作者：施冬,张春生
出版社：石油工业出版社
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基于GIS的油气储层评价方法试读：
前言
储层是油气勘探的主要研究对象。随着空间信息技术的迅猛发展和广泛应用，储层研究的方法和技术正朝着信息化方向迈进。地理信息系统（Geographicinfor-mationsystem，GIS）作为一种有效解决与空间位置相关信息的技术方法，其软件模式正从“系统与功能”向“服务与应用”的方向发展，为解决石油系统长期以来在研究方法和技术手段方面存在的问题发挥巨大的促进作用。油气储层本身就有其固有的空间特性，储层综合评价需要同时处理这些对象在地下的空间定位信息及其相关的属性信息，涉及与空间位置相关的多因素综合评价研究。多年来，油气储层评价工作一直缺乏一个多学科协同评价的标准且规范的统一平台，不能很好地整合多学科的知识，有效地解决储层的空间位置与其相应属性的关联问题，同时评价成果也难以进行可视化表达。而GIS的优势就是基于位置的多属性处理和分析，它不仅可以提供丰富的空间信息，而且通过其空间分析功能为储层评价提供支持。利用地理信息系统具有的数据管理、空间分析和成果的可视化等基本功能及其具备的可扩展性，通过数据挖掘方法增强储层空间数据的深层次应用，以满足油气储层评价研究的需要，实现油气储层评价的一体化与智能化。
本书紧紧围绕基于GIS油气储层评价的理论基础、解决方案和实现流程等方面开展了深入研究。通过对基于GIS的油气储层评价方法研究，明确了基于GIS的油气储层评价的决策过程，提出了基于GIS的油气储层评价的体系结构；通过对储层评价数据的分析，提出了储层评价数据的规范化处理内容和方法，构建了储层数据评价数据库的数据模型，提出了建立储层评价数据库的流程与数据组织方法；从空间数据挖掘角度出发，将油气储层评价领域的专家知识与GIS的空间分析功能融合扩展GIS的空间分析功能以解决油气储层综合评价的问题，实现对储层评价数据的深层次挖掘，系统地研究了基于GIS的油气储层评价的建模方法和实现途径；详细介绍了在地理信息系统基础软件平台SuperMapObjects支持下，设计与开发储层综合评价系统的原理、方法及其在油田的实际应用。
本书的编写分工如下：第1章、第3章、第4章、第5章、第6章由施冬编写；第2章、第7章由张春生编写；第8章由张春生、施冬共同编写。全书由施冬负责统编。
由于笔者水平有限，书中必然存在诸多值得商榷之处，敬请各位同行、专家批评和指正。编著2012年8月 第1章 地理信息系统与数字油田
地理信息系统萌芽于20世纪60年代初，加拿大的Roger F.Tomlinson和美国的Duane F.Marble同时提出了地理信息系统的概念。1962年，加拿大的Tomlinson提出利用计算机处理和分析大量的加拿大土地利用调查数据，并建议加拿大土地调查局建立CANADIAN GIS（CGIS）。1972年CGIS全面投入运行和使用，成为世界上第一个运行的GIS，对后来地理信息系统的发展产生了深远影响。与此同时，Marble在美国西北大学研究利用计算机研制数字处理软件，以支持大规模城市交通研究，并提出建立地理信息系统软件系统的思想。随着计算机技术的迅速发展和“信息高速公路”的逐步建立，人类社会已步入了信息时代。信息已成为社会赖以发展的重要基础，已经广泛应用于社会的各个领域，石油行业也不例外。1.1 地理信息系统概念及功能
1.1.1 信息与数据
信息（Information）是现实世界在人们头脑中的反映，是用文字、数字、符号、语言、图像等介质作为载体来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。它不随载体的物理形式的改变而改变。信息具有如下四个方面的特点：（1）客观性。信息是客观存在的，任何信息都是与客观事物紧密联系的，但同一信息对不同的部门来说会有完全不同的重要性。（2）实用性。信息对决策是十分重要的，它可作为生产、管理、经营、分析和决策的依据，因而它具有广泛实用性。（3）传输性。信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端）和以一定形式提供给有关用户，也包括信息在系统内各子系统之间的转输和交换。信息在传输、使用、交换时其原始意义不改变。（4）共享性。现代信息社会中，信息共享是一个最基本的特点，共享使信息被多用户使用。
数据（Data）是一种未经加工的原始资料。对于计算机而言，数据是指输入到计算机并能为计算机进行处理的一切现象（数字、文字、符号、声音、图像等）。在计算机环境中，数据是描述实体或对象的唯一工具。数据是用以载荷信息的物理符号，没有任何实际意义，只是一种数学符号的集合，只有加上某种特定的含义，它才代表某一实体或现象，这时数据才变成信息。
信息和数据是不可分离的。信息来源于数据，是数据的内涵，是数据的内容和解释；而数据是客观对象的表示，是信息的表达，即数据是信息的载体。例如，从实地或社会调查数据中可获取到各种专门信息；从测量数据中可以抽取出地面目标或物体的形状、大小和位置等信息；从遥感图像数据中可以提取出各种地物的图形大小和专题信息。只有理解了数据的含义，对数据作出解释，才能得到数据中所包含的信息。对数据进行处理（运算、排序、编码、分类、增强等）就是为了得到数据中所包含的信息。
1.1.2 地理信息与地理数据
地理信息（Geographic Information）是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。在地理信息中，其位置是通过数据进行标识的，这是地理信息区别其他类型信息最显著的标志。
地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特的特性：（1）空间分布性。地理信息属于空间信息，即具有空间定位的特征，一般按照特定的经纬网建立的地理坐标来实现空间位置的标识，并可以按照指定的区域进行信息的合或分。（2）数据量大。地理信息既有空间特征，又有属性特征。另外，地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。例如，中国1:400万土地利用数据在Arc/Info中的Coverage格式数据量为8.2MB。随着全球对地观测计划不断发展，每天都可获得上万亿兆关于地球资源、环境特征的数据，必然给数据处理与分析带来极大压力。（3）信息载体和传播媒介的多样性。地理信息的第一载体是地理实体的物质和能量本身。此外，还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像等符号信息载体和传播媒介，还有纸质、磁带、光盘等物理介质载体。（4）多维结构特性，即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构。地学信息所表示的信息范围更广，它不仅来自地表，还包括地下、大气层，甚至宇宙空间。凡是与人类居住的地球有关的信息都是地学信息。
地理数据（Geographic data）是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性数据及时态特征三部分。空间位置数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的距离、邻接、重叠、包含等；属性数据又称为非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标，描述了信息的非空间组成部分，包括语义与统计数据等；时态特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，时态数据对环境模拟分析非常重要，越来越受到地理信息系统学界的重视。从地理实体到地理数据、从地理数据到地理信息的发展，反映了人类认识的一个巨大飞跃。
1.1.3 信息系统与地理信息系统
系统（System）是具有特定功能的、相互有机联系的许多要素所构成的一个整体。对计算机而言，系统是为实现某些特定的功能，由必要的人、机器、方法或程序按一定的相关关系联系起来进行工作的集合体，内部要素之间的相互联系通过信息流实现。系统的特征由构成系统的要素及其相互之间的联系方式所决定。
信息系统（Information System）是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。在计算机时代，信息系统部分或全部由计算机系统支持。一个基于计算机的信息系统包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素：（1）计算机硬件——包括各类计算机处理及终端设备。它帮助人们在非常短的时间内处理大量数据、存储信息和快速获得帮助。（2）软件——支持数据信息的采集、存储加工、再现，能够回答用户问题的计算机程序系统。它接受有效数据，正确地处理数据，在一定的时间内提供适用的、正确的信息，并存储信息为将来所用。（3）数据——系统分析与处理的对象，是构成系统的应用基础。（4）用户——信息系统所服务的对象。由于信息系统并不是完全自动化的，在系统中总是包含一些人的复杂因素，人的作用是输入数据、使用信息和操作信息系统，建立信息系统也需要人的参与。
地理信息系统（Geographic Information System或Geo-Information system，GIS）是在计算机硬件与软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，而地理位置及与该位置有关的地理属性信息成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中，现实世界被表达成一系列数字形式的地理要素和地理现象，这些地理特征至少由空间定位信息和非定位信息两个部分组成。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
地理信息系统与其他信息系统相比，具有以下三个方面的特征：（1）GIS具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力。（2）地理空间数据管理由计算机系统支持，计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法。（3）GIS能快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位、过程动态模拟和分析。
地理信息系统可以按不同的标准进行分类：（1）按区域的大小或行政级别，地理信息系统可分为全球地理信息系统（如用于监测全球气候变化的地理信息系统）、国家地理信息系统（如中国国家基础地理信息系统、加拿大国家地理信息系统）、省级地理信息系统、区域地理信息系统等。（2）按地理信息的内容，地理信息系统可分为土地信息系统、环境信息系统、森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。（3）按地理信息系统的软件和硬件，地理信息系统可分为网络型地理信息系统、PC地理信息系统、地理信息系统工具等。（4）按地理信息系统所表达的空间维数，地理信息系统可分为二维地理信息系统和三维地理信息系统。（5）按是否直接存储时间尺度，地理信息系统分为静态地理信息系统和动态地理信息系统。如果考虑时间维度，也称为时态地理信息系统或动态地理信息系统。（6）按事件处理内容和方式，分为事务处理（或管理）地理信息系统和决策支持地理信息系统。图1.1 地理信息系统的构成（据李建松，2006）
1.1.4 地理信息系统的构成
地理信息系统主要由5个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）、应用分析模型和人员（开发人员、管理人员和用户）。其核心部分是计算机系统，包括软件和硬件；地理数据反映GIS的地理内容；应用分析模型为解决各种现实问题提供了有效的工具；而开发、管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。地理信息系统的构成如图1.1所示。
1．计算机硬件系统
计算机硬件系统是计算机系统中实际物理装置的总称，可以是电子、电、磁、机械和光的元件或装置，是GIS的物理外壳。系统的规模、精度、速度、功能、形式及使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，并受硬件指标的支持或制约。由于GIS任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。构成计算机硬件系统的基本组件包括输入及输出设备、中央处理单元、存储器（包括主存储器、辅助存储器）等。这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息，使其完成任务；保存数据，以备现在或将来使用，将处理得到的结果或信息提供给用户。表1.1为GIS的主要硬件组成部分。表1.1 地理信息系统的计算机硬件系统组成（据郭庆胜等，2003）
2．计算机软件系统
计算机软件系统是指地理信息系统运行所必需的各种程序及有关资料，主要包括计算机系统软件、地理信息系统软件和数据库软件三部分（图1.2）。（1）计算机系统软件，主要是指由计算机厂家提供的为用户开发和使用计算机提供方便的程序系统，通常包括操作系统、汇编程序、编译程序、库程序、数据库管理系统以及各种维护手册。（2）地理信息系统软件，主要包括通用的GIS软件包，也可以包括计算机图形软件包、计算机图像处理系统、CAD等，用于支持对空间数据输入和校验、存储和管理、数据变换、数据的输出和显示、用户接口等。地理信息系统软件组成见图1.3。（3）数据库软件。数据库软件是GIS软件系统的重要组成部分。作为GIS“血液”的海量空间数据主要以地图为基础，并借助较为成熟的商业数据库软件（如Oracle、SQL-Server DB2、Sybase等）进行存储和管理。在数据处理过程中，数据库软件既是资料的提供者，也可以是处理结果的归宿处；在检索和输出过程中，它是形成绘图文件或各类地理数据的数据源。另外，利用成熟的商业数据库软件可对数据的调度、更新、维护、并发控制、安全、恢复等提供服务。图1.2 计算机软件系统构成（据黄杏元等，2001）图1.3 地理信息系统软件组成（据吴信才等，2009）
3．地理数据
在计算机环境中，数据是描述地理对象的唯一工具，它是计算机可直接识别、处理、储存和提供使用的手段，是一种计算机的表达形式。地理数据是GIS的操作对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。地理数据实质上就是指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。这些数据可以通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他系统输入GIS，数据资料和统计资料主要是通过图数转换装置转换成计算机能够识别和处理的数据。图形资料可用数字化仪输入，图像资料多采用扫描仪输入，由图形或图像获取的地理空间数据以及由键盘输入或转储的地理空间数据，都必须按一定的数据结构将它们进行存储和组织，建立标准的数据文件或地理数据库，才便于GIS对数据进行处理或提供用户使用。
地理数据一般具有3个基本特征：（1）空间特征（定位数据），表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示，例如笛卡儿坐标系与拓扑关系等。（2）属性特征（非定位数据），表示实际现象或特征，例如变量、级别、数量特征和名称等。（3）时间特征（时间尺度），指现象或物体随时间不同而变化，其变化的周期有超短期、短期、中期、长期等。地理数据的基本特性如图1.4所示。
4．应用分析模型
GIS应用分析模型的建立和选择是地理信息系统成功应用的重要因素，这是地理信息系统的功能和目的所决定的。虽然GIS为解决各种现实问题提供了有效的基本工具，但对于某一专门应用目的的解决，必须通过构建专门的应用模型，例如土地利用适宜性模型、选址模型、洪水预测模型、人口扩散模型、森林增长模型、水土流失模型、最优化模型和影响模型等。这些应用分析模型是客观世界中相应系统经由概念世界到信息世界的映射，反映了人类对客观世界利用改造的能动作用，并且是GIS技术产生社会经济效益的关键所在，也是GIS生命力的重要保证。图1.4 地理数据的基本特征（据JackDangermond，1984）
构建GIS应用模型，首先必须明确用GIS求解问题的基本流程；其次，根据模型的研究对象和应用目的，确定模型的类别、相关的变量、参数和算法，构建模型逻辑结构框图；然后，确定GIS空间操作项目和空间分析方法；最后是模型运行结果的验证、修改和输出。显然，应用分析模型是GIS与相关专业连接的纽带，它的建立绝非是纯数学或技术性问题，而必须以坚实而广泛的专业知识和经验为基础，对相关问题的机理和过程进行深入的研究，并从各种因素中找出其因果关系和内在规律，有时还需要采用从定性到定量的综合集成法，这样才能构建出真正有效的GIS应用模型。通过对应用分析模型的研究、开发和应用，凝聚和验证了许多专家的经验知识，无疑也为GIS应用系统向专家系统的发展打下了基础（李建松，2006）。
5．开发、管理人员和用户
人是地理信息系统中的重要构成因素。GIS不同于一幅地图，而是一个动态的地理模型。仅有系统软件、硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善以及应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。对于合格的系统设计、运行和使用来说，地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键，而强有力的组织是系统运行的保障。
1.1.5 地理信息系统的功能
在建立一个实用的地理信息系统过程中，从数据准备到系统完成，内部必须经过各种数据转换，每个转换都有可能改变原有的信息。地理信息系统的基本数据流程如图1.5所示。图1.5 地理信息系统数据流程（据吴信才等，2009）
地理信息系统的功能主要是完成流程中不同阶段的数据转换工作，其基本功能一般包括以下几方面。
1．数据的采集与输入
数据采集与输入就是在数据处理系统中将系统外部的原始数据传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为系统便于处理的内部格式的过程。对多种形式、多种来源的信息，可实现多种方式的数据输入，例如野外测量数据、运用现代定位技术获得的数据、摄影测量与遥感图像数据、现有的图形资料以及统计调查的文字、数字数据等。不论地理数据信息的形式怎样多样化，不外乎两类：一类是地理基础数据或空间数据，如地形、地物的位置，地面和井下测量点的位置等；二是属性数据或描述数据、表格数据，如对地形、地物、土地的分类或特征表述，生产统计数据，矿产资源状况数据，社会和生态环境数据等。
2．数据编辑与更新
数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成，图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、图形变换、投影变换、误差校正等功能。
数据更新即以新的数据项或记录来替换数据文件或数据库中相对应的数据项或记录，它是通过删除、修改、插入等一系列操作来实现的。
3．数据存储与管理
数据存储就是将数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上，存储方式与数据文件的组织密切相关。空间数据管理是GIS数据管理的核心，各种图形或图像信息都以严密的逻辑结构存放在空间数据库中。这是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格—矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。空间数据结构的选择在一定程度上决定了系统所能执行的数据与分析的功能；在地理数据组织与管理中，最为关键的是如何将空间数据与属性数据融合为一体。目前大多数系统都是将二者分开存储，通过公共项（一般定义为地物标识码）来连接。这种组织方式的缺点是数据的定义与数据操作相分离，无法有效记录地物在时间域上的变化属性。
4．空间查询与分析
空间查询是地理信息系统以及许多其他自动化地理数据处理系统应具备的最基本的分析功能，而空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统有别于其他计算机系统的重要功能。综合分析功能可以提高系统评价、管理和决策的能力。模型分析是在地理信息系统支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问题，它是地理信息系统应用深化的重要标志。地理信息系统的空间分析可分为三个不同的层次：（1）空间检索，包括从空间位置检索空间物体及其属性和根据属性条件检索空间物体。“空间索引”是空间检索的关键技术，能有效地从大型的地理信息系统数据库中检索出所需信息，将影响地理信息系统的分析能力；另一方面，空间物体的图形表达也是空间检索的重要部分。（2）空间拓扑叠加分析。空间拓扑叠加实现了输入要素属性的合并（Union）以及要素属性在空间上的连接（Join）。空间拓扑叠加本质是空间意义上的布尔运算。（3）空间模型分析。在空间模型分析方面，目前多数研究工作着重于如何将地理信息系统与空间模型分析相结合，其研究可分三类。第一类是地理信息系统外部的空间模型分析，将地理信息系统当成一个通用的空间数据库，而空间模型分析功能则借助于其他软件。第二类是地理信息系统内部的空间模型分析，试图利用地理信息系统软件来提供空间分析模块以及发展适用于问题解决模型的宏语言。这种方法一般基于空间分析的复杂性与多样性，易于理解和应用，但由于地理信息系统软件所能提供空间分析功能极为有限，这种紧密结合的空间模型分析方法在实际地理信息系统的设计中较少使用。第三类是混合型的空间模型分析，其宗旨在于尽可能地利用地理信息系统所提供的功能，同时也充分发挥地理信息系统使用者的能动性。
5．空间决策支持
空间决策支持是应用空间分析的各种手段对空间数据进行处理和变换，以提取出隐含于空间数据中的某些事实和关系，并以图形和文字的形式直接加以表达，为现实世界中的各种应用提供科学、合理的决策支持。它主要以管理科学、运筹学、控制论和行为学为基础，以计算机技术、仿真技术和信息技术为手段，利用各种数据、信息、知识、人工智能和模型技术，面对半结构化的决策问题，支持决策活动的人机交互信息系统（吴信才，2009）。
6．数据显示与输出
地理信息系统为用户提供了许多用于地理数据表现的工具，其形式既可以是计算机屏幕显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件，尤其要强调的是地理信息系统的地图输出功能。一个好的地理信息系统应能提供一种良好的、交互式的制图环境，以供地理信息系统的使用者设计和制作出高质量的地图。地理信息可视化的主要途径如下：（1）利用地图进行地理信息可视化；（2）地理现象可视化模拟；（3）地理过程的动态可视化模拟。1.2 地理信息系统的应用
随着计算机软硬件技术的发展和应用，特别是网络技术和数据库技术的成熟，GIS开始应用于地理空间信息的管理，并在此基础上进行空间决策支持，以提高工作效率，减少企业的运行成本。而今，GIS的应用遍及农业、工业、交通、地学、邮电、气象、城市规划、人口、商业等各部门，成为跨学科、跨领域的数据分析与辅助决策工具。
地理信息系统主要用于描述、比较和分析研究空间对象的地理位置和空间布局、探索研究对象的空间分布规律所形成的条件和机制、发展趋势以及与其他现象之间的相互联系。（1）实现地理空间信息（资源信息）的科学管理，提供信息服务。地理信息系统的建立，首先是对已有的资源环境信息进行系统整理和统一科学分类，使分散无序的资料数据系统化，变独享资料为共享信息，使杂乱的数据标准化，单要素资料成为综合资料，从而实现资源环境信息的现代化管理，大大增加了数据资料的使用率，为全社会提供资源环境信息服务。（2）实现资源信息的综合分析和模拟预测。地理信息系统为进行综合分析研究各种资源信息提供了现代化的手段，可以利用它方便、迅速而准确地分析各种来源、不同形式、不同时态的资源环境数据，产生人们需要的各种数据，比如预测某一现象的发展趋势（如根据现有的人口结构以及其他相关因素，到2050年上海市各区人口增长幅度将有多大？），预测某一现象的发展所带来的影响和后果（如森林砍伐对水土流失有多严重的影响？新建的核电厂对周围环境有多大的影响？新开通的高速公路对周围房地产价格有何影响？）等。（3）进行各种资源的综合评价。资源的综合评价是资源开发和利用的基础，也是人们认识资源现状、优势、组合特征、存在问题的重要方法。信息系统为规划研究提供资源的数量、质量、分布、特征和开发利用条件，为经济建设提供科学依据。比如各种土地利用现状和类型的研究、不同年代城市建筑物的研究等等。（4）提供资源规划研究，进行辅助决策。资源是一个多要素的综合体。各要素具有时间序列和空间分布特征。要素之间相互作用、相互制约，有着复杂的物质和能量之间的转换，对资源的开发和利用、环境治理和保护都必须综合考虑各要素之间的关系。地理信息系统引入系统分析的理论和方法，在多要素空间数据库的支持下，开展资源开发整治、规划研究、方案选择，为上级部门提供辅助决策的依据（图1.6）。图1.6 决策过程（据边馥苓，1996）1.3 数字地球与数字油田
1.3.1 数字地球的概念
数字地球（The Digital Earth，DE）的概念最早出现于1997年下半年，它是在一定经济基础和技术基础上特定时代的产物。1992年美国副总统戈尔首先在《濒临失衡的地球》一书中从全球生态环境和气候变化的角度提出了这一概念，但当时并没有得到强烈的响应。1998年，他在加利福尼亚科学中心做了题为“数字地球——认识21世纪我们这个星球（The Digital Earth：Understanding Our Planet in the 21st Century）”的报告，第一次比较系统地阐述了数字地球的概念，“我相信我们需要一个‘数字地球’，即一种可以嵌入海量地理数据、多分辨率和三维的地球表示。”这时的全球信息基础设施建设已经取得了重大进展，对地观测技术和计算机技术（尤其是计算机网络技术）有了巨大发展，科技的进步为数字地球的研究和实现提供了坚实的基础，越来越多的科研机构和学者把目光投向了这一领域。
数字地球是在地理信息科学和地球信息科学等学科的发展基础上产生的，对地观测系统及计算机网络的发展为数字地球提供了技术支撑，全球变化和可持续发展的研究对其发展起到了推动作用（图1.7）。图1.7 数字地球和其他理论以及技术的关系
数字地球是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识，其核心思想是用数字化手段统一地处理地球问题和最大限度地利用信息资源。从内容上说，数字地球是在全球范围内建立一个以空间位置为主线、将信息组织起来的复杂系统，按地理坐标整理构造一个全球的信息模型，描述地球上每一点的全部信息，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使每一个人都可以快速、准确、完整地了解和利用地球上各方面的信息。在这个意义上，数字地球就是一个全球范围内，以地理位置及其相互关系为基础组成的信息框架，在该框架内嵌入所能获得的信息的总称。
数字地球的基本概念可以归纳为以下三个方面：（1）数字地球是指数字化的三维显示的虚拟地球，或指信息化的地球，包括数字化、网络化、智能化和可视化的地球技术系统。（2）实施数字地球计划，需要有政府、企业和学术界的共同协力参加。实施数字地球计划是社会的行为，需要全社会的关心和支持。（3）数字地球是一次新的技术革命，将改变人类的生产和生活方式，进一步促进科学技术的发展和推动社会经济的进步。
数字地球是地理信息系统的延伸。建立数字地球所需的核心技术有地理信息系统与数据库、遥感、遥测、信息技术等。航天和遥感等技术用来完成数据的采集、处理和识别；地理信息系统和数据库技术用于完成数据的存取、检索、集成、融合、综合和分析，从而完成数字地球的核心功能；光缆、卫星通信技术以及计算机网络等技术则用以完成海量空间数据的传输。
数字地球的基础技术由遥感、遥测、地理信息系统、因特网等组成。遥感、遥测等提供了获取数据的手段，地理信息系统进行数据的管理、存储、分析和表现，通过因特网实现数据的传输发布，这样构成了数字地球技术系统的基本框架（图1.8）。图1.8 数字地球技术的基本框架示意图
1.3.2 数字地球的特点（1）它是多源、多比例尺、多分辨率数据无缝集成的网络信息系统。数字地球所集成的数据是采用不同方式获得的，可以是遥感数据、航测数据、航空雷达数据、各种摄影的图像数据，还可以是数字化的地质图、地形图以及各种地球物理、地球化学数据和其他各种专业图像数据。这些栅格数据、矢量数据和相应的文本数据显然是多比例尺、多分辨率的。但在数字地球中，这些数据得以整合，形成无缝集成的数据源，它们分别存储在多个用高速网络连接的数据库中，透明地为用户提供服务。（2）它是面向全社会公众开放的网络信息系统。任何技术的发展都有一个重要的目的，数字地球也不例外，它面向全社会公众开放，服务于人类的生存和发展。在计算机网络技术的支撑下，从政府机关到私人公司，从科教部门到生产单位，从专业技术人员到普通社会群众，每一个人都可以按自己的需要获取、利用数字地球中存储的各种信息。（3）它是虚拟现实技术支持下的多维网络信息系统。虚拟现实（Virtual Reality）是一项综合集成技术，它通过运用计算机图形学、传感技术、人机交互、人工智能等技术生成逼真的三维视觉、听觉和嗅觉感受，使用户可以直观自然地体验虚拟世界并与之交互。在从数字地球获得信息的多种方式中，很重要的就是虚拟现实技术支持下的逼真的三维环境，由三维数据通过人造视差的方法，构造出虚拟的立体，实现更具有真实感的交互式环境（吴信才，2004）。
1.3.3 数字地球的支撑技术
建造数字地球所需要的技术支持不是现有的IT工具能完全提供的，从数据的获取、更新、处理、存储、信息的提取、分析以及数据与信息的传播方面来看，这些支撑技术主要集中在计算科学、海量储存、卫星图像、宽带网络、互操作、元数据等方面。
数字地球由4部分组成（图1.9），分别为基础科学（认知科学、地球科学、信息科学）、关键技术（1m分辨率的卫星遥感技术、海量数据的快速存储与处理技术、高速网络技术、WebGIS与OpenGIS的互操作技术、多分辨率、多维数据的融合与表达技术、仿真与虚拟技术、元数据技术）、实现层（区域层、国家层、地区层、全球层）、应用层（专业生产应用、城市与区域、科研与教育、政治与外交、安全与国防等）（吴信才，2004）。图1.9 数字地球的组成
1.3.4 数字油田
随着数字地球的提出，“数字政府”、“数字城市”、“数字农业”、“数字海洋”、“数字交通”等“数字地球”的应用研究和示范系统也纷纷出台，同样也影响着“时间、空间跨度太大，结构太复杂”的石油勘探开发领域。“数字油田”正是在此基础上提出的。“数字油田”属于“数字地球”的应用范畴，是数字地球在油气勘探开发和油田管理决策中的具体应用。“数字油田”主要是通过信息化手段，对现有油田的各种信息资源进行基于计算机的统一管理，以利于资源的有效存储、查询与利用，提高油田现代化生产的效率。数字油田采用当前快速发展的计算机网络，结合地理信息系统的空间数据组织、管理、分析、显示等功能，将具有地理坐标的空间数据及其信息与其在二维平面上的电子地图对应起来，并将其结果在网络环境下表现。由此可见，数字油田建设的实质就是基于计算机网络对油田的各种信息进行快速、智能化的管理和分析（沈占锋等，2004）。“数字油田”是油田企业的信息基础设施和企业管理层的基础信息平台，是石油企业组织信息的最佳方式。油气勘探、开发、运输、炼制等生产和经营活动均发生在油气勘探区、开采区和临近范围，把油田的立体空间内所有确定点的相关数据和信息组织起来，组成能包容地上和地下、企业管理和地质工程都在内的信息系统，同时还能获得行政区划、地形、水系、交通等标准空间地理信息图层的支持。“数字油田”的应用是建立在数字地球框架下的“在线油田空间信息服务”。油田90%以上的决策信息与空间定位信息有关，快捷、高效、准确、准时的地理和空间信息服务，可以保证油田企业工作职能的实现，提高工作效率，降低勘探风险，在使用功能上应实现界面简易、生动自然，网络漫游、信息表达丰富并提供交互功能。地质构造和油气藏的庞大、复杂，勘探开发活动的持续进行，以及采集数据的新工艺、分析手段的不断完善，与石油勘探开发有关的数据量的急剧增长，对数据资源的科学管理、有效利用提出新的要求。考察石油业务本身和业务信息化需求，无论盆地模拟、油藏描述、圈闭管理、计划规划、生产管理，其共性都是在数字化的基础上，经过逐级的查询、检索获取数据，完成数据的专业或应用集成，组合成独立的或综合的信息实体对象，再进行计算、统计、模拟、组合，以图形、表格、文字等形式表达结果（何生厚、韦中亚，2002）。“数字油田”可实现跨地域协同工作，紧密连接生产经营的各个环节，快速获得企业外部环境信息的支持；可实现油田业务与技术的整合，实现数据集成与应用集成，形成统一的信息支持平台；可建立虚拟的数字地质模型，实现油藏描述的可视化和互动性，实现油田状态自动监测；可促进资源整合，大大增强企业竞争力，它将对油田信息化建设起着统领和导向的作用。“数字油田”的技术基础主要包括信息科学基础（图1.10）和石油科学基础（图1.11）。图1.10 数字油田的信息科学基础（据何生厚、韦中亚，2002）图1.11 数字油田的石油科学技术基础（据何生厚、韦中亚，2002）
如图1.12所示，“数字油田”由基础地理信息、数字油田的实施方案、油田专业数据三部分组成，以下简要介绍基础地理信息、油田专业数据。图1.12 数字油田信息内容的构成（据何生厚、韦中亚，2002）
1．基础地理信息“数字油田”底层资源是空间数据体，也称为空间数据库，由底层的国家基础地理信息、上层的油田地理空间信息组成。用户也可以继续叠加信息图层。基础地理信息包括：（1）国家基础地理信息。国家基础地理信息是任何专业空间数据系统的信息基础设施。大范围的数据利用国家的基础信息。目前中国的国家基础地理信息系统（NFGIS）提供全国1:25万地形数据库。国家基础地理信息系统目前正在做1:1万和1:5万的数据库，但需要3～4年的时间才能完工。国家基础地理信息系统主要包括地形数据库、数字高程模型数据库、地名数据库、栅格图形数据库、正射影像库、大地数据库、重力数据库等。（2）国家基础地质空间信息。国家基础地质空间信息是原地质矿产部开发的全国性地质空间信息，目前已知的有“1:5万区域调查数字地质图”。它可以作为油田空间信息的补充和参照。（3）油田基础地理信息。油田基础地理信息是叠加在国家基础地理图层上的企业空间实体信息。根据石油行业数据库标准和数字地球应用的成果，在“中国石油数据管理”的实施前期，首先汇总和建立两大类空间实体信息：油田地质信息包括构造区划、地球物理工区、石油矿区区划、矿产登记管理区、油田专用地名、岩石露头区和油气井（生产井、探井、水文井）、地震测线、非地震物化探测线及测点等；油田地面建设信息包括原油集输、天然气集输、注水、给排水污水处理、电力、通信、道路、矿区民建等。
2．油田专业数据
油田专业数据是“数字油田”计划的一项重要内容，石油企业中的所有数据资源几乎都与“数字油田”有关，但作为油气资源信息平台，主要包括勘探数据库、开发数据库、地面建设数据库等，其数据内容主要有：（1）井筒数据，包括井的综合录井图的全部信息、井的试油测试结果数据、岩石分析数据等；（2）测线数据，包括地震测线的测量数据和地震的施工方法数据；（3）探区数据，包括盆地、坳陷、构造的要素数据；（4）油田储量数据，包括储量和储量参数数据；（5）测井曲线数据，包括解释岩性、含油性的主要测井曲线；（6）地震勘探剖面数据，包括地震时间剖面；（7）井采油数据；（8）井注水数据。“数字油田”作为油田企业管理和决策层的基础信息平台，将对油田的各级信息建设和软件产业起着统领和导向的作用。“数字油田”已表现出广阔的应用前景：（1）宏观管理。我国21世纪石油工业如何可持续发展，需要决策和政策的研究。而油气田数据的覆盖面积大，环境差异大，动态变化大，要真正达到宏观认识的客观和真实，可利用“数字油田”的信息集成方式和能力及其特有的“身临其境”虚拟现实技术。（2）油田生产管理。油田资源和设施分散于边远的戈壁、沙漠、草原或海上，决策和管理层难于感性了解油田的自然环境、地质、工程、建设、交通的真实情况。“数字油田”可以将油田的复杂性整体客观地展示给管理者，利于及时掌握情况、客观分析问题和正确处理决策。（3）技术工具。获取信息并编制井筒柱状图和地质—地震剖面图是油田地质的基础工作。“数字油田”为石油地质的研究提供了科学计算的强大工具，为解决时间和空间大跨度的地质过程实验提供了可能性。（4）油田自动监控。在“数字油田”支持下的油田自动监控系统，可以将油井生产信息与地质信息叠加在二维空间模型上，为油田开发的优化决策提供直观、动态的信息，实现控制注水、稳定产量、均衡生产、提高采收率的目标。（5）辅助决策。“数字油田”系统具有对油气勘探、开发区范围内的任何一个地方进行油藏动态模拟、油田虚拟开采等研究的能力，也包括对信息资源建设的指导监督和辅助决策。 第2章 油气储层评价基础
由于石油和天然气储存于地下储层内，因此，不论是从事油气勘探还是油气开发的石油工作者都会对油气储层的研究十分重视。作为油气聚集的重要场所，储层是油气勘探和开发的直接目的层，油气储层评价是在各单项评价技术的基础上综合各种技术方法所提供的资料信息对储层进行系统、全面的分析，提出单井剖面上有利的储层段，然后结合区域地质和地震资料预测有利储层段的分布和变化，对各类储层进行综合性描述与评价（裘亦楠，1994）。
对于不同的油气田，在不同的油田勘探开发阶段，对不同类型的油气储层进行储层综合评价的方法和内容是不同的，同时影响的储层评价因素也不同。一个因素只从一个方面表征储层的特性，要全面、科学地评价一个储层，必须考虑多个因素，从多方面进行综合评价（刘泽容，1993）。而表征储层特征的因素很多，包括微观、宏观、非均质及产能等静态和动态资料，涉及岩性、岩相、成岩作用、物性、孔隙结构、含油性、电性、非均质性等多项内容，而每个因素中通常又包括几个甚至十几个参数，用这些复杂的参数对储层合理地综合评价是十分困难的。这里面包括基础地质数据、物探数据、测井数据、测试数据等勘探与开发不同学科的数据，既有数值型的定量评价因素，也有图表型的定性评价因素，那么在这些庞杂的评价因素中，能够在储层评价中起关键作用的因素，不同地区、不同层段、不同地质条件下有不同的选取标准。能否合理地确定储层评价因素，直接影响着储层评价的效果与准确度。储层综合评价就是在分析研究区地质背景基础上，确定储层评价因素，对储层多个影响因素（不论是数值型的数据还是图表）进行分析，提取重要的影响因子，对储层进行评价。2.1 储层性质及分类
在自然界中，并不是所有岩石都能储存石油和天然气。一般将具有一定储集空间并能使存储其中的流体在一定压差下流动的岩石称为储集岩。由储集岩构成的地层称为储集层（本书简称储层）。
2.1.1 储层的性质
1．孔隙性
储集岩的孔隙空间是指储集岩中未被固体物质充填的空间，也称为储集空间，是储集油气的场所。孔隙性主要是指储层内孔隙的形状、大小、连通性和发育程度等。粒间孔隙、粒内孔隙、裂缝、溶洞等各种类型的孔、洞、缝是常见的储集空间。孔隙性反映储层的储集能力。
岩石中孔隙的发育程度一般多采用孔隙度来表征。孔隙度是孔隙体积占岩石体积的百分数。根据孔隙的大小和连通情况，孔隙度又可分为绝对孔隙度（或称总孔隙度）和有效孔隙度。（1）绝对孔隙度是指岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值，用来衡量岩石孔隙的发育程度。（2）有效孔隙度是指彼此连通的，且在一定压力条件下允许液体在其中流动的孔隙总体积（即有效孔隙体积）与岩石总体积的比值。
2．渗透性
渗透性是指在一定的压差下岩石允许流体流过其孔隙孔道的性质。对于储层而言，指在地层压力条件下流体的流动能力。常用渗透率来表示岩石的渗透性。为了区分单相流和多相流通过岩石孔隙孔道的情况，一般采用绝对渗透率、有效渗透率、相对渗透率等参数来表征储层渗透性的好坏。（1）绝对渗透率是指单相液体充满岩石孔隙，液体不与岩石发生任何物理化学反应时测得的渗透率。（2）有效渗透率是指储层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率。（3）相对渗透率是指多相流共存时，对某一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值。
储层的孔隙度与渗透率之间没有严格的函数关系，一般情况下渗透率随有效孔隙度的增大而增大，但也不是无限的，而且也要随岩性不同而不同。
储层孔隙渗透性的好坏及其分布规律是控制地下油气分布状况、油气储量及产量的主要因素。
3．储层的孔隙结构
孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。其中，孔隙是孔隙系统中的膨大部分，决定孔隙度大小；喉道是孔隙系统中的细小部分，决定储层储集能力和渗透特征。
常采用排驱压力、孔喉半径集中范围与百分含量、饱和度中值压力、最小非饱和的孔隙体积百分数来定量评价储层的孔隙结构。（1）排驱压力（p）表示非润湿相开始注入岩样中最大连通喉d道的毛细管压力，p在曲线压力最小的拐点。排驱压力越小，说明大d孔喉越多，孔隙结构越好。（2）孔喉半径集中范围与百分含量反映了孔喉半径的粗细和分选性。孔喉粗，分选好，则孔隙结构就好。在毛细管压力曲线上，曲线平坦段位置越低，说明集中的孔喉越粗；平坦段越长，说明孔喉的百分含量越大。（3）饱和度中值压力是非润湿相饱和度为50%时对应的毛细管压力（p），与之对应的喉道半径称为饱和度中值喉道半径c50（r）。p越低，r越大，则孔隙结构好。50c5050（4）最小非饱和的孔隙体积百分数是指当注入汞的压力达到仪器的最高压力时，仍没有被汞侵入的孔隙体积百分数。一般将小于0.04μm的孔隙称为束缚孔隙。束缚孔隙含量越大，储层渗透性能越差。
4．含流体性
含流体性是指岩石孔隙中含哪一相流体，即储层的含油（含油性）、含气（含气性）的情况，常采用流体饱和度来表征。流体饱和度就是指某种流体（油、气、水）所充填的孔隙体积分别占总孔隙体积的百分数。流体饱和度与岩石的性质密切相关，岩石的性质直接影响着储层的流体饱和度，进而影响采收率和油气产量。在油藏中的油、水分布反映出毛细管压力同油、水两相压力差相平衡的结果。在油藏不同高度上，油、水饱和度是变化的。
5．储层非均质性
由于沉积建造、成岩演化、构造改造等作用使得油气储层在空间分布及内部各种属性上均表现出不均匀变化，称为储层的非均质性。非均质性包括宏观非均质性和微观非均质性。（1）储层宏观非均质性：储层的岩石类型和组合及其所反映的岩相非均匀性质，即储层的岩性、物性、含油性以及砂体连通程度在纵横方向上的变化。（2）储层微观非均质性：储层孔隙的结构非均匀性质。
2.1.2 储层的分类
对储层的分类常常是根据研究目的和油田的生产实践需要而进行的。常见的分类方法有以下几种。
1．按成因和岩性分类（1）碎屑岩储层：储层岩性以陆源砂岩、粉砂岩、砂砾岩、砾岩等为主，其储集空间以碎屑颗粒之间的粒间孔隙（原生孔隙）为主，有时伴有裂隙（缝）、微孔隙以及成岩过程中所产生的各种次生孔隙；在碎屑岩储层的上下一般以泥岩作为隔层，故常常呈现是砂泥岩交替的现象。（2）碳酸盐岩储层：储层岩性以石灰岩、白云岩、生物碎屑灰岩为主。这类储层的油气储量占世界总储量的一半，其产量占总产量的60%以上。这种储层储集空间以次生孔隙为主，多见孔隙、裂缝、溶洞。与碎屑岩储层相比，碳酸盐岩储层具有储集空间多样性和分布不均匀性等特点（表2.1）。表2.1 碎屑岩储层与碳酸盐岩储层孔隙比较（3）其他岩类储层：主要指火成岩、变质岩、泥岩等储层。火成岩储层的主要储集空间为构造裂缝或受溶解的构造裂缝，因此，在构造裂缝发育的小型断陷盆地边缘与隆起过渡带，有火成岩储层。它往往发育于生油层之中或邻近的火山岩，对含油有利。变质岩储层的储集空间主要为风化孔、缝及构造缝。多发育在不整合带、盆地边缘斜坡及盆地古突起。泥岩储层的储空间主要为构造裂缝或泥岩中含有易溶成分石膏、盐岩等，经地下水溶蚀形成溶孔、溶洞等。
2．按储集空间的类型分类
按储集空间的类型可将储层分为孔隙型储层、裂缝型储层、孔缝型储层、缝洞型储层、孔洞型储层、孔缝洞复合型储层等。
3．按物性分类
按孔隙度的大小可将储层分为特高孔储层、高孔储层、中孔储层、低孔储层、特低孔储层、超低孔储层（表2.2）。按渗透率的大小可将储层分为特高渗储层、高渗储层、中渗储层、低渗储层、特低渗储层、非渗储层。同时考虑孔隙度和渗透率的大小又可将储层分为高孔高渗储层、高孔中渗储层、中孔高渗储层、中孔中渗储层、中孔低渗储层、低孔高渗储层、低孔中渗储层、低孔低渗储层等。表2.2 按孔隙度大小的储层分类（据SY/T 6285-2011《油气储层评价方法》）
4．按流体性质分类
按流体性质可将储层分为常规油储层、稠油储层、天然气储层。2.2 油气储层评价内容
目前世界上99%以上的储层为沉积岩，其中又以碎屑岩和碳酸盐岩为主，1%为其他岩类储层。作为最为重要的储、产油气层的碎屑岩储层和碳酸盐岩储层，也是油气勘探和开发的直接目的层。由于沉积环境和形成条件的差别、时代和埋深的不同，古构造和今构造活动的影响，以及受沉积后作用及其演化的影响，致使储层的储集性能及其纵横向变化很大。本节主要分析和归纳了碎屑岩储层和碳酸盐岩储层的评价内容。
油气储层评价主要包括储层的岩石学研究、沉积相研究、成岩作用研究、储集空间与物性评价、含油性评价、储层非均质性研究、储层敏感性研究等几方面（裘亦楠，1997）。
2.2.1 岩石学研究
1．碎屑岩储层
影响碎屑岩储层储集性能的岩石学因素包括颜色、成分（颗粒成分、填隙成分）、结构（主要包括颗粒本身特征——粒度、球度、形状、圆度和颗粒表面特征等，胶结物特征以及碎屑与填隙物之间的关系等）、沉积构造（主要包括层理和层面构造、变形构造、生物扰动构造和化学成因构造）等方面。
碎屑岩储层中常见砂岩储层和粉砂岩集层。砾岩储层较少，泥岩储层更少见，一般只有在存在裂缝时才具有储集性能。对于大多数常见的碎屑岩储层而言，其储集物性主要取决于颗粒大小，同时还受颗粒均匀程度（即分选程度）、颗粒磨圆程度、颗粒之间胶结物的性质及含量的影响。一般来说，颗粒越大，分选越好，磨圆程度越好、颗粒之间充填胶结物越少，则其孔隙空间越大、流通性越好，孔隙性和渗透性就越好，即储油物性越好。胶结类型和胶结物结构都对储层物性起控制作用，胶结物的充填会导致孔隙被破坏使得储层的储集性能变差；层理对储层的渗透性影响较大，一般平行于层理方向的渗透率较大，垂直于层理方向的渗透率较小。
2．碳酸盐岩储层
影响碳酸盐岩储层储集性能的岩石学因素包括颜色、矿物成分、结构（主要包括粒屑结构、礁岩结构、残余结构、晶粒结构等）、沉积构造（主要包括物理成因构造、化学成因构造、生物-化学沉积构造、生物沉积构造）等方面。
不同的成分、结构和构造的岩石具有不同的储集空间。碳酸盐岩一般都比较致密，原生粒间孔隙度一般在1%～2%左右，但由于其性脆和化学性质不稳定，容易形成各种裂缝和孔洞。一般认为，包括原生粒间孔隙和次生缝洞在内的总孔隙度如果在5%以上，碳酸盐岩就可能具有渗透性。因此，与碎屑岩储层相比，碳酸盐岩储层具有储集空间多样性和分布不均等特点。
2.2.2 沉积相研究
沉积作用控制着储层的原始沉积性能及三维分布模式。沉积相研究简称相研究，是在岩石学研究的基础上，通过对沉积剖面的岩性标志（包括颜色、岩石类型、沉积结构、沉积构造、测井相标志、地震相标志等）、古生物（如软体动物、有孔虫、介形虫、硅藻、其他藻类、孢子花粉、痕迹化石等）及地球化学标志（包括各种自生矿物、微量元素及稳定同位素等）三方面的相标志研究，进而恢复地质时期沉积环境及其演变规律的一种研究方法。
1．碎屑岩储层
碎屑岩储层的形成和分布受古沉积条件及古构造条件的控制。一个沉积盆地内碎屑岩储层发育情况受沉积旋回的控制，一般在一个完整旋回的中后期所沉积的砂质岩分布广，厚度大，储集物性好，常常形成良好的碎屑岩储层。古构造条件对碎屑岩储层的形成和分布也有影响。一般在盆地的斜坡带，碎屑物质经过机械分异作用，颗粒较均匀，圆度好，胶结物含量少，储集物性好。在水下大型古隆起的顶部和翼部，由于湖水的冲洗作用，形成物性良好的碎屑岩储层。横向上，碎屑岩储层的分布主要是受沉积环境的控制，主要分布于砂岩体中。
因此，碎屑岩储层的储集性能与沉积相类型密切相关。不同的沉积环境形成不同特征的沉积物（岩），不同的岩石类型具有不同的成分、结构和构造，进而影响岩石的储集物性。
2．碳酸盐岩储层
碳酸盐岩与碎屑岩相比，由于其化学性质不稳定，容易遭受剧烈的次生变化，通常经受更为复杂的沉积环境及沉积后的变化。不同的沉积构造代表不同的沉积条件，进而根据其类型及其细微特征分析碳酸盐岩储层的沉积环境。
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