论述储层非均质性的概念、分类及其研究内容
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层间储层非均质性表征参数与地质意义
层理构造和渗透 率各 向异性
层内夹层 层内裂缝
垂直渗透率与水 平渗
透率比值
层内渗透率非均 质程
度
孔隙非均质（孔 间和
微观非均质性
样品规模和孔隙规模
孔隙、颗粒、基质 （显微镜）
孔内）
颗粒非均质（粒 间和 粒表）
填隙物非均质
储层非均质性的分类
层间非均质 平面非均质 层内非均质
微观非均质
宏观非均质 微观非均质
层间非均质的成因
五级旋回是同一沉积环境下形成的微相单元， 如三角洲前缘的一次水下分流河道沉积或一次 河口坝沉积，相当于开发地质研究中的单层。 单层为一个相对独立的储油(气)砂层，上下有 隔层分隔，砂层内部可构成一个独立的流体流 动单元。然而，由于陆相沉积环境相变的复杂 性，单层在横向上可能出现分叉、合并甚至尖 灭。
这就是所谓的“单层突进”
砂层间渗透率非均质程度的地质意义
层间干扰，单层突进
砂层间渗透率非均质程度的地质意义
大庆油田用流管法进行了研究，将原油 性质相同的两个油层同时开采
若渗透率相差一倍，采收率为52.29%； 若渗透率相差四倍；采收率为49.27%， 若渗透率相差八倍，则采收率为46%
可见层间渗透率差异越大，油田采收率越低，开发效果 越差。层间非均质性对储层注水开发效果的影响是如此 之大。对于这种情况，要采用分层开采工艺技术，以克 服层间非均质带来的矛盾。
砂层间的渗透率非均质程度
在一套储集层内，由于砂体沉积环境和成岩 变化的差异，可能导致不同砂体渗透率的较大差 异。
计表 方征 法参 和数
统
1.层间渗透率分布型式 2.层间渗透率变异系数
3.层间渗透率突进系数
4.层间渗透率级差
储层非均质性
造成渗透率方向性的主要原因
1）平面上不同砂体微相渗透率的差异。 2）同一微相不同部位渗透率的差异。 3）条带状高渗透带。 4）古水流主流方向。 5）存在开启的裂缝。
（三）层间非均质性
• 层间非均质性是指油层之间的砂体特 征与储油物性的差异。 • 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。 • 我国陆相湖盆中大多数油田的储层由 流程短、相带窄、相变快、成因类型 多的砂体叠加而成，因而层间非均质 性一般都比较突出。
6、主力油层与非主力油层在剖面 上的配置关系
主力油层的相对集中与分散，在层系剖 面上所处的位置，也是决定开发措施需 要注意的依据。特别要注意识别特高吸 水层的分布，即所谓“贼层”的位置及 其地质成因，才能有针对性地制定措施
7、层间隔层
• 隔层是指分隔不同砂体的非渗透层，如 泥岩、粉砂质泥岩和膏岩层等，其横向 连续性好，能阻止砂体之间的垂向渗流。 隔层的作用是将相邻的油层完全隔开， 使油层之间不发生油、气、水窜流，形 成两个独立的开发单元。 • 对于隔层，描述的内容：①隔层的岩石 类型；②隔层在剖面上的分布位置；③ 隔层厚度在平面上的变化情况。
3、砂体的连通性
• 指砂体在垂向上和平面上的相互接触 渗透程度。可用砂体配位数、连通程 度、连通系数、砂岩密度表示。 • 确定了各类微相砂体连通程度后，还 需要研究砂体之间的连通方式。通过 各种方式连接的砂体，最终组成了油 田开发过程中可供流体流动的单元。
①砂体配位数：与某一个砂体连通接触的 砂体数。 ②连通程度：砂体与砂体连通部分的面积 占砂体总面积的百分数。 ③连通系数：连通的砂体层数占砂体总层 数的百分比。连通系数亦可用厚度来计 算，称之为厚度连通系数。
第七章 储层非均质性
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图 7-3
Weber（1986）的储层非均质性分类
a—封闭、未封闭的断层；b—成因单元边界；c—成因单元内渗透层；d—成因单元内隔夹层； e—层理的层系与纹层；f—微观非均质性；g—裂缝
（三）成因单元内渗透层 在成因单元内部，具有不同渗透性的岩层，它在垂向上呈网状分布，因而导致了储层 在垂向上的非均质性，它直接影响着油田开发的注采方式。 （四）成因单元内隔夹层 在成因单元内，不同规模的隔夹层对流体渗流具有很大影响，它不仅影响着流体的垂 向渗流，同时也影响着水平渗流，因而制约着油田开发的注采层位或射孔层段。 （五）层理的层系与纹层 它为渗透层内的层理构造，由于层理构造内部层系与纹层的方向具较大的差异，这种 差异对流体渗流亦有较大的影响，从而影响注水开发后剩余油的分布。 （六）微观非均质性 这是最小规模的非均质性，即由于岩石结构和矿物特征差异导致的孔隙规模的储层非 均质性。 （七）封闭、开启裂缝 储层中若存在裂缝，裂缝的封闭性和开启性亦可导致储层的非均质性。 （八）原油的粘度变化和沥青垫 这属于一种特殊的类型，七、八两种类型均不是碎屑岩储层中常见的非均质性。二至 五四种类型的形成受可容纳空间大小与沉积物供给量比值（A/S）的影响。 这一分类较 Pettijohn 的分类更为全面，它是在考虑了不同油藏类型的基础上所提出的，
表72我国常用储层非均质性分类纵向上多油层间的差异性层系的旋回渗透率差异隔层等平面非均质性平面上的差异砂体连通程度平面孔隙度变化及方向性单砂层垂向上的差异粒度韵律层理渗透率差异程度夹层分布等微观孔隙非均质性孔隙与喉道的相互关系孔隙和喉道的大小均匀程度以及两者的配置关系和连通程度颗粒非均质性岩石颗粒大小形状分选排列及接触关系岩石碎屑的定向性及矿物学特性填隙物的差异填隙物的含量矿物组成产状及其敏感性特征图75储层层次划分综合方案据姚光庆199408070124cindd264200932711
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图 7-3
Weber（1986）的储层非均质性分类
a—封闭、未封闭的断层；b—成因单元边界；c—成因单元内渗透层；d—成因单元内隔夹层； e—层理的层系与纹层；f—微观非均质性；g—裂缝
（三）成因单元内渗透层 在成因单元内部，具有不同渗透性的岩层，它在垂向上呈网状分布，因而导致了储层 在垂向上的非均质性，它直接影响着油田开发的注采方式。 （四）成因单元内隔夹层 在成因单元内，不同规模的隔夹层对流体渗流具有很大影响，它不仅影响着流体的垂 向渗流，同时也影响着水平渗流，因而制约着油田开发的注采层位或射孔层段。 （五）层理的层系与纹层 它为渗透层内的层理构造，由于层理构造内部层系与纹层的方向具较大的差异，这种 差异对流体渗流亦有较大的影响，从而影响注水开发后剩余油的分布。 （六）微观非均质性 这是最小规模的非均质性，即由于岩石结构和矿物特征差异导致的孔隙规模的储层非 均质性。 （七）封闭、开启裂缝 储层中若存在裂缝，裂缝的封闭性和开启性亦可导致储层的非均质性。 （八）原油的粘度变化和沥青垫 这属于一种特殊的类型，七、八两种类型均不是碎屑岩储层中常见的非均质性。二至 五四种类型的形成受可容纳空间大小与沉积物供给量比值（A/S）的影响。 这一分类较 Pettijohn 的分类更为全面，它是在考虑了不同油藏类型的基础上所提出的，
表72我国常用储层非均质性分类纵向上多油层间的差异性层系的旋回渗透率差异隔层等平面非均质性平面上的差异砂体连通程度平面孔隙度变化及方向性单砂层垂向上的差异粒度韵律层理渗透率差异程度夹层分布等微观孔隙非均质性孔隙与喉道的相互关系孔隙和喉道的大小均匀程度以及两者的配置关系和连通程度颗粒非均质性岩石颗粒大小形状分选排列及接触关系岩石碎屑的定向性及矿物学特性填隙物的差异填隙物的含量矿物组成产状及其敏感性特征图75储层层次划分综合方案据姚光庆199408070124cindd264200932711
023第二章 储层和盖层(第三节 储集层模式)
第三节 储集层模式简介
一、储集层非均质性 （一）有关基本概念 1、储层非均质性：储层的地质特征和物性特征以及流体特征随空间变化的
性质。包括宏观非均质性和微观非均质性。 2、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。 3、储层微观非均质性：储层孔隙的结构非均匀性质。
注：储层非均质性可用数学来描述。例如：砂岩颗粒粒度变化（微观非均 质性）导致的储层渗透率非均质性用下面渗透率参数（G）及其变异系 数（VG）公式描述： G=dm 2×e-1。3106δφ VG=S/Gm
上式中：dm—平均颗粒粒径； δφ—平均颗粒粒径（ φ ）的标准偏差（δφ = （∑（φi—φm）2/n）1/2， φi —颗粒粒径（-Log 2 di），φm—均颗粒粒径 的平均值； S—G的标准偏差；Gm—G的平均值。
（二）储集层非均质性研究内容和程序 请见图2-28（以碎屑岩为例）。
图2-28 碎屑岩储层非均质性研究谱系 (据薛培华，1991)
注： 圆度和球度概念
二、储集层模式 储集层模式：储层的地质特征和物性特征以及流体特征在空间和时间上 变化规律的概括（模型）。 储集层模式研究程序： 见图2-29。
图2-29储层模式研究程序框图 (据薛培华，1991)
思考题储层微观非均质性 、储集层模式。
一、储集层非均质性 （一）有关基本概念 1、储层非均质性：储层的地质特征和物性特征以及流体特征随空间变化的
性质。包括宏观非均质性和微观非均质性。 2、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。 3、储层微观非均质性：储层孔隙的结构非均匀性质。
注：储层非均质性可用数学来描述。例如：砂岩颗粒粒度变化（微观非均 质性）导致的储层渗透率非均质性用下面渗透率参数（G）及其变异系 数（VG）公式描述： G=dm 2×e-1。3106δφ VG=S/Gm
上式中：dm—平均颗粒粒径； δφ—平均颗粒粒径（ φ ）的标准偏差（δφ = （∑（φi—φm）2/n）1/2， φi —颗粒粒径（-Log 2 di），φm—均颗粒粒径 的平均值； S—G的标准偏差；Gm—G的平均值。
（二）储集层非均质性研究内容和程序 请见图2-28（以碎屑岩为例）。
图2-28 碎屑岩储层非均质性研究谱系 (据薛培华，1991)
注： 圆度和球度概念
二、储集层模式 储集层模式：储层的地质特征和物性特征以及流体特征在空间和时间上 变化规律的概括（模型）。 储集层模式研究程序： 见图2-29。
图2-29储层模式研究程序框图 (据薛培华，1991)
思考题储层微观非均质性 、储集层模式。
第六章储层非均质性研究和储层评价
（3）平面非均质性 （4）层间非均质性
指砂平面上的非均质性。砂体成因单元的连通程度、平面 孔、渗变化和非均质程度、以及砂体渗透率的方向性等 。
多个砂层之间的非均质性，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 的分布等。
第一页，共二十二页。
三、层内非均质性
层内非均质性是指一个单砂层在垂向上的储渗性质变化。包括层内渗透 率的剖面差异程度、高渗透率段所处的位置、层内粒度韵律、渗透率韵 律及渗透率的非均质程度、层内不连续的泥质薄夹层的分布等。
1.粒度韵律
２沉积构造
３渗透率韵律
4.泥质夹层的分布 频率和分布密度
正韵律 颗粒粒度自下而上由粗变细 反韵律 颗粒粒度自下而上由细变粗 复合韵律 正、反韵律的组合 均质韵律 粒度在垂向上变化均匀
在碎屑岩储层中，层理是常见的沉积构造
垂直渗透率与水平渗透率的比值
（Ke／KL）
渗透率非均质程度 的定量表征
土
3．粘土矿物产状：扫描电镜→分散状（如高龄石）、薄层状（绿泥石） 、搭桥状（伊利石）
4．对流体的敏感性
⑴速敏性：因流体流动速度变化引起地层微粒运移，堵塞通道，导致渗透率下 降的现象。
⑵水敏性：当与储层不配的外来流体进入储集层后引起粘土膨胀、分散 、运移导致渗透率下降的现象。
⑶酸敏性：酸液进入储层与酸敏性矿物发生反应而产生沉淀或释放颗粒而使 渗透率下降的现象。 ⑷盐敏性：地层耐受低盐度流体能力（水化膨胀）储层中的粘土矿物在接触 低盐度流体时可能产生水化膨胀、分散和运移而降低渗透率。
n
An
i1
Nbi
/n
—某井的砂层层数；
ｎ
N bi
—统计井数。
第十二页，共二十二页。
储层非均质性分析
③条状砂体：长宽比介于 3 ： 1 和 20 ： 1 之间， 一些顺直型分流河道砂体即属于此类。 ④鞋带状砂体：长宽比大于20:1。 ⑤树枝状砂体：属伸长状砂体，通常较为弯 曲并有分枝。树枝状分流河道砂体即属此 类。 ⑥不规则砂体：形态不规则，一般有一个主 要延伸方向，但其它方向也有一定的延伸， 为多次水流改道形成的复杂成因的砂体。
2、砂体规模及连续性
• 砂体规模是各向延伸的实际大小，通常用 砂体长度、砂体宽度或宽厚比、钻遇率、 砂岩密度来表征，是决定井网型式和井距 的关键地质因素。 • 钻遇率：钻遇砂层井数与总井数之比，表 示在一定井网下对砂体的控制程度。
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1600～2000m，连续性好。 三级：砂体延伸 600 ～ 1600m ，连续性中等。 四级：砂体延伸300～600m，连续性差。 五级：砂体延伸小于300m，连续性极差。
5、渗透率非均质程度 表征渗透率非均质程度的定量参数有: • 渗透率变异系数（Vk）是一数理统计的概念，用 于度量统计的若干数值相对于其平均值的分散程 度或变化程度. • 渗透率突进系数（Tk）表示砂层中最大渗透率与 砂层平均渗透率的比值。 • 渗透率级差（ Jk）为砂层内最大渗透率与最小渗 透率的比值。 • 渗透率均质系数（ KP）表示砂层中平均渗透率与 最大渗透率的比值。
1、分层系数（An）
指一定层段内砂层的层数，以平均单井 钻遇砂层数表示。分层系数愈大，表 明层间非均质性愈严重。
2、砂岩密度（Sn）
指剖面上砂岩总厚度与地层总厚度之比， 以百分数表示，反映砂体发育程度和砂体 间的连通程度。 Sn=（砂岩总厚度/地层总厚度）×100%
裘怿楠先生根据我国湖盆河道砂体的实 际资料，对Allen的河道砂体密度临界值 作了补充修改，提出河道砂体连通程度 的河道砂体密度界限值。
第10章 油层非均质性
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• （二）微观非均质性： 微观非均质性： • 油层岩石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， 影响流体流动的地质因素，主要包括孔隙结构 特征、粘土基质等。 特征、粘土基质等。
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三、油层宏观非均质性的研究
（一）研究方法
1．数学统计法（概率法） ．数学统计法（概率法）
对影响油层非均质性的主要指标，如油层的渗透率、孔隙度、 对影响油层非均质性的主要指标，如油层的渗透率、孔隙度、 有效厚度，用数学统计法表达油层的非均质程度。 有效厚度，用数学统计法表达油层的非均质程度。
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2．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、连续性， 是指一个储层砂体的几何形态、规模、连续性，以及砂体 内孔隙度、渗透率的平面变化所引起的非均质性。 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。 系到注入剂的波及效率。 1）砂体几何形态 ） 砂体几何形态是砂体各向大小的相对反映。 砂体几何形态是砂体各向大小的相对反映。砂体几何形态 的地质描述一般以长宽比进行分类。 的地质描述一般以长宽比进行分类。 席状砂体： ①席状砂体：长宽比近似于 1:1，平面上呈等轴状 ， 土豆状砂体： ②土豆状砂体：长宽比小于 3:1 带状砂体： ③带状砂体：长宽比 3:1～20:1之间 ～ 之间 鞋带状砂体： ④鞋带状砂体：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。 ⑤不规则砂体：形态不规则，一般有一个主要延伸方向。
(3)单层突进系数 单层突进系数 例如渗透率突进系数： 例如渗透率突进系数：表示砂层中最大渗透率与砂层平 渗透率突进系数 均渗透率的比值。 均渗透率的比值。 Tk=Kmax / K 式中T 渗透率突进系数； 式中 k——渗透率突进系数； 渗透率突进系数 K——表示单油层（或砂层）中各相对均质小层段的 表示单油层（ 表示单油层 或砂层） 渗透率平均值； 渗透率平均值； Kmax——层内最大渗透率，一般以砂层内渗透率最 层内最大渗透率， 层内最大渗透率 高的相对均质小层段的渗透率表示。 高的相对均质小层段的渗透率表示。 为均质型， 当 Tk＜2为均质型， 为均质型 Tk为2—3时为较均质型， 时为较均质型， 时为较均质型 Tk＞3时为不均质型。 时为不均质型。 时为不均质型 这一系数也可用以表示孔隙度的均质程度。 这一系数也可用以表示孔隙度的均质程度。
不同层次储层非均质性与剩余油分布间的关系
各向异性强，纹层组合 复杂
渗透率各向异性强
2011年12月10日
中国地质大学（北京）
二、宏观非均质性与剩余油分布的关系
• 3 . 渗透率韵律
• 渗透率大小在垂向上的变化所构成的韵律性成为渗透率韵律。储层的 孔隙度、渗透率等与韵律特征及粒度有较好的对应关系。
• 一般而言，在正常粒度韵律的储层中，最大渗透率的位置较易确定且 有规律，但复合韵律的储层则变化多样。
2011年12月10日
中国地质大学（北京）
二、宏观非均质性与剩余油分布的关系
• 5.渗透率非均质程度
表征渗透率非均质程度的定量参数有渗透率变异系数、渗透率突进系
数、渗透率级差、渗透率均质系数。
为了反映储层的综合质量特征，结合油藏工程的特点，可用储层质量
系数的概念，反映储层孔隙度、渗透率的综合特征，用以评价储层好
2011年12月10日
中国地质大学（北京）
绪论
1986年Weber根据Pettijohn的 分类思路，着重从封存箱的角度 来考虑油藏的分隔性，提出了一 个更为全面的分类体系，主要是 增加了构造特征、隔夹层分布及 原油性质对储层非均质性的影响 ，如右图。a—封闭、未封闭的 断层；b—成因单元边界；c—成 因单元内渗透层；d—成因单元 内隔夹层；e—层理的层系与纹 层；f—微观非均质性；g—裂缝 。
中国地质大学（北京）
二、宏观非均质性与剩余油分布的关系
层理类型与渗透率的关系
层理类型 平行层理 板状交错层理 槽状交错层理
层理特点
渗透率非均质性
具剥离线理，纹层间的 水平渗透率很大，垂向
空隙易开启
/水平渗透率值极小
有顺层理、逆层理和平 行纹层三个方向
逆层理倾向渗透率<平 行纹层走向渗透率<顺 层层理倾向渗透率
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论述储层非均质性的概念、分类及其主要研究内容。
（1）概念
指油气储层在沉积、成岩以及后期构造作用的综合影响下， 储层的空间分布及内部各
种属性的不均匀变化。指储层的基本性质包括岩性、物性、含油性及微观孔隙结构等特征在
三维空间上的不均一性。
（2）分类
根据非均质规模大小、成因和对流体的影响程度等来进行分类。——常按规模、大小分
① Pettijohn分类(1973)
Pettijohn对河流储层，按非均质性规模的大小，提出五种规模储层非均质性。
油藏规模 1～10km×100m
层规模 100m×10m
砂体规模 1～10m2
层理规模 10～100mm2
孔隙规模 10～100μm2
②Weber分类(1986)
Weber根据Pettijohn的思路，不仅考虑非均质性规模，同时考虑非均质性对流体渗流的影响，
将储层的非均质性分为七类。
i. 封闭、半封闭、未封闭断层
ii. 成因单元边界
iii. 成因单元内渗透层
iv. 成因单元内隔夹层
v. 纹层和交错层理
vi. 微观非均质性
vii. 封闭、开启裂缝
③Haldorsen分类(1983)
Haldorsen根据储层地质建模的需要，按照与孔隙均值有关的体积分布，将储层非均质性划
分为四个级别：
i. 微观非均质性：孔隙和砂粒规模(薄片)
ii. 宏观非均质性：通常的岩心规模(岩心大小)
iii. 大型非均质性：模拟网格规模(砂体)
iv. 巨型非均质性：地层或区域规模。
④ Tyler分类(1988,1993)
Tyler对曲流河道、河控/潮控扇三角洲储层按非均质规模的大小，提出了一个由大到小的非
均质分类图，划分出五种规模的储层非均质性。
i. 巨型尺度--油层组规模
ii. 大尺度--建筑块模型（较大的网格单元）
iii. 中尺度--岩相规模（较小的网格单元）
iv. 小尺度--纹层规模
v. 微尺度--孔隙规模
⑤裘亦楠的分类(1987，1989)
根据我国陆相储层特征(规模)及生产实际，裘亦楠提出了一套较完整且实用的分类方案
i. 层间非均质性
ii. 平面非均质性
iii. 层内非均质性
iv. 孔隙非均质性
（3）主要研究内容
① 层内非均质性——指一个单砂层规模内垂向上的储层性质变化。
i. 层内垂向上粒度韵律
ii. 层内垂向上渗透率差异程度
iii. 层内垂向上最高渗透段位置
iv. 层内不连续泥质薄夹层的分布
v. 渗透率韵律及渗透率的非均质程度(水平、垂直)
vi. 层理构造序列
② 平面非均质性——指一个储层砂体的几何形态、规模、连续性，以及砂体内孔隙度、渗
透率的平面变化所引起的非均质性。
i. 砂体几何形态
ii. 砂体规模及各向连续性
iii. 砂体的连通性
iv. 砂体内孔隙度、渗透率的平面变化及方向性
③ 层间非均质性--指一套砂泥岩间互的含油层系规模的储层描述。纵向上多个油层间的差
异性。
层间差异研究、层间隔层研究
i. 沉积旋回性
ii. 砂层间渗透率非均质程度
iii. 主力油层与非主力油层的识别及垂向配置关系
④ 微观非均质性 --指微观孔道内影响流体流动的地质因素，油层微观非均质性的研究是了
解水驱油效果及剩余油分布的基础。主要包括：
i. 孔隙、喉道的大小与分布，
ii. 孔隙类型、孔隙结构特征、微裂缝，
iii. 岩石组分、颗粒排列方式、基质含量及胶结物类型等