.3mD~1mD)和非甜点(Ф<6%、K<0.3mD)。
Ф是指孔隙度,K是指渗透率。
在储层“甜点”的孔隙度和渗透率指标基础上,选取成岩相作为储层“甜点”评价参数。I类储层“甜点”包括不稳定组分溶蚀相和绿泥石膜胶结相,II1类储层“甜点”包括绿泥石膜胶结相、不稳定组分溶蚀相和石英次生加大胶结相,II2类储层“甜点”包括石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和压实致密相,III类储层“甜点”包括压实致密相、方解石胶结相和石英次生加大胶结相。这个权利要求为整合成岩产物—成岩相为模拟参数的成岩数值模拟研究提供了支撑。
步骤6)中重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布,具体如下:
联合目标层位砂岩的成岩相的孔隙度-深度曲线和地震成岩相分布,采用以成岩产物—成岩相为模拟参数的成岩数值模拟方法,在3D埋藏史和热史基础上将成岩模型和地震成岩相相结合进行目标层位砂岩的成岩数值模拟研究;重现了目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布,分析地质时期目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布。
重现地质时期内孔隙度演化过程,揭示地质时期内不同地质时期节点上孔隙度的空间分布,见公式6。
Df(it)=f(dep,T,ΦO) 公式(6)
式中,Df(it)是指在不同地质时期内目标层位砂岩孔隙度演化过程及空间分布;it是地质时期,如23.3Ma、16.3Ma、10.4Ma、7.0Ma、5.3Ma和0.0Ma;Dep、T和Φo分别代表着埋藏深度、储层温度和初始孔隙度。
步骤7)中重现目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布,具体如下:
联合目标层位砂岩的储层“甜点”分类标准和孔隙度演化过程及空间分布,评价出目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布;最终,实现海上少井区深层低渗透-致密砂岩成岩数值模拟研究和储层“甜点”评价。
重现地质时期内储层“甜点”演化过程(公式4),揭示地质时期内不同地质时期节点上储层“甜点”的空间分布,见公式7。
Georessweetspot(it)=f(Dep,T,Df,ΦO) 公式(7)
式中,Georessweetspot(it)是在不同地质时期内目标层位储层“甜点”演化过程及空间分布;it是指地质时期,如23.3Ma、16.3Ma、10.4Ma、7.0Ma、5.3Ma和0.0Ma;Dep、T、Df和Φo分别代表着埋藏深度、储层温度、孔隙度演化和初始孔隙度。
在步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)、步骤5)、步骤6)、步骤7)和步骤8)组合创新,形成一种海上深层天然气储层甜点评价方法的评价流程,具体步骤如下:
步骤1)、收集资料:收集地质资料、测井资料、地震资料和分析测试资料;测井资料包括测井解释孔隙度和测井解释渗透率曲线;分析测试资料包括铸体薄片、阴极发光薄片、扫描电镜、粉末粒度分析资料、常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据和粘土x射线衍射分析资料。
步骤2)、建立成岩演化序列和成岩相划分方案:基于铸体薄片、扫描电镜和阴极发光薄片确定的矿物结构关系,建立了目标层位砂岩的成岩演化序列;基于成岩演化序列,建立成岩相划分方案,例如不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相和压实致密相。
步骤3)、编制成岩相的孔隙度-深度曲线:基于粉末粒度分析资料、常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,编制了压实致密相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和不稳定组分溶蚀相的孔隙度-深度曲线,作为成岩数值模拟参数。
步骤4)、确定目标层位砂岩的地震成岩相分布:采用地球物理软件如LandMark、GeoFrame、JASON或GeoScope获取多种地震属性;选取与岩芯成岩相关系较为敏感的地震属性;建立岩芯成岩相和地震属性之间联系;采用地层切片方法提取出目标层位砂岩的切片,基于典型地层切片解释出目标层位砂岩的地震成岩相分布。
步骤5)、建立储层“甜点”分类标准:基于常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,建立目标层位砂岩的储层“甜点”分类标准。
步骤6)、重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布:联合步骤3)的成岩相的孔隙度-深度曲线和步骤4)的地震成岩相分布,在3D埋藏史和热史基础上将成岩模型与地震成岩相相结合进行目标层位砂岩的成岩数值模拟研究;分析地质时期目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布。
步骤7)、重现目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布:联合步骤5)的储层“甜点”分类标准和步骤6)的孔隙度演化过程及空间分布,评价出目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布;最终,实现海上少井区深层低渗透-致密砂岩成岩数值模拟研究和储层“甜点”评价。
步骤8)、基于上述步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)、步骤5)、步骤6)和步骤7),提出一种海上深层天然气储层甜点评价方法,形成一套海上深层天然气储层“甜点”评价方法的评价流程。
一种海上深层天然气储层甜点评价方法,旨在解决低渗透-致密砂岩中优质储层或甜点区评价难的问题。
实施例2:如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19、图20、图21、图22、图23及图24所示,一种海上深层天然气储层甜点评价方法,包括以下步骤:
步骤1)、收集资料:收集地质资料、测井资料、地震资料和分析测试资料;测井资料包括测井解释孔隙度和测井解释渗透率曲线;分析测试资料包括铸体薄片、阴极发光薄片、扫描电镜、粉末粒度分析资料、常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据和粘土x射线衍射分析资料。
步骤2)、建立成岩演化序列和成岩相划分方案:基于铸体薄片、扫描电镜和阴极发光薄片确定的矿物结构关系,建立了目标层位砂岩的成岩演化序列;基于成岩演化序列,建立成岩相划分方案,例如不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相和压实致密相。
步骤3)、编制成岩相的孔隙度-深度曲线:基于粉末粒度分析资料、常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,编制了压实致密相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和不稳定组分溶蚀相的孔隙度-深度曲线,作为成岩数值模拟参数。
步骤4)、确定目标层位砂岩的地震成岩相分布:采用地球物理软件如LandMark、GeoFrame、JASON或GeoScope获取多种地震属性;选取与岩芯成岩相关系较为敏感的地震属性;建立岩芯成岩相和地震属性之间联系;采用地层切片方法提取出目标层位砂岩的切片,解释出目标层位砂岩的地震成岩相分布。
步骤5)、建立储层“甜点”分类标准:基于常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,建立目标层位砂岩的储层“甜点”分类标准。
步骤6)、重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布:联合步骤3)的成岩相的孔隙度-深度曲线和步骤4)的地震成岩相分布,在3D埋藏史和热史基础上将成岩模型与地震成岩相相结合进行目标层位砂岩的成岩数值模拟研究;分析地质时期目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布。
步骤7)、重现目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布:联合步骤5)的储层“甜点”分类标准和步骤6)的孔隙度演化过程及空间分布,评价出目标层位砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布;最终,实现海上少井区深层低渗透-致密砂岩成岩数值模拟研究和储层“甜点”评价。
步骤8)、基于上述步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)、步骤5)、步骤6)和步骤7),提出一种海上深层天然气储层甜点评价方法,形成一套海上深层天然气储层“甜点”评价方法的评价流程。
一种海上深层天然气储层甜点评价方法,通过成岩演化序列、成岩相划分方案、成岩相的孔隙度-深度曲线、地震成岩相分布、储层“甜点”分类标准、孔隙度演化过程及空间分布、储层“甜点”演化过程及空间分布来实现的,进而评价出低渗透-致密砂岩中优质储层或“甜点”区来确定勘探开发目标区域。
一种海上深层天然气储层甜点评价方法,属于油气储层地质学领域,为海上深层天然气储层“甜点”评价提供技术支撑。
本发明是基于地质、测井、地震和分析测试资料,主要包括成岩演化序列、成岩相划分方案、成岩相的孔隙度-深度曲线、地震成岩相分布、储层“甜点”分类标准、整合成岩产物—成岩相的成岩数值模拟、储层“甜点”演化过程及空间分布等内容。本实施方法提供了一种海上深层天然气储层甜点评价方法的评价技术流程图(图1),包括以下步骤:
(1)、以XX盆地XX凹陷中央反转构造带中北部H4c砂岩储层为例,收集地质资料、测井资料、地震资料和分析测试资料;测井资料包括测井解释孔隙度和测井解释渗透率曲线;分析测试资料包括铸体薄片、阴极发光薄片、扫描电镜、粉末粒度分析资料、常规岩芯分析资料、铸体薄片岩相学定量统计数据和粘土x射线衍射分析资料,部分常规岩心分析资料见表1。
表1每种成岩相的常规物性分析资料统计表
(2)、建立成岩演化序列和成岩相划分方案:基于铸体薄片、扫描电镜和阴极发光薄片确定的矿物结构关系,建立了H4c亚段砂岩的成岩演化序列;基于成岩演化序列,建立了成岩相划分方案,这些成岩相包括不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相和压实致密相。
基于铸体薄片、阴极发光薄片和扫描电镜确定的矿物结构关系,确定了H4c砂岩的成岩演化序列(图2);这个成岩演化过程包括:1)早成岩作用阶段的机械压实作用、绿泥石膜和早期方解石胶结物、长石和岩屑的溶蚀作用、高岭石和石英胶结物的沉淀作用,2)中成岩作用阶段的由于有机酸和CO2酸性流体的长石和岩屑溶蚀作用、高岭石和石英胶结物的沉淀作用和伊利石、绿泥石和晚期铁方解石的形成,3)中成岩作用阶段晚期和晚成岩阶段的伊利石、绿泥石和晚期铁方解石的形成。
基于埋藏史-热史、有机质演化过程、成岩事件和成岩演化序列,建立了成岩相划分方案;这些成岩相包括不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相、方解石胶结相和压实致密相(图3)。
本实施例中考虑了构造演化和成岩事件,建立了成岩演化序列和成岩相划分方案;这样评价出来的成岩演化序列更符合地质认识和地质规律,建立的成岩相划分方案能更精确地分类储层。
(3)、确定成岩相的孔隙度-深度曲线:基于粉末粒度分析资料、常规岩心分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,编制了压实致密相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和不稳定组分溶蚀相的孔隙度-深度曲线,作为成岩数值模拟参数。
每种成岩相的孔隙度-深度曲线统计分析结果表明:不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相和压实致密相的初始孔隙度分别是35.81%、34.81%、34.41%和35.44%(图4)。
随着埋藏深度增加到2500m时,不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相和压实致密相的孔隙度数值减少至16.34%、14.15%、11.98%和9.38%;随着埋藏深度增加到3750m时,不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相和压实致密相的孔隙度数值减少到11.15%、9.18%、7.34%和5.16%(表2)。
表2不同成岩相的孔隙度-深度统计表
(4)、确定目标层位砂岩的地震成岩相分布:采用地球物理软件如LandMark、GeoFrame、JASON或GeoScope获取多种地震属性;选取与岩芯成岩相关系较为敏感的地震属性;建立岩芯成岩相和地震属性之间联系;采用地层切片方法提取出H4c亚段砂岩的切片,解释出H4c亚段内2个小层的地震成岩相分布。
基于剪切模量、孔隙度概率体、纵波波阻抗地震属性与岩芯成岩相数据,采用剪切模量、孔隙度概率体和纵波波阻抗三种地震属性判别不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相、方解石胶结相和压实致密相,正确率达到85.1%(图5)。
通过剪切模量、纵波波阻抗和孔隙度概率体地震属性判别不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相、方解石胶结相和压实致密相,获取了具备评价成岩相的函数FunX、FunY和FunZ的判别方程式:
FunX=-0.00000000236*MU+81.605*PHI+0.00000404*AI-7.935 公式(8)
FunY=0.00000000057*MU+47.09*PHI+0.00000314*AI-51.185 公式(9)
FunZ=-0.00000000291*MU+9.164*PHI+0.00000754*AI-32.612 公式(10)
式中,MU是指剪切模量,AI是指纵波波阻抗,PHI是指孔隙度概率体,FunX、FunY和FunZ是指包含成岩相信息的三套地震数据体。
基于剪切模量、纵波波阻抗和孔隙度概率体地震属性,采用函数FunX和FunY计算获得了包含成岩相信息的地震数据体X和地震数据体Y。建立地震数据体X和地震数据体Y之间函数关系,获取成岩相综合参数DP(图6),从而获得了刻画成岩相空间分布的关键参数。
DP=a*FunX+b*FunY 公式(11)
式中,DP是成岩相综合参数;FunX和FunY是包含成岩相信息的两套地震数据体X和Y,a是包含成岩相信息的地震数据体X的权重系数,b是包含成岩相信息的地震数据体Y的权重系数。
然而,采用地层切片方法提取H4c亚段内2个小层的36个地层切片,解释出H4c1和H4c2小层的地震成岩相的平面分布。
在H4c1小层的北部主要发育石英次生加大胶结相和少量的绿泥石膜胶结相;在F1、F2、F3及F4断层附近发育少量的不稳定组分溶蚀相;在研究区周边区域及南部主要发育压实致密相(图7和图8)。
在H4c2小层的北部主要发育石英次生加大胶结相,在N1井附近及东北部发育少量的绿泥石膜胶结相;在F2和F4断层附近发育少量的不稳定组分溶蚀相;在研究区周边区域及南部发育少量的压实致密相(图9和图10)。
(5)、建立储层“甜点”分类标准:基于常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,建立目标层位砂岩的储层“甜点”分类标准。
“甜点”一词在低渗-致密储层及泥页岩储层中是一个常用的术语,根据海上深层厚层内部“甜点”地质成因及评价研究,提出了“甜点”定义:在当前经济技术条件下,在强非均质砂岩气藏中具有一定产能、较好物性、较好孔隙结构、一定储量规模的相对有利区。
根据孔隙度和渗透率的交会图确定了储层“甜点”分类标准,即,I类甜点(Ф≥11%、K≥10mD)、II1类甜点(Ф处于9%~11%、K处于3mD~10mD)、II2类甜点(Ф处于7%~9%、K处于1mD~3mD)、III类甜点(Ф处于6%~7%、K处于0.3mD~1mD)和非甜点(Ф<6%、K<0.3mD)(表3和图11)。在储层“甜点”的孔隙度和渗透率指标基础上,本实施例中选取成岩相作为储层“甜点”评价参数。I类储层“甜点”包括不稳定组分溶蚀相和绿泥石膜胶结相,II1类储层“甜点”包括绿泥石膜胶结相、不稳定组分溶蚀相和石英次生加大胶结相,II2类储层“甜点”包括石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和压实致密相,III类储层“甜点”包括压实致密相、方解石胶结相和石英次生加大胶结相。这个为整合成岩产物—成岩相为模拟参数的成岩数值模拟研究提供了支撑(表3)。
表3储层“甜点”分类标准
(6)、重现H4c亚段砂岩的孔隙度演化过程及空间分布:联合H4c亚段内2个小层的地震成岩相分布和每种成岩相的孔隙度-深度曲线,在3D埋藏史和热史基础上将成岩模型和地震成岩相相结合进行H4c亚段内2个小层的成岩数值模拟研究;分析地质时期H4c亚段内2个小层孔隙度演化过程及空间分布。
H4c1小层孔隙度演化分析结果表明,在23.3Ma,H4c1小层内N3井、N1井、H1井、N4井和N2井上成岩相孔隙度值分别是19.52%、20.14%、18.02%、18.52%和18.11%(图12);在16.3Ma,H4c1小层内5口井上成岩相孔隙度分布范围是10.96%~13.23%(图13);在10.4Ma,H4c1小层内N3井、N1井、H1井、N4井和N2井位置上成岩相孔隙度值分别是12.35%、12.64%、10.68%、10.47%和10.38%(图14);在7.0Ma,H4c1小层内5口井位置上成岩相孔隙度分布范围是7.71%~9.93%(图15);在5.3Ma,H4c1小层内N3井、N1井、H1井、N4井和N2井位置上成岩相孔隙度值分别是9.17%、9.65%、7.89%、7.67%和7.52%(图16);在0.0Ma,H4c1小层内5口井位置上成岩相孔隙度分布范围是7.26%~9.25%(图17)。
(7)、重现H4c亚段砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布:联合储层“甜点”分类标准和孔隙度演化过程及空间分布,评价出H4c亚段砂岩的储层“甜点”演化过程及空间分布;最终,实现海上少井区深层低渗透-致密砂岩成岩数值模拟研究和储层“甜点”评价。
H4c1小层的储层“甜点”分布结果表明,在23.3Ma,H4c1小层主要发育I类储层“甜点”(图18);在16.3Ma,H4c1小层主要发育I类和II1类储层“甜点”(图19);在10.4Ma,H4c1小层主要发育II1类、II2类和I类储层“甜点”(图20);在7.0Ma,H4c1小层内I类储层“甜点”分布范围迅速减少,主要发育II1类、II2类和III类储层“甜点”(图21);在5.3Ma,H4c1小层主要发育II2类、III类和少量的II1类和I类储层“甜点”(图22);在0.0Ma,H4c1小层主要发育II2类、III类和少量的I类、II1类储层“甜点”(图23);在N3、N4和N2井上主要发育II2类和III类储层“甜点”,在N1井上主要发育II1类和II2类储层“甜点”。H4c2小层主要发育II2类、III类和少量的I类、II1类储层“甜点”(图24)。
(8)、基于上述步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)和步骤(7),提出一种海上深层天然气储层甜点评价方法,形成一套海上深层天然气储层“甜点”评价流程。
本发明创新地形成了海上少井区深层天然气储层甜点评价方法,形成了一套海上深层天然气储层甜点评价流程,重现了地质时期储层“甜点”演化过程,对推动、开发海上少井区深层天然气勘探开发具有重要的意义,满足低渗透-致密砂岩储层精细评价的需求;同时,为后续海上少井区深层低渗透-致密砂岩储层“甜点”区(段)空间分布研究提供技术支撑。
如上所述,对本发明的实施例进行了详细地说明,但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形,这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此,这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种海上深层天然气储层甜点评价方法,其特征在于含有以下步骤:建立成岩演化序列和成岩相划分方案、编制成岩相的孔隙度-深度曲线、确定目标层位砂岩的地震成岩相分布、建立储层甜点分类标准、重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布、重现目标层位砂岩的储层甜点演化过程及空间分布,进而评价出低渗透-致密砂岩中优质储层或甜点区来确定勘探开发目标区域;
还包括以下步骤:
步骤1)、收集资料:收集地质资料、测井资料、地震资料和分析测试资料;测井资料包括测井解释孔隙度和测井解释渗透率曲线;分析测试资料包括铸体薄片、阴极发光薄片、扫描电镜、粉末粒度分析资料、常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据和粘土x射线衍射分析资料;
步骤2)、建立成岩演化序列和成岩相划分方案:基于铸体薄片、扫描电镜和阴极发光薄片确定的矿物结构关系,建立了目标层位砂岩的成岩演化序列;基于成岩演化序列,建立成岩相划分方案,包括不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相和压实致密相;
步骤3)、编制成岩相的孔隙度-深度曲线:基于粉末粒度分析资料、常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,编制了压实致密相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和不稳定组分溶蚀相的孔隙度-深度曲线,作为成岩数值模拟参数;
步骤4)、确定目标层位砂岩的地震成岩相分布:采用地球物理软件LandMark、GeoFrame、JASON或GeoScope获取多种地震属性;选取与岩芯成岩相关系较为敏感的地震属性;建立岩芯成岩相和地震属性之间联系;采用地层切片方法提取出目标层位砂岩的切片,解释出目标层位砂岩的地震成岩相分布;
步骤5)、建立储层甜点分类标准:基于常规岩芯分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,建立目标层位砂岩的储层甜点分类标准;
步骤6)、重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布:联合步骤3)的成岩相的孔隙度-深度曲线和步骤4)的地震成岩相分布,在3D埋藏史和热史基础上将成岩模型和地震成岩相相结合进行目标层位砂岩的成岩数值模拟研究;分析地质时期目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布;
步骤7)、重现目标层位砂岩的储层甜点演化过程及空间分布:联合步骤5)的储层甜点分类标准和步骤6)的孔隙度演化过程及空间分布,评价出目标层位砂岩的储层甜点演化过程及空间分布;最终,实现海上少井区深层低渗透-致密砂岩成岩数值模拟研究和储层甜点评价;
步骤8)、基于上述步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)、步骤5)、步骤6)和步骤7),形成一套海上深层天然气储层甜点评价方法的评价流程;
步骤2)中建立成岩演化序列和成岩相划分方案,具体如下:
基于铸体薄片、阴极发光薄片和扫描电镜确定的矿物结构关系,建立了目标层位砂岩的成岩演化序列;这个成岩演化序列包括:(1)早成岩作用阶段的机械压实作用、绿泥石膜和早期方解石胶结物、长石和岩屑的溶蚀作用、高岭石和石英胶结物的沉淀作用,(2)中成岩作用阶段的由于有机酸和CO2酸性流体的长石和岩屑溶蚀作用、高岭石和石英胶结物的沉淀作用和伊利石、绿泥石和晚期铁方解石的形成,(3)中成岩作用阶段晚期和晚成岩作用阶段的伊利石、绿泥石和晚期铁方解石的形成;
基于目标层位砂岩的埋藏史-热史、有机质演化过程、成岩事件和成岩演化序列,建立了成岩相划分方案;这些成岩相包括不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相、方解石胶结相和压实致密相;
步骤3)中确定成岩相的孔隙度-深度曲线,具体如下:
基于粉末粒度分析资料、常规岩心分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,编制了压实致密相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和不稳定组分溶蚀相的孔隙度-深度曲线,作为成岩数值模拟参数;
基于粉末粒度分析资料和铸体薄片岩相学定量统计数据,计算了成岩相的初始孔隙度:
ΦO=20.91+22.90/SO 公式(1)
SO=(Q1/Q2)1/2 公式(2)
式中,SO为特拉斯克分选系数,为筛析法粒度测得的实验数据,Q1是粒度概率累积曲线上25%处的粒径大小,Q2是粒度概率累计曲线上75%处的粒径大小;
根据不同成岩相的初始孔隙度和常规岩心分析资料,编制了压实致密相、方解石胶结相、石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和不稳定组分溶蚀相的孔隙度-深度曲线;
基于不稳定组分溶蚀相、绿泥石膜胶结相、石英次生加大胶结相、压实致密相和方解石胶结相的孔隙度-深度曲线,拟合出这些关系曲线的关键参数,这些参数包括每种成岩相的初始孔隙度、最小孔隙度和Athy参数k;
Φ(z)=Φ1+(Φ0-Φ1)e-kz 公式(3)
式中,Ф1是最小孔隙度,Ф0是初始孔隙度,k是Athy参数,
Z是埋藏深度,Φ(z)是指在埋藏深度z时的孔隙度,
通过铸体薄片岩相学定量统计数据和粘土x射线衍射分析数据,确定每种成岩相的加权粒径平均值和绿泥石相对含量,作为化学模拟的输入参数;这样,确保每种成岩相的石英胶结物含量的实测数值与模拟数值的一致性,从而反映每种成岩相的化学压实作用的响应特征;
步骤4)中确定目标层位砂岩的地震成岩相分布,具体如下:
采用地球物理软件LandMark、GeoFrame、JASON或GeoScope获取多种地震属性;这些地震属性包括剪切模量、纵波模量、体积模量/剪切模量、纵波阻抗、孔隙度概率体、横波模量、Vp/Vs和粗粒相带概率体;选取与岩芯成岩相相关的地震属性;采用监督学习方法建立岩芯成岩相和多种地震属性之间联系的公式(4);采用多种地震属性判别岩芯成岩相的正确率大于85%为满足精度要求;
式中:i是地震属性的个数;FunX、FunY和FunZ分别是指包含成岩相信息的地震数据体X、Y和Z;SeiA(i)是指第i个地震属性;x(i)、y(i)和z(i)分别是FunX、FunY和FunZ函数中地震属性SeiA(i)的系数;c1、c2和c3分别是常数项;
基于多套地震属性,剪切模量、纵波模量、体积模量/剪切模量、纵波阻抗、孔隙度概率体、横波模量、Vp/Vs和粗粒相带概率体,采用FunX、FunY和FunZ函数计算获得了包含成岩相信息的地震数据体X、地震数据体Y和地震数据体Z;采用数学地质统计学及函数方程建立地震数据体X、地震数据体Y和地震数据体Z之间函数关系,获取成岩相综合参数DP,从而获得了刻画成岩相分布的关键参数;
DP=a*FunX+b*FunY+c*FunZ 公式(5)
式中,DP是成岩相综合参数,FunX、FunY和FunZ分别是包含成岩相信息的地震数据体,a是包含成岩相信息的地震数据体X的权重系数,b是包含成岩相信息的地震数据体Y的权重系数,c是包含成岩相信息的地震数据体Z的权重系数,
采用地层切片方法提取出目标层位砂岩的切片,基于典型地层切片解释出目标层位砂岩的地震成岩相分布;
步骤5)中建立目标层位砂岩的储层甜点分类标准;
根据海上少井区深层天然气勘探开发实践与孔隙度和渗透率的交会图确定了储层甜点分类标准,即,I类甜点Ф≥11%、K≥10mD、II1类甜点Ф处于9%~11%、K处于3mD~10mD、II2类甜点Ф处于7%~9%、K处于1mD~3mD、III类甜点Ф处于6%~7%、K处于0.3mD~1mD和非甜点Ф<6%、K<0.3mD;
在储层甜点的孔隙度和渗透率指标基础上,选取成岩相作为储层甜点评价参数;I类储层甜点包括不稳定组分溶蚀相和绿泥石膜胶结相,II1类储层甜点包括绿泥石膜胶结相、不稳定组分溶蚀相和石英次生加大胶结相,II2类储层甜点包括石英次生加大胶结相、绿泥石膜胶结相和压实致密相,III类储层甜点包括压实致密相、方解石胶结相和石英次生加大胶结相;
步骤6)中重现目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布,具体如下:
联合目标层位砂岩的成岩相的孔隙度-深度曲线和地震成岩相分布,采用以成岩产物—成岩相为模拟参数的成岩数值模拟方法,在3D埋藏史和热史基础上将成岩模型和地震成岩相相结合进行目标层位砂岩的成岩数值模拟研究;重现了目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布,分析地质时期目标层位砂岩的孔隙度演化过程及空间分布;
重现地质时期内孔隙度演化过程,揭示地质时期内不同地质时期节点上孔隙度的空间分布,见公式(6);
Df(it)=f(dep,T,ΦO) 公式(6)
式中,Df(it)是指在不同地质时期内目标层位砂岩孔隙度演化过程及空间分布;it是地质时期,23.3Ma、16.3Ma、10.4Ma、7.0Ma、5.3Ma和0.0Ma;Dep、T和Φo分别代表着埋藏深度、储层温度和初始孔隙度;
步骤7)中重现目标层位砂岩的储层甜点演化过程及空间分布,具体如下:
联合目标层位砂岩的储层甜点评价标准和孔隙度演化过程及空间分布,评价出目标层位砂岩的储层甜点演化过程及空间分布;最终,实现海上少井区深层低渗透-致密砂岩成岩数值模拟研究和储层甜点评价;
重现地质时期内储层甜点演化过程,揭示地质时期内不同地质时期节点上储层甜点的空间分布,见公式(7);
Georessweetspot(it)=f(Dep,T,Df,ΦO) 公式(7)
式中,Georessweetspot(it)是在不同地质时期内目标层位储层甜点演化过程及空间分布;it是指地质时期,23.3Ma、16.3Ma、10.4Ma、7.0Ma、5.3Ma和0.0Ma;Dep、T、Df和Φo分别代表着埋藏深度、储层温度、孔隙度演化和初始孔隙度。
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