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1、,第七章 储层非均质性研究,储层非均质性研究的意义 研究储层非均质性是精细油藏描述中的核心内容之一。通过研究，揭示储层岩性、物性和含油性的非均质性特征，揭示砂体展布、连通程度在纵、横向上的变化规律，为合理划分开发层系，选择注采系统，预测产能，为改善油田的开发效果提供可靠的地质依据。,第一节储层非均质性概念第二节储层非均质性描述第三节储层非均质性对注水开发效果的影响,第七章 储层非均质性研究,第一节储层非均质性概念一、储层非均质性概念二、表征储层非均质性的参数,一、储层非均质性概念1.储层非均质性 主要是指岩性、物性、含油性以及砂体连通程度在纵横方向上的变化。,2.层内非均质性 是指单砂层垂向上
2、储层岩性、物性、流体性质的变化，是控制和影响一个单砂层垂向上注入剂波及体积的关键因素。,3.平面非均质性 是指同一储层在不同位置的储层岩性、物性、流体性质的变化，这些因素直接关系到注入剂的平面波及程度。,4.层间非均质性 是指某一单元（合采小层、油组）内层与层之间储层性质的变化。层间非均质性研究是选择开发层系、分层开采工艺技术等重大开发战略的依据。,5.微观非均质性 微观非均质性是指储层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、填隙物及碎屑颗粒等的差异。,二、表征储层非均质性的参数1.变异系数：样本标准偏差与其平均值的比值。2.级差：样本最大值与最小值之比值。3.非
3、均质系数（突进系数）：样本最大值与其平均值的比值。4.夹层频率：指单位厚度岩层中夹层的层数，用(层/米)表示。5.夹层密度：指剖面中夹层总厚度占所统计的砂岩剖面（包括夹层）总厚度的比例，用百分数表示。,6.夹层频数：为单位有效厚度内的夹层数。7.分层系数：指被描述层系内砂层的层数，以平均单井钻遇砂层层数表示（钻遇砂层总层数统计井）。8.砂岩密度：垂向剖面上砂岩总厚度与地层总厚度之比，以%表示。9.有效厚度系数：为有效厚度与砂层厚度的比值。,第二节储层非均质性描述一、层内非均质性二、层间非均质性三、平面非均质性四、微观非均质性五、隔层,一、层内非均质性层内非均质性应重点描述以下内容：1.粒度韵律
4、性2.最高渗透率段所处位置3.层内不连续薄夹（隔）层4.压实、滑动引起的微裂缝5.层内渗透率非均质程度,1.粒度韵律性 即一个单砂层内部碎屑颗粒粒度大小在垂向上的变化序列。正韵律：底部粗，向上变细的粒序。反韵律：底部细，向上变粗的粒序。复合韵律：正、反韵律的不同组合。,2.最高渗透率段所处位置 主要描述层内最高渗透率段处于底部、顶部或中部。一般情况下与上述粒度韵律相一致，分别相应于正、反或复合韵律。,3.层内不连续薄夹（隔）层 层内不连续薄夹（隔）层对流体流动可起到不渗透隔层作用或极低渗透的高阻层作用，因而对驱油过程影响极大，也是直接影响一个单砂层垂直和水平渗透率比值的重要因素，有时也可能直接
5、遮挡注入剂段塞使驱油效果变差。(1)不连续薄夹层的类型(2)各类夹层的厚度，分布范围和产状(3)夹层出现的频率和密度:夹层频率,夹层密度,不连续薄夹层的类型:一般按岩性划分。主要指泥质，细粉砂质岩类，还包括石油运移过程中产生的沥青或重质油充填条带等。找出各类夹层在电测曲线上的响应特征,并建立典型剖面。,4.压实、滑动引起的微裂缝 微裂缝一般指宽度为 10um以下的裂缝。在显微镜下描述以下几方面内容。(1)微裂缝大小。包括裂缝的宽度、长度和开启程度（裂缝张开的宽度）；(2)微裂缝产状及组合方式；(3)微裂缝的密度。用单位面积内裂缝的条数表示，条/cm2。,5.层内渗透率非均质程度 层内渗透率非均
6、质程度通常用一些统计指标来反映，在取心资料较多的地区应尽量利用岩心分析数据进行统计，取心井取样比较均匀，样品密度5块/m时，一般用单样品值计算，如若岩心资料不具代表性时，可用测井连续解释的渗透率值（5点m）进行统计。,(1)计算层内非均质指标的方法 通常采用以下二种方法：在单层内按单块样品值进行计算，所得指标反映单层内各样品的差异程度。在单层内划分相对均质段，在相对均质段内按单样品值统计各项非均质指标，然后再计算各相对均质段之间的差异程度。,相对均质段的划分原则;a同一相对均质段内渗透率和粒度比较接近；b各相对均质段间渗透率（粒度）有较明显的差别，或存在有薄夹层；c.一个相对均质段应有一定厚度
7、，一般不小于0.5m。d各相对均质段的厚度不应差别过大。计算各项指标时一个均质段以一个样本值参加计算；计算平均值时要用各段的厚度加权值计算。,(2)层内非均质程度常用的指标：渗透率变异系数（Vk）渗透率级差（NK）非均质系数（突进系数）（SK）垂直渗透率与水平渗透率的比值,渗透率变异系数（VK）一定井段内各单砂层渗透率的标准偏差与其平均值的比值。即,其中,通常可用渗透率变异系数（VK）粗略地评价层内非均质程度。即VK0.5 为均匀0.50.7 为较均匀0.7 为不均匀,式中：渗透率平均值；n 样品个数；Ki 第i个样品的渗透率。,渗透率级差（NK）渗透率最大值与最小值（Kmin）之比值。即,反
8、映渗透率变化幅度的参数，即渗透率绝对值的差异程度。其变化范围为NK1。数值越大，非均质性越强。数值越接近于1，储层越均质。,非均质系数（突进系数）（SK）渗透率极大值（Kmax）与其平均值（）的比值。即,是评价层内非均质的一个重要参数，其变化范围为S K 1，数值越小说明垂向上渗透率变化小，注入剂波及体积大，驱油效果好。数值越大，说明渗透率在垂向上变化大，注入剂易由高渗透率段窜进，注入剂波及体积小，水驱油效果差。,垂直渗透率与水平渗透率的比值：Kv/Kh,二、层间非均质性 是对一套砂、泥岩间互的含油气层系的总体描述，重点突出层间非均质性。包括各种环境的砂体在剖面上交互出现的规律性，以及作为隔层
9、的泥质岩类的发育和分布规律等，是决定开发层系、分层开采工艺技术等重大开发战略的依据。沉积旋回性2.分层系数3.砂岩密度4夹层频数5有效厚度系数6平均砂层厚度7.各砂层间渗透率非均质程度,1.沉积旋回性 沉积旋回性，是不同成因，不同性质储层砂体和非储层夹层按一定规律叠置的表现，是储层层间非均质性的沉积成因。沉积成因命名 如水进旋回，水退旋回等。(2)依据储层粒度命名 正旋回：由下向上变细，物性变小，厚度变薄；反旋回：由上向下变细，物性变小，厚度变薄；复合旋回：正、反旋回的不同组合。,2.分层系数 指被描述层系内砂层的层数。以平均单井钻遇砂层层数表示（钻遇砂层总层数统计井）。一般来说分层系数愈大，
10、层间非均质性愈严重。3.砂岩密度 垂向剖面上砂岩总厚度与地层总厚度之比，以%表示。,夹层频数（F）为单位有效厚度（he）内的夹层数（N）。即,反映储层内非渗透夹层的发育程度。其变化范围为F 0，夹层越多，说明非均质性越强，夹层数接近于0，储层均质。,有效厚度系数（C0）为有效厚度与砂层厚度的比值。该系数反映砂岩内部含油的饱满程度。其变化范围为0Ce1。数值越接近1，储层越均质，反之，数值越小，非均质性越强。,平均砂层厚度（H）小层或油组内平均单砂层厚度，为砂层总厚度（Hi）与其总层数（N）的比值。即,反映砂体的分散程度。该数值越小，说明砂层越分散。非均质性越强，数值越大，说明储层越均质。,7.
11、各砂层间渗透率非均质程度（1）各砂层间渗透率变异系数；,其中：,式中：一定井段内渗透率 平均值；n 一定井段内砂层数；hi 第i个砂层的厚度；Ki 第i个砂层的渗透率。,（2）渗透率级差（NK）一定井段内渗透率最大值与最小值（Kmin）之比值。即,（3）突进系数(非均质系数)（SK）一定井段内渗透率极大值（Kmax）与其平均值（）的比值。即,8.层间隔层层间隔层是储层层间非均质性的另一侧面，它对流体运动能起隔挡作用。碎屑岩储层中的隔层以泥质岩类为主，也包括少量蒸发岩和其它岩类。主要描述：(1)隔层的岩石类型（岩性）；(2)隔层在剖面上的分布（位置）；(3)隔层的厚度及其在平面上的变化。,9.构
12、造裂缝（1）构造裂缝在不同岩性，不同厚度储层中的产状；（2）构造裂缝在不同岩性，不同厚度储层中的密度、规模、开启程度及充填物等；（3）构造裂缝与泥质隔层的关系，即构造裂缝的穿层程度；（4）潜在裂缝的特点和分布规律。,三、平面非均质性 砂体连续性与平面非均质性是指一个储层砂岩体的几何形态、大小尺寸、连续性和砂体内孔隙度、渗透率等参数的平面分布，以及孔隙度、渗透率的平面分布所引起的非均质性，这些因素直接关系到注入剂的平面波及程度，需要描述下面内容。1.砂体的几何形态2.砂体各向连续性 3.砂体连通性 4.砂体内渗透率，孔隙度的平面非均质性,1.砂体的几何形态 各种环境下沉积的砂体一般都有其相应的几
13、何形态。砂体几何形态是砂体各向大小的相对反映，描述砂体几何形态一般以长宽比分类命名：毯状砂体：长宽比近于1：1，宽厚比1000；土豆状：长宽比3：1，宽厚比10O；条带状：长宽比20：1，宽厚比30；鞋带状：长宽比20：1，宽厚比3O。实际工作中可同时辅以成因意义的几何形态命名，如叶状体、扇体、水道型等。,2.各向连续性 这是定量描述砂体规模并与开发工程直接关联的主要内容。一般描述：(1)砂体各向长度（m）；(2)钻遇率:即钻遇砂体井数占总井数的百分率。钻遇率越大，说明砂体分布范围越广。(3)砂体宽度（m），或宽厚比。,3.砂体连通性 砂体在垂向上和平面上相互接触连通所形成的复合砂体称“连通体
14、”。砂体的连通形式分为：多边式：侧向上 相互连通为主；多层式:垂向上 相互连通为主；孤立式：未与其 它砂体连通者。,连通体进一步扩大了储层的连续性，这是研究储层平面非均质性的一个重要内容，其描述内容有：砂体配位数 与一个砂体接触连通的砂体数。图中1号砂体配位数为1；2号砂体为2；3号砂体为4。,（2）连通程度 砂体与另一个砂体连通部分的面积占砂体面积的百分数，或以连通井数占砂体控制井数百分率表示。（3）连通体大小 一个连通体内包括多少个砂体；连通体的总面积或总宽度。,（4）砂体接触处的渗透能力 砂体间相互接触连接，并不一定是流体流动的连通通道，这主要决定于接触面的渗透能力。由于上伏冲刷面上泥砾
15、或钙砾的富集，或泥岩披覆层的存在，砂体间的冲刷接触面可能形成不渗透或低渗透界面，目前还没有定量描述方法。实际工作中，发现上述可能破坏砂体接触面连通性的地质现象时，应通过干扰试井加以验证，以定性分类方法加以描述。如I类接触-连通处渗透率很好；II类接触-连通处渗透率较差；III类接触-连通处无渗透能力，等等。,4.砂体内渗透率，孔隙度平面上的非均质性 研究重点是渗透率的方向性，它对流体的平面运动影响极大。宏观渗透率方向性。指砂体内岩性变化引起的方向性。要描述其具体方向性，以方位角表示。(2)微观渗透率方向性。指砂体内沉积构造和结构因素引起的渗透率方向性即各向异性，以各向渗透率之间的比值表示。,(
16、3)裂缝引起的渗透率方向性。储层存在裂缝时，将会导致严重的渗透率方向 性，要研究各种缝的产状，尤其是其走向。(4)砂体总体上的平面非均质性。以下列方法描述：井点渗透率的变异系数；不同等级渗透率的面积（或井点，或体积）的分布频率；在注采井冈确定条件下，注入井同各采出井之间连通渗透率的差异程度。,四、微观非均质性表征微观非均质性主要有：1.孔隙非均质性：孔喉形状、大小、分选及相互连通关系2.颗粒非均质性：颗粒分选及排列的方向性3.填隙物非均质性4.颗粒表面润湿性的非均质性,五、隔层隔层是指油田开发过程中对流体运动具有隔挡作用的不渗透岩层，是非均质多油层油田正确划分开发层系，进行各种分层工艺措施时必
17、须考虑的一个重要因素。,1.隔层的标准一般来说，在碎屑岩储层中的隔层以泥质岩类为主，除较纯的泥岩外，主要应研究砂、泥质过渡类型的岩石，如泥质粉砂岩，粉砂质泥岩等能否作为隔层。以岩心资料为基础，观察各种砂泥质过渡类型岩石的含油（流体）情况，不含油的砂泥岩可作为隔层。可以成为隔层的还有：致密胶结岩类、盐类沉积以及沥青充填岩石等，这些岩类很易通过岩心观察、薄片鉴定和物性测定确定其是否可作为隔层。,2.隔层的分布状况(1)隔层在剖面上的分布主要描述所研究储层剖面上隔层出现的位置，岩性及其厚度，用剖面图表示。(2)隔层在平面上的分布主要描述隔层厚度在平面上的变化。一般以等厚图表示。,第三节储层非均质性对
18、注水开发效果的影响一、层内非均质性导致层内“死油区”注入水总是首先沿着层内相对高的渗透带突进，而同一层内的其余部分不易受注入水的冲洗，形成“死油区”。层内的沉积构造造成渗透率的各向异性也影响注水效果。,二、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。由于各单层之间的非均质性主要表现为渗透率的差异，其渗透率大小相差几倍、几十倍甚至数百倍。这种非均质在多油层笼统注水和采油条件下，注入水优先沿着连通性好，渗透率高的层迅速突进，使注入水很快进入采油井，造成油井含水率迅速提高甚至水淹停产。而低渗透率层动用程度低，大部分原油残留地下形成“死油区”，从而降低了水淹厚度系数。,三、平面非均质性
19、导致“平面舌进”平面非均质性减小水淹面积系数，使各单油层在平面往往呈不连续分布形成许多面积不大的油砂体。有的小油砂体只被少数井钻到甚至漏掉，造成注水开发时油层边角处的“死油区”。此外，由于平面上渗透率的差异，使注入水沿着平面上的高渗透带快速“舌进”。而中低渗透带相对受注水驱动减小，因而降低了水淹面积系数。,四、微观非均质性决定剩余油的分布状态亲水储层的局部有油斑、油滴、油珠、油肠等剩余油。亲油储层的剩余油一些停留于小的孔道内，另外的在大孔道矿物颗粒壁上形成油膜，这种薄膜形态的原油有较高的流动阻力，一般的注入水很难将其从岩石表面剥离下来，这就形成残余油附着于颗粒表面的状态。亲水毛细管网络中细小孔喉中的油易被驱出，分布于大孔隙中的油往往被水绕行而困于孔隙中，呈斑块状分布。亲油毛细管中水优先驱替大孔道中的油，而小孔道中剩余油较多。微观剩余油的形成与分布还受其他因素控制。如地层微粒、粘土矿物、孔喉网络场演化等微观因素控制了剩余油形成与分布。,
