儲集層非均質性研究

儲集層非均質性研究是指對儲集層岩石地質、物理性質的空間不均一性進行研究。

目前國內己普遍採用裘懌楠分類進行研究，該方案既考慮儲集層非均質性的規模，也考慮油田開發生產的實際套用，將儲集層非均質性由小到大分成四類。

基本介紹

• 中文名：儲集層非均質性研究
• 外文名：Study on reservoir heterogeneity
• 學科：石油工程
• 分類方案：裘懌楠分類方案
• 分類：層內、平面、層間、孔隙非均質性
• 釋義：儲集層岩石、物性的不均一性研究

簡介

儲集層非均質性是儲集層岩石的基本屬性，它嚴重製約和影響油氣儲集層的儲滲性能和油氣藏開發效果，是油藏描述的核心內容。

油氣儲集層在沉積、成岩、後生變化和構造作用的綜合影響下，儲集層的地質、物理性質都將發生不均勻變化。這種非均勻變化具體地表現在儲集層空間分布形態、儲集層岩性和厚度、泥岩夾層的多少及厚薄，儲集層內部的物性和孔隙結構的變化，以及所含流體性質和空間分布等方面。當然這種非均勻變化不是無條件的，它受許多因素的控制，如陸相儲集層要比海相儲集層的非均質性強，這是因為陸相沉積的穩定性差，岩性、厚度及物性等變化更大。

儲集層研究的重點是描述儲集層的非均質性，儲集層評價是在儲集層非均質性研究的基礎上，指出優良儲集層的分布區域，以便為油氣勘探和開發提供可靠的地質依據。目前我國己發現的油氣儲量中90%來自陸相沉積地層，並且絕大多數都是注水開發，因此了解和掌握儲集層的非均質性特徵尤為重要，這對提高油氣的採收率意義重大。

定義

“均質”與“非均質”的中文含義是明確的，它指物質分布的均勻性或不均勻性，許多行業都使用這兩個概念。但在石油行業中，儲集層非均質性的概念是重要而又專業的。儲集層非均質性定義為:儲集層岩石地質、物理性質的空間不均一性。

作為載負油氣的儲集層，最為關注的是它的儲集滲流油氣的能力(即孔隙性與滲透性)，以及具備這樣能力的岩層的岩性特徵和電性特徵(即測井回響特徵)。儲集層岩石的孔隙性、滲透性與岩石的岩性和電性，是油氣儲集層岩石地質、物理性質的主要部分。

油氣儲集層的地質、物理性質受沉積、成岩、後生變化和構造作用等多種因素影響，其空間不均勻性是普遍存在的。這種不均勻變化具體地表現在儲集層空間分布形態、儲集層岩性和厚度、泥岩夾層的多少及厚薄，碎屑顆粒膠結情況、孔隙結構特徵等許多方面。因此，非均質性應是地層岩石的一種普遍的本質的屬性。相反，十分均質的岩石倒是少見的，絕對均質的岩石則幾乎是不存在的。

在儲集層非均質性概念提出和套用的同時，我們也常常使用油層非均質性這一概念。與前者不同的是，油層非均質性除包含儲集層非均質性的全部內容外，還包含儲集層中所含流體的非均質性(即其中的流體性質的不均一性和流體空間分布的不均一性)。這就是說，油層非均質性有比儲集層非均質性更為廣泛的內涵。但油層非均質性的核心，仍然是儲集層非均質星。因為儲集層中的流體的非均質性一般變化不大，即使有變化，也遠比儲集層岩石的地質、物理性質變化來得簡單。因此，儲集層非均質性是油藏描述的一項核心的重要的內容，它是油氣儲量計算、油藏開發設計、開發管理控制、開發調整和提高採收率的關鍵所在。

分類

儲集層非均質性的分類方案很多，基本上都是按研究對象的大小規模進行分類。現有的分類有數十種，比較流行的分類也有10餘種。

比如，加拿大彭比納(Pcmbina)油田(1988)將儲集層非均質性劃分為:特大規模非均質性(油田級)、大規模非均質性(井間級)、中規模非均質性(井筒級)和小規模非均質性(微觀級)四級。

又比如，秦同洛教授(1991)將儲集層非均質性劃分為:微觀(孔隙級)、巨觀(岩心及井點)、粗視(井間級)和巨視(油田級)四級。

第二屆國際儲集層表征技術研討會(1989)提出，將儲集層非均質性劃分為微觀(孔隙級)、巨觀(井間)、中觀(層規模)及宇觀(油田級)四級。

國內多採用裘懌楠提出的儲集層非均質性分類。

裘懌楠等(1992)根據我國陸相沉積盆地的特點，提出了一套較完整並且實用的分類方案，目前國內己普遍採用。該方案既考慮儲集層非均質性的規模，也考慮油田開發生產的實際套用，將儲集層非均質性由小到大分成四類。

(1)孔隙非均質性

主要指孔隙結構的非均質性，包括儲集層岩石孔隙、喉道大小及均勻程度，以及孔隙與喉道的配置關係和連通程度。

(2)層內非均質性

指砂體內部縱向上的非均質性，包括粒度韻律性、層理構造序列、滲透率差異程度及高滲透段位置、層內不連續薄夾層的分布頻率和大小，以及全層的水平滲透率與垂直滲透率的比值全盤不才。

(3)平面非均質性

指砂體平面上的非均質性，包括砂體成因單元的連通程度、平面孔隙度、滲透率的變化和非均質程度以及砂體滲透率的方向性等。

(4)層間非均質性

指多個砂層之間的非均質性，包括層系的旋迴性、砂層間滲透率的非均質程度、隔層分布、特殊類型層的分布等。

綜合各種儲集層非均質性分類方案，我們推薦裘懌楠的上述分類。

層內非均質性

層內非均質性是指一個單砂層在垂向上的儲滲性質變化。包括層內滲透率的剖面差異程度、高滲透率段所處的位置、層內粒度韻律、滲透率韻律及滲透率的非均質程度、層內不連續的泥質薄夾層的分布等。層內非均質性是直接影響單砂層內注入劑波及體積的主要地質因素。

1.粒度韻律

單砂層內碎屑粒徑在剖面上的變化稱為粒度韻律。它受沉積環境、物源遠近和搬移方式等多種因素控制，具不同粒度韻律的砂層其剖面滲透率變化特徵不一樣。粒度韻律一般分為四種類型:

①正韻律:顆粒粒度自下而上由粗變細，往往形成儲集層物性自下而上逐漸變差。

②反韻律:顆粒粒度自下而上由細變粗，常常形成岩石物性自下而上逐漸變好。

③複合韻律:即正、反韻律的組合。正韻律的R置稱為複合正韻律，反韻律的R置稱為複合反韻律。上、下粗，中間細者稱為複合正反韻律;上、下細，中間粗者稱為複合反正韻律。

④均質韻律:粒度在垂向上變化均勻者。

2.沉積構造

在碎屑岩儲集層中，層理是常見的沉積構造，有平行層理、斜層理、交錯層理、波狀層理、遞變層理、塊狀層理、水平層理等。層理類型受沉積環境和水流條件的控制，層理的方向決定滲透率的方向。因此，需要研究各類紋層的岩性、產狀、組合關係及分布規律，以便了解由此形成的滲透率方向性。

3.滲透率韻律

儲集層滲透率在縱向上會出現各種各樣的變化，例如，出現下高上低的滲透率韻律、下低上高的滲透率韻律或其它類型的滲透率韻律。由於粒度正韻律儲集層的滲透率在縱向上一般都是表現為下高上低，顯不其正韻律特點;而粒度反韻律儲集層的滲透率在縱向上一般都是表現為下低上高，顯不其反韻律特點。因此，可以將儲集層滲透率的剖面變化歸納為三種類型:滲透率正韻律、滲透率反韻律與滲透率複合韻律，後者包括複合正韻律、複合反韻律、複合正反韻律、複合反正韻律和均質韻律。油藏儲集層滲透率剖面變化的上述三種類型，在水驅開發過程中將會出現各自不同的典型動態，產生差別很大的開發效果。

4.垂直滲透率與水平滲透率的比值

油層內部的垂直滲透率與水平滲透率是有差異的，一般採用垂直滲透率與水平滲透率的比值來描述這種差異。這種差異對油層注水開發中的水洗效果有較大的影響。比值小，說明流體垂向滲透能力相對較低，層內水洗波及厚度可能較小。在厚層塊狀儲集層中，這一參數更顯重要，因為厚層塊狀儲集層流體在縱向上的流動迴旋餘地很大，其垂直滲透率與水平滲透率比值的大小將嚴重影響其油層的剖面水洗厚度和儲量動用程度。在一些塊狀裂縫性油藏中，往往由於高角度裂縫發育，比值很高，在注水開發中底水錐進快，導致開發效果差。

平面非均質性

平面非均質性是指儲集層砂體的兒何形態、展布規模、橫向連續性和孔隙度、滲透率的平面不均勻性。它從平面的角度展不儲集層基本儲滲性能的差異程度。

1.砂體幾何形態

砂體幾何形態是砂體各向大小的反映。砂體兒何形態的地質描述和分類一般以長寬比為尺度進行。依據長寬比描述砂體兒何形態一般劃分為以下類型:

①席狀砂體:長寬比近似於1:1，平面上呈等軸狀；

②土豆狀砂體:長寬比小於3:1；

③帶狀砂體:長寬比為3:1~20:1；

④鞋帶狀砂體:長寬比大於20:1。

⑤不規則砂體:形態不規則，一般有一個主要延伸方向。

一般來說，砂體長寬比越大，砂體非均質性越強;砂體越不規則，其非均質性也越強。

2.砂體規模及各向連續性

重點研究砂體的側向連續性。一般砂體的規模越大，其橫向連續性也越好，因而其非均質性也就越弱，其均質性就越好。

按延伸長度可將砂體分為五級:

一級:砂體延伸大於2000m，連續性極好。

二級:砂體延伸1600~2000m，連續性好。

三級:砂體延伸600~1600m，連續性中等。

四級:砂體延伸300~600m，連續性差。

五級:砂體延伸小於300m，連續性極差。

2.砂體的連通性

指砂體在垂向上和平面上的相互接觸連通情況。可用砂體配位數、連通程度和連通係數表示。

①砂體配位數:與某一個砂體連通接觸的砂體個數。

②連通程度:指連通的砂體面積占砂體總面積的百分數;或以連通井數占砂體控制井數百分率表示。

③連通係數:連通的砂體層數占砂體總層數的百分比。連通係數也可以用厚度來計算，稱為厚度連通係數。

3.孔隙度、滲透率的平面變化

孔隙度、滲透率的平面變化情況，是研究儲集層平面非均質性的重點。一般通過繪製孔隙度、滲透率的平面等值線圖來反映其平面變化情況。此外，還應研究滲透率的方向性差異:一般來說，順古水流的方向，儲集層滲透率較高，而垂直古水流的方向，儲集層滲透率相對較低。此外，還應注意由於裂縫大量存在所造成的滲透率方向性。

層間非均質性

層間非均質性是對一套含油層系內多個砂層之間儲集性質的描述比較，即砂體的層間差異程度。在砂泥岩剖面中，一套含油層系常常包含數個油層組或數十個砂層組兒十個單砂層，它們之間儲滲性質的差異是油藏描述和儲集層研究的重點。

儲集層層間非均質性一般用以下參數進行描述表征:

1.分層係數：指某一層段內砂層的層數。以平均井鑽遇砂層個數(即鑽遇率)來表示。

2.砂層密度：指剖面上砂岩總厚度與地層總厚度之比，以百分數表示。

3.層間滲透率非均質性的定量表征：採用滲透率變異係數、滲透率突進係數、滲透率級差等參數來定量描述多個油層之間的滲透率差異程度。

4.主力油層與非主力油層在剖面上的配置關係：要特別注意特高滲透率層(油田慣稱“賊層”)在剖面上的位置及其地質成因。

5.隔層

隔層是多油層油田正確劃分開發層系，進行各種分層改造和分注分采措施時必須考慮的一個重要因素。因此，進行有關隔層的研究也是油藏描述的一個重要內容。

對隔層在剖面上的分布，主要描述所研究儲集層剖面上隔層出現的位置、岩性及其厚度，可以用剖面圖進行展示。對於隔層在平面上的分布，主要描述隔層厚度在平面上的變化，一般用隔層平面分布等厚圖來表不，也可用不同等級厚度所占井數的分布頻率來表示。

孔隙非均質性

儲集層孔隙非均質性，也稱微觀非均質性，是指儲集層微觀孔隙喉道內影響流體流動的地質因素的空間不均一性。主要包括孔隙、喉道的大小、分布、配置及連通性，以及岩石的組分、顆粒排列方式、基質含量及膠結物的類型等。油層微觀非均質性是評價油層水驅效果和研究剩餘油分布的基礎。

儲集層岩石的儲集空間可分為孔隙和喉道(裂縫可以看做變形或放大的孔隙，微裂縫則可看做變形的喉道)，孔隙是岩石顆粒之間的較大的空間，喉道則是岩石顆粒之間的狹小通道。