油气田地下地质学第五章 储层性质研究

第五章储层特征研究储层特征的研究是制定油田勘探、开发方案的基础，是评价油藏、发现产能潜力以及预测最终采收率的重要依据。

因此，近年来得到了非常迅速的发展，主要表现在三个方面：①从宏观到微观②从静态到动态③从定性到定量储层研究的方法：①地质分析方法：沉积特征、成岩作用、成岩序列、微观孔隙结构、粘土矿物及其敏感性、储层物性、储层含油气性。

②地球物理测井法：岩性、物性、含油气性、沉积相。

③地震方法：储层分布、几何形态、储层岩性、物性、含油气性。

④动态测试法：储层的动态表现（吸水剖面、产液剖面、环空测试、示踪剂测试、压力监测）。

目前储层研究的主要特点：紧密围绕勘探、开发需要，发展多学科的综合研究，即综合地质、地震、测井、测试等方法，以实验室和计算机为手段，对同一储层进行综合的、一体化的研究。

第一节储层非均质性研究油气储层在漫长的地质历史中，经历了沉积、成岩以及后期构造作用的综合影响。

它使储层的分布及内部的各种属性都存在极不均匀的变化，这种变化称之为储层的非均质性。

储层非均质性的研究是储层描述和表征的核心内容。

储层的非均质性是绝对的、无条件的、无限的。

而均质是相对的、有条件的、有限的。

只有在一定的非均质层次内，在一定的条件下，有限的范围内才可以把储层近似地看作是均质的，绝对的均质是不存在的。

海相储层的非均质程度相对于陆相储层低，我国目前已发现的油气储量90%来自陆相沉积地层，且绝大多数都为注水开发。

因此，储层非均质性的研究水平，将直接影响到对储层中油气水的分布规律的认识和开发效果的好坏。

一、储层非均质性的概念储层非均质性：指表征储层特征的参数在空间上的不均匀性（储层的空间分布及内部的各种属性存在的不均匀性）。

双重性：赋存流体的岩石的非均质性；岩石空间中赋存的流体的性质和产状的非均质性。

两者之间相互关联又相互制约，而岩石的非均质性则是首要的主导因素。

二、储层非均质性的分类（一） Pettijohn 分类：按规模大小油藏规模：1—10km×100m层规模：100m ×10m砂体规模: (1—10）m2孔隙规模：(10—100）mm2层理规模：(10—100）um2(二)Weber 分类（1986）：按规模及其对流体渗流的影响1、封闭、半封闭、未封闭断层引起的非均质性；2、成因单元边界引起的非均质性；3、成因单元内渗透层引起的非均质性；4、成因单元内隔夹层引起的非均质性；5、纹层和交错层理引起的非均质性；6、微观非均质性；7、封闭、开启裂缝引起的非均质性。

(三)Haldorsen 分类（1983）：根据地质建模的需要，按与孔隙均值有关的体积分布1.微观非均质性2.宏观非均质性3.大型非均质性4.巨型非均质性（四）裘亦楠分类（1992）：按规模与开发生产实际1.层间非均质性：包括层系的旋回性、砂层间渗透率的非均质程度、隔层分布、特殊类型层的分布。

2.平面非均质性：包括砂体成因单元的连通程度、平面孔隙度、渗透率的变化和非均质程度、以及渗透率的方向性。

3.层内非均质性：包括粒度韵律性、层理构造序列、渗透率差异程度及高渗透段位置、层内不连续薄泥质夹层的分布频率和大小、以及其它的渗透隔层、全层规模的水平、垂直渗透率的比值等。

4.孔隙非均质性：包括砂体孔隙、喉道大小及其均匀程度；孔隙喉道的配置关系和连通程度。

三、储层非均质性的研究内容（一）层内非均质性层内非均质性是指一个单砂层规模其内部垂向上的储层性质变化。

它是直接影响和控制单砂层内水淹厚度波及系数的关键地质因素。

层内非均质性是生产中引起层内矛盾的内在原因。

研究内容包括：①粒度韵律: 指单砂层内碎屑颗粒的粒度大小在垂向上的变化，一般分为正韵律、反韵律、复合韵律和均质韵律四类。

不同粒度韵律引起了砂层物性变化的方向性不同。

②沉积构造: 主要指层理，包括平行层理、斜层理、交错层理、波状层理、递变层理、块状层理、水平层理等，不同层理类型对渗透率方向性的影响不同。

大庆油田对不同层理的砂岩储层进行了注水驱油模拟实验，测量不同方向上的渗透率和最终采收率，其结果如表。

实验结果表明,不同的层理类型其渗透率和最终采收率差异较大。

斜层理的渗透率高,水淹快,采收率低；交错层理砂岩的渗透率低，水淹均匀，因此采收率高；水平层理砂岩的渗透率虽高，但水淹均匀，因此采收率较高。

③渗透率韵律: 指渗透率大小在纵向上的变化所构成的韵律性。

包括正、反、复合韵律（复合正韵律、复合反韵律、复合正反韵律、复合反正韵律、均匀韵律）。

④垂直渗透率与水平渗透率的比值: 影响油层注水开发中的水洗效果。

该值越小，说明流体垂向渗透能力相对较低，层内水洗波及厚度可能较小。

⑤渗透率非均质程度:⑥泥质薄夹层的分布状况:（二）平面非均质性平面非均质性是指一个储层砂体的几何形态、规模、连通性以及砂体内孔隙度、渗透率的平面变化所引起的非均质性。

它直接关系到注入剂的波及效率。

研究内容包括：①砂体几何形态是砂体各向大小的相对反映。

一般按长宽比进行分类。

席状砂体：长宽比近似1:1，平面上呈等轴状。

土豆状：长宽比小于3:1。

带状：长宽比为3:1～20:1。

鞋带状：长宽比大于20:1。

不规则砂体：形态不规则，一般有一个主要延伸方向。

②砂体规模及各向连续性：砂体规模指砂体在各向上的大小，重点是指它的长度和宽度。

连续性是指砂体在侧向上的延伸状况。

表示砂体的连续性，通常用砂体实际延伸的长度和宽度、砂体的宽厚比和钻遇率来表示。

按延伸长度可将砂体分为五级。

一级：砂体延伸大于2000m ，连续性极好。

二级：砂体延伸长度1600—2000m ，连续性好。

三级：砂体延伸长度600—1600m ，连续性中等。

四级：砂体延伸长度300—600m ，连续性差。

五级：砂体延伸长度小于300m ，连续性极差。

钻遇率 =（钻遇砂层井数/总井数）×100%③砂体的连通性：指各成因单元砂体在垂向上和侧向上相互接触连通的方式和程度。

如果相互间连通性好，就必然扩大了储层的连续性。

连通方式可分为多边式、多层式、孤立式三种。

砂体配位数：与某一个砂体连通接触的砂体数。

连通程度：连通的砂体面积占总砂体面积的百分数。

k V =max min k K J K =极差：均质系数： max p KK K =突进系数： maxk K T K =变异系数： 分布频率：Pk=N / H 分布密度：Dk=Hsh / H连通系数：连通的砂体层数占砂体总层数的百分数。

④砂体内孔隙度、渗透率的平面变化及方向性：编制孔隙度、渗透率的平面等值线图，表征其平面变化。

重点研究渗透率的方向性，它直接影响到注入剂的平面波及效率。

宏观渗透率的方向性：指砂体内岩性变化引起的渗透率的方向性。

微观渗透率的方向性：指砂体内沉积构造和结构因素引起的渗透率的方向性。

（三）层间非均质性层间非均质性是指垂向上各种沉积环境的砂体交互出现的规律性，以及作为隔层的泥质岩类在剖面上的发育和分布情况，是对一套砂泥岩间互的含油层系的总体研究，属于层系规模的储层描述。

层间非均质性研究既是油田开发初期划分开发层系、确定开发方案的地质基础，也是在多层合采时分析层间矛盾和研究剖面水淹规律及剩余油分布特征的地质依据。

研究内容包括：①砂层分层系数：指一定层段内砂层的层数。

以平均单井钻遇砂层数表示。

An=∑Nbi / n （Nbi —某井的砂层层数，n—统计井数）②砂岩密度（砂岩系数）：剖面上砂岩总厚度与地层总厚度之比，以百分数表示。

Sn=（砂岩总厚度/地层总厚度）×100%③各砂层间渗透率的非均质程度：各砂层间渗透率变异系数、突进系数、渗透率极差、渗透率均质系数的层间差异。

④主力储油层在剖面中的位置：厚度大、分布广、渗透性好、产能大的主力储油层，一般是开发初期井网控制的主要对象。

开采方案、井下工艺措施的制定，必须充分考虑主力油层的具体分布以及非主力油层在剖面上的关系，最大限度地发挥主力油层的作用，同时应尽可能地减小层间干扰，顺利实现非主力油层的产量接替，使各类油层都能得到较好的动用，既保证油田稳产，又提高采收率。

⑤层间隔层的岩性、物性、分布状况：层间隔层是指位于单砂层之间的特低渗与不渗透层。

以泥（页）岩为主，也包括少量蒸发岩和其他岩类。

这种层间泥（页）岩其分布稳定性较层内夹层的稳定性要大，一般井间可对比追踪。

⑥构造裂缝的发育程度、产状和分布规律：由于构造作用产生的构造裂缝的存在，会改变流体在储层中的渗流特征和隔层的隔挡能力，裂缝在不同的岩层中的密度、产状会对层间非均质性产生影响。

对裂缝（包括潜在裂缝）的特点和分布规律的认识，有助于分析、预测注水开发动态，如穿层裂缝引起的层间窜流、注入水的单层单向突进、潜在裂缝在注水过程中引起的注入水的不明渗漏等。

（四）微观非均质性储层的微观非均质性是指微观孔道内影响流体流动的地质因素。

主要包括孔隙、喉道的分布、孔隙结构特征、粘土基质及砂粒排列的方向性等。

孔隙是流体储存于岩石中的基本储集空间，喉道是控制流体在岩石中渗流的重要通道。

因此，喉道的大小和分布以及它们的几何形状是影响储集岩渗流特征的主要因素。

1 、碎屑岩喉道的非均质性（1）孔隙缩小型喉道（a)（2）缩颈型喉道(b)（3）片状或弯片状喉道(c,d)（4）管束状喉道(e)不同的喉道形状和大小可以导致产生不同的毛细管力，进而影响孔隙的储集性和渗透率。

2 、碎屑岩微观孔隙结构储集层的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。

研究孔隙结构的实验室方法分二类：①间接测定法（毛细管压力法）：半渗隔板法、离心机法、压汞法、动力学法。

②直接观测法：铸体薄片法、扫描电镜法、图像分析法。

孔隙结构参数的定量表征①反映孔喉大小的参数：排驱压力、最大连通孔喉半径、饱和度中值压力、喉道半径中值、平均喉道半径、主要流动孔喉半径平均值、孔喉半径均值、难流动孔喉半径。

②反映孔喉分选特征的参数：孔喉分选系数、相对分选系数、均值系数、偏态、峰态、峰值。

③反映孔喉连通性和控制流体运动特征的参数：退汞效率、最小非饱和孔喉体积百分数、迂曲度、孔隙结构综合评价系数、视孔喉体积比、结构均匀度、孔喉配位数。

3 、碳酸盐岩微观孔隙结构四、储层非均质性的影响因素（一）沉积因素：由于沉积条件的不同，如流水的强度和方向、沉积区的古地形、水盆的深浅，碎屑物质供应的差异，造成了碎屑沉积物的颗粒大小、排列方向、层理构造和砂体几何形态的差异。

（二）成岩因素：沉积物沉积之后的压实、压溶、胶结作用和重结晶作用等改变了原始孔隙度和渗透率的分布状态，增加了储层的非均质程度。

（三）构造因素：构造断裂活动使储层产生大量的构造裂缝，这些构造裂缝改变了储层渗透性的方向，造成储层的渗透性在纵、横向上有很大的差异。

五、储层非均质性对储层开发的影响1、层间非均质性导致“单层突进”层间非均质性降低了水淹厚度系数。