储层地质学(读书笔记)

储层非均质性的研究

1.储层非均质性的概念

油气储集层由于在形成过程中受沉积环境、成岩作用及构造作用的影响，在空间分布及内部各种属性上都存在不均匀的变化，这种变化就称为储层非均质性。储层非均质性是影响地下油、气、水运动及油气采收率的主要因素。

储层的均质性是相对的，而非均质性是绝对的。在一个测量单元内(如岩心塞规模)，由于只能把握储层的平均特性(如测定岩心孔隙度)，可以认为储层在同一测量单元内是相对均质的，但从一个测量单元到另一个测量单元，储层性质就发生了变化，如两个岩心塞之间的孔隙度差异，这就是储层非均质的表现。测量单元具有规模和层次性，储层非均质性也具有规模和层次性。一个层次的非均质规模包含若干低一级层次的测量单元(如小层单元包括若干个岩心测量单元)。

另一方面，储层性质本身可以是各向同性的，也可以是各向异性的。有的储层参数是标量(如孔隙度、含油饱和度)，其数值测量不存在方向性问题，即在同一测量单元内，沿三维空间任一方向测量，其数值大小相等，换句话说，对于呈标量性质的储层参数，非均质性仅是由参数数值空间分布的差异程度表现出来的，而与测量方向无关。有的储层参数为矢量(如渗透率)，其数值测量涉及方向问题，即在同一测量单元内，沿三维空间任一方向测量，其数值大小不等，如垂直渗透率与水平渗透率的差别。因此，具有矢量性质的储层参数，其非均质性的表现不仅与参数值的空间分布有关，而且与测量方向有关。因此，矢量参数的非均质性表现得更为复杂。

2.储层非均质性的分类

储层非均质性的划分方案很多,其分类依据主要有规模、成因和对流体的影响程度等几个方面。Pettijohn等根据规模大小划分出5个层次:

①油藏规模的沉积相及造成的层间非均质性;②油层规模的沉积微相和相变关系;③砂体内韵律性、沉积结构构造等非均质性;④岩心规模的孔隙度、渗透率等各向异性;⑤显微尺度的孔隙结构、类型、矿物学特征等。而Weber根据非均质性成因给出了如下的分类系统 (图1)。

图1 Weber(1986)的储层非均质性分类

3.储层非均质性表征

3.1层间非均质性

层间非均质性是指砂体之间的差异，包括层系的旋回性、砂层间的渗透率非均质程度、隔层分布及层间裂缝特征等。研究层间非均质性是划分开发层系、决定开采工艺的依据，同时，层间非均质性是注水开发过程中层间干扰和水驱差异的重要原因。层间非均质性主要受沉积相的控制。

3.2平面非均质性

平面非均质性指单一油层砂体的几何形态、各向连续性、连通性以及砂体内渗透率和孔隙度的平面变化及方向性。平面非均质性对于井网布置、注入水的平面波及效率及剩余油的平面分布有很大的影响。

3.3层内非均质性

它表现为砂层内部垂向上的渗透率韵律、最高渗透层所处位置、非均质程度、

单砂层规模宏观的垂直渗透率与水平渗透率的比值以及层内夹层的分布。它直接

控制和影响一个单砂层垂向上的注入剂波及厚度。从储层地质学角度来讲，层内非均质性研究应包括以下研究内容：1.粒度韵律；2.渗透率韵律及最高渗透层所处位置；3.层理构造及渗透率各向异性；4.层内夹层；5.层内裂缝；6.垂直渗透率与水平渗透率的比值K v／K h；7.层内渗透率非均质程度。

3.4微观非均质性

微观非均质性是指孔隙和喉道的大小，连通程度、配置关系、分选程度以及颗粒和填隙物分布的非均质性。这一规模的非均质性直接影响注入剂的微观驱替效率。

微观非均质包括三个方面的内容，即孔隙非均质、颗粒非均质和填隙物非均质，其中后二种非均质是孔隙非均质的成因。

目前对于储层的微观非均质性，一般仅局限于岩心规模，即主要研究岩心的孔隙结构特征。然而，对于砂体规模的微观非均质性研究，即孔隙结构在宏观三维空间的差异性，由于目前研究手段所限，研究程度尚欠不够，这也是储层研究工作者正在探索的一个领域。

4. 储层非均质性研究的资料基础

储层非均质研究所需的基础资料主要有四大类：(1)岩心观测及实验分析资料；(2)测井资料及其解释成果；(3)测试资料及其处理分析成果；(4)开发地震及其处理解释成果。

4.1岩心观测及实验分析资料

岩心观测和实验分析资料是认识储层的最直接的依据，是任何其它间接的资料无法代替的。它一方面可直接作为储层研究的基础资料，另一方面可作为测井和测试资料甚至地震资料解释的标定。

在储层非均质性研究中，根据岩心观测和实验分析可取得以下资料和成果。

1.观测资料

(1)粒度韵律；(2)沉积构造；(3)夹层分布；(4)裂缝特征。

2.实验分析资料

(1)岩石结构特征；(2)岩石物性(孔隙度、渗透率、含油饱和度)；(3)孔隙结构特征；(4)成岩特征；(5)岩石润湿性、毛管压力、相渗透率及自吸特征。

4.2测井资料及其解释成果

测井资料是储层研究的最为重要的间接资料。油田开发区内的取心井一般较少，即使在取心井内，取心井段亦不长，因而测井就成为储层非均质性研究的重要手段。

应用测井资料，可进行以下几方面的解释和研究：

1.层组划分和对比

(1)建立层组对比的测井标准层；(2)结合岩心、岩屑录井资料进行层组对比。

2.测井相研究

(1)岩类判别；(2)沉积韵律判别(自然电位、自然伽玛测井)；(3)古流向判别(地层倾角测井)。

3.储层参数解释

(1)储层物性参数，包括孔隙度、渗透率、含油饱和度、泥质含量、粒度中值等；(2)油、气、水层的判别；(3)有效厚度解释；(4)隔层、夹层解释。

4.裂缝解释

4.3测试资料

各种地层测试和试井资料既是取得储层动态信息的主要手段，也是验证储层静态信息的重要手段。就储层非均质性研究而言，主要通过测试和试井资料研究储层的井间连通性、宏观物性参数的分布及裂缝分布等，应用的手段主要有多井试井(包括干扰试井和脉冲试井)、示踪井测试和地层重复测试(RFT)。

4.3.1.多井试井

多井试井是相对于单井试井而言的。单井试井(如钻杆测试、完井试油)一般能给出井周围的地层的平均特性，而多井试井则可能给出井间的储层连续性及渗透率的方向性等储层非均质信息。

多井试井是指在生产井上测量产量，同时在周围一口或几口井上测定井底压力的试井方法。

据此，测定生产井周围几个方向的传导系数或渗透率方向性。多井试井有二种，即标准干扰试井和脉冲试井。在标准干扰试井中，生产井的产量保持不变，而在脉冲试井中，生产井通过放喷和关井的交替使生产井产量发生周期性变化，继而测量观测井产生的随时间变化的压力变化，并计算各个方向的传导系数。