【油气田开发】12第十二章 储层非均质研究1
《储层非均质性》课件
ห้องสมุดไป่ตู้
水平井与多分支井技术
水平井技术
通过钻水平井，使井眼在储层中 沿水平方向延伸，从而增加储层 的暴露面积，提高采收率。
多分支井技术
在主井眼中钻出多个分支井眼， 使储层中的油气通过分支井眼被 引到主井眼中，从而提高采收率 。
05
储层非均质性的未来研究方 向
多学科交叉研究
地质学与地球物理学结合
电法勘探
利用电场和电流的分布规律，可以了 解地下岩层的电性特征，进一步揭示 储层的非均质性。
实验分析方法
01
02
03
岩心流动实验
通过测量岩心在不同压力 下的流体流动特性，可以 了解储层的渗透性和非均 质性。
岩石力学实验
通过测试岩石的力学性质 ，可以了解储层的应力分 布和变形特征，进一步揭 示储层的非均质性。
测井技术
发展高精度测井技术，获取井筒周围储层的详细 信息，为储层非均质性研究提供数据支持。
核磁共振技术
利用核磁共振技术探测地下水的流动和分布，分 析储层孔隙结构和非均质性。
数值模拟与人工智能技术的应用
数值模拟
建立复杂地质模型，利用数值模拟方法研究储层非均质性对油气 运移、聚集和开发的影响。
人工智能技术
古生物分析
通过对古生物化石的研究，可以推断出沉积环境和水动力条件，从而分析储层的非均质性。
地球物理方法
地震勘探
测井分析
通过地震波的传播和反射，可以探测 地下岩层的结构和构造，从而分析储 层的非均质性。
通过在钻孔中测量各种物理参数，可 以了解井筒周围地层的岩性、物性和 含油性，从而分析储层的非均质性。
开发效果不均
储层非均质性导致油藏中不同部位 的开发效果存在差异，可能出现部 分区域开发效果较好，而其他区域 较差的情况。
储层非均质性的研究
摘要人们讲储层的基本性质在三维空间分布的不均一性或各项异性称为储层的非均质性。
储层非均质性无论是岩性或物性变化，通常都是极其复杂的，并且直接影响开采效果。
本文主要针对油气储层的非均质性研究内容与发展进行讨论。
本文所运用的储层非均质综合指数对储层的非均质性进行研究，除了从地质角度去考虑控制储层非均质性形成的因素外，还把储层所处的沉积微相、油层的顶底面构造以及流体在其中流动能力等因素纳入了研究中。
研究储层的非均质性，不仅可以升华对储层非均质性的认识，而且在确定开发方案、进一步部署井网和提高采收率等方面具有重要意义。
关键词：表征参数、分层系数、砂岩密度、有效厚度系数目录第1章前言 (1)第2章储层非均质性概念 (1)2.1 储层概念 (2)2.2 石油天然气储层地质学概念 (2)2.3 储层非均质性概念 (3)第3章储层非均质性的分类 (4)3.1 Pettijion(1973)的分类 (4)3.2 Weber(1986)的分类 (5)3.3 Haldorson(1983)的分类 (5)3.4 裘亦楠（1989）的分类 (6)第4章层间非均质性 (7)4.1层间非均质性研究 (7)4.2层间非均质性的成因 (7)4.3层间非均质表征参数 (8)4.3.1分层系数、砂岩密度、有效厚度系数 (8)4.3.2砂层间渗透率非均质程度 (8)4.3.3统计表征参数方法 (9)4.3.4 油田开发应用 (10)第5章层内非均质性 (10)5.1 垂向粒度分布的韵律性 (10)5.2 层理构造……………………………………………………………………. .115.3层内夹层 (11)5.4层内渗透率非均质性 (11)5.5引起层内非均质性的根本原因 (12)第6章结论……………………………………………………………………………. .13参考文献…………………………………………………………………………………. .14致谢……………………………………………………………………………………… .15第1章前言我国地大物博，石油天然气资源丰富。
储层非均质性研究现状以及展望
238储层非均质在具体的油田开采过程中，对于一些地区中的油气成藏以及油藏油水界面还存在一定的影响。
因为沉积、成岩条件的变化而导致的储层界面中存在有物性非均质的特性。
如果油气不充足，在开采中逐渐的将大孔喉内的水排净，也会直接消耗掉大量的能量，此时就无法将小孔喉中的水及时的排除。
很多情况下，都会逐渐的形成高位低产高含水、低部高产低含水以及油水界面不同的油藏。
我国的油田主要就是以陆相碎岩储层为主，地质条件复杂性较高，非均质性比较强，原油的性质相差比较大，所以开采效率比较低。
在未来发展中，只有进行全面的非均质研究才能更好的促进我国油田开采事业的发展和进步。
1 储层非均质性研究的内容储层非均质性研究是目前的油田开采领域的重要课题，特别是针对开采后期的油田中，为了能够实现高效的油田开采，应该全面的实施精细化油藏的描述，再这其中，就需要深入的进行非均质的研究，以更好的提升开采效果。
储层非均质就是在沉积、成岩以及后续的地质构造影响之下，油田储层环境出现了一定的变化，且这些变化主要以非均匀性的形式所体现的。
在实践中，分类方法与方式还存在较大的区别，而我国主要是将其分为层内、层间、平面和微观等四个主要的种类。
2 储层非均质性研究的现状2.1 储层沉积相岩相分析沉积相研究最为主要的目的就是准确的判定储层砂体沉积微相的类型，从而可以更好的确定其具体的空间分布情况。
成岩相分析是在沉积相研究基础上发展而来的，通常都是通过储集岩石的特性所存在的差异性来进行成岩相的划分。
在此基础之上，需要绘制出各个测井与网点的成岩相厚度的具体分布图形，然后就是利用沉积相、测井相等技术资料逐渐的形成岩相区，根据不同的技术参数来划分为不同的储集区。
应用该分析方法主要就是能够更加准确的判定沉积物可容空间形成与消失所存在的关联性。
从相应的地层旋回转化不同位置水深参数来分析，可以更加准确的确定旋回堆积形式，实现时间单元的对比确定。
以小层对比为基础，可以准确的确定储层的几何形状、分布范围等参数，最终可以更加准确的确定储层所存在的非均匀的特性，为油田的开采提供有力的技术支持。
2[1][1].6 储层非均质性研究
![2[1][1].6 储层非均质性研究](https://img.taocdn.com/s3/m/fac498c34028915f804dc2fa.png)
i 1 n
式中：K ── 一定井段内渗透率 平均值；
h
i 1 n n i 1
n
i
K hi K i / hi
i 1
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）
② 渗透率级差（NK） ③ 非均质系数（突进系数）（SK） ④ 垂直渗透率与水平渗透率的比值
① 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 VK / K 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VK
i
其中
(K
i 1
n
i
K)
(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。
(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。
可以下列方法描述：
① 井点渗透率的变异系数；
率表示。
（3）连通体大小
①指一个连通体内包括多少个砂体；
②指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
储层非均质性研究进展
储层非均质性研究进展储层非均质性是指储层在形成过程中受沉积环境、成岩作用和构造作用的影响，形成储层的各种性质（包括储层的岩性、物性、电性、含油气性以及微观孔隙结构等）在三维空间分布和各种属性的不均匀变化性，主要表现在岩石物质组成的非均质和孔隙空间的非均质[1-3]。
储层非均质性是影响地下流体（包括油、气、水）运动及油气采收率的主要因素，因而储层非均质性研究是储层描述和表征的核心内容，是油气田勘探与开发地质研究中的重要基础工作[2]。
储层非均质性的研究始于20世纪70~80年代，从六、七十年代的沉积环境分析和相模式研究到80年代的沉积体系分析和以Cross发起的高分辨率层序地层学研究，从以高密度开发井网为基础的精细地质模型研究到储层露头精细研究和随机建模技术，国内外的储层非均质性研究已形成了许多比较成熟的理论和技术，其研究内容与领域在不断加深，同时，有关储层非均质性的研究技术和方法也在不断地向定量化、精细化的方向发展[4]。
1、储层非均质性的分类按照不同的研究目的、研究对象，储层非均质性分类方案有很多[4-5，8-9]：（1）Pettijohn的分类Pettijohn等（1973）在研究河流沉积储层时，依据沉积成因和界面以及对流体的影响，首次将储层非均质性划分为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。
这种分类便于结合不同的沉积单元进行成因研究，比较实用。
（2）Weber的分类Weber（1986）在前人研究基础上，还考虑了构造特征、隔夹层分布及原油性质对储层非均质性的影响，提出了一个更加全面的分类体系，将储层非均质性分为7类，即封闭、半封闭、未封闭断层，成因单元边界，成因单元内渗透层，成因单元内隔夹层，纹层和交错层理，微观非均质性和封闭、开启裂缝。
储层非均质性及其对油田注水开发的影响分析
储层非均质性及其对油田注水开发的影响分析摘要：储层在形成过程中，经常会受到构造作用、成岩作用和沉积环境作用而产生不同程度的变化，出现储层非均质性，其主要包括两个类型，第一种为储层宏观处于非均质性，主要由平面上的非均质和油层的垂向上形式构成，第二种为储层微观非均质性质，其主要指的是油层储层孔隙结果呈现的非均质特征。
由于储层的非均质性会对油气藏中的油气采收率、水渗流、气渗流、油渗流产生影响，严重影响油田企业的经济效益，所以必须分析储层非均质性及其对油田注水开发的影响。
关键词：储层；非均质性；油田注水开发；影响油气储层受到多种因素影响导致渗透率及孔隙结构发生变化，储层非均质性主要包括夹层、储层所含油体性质、储层表面属性、储集层厚度和储集层岩性等内容，油气藏的开发效果与储层非均质性存在密切联系，且储层非均质性还会产生层间干扰，影响剩余油的分布，诱发单层突进现象，所以必须对储层的非均质性进行分析，优化油田注水开发效果。
一、储层非均质性（一）微观结构非均质性微观结构非均质性主要包括岩石表面性质、孔喉及孔隙结构的性质。
分析储层物性，主要由渗透率和孔隙度两种内容组成，孔隙度的大小将对注入水的体积产生决定性作用，渗透率与非均质性的差异性对油体的流动能力和方向产生着影响，孔隙度对注入水体的大小发挥着决定性作用。
孔喉结构中，死空隙的形成主要由于孔喉比增大而产生，究其原因，由于细微孔喉与空隙连接，一旦发生死空隙，将直接影响水驱采收率，比值越大，采收率越低。
润湿性也会在一定程度对岩石孔隙中水的流动性产生影响，若是岩石处于水湿状态下，水极易对岩石表面的油产生驱替作用，以此提升驱油效果，若是油湿，则水的驱替作用会大大降低，水的驱替作用也会随之下降，降低驱油效率。
（二）层内非均质性层内非均质性内容主要包括层内不连续夹层、粒度韵律性和渗透率的差异程度。
层内不连续夹层主要由中、高水洗组成，由于水洗程度较高，其下部却并未进行水洗或者为低水洗，下部分水洗程度不足。
论述储层非均质性的概念、分类及其研究内容
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①Pettijohn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10～100μm2②Weber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。
④Tyler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。
开发中后期储层非均质性定量预测研究
开发中后期储层宏观非均质性定量预测研究摘要油气储集层的非均质性对油气的聚集、产出、分布和油气藏的形成等起着至关重要的控制作用。
因此，储层非均质性定量研究在勘探领域具有重要意义。
随着石油工业的发展以及三次采油、四次采油的需要，储层非均质性定量预测研究不仅在石油勘探领域很重要，而且在开发领域显得越来越重要，确定储层的非均质性不仅是油藏描述的主要内容，而且是油藏数值模拟的基础，在油田的勘探和开发中具有特别重要的意义。
本次作业针对油藏开发中后期，对储层的宏观非均质性进行预测研究，利用地震、地质和测井信息，借助波动分形法进行储层砂体预测，建立了储层砂体的定量预测模型。
借助“扩展两阶段法”建立了储层渗透率分布场预测模型，成功的对开发中后期储层的非均质性进行了预测，这一技术对于油田的开发意义重大。
关键词：开发中后期非均质性；砂体预测；波动分形法；扩展两阶段法；渗透率；1概述油气储集层是石油地质、油气勘探与开发中的一个主要研究对象，而油气储集层的非均质性对油气的聚集、产出和油气的分布等起着至关重要的控制作用。
石油地质学家认为，油气藏的形成是油气经过初次运移和二次运移后在圈闭中的聚集。
但从储层意义上看，在其他石油地质条件相同时，油气在储层中的运移和分布主要受储层非均质性的影响，通过储层非均质性定量研究能建立油气在圈闭中的分布模型，搞清油气藏的分布规律，为油气藏的开发提供详尽的地质资料。
因此，储层非均质性定量研究在勘探领域具有重要意义。
随着油田开采程度的不断提高，其开采难度越来越大，对地质模型的要求也越来越高，针对这一现状，这次作业以地质、测井以及地震资料为依据，将确定性建模与随机建模、地质统计学与随机模拟(分形模拟)相结合，借助于数学方法，并利用计算机技术，以储层的宏观非均质性(砂体的分布厚度及几何形态、储层参数的空间分布)和微观非均质性为研究对象，使相应的方法研究在砂体定量预测中得以体现，建立一套系统的有关砂体预测的理论、研究方法和技术。
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§3 平面非均质性
泛 主
滥主 河平河 道 原道
一、平面非均质表征
1、砂体几何形态
①席状砂体：长宽比近似于1:1， 平面上呈等轴状
②土豆状砂体：长宽比小于3:1 ③带状砂体：长宽比3:1～20:1 ④鞋带状砂体：长宽比大于 20:1 ⑤不规则砂体：形态不规则，一 般有一个主要延伸方向。
数/井数
(2) 砂岩密度（砂地比）：砂岩总 厚度/地层总厚度
§2 层间非均质性
13
2、层间渗透率非均质程度
层间渗透率变异系数 (Vk) 层间渗透率突进系数 (Tk) 层间渗透率级差 (Jk)
Vk
n
(ki k)2 / n
i 1
k
Tk
Kmax
k
Jk
Kmax K min
非均质类型
Vk
Tk
相对均质型
1
第十二章 储层非均质研究
§1、储层非均质概念 §2、层间非均质性
§3、平面非均质性 §4、层内非均质性 §5、微观非均质性 §6、剩余油分布
2
§1 储层非均质概念
一、储层非均质性及其影响因素
油气储层在形成过 程中受沉积环境、成岩 作用和构造作用的影响， 其空间分布与内部属性
（如孔隙度、渗透率、孔隙
级差与不出油砂体 厚度呈正比，级差越 大，不出油的油层越 多。吸水剖面上，渗 透率高砂体吸水能力 最强。
层间干扰，单层突进
15
低渗透层水驱启动压 力高，吸水少，出油 少。出现水沿高渗透 层突进现象，造成油 井含水高，大量剩余 油在差油层中没有动 用，严重影响采收率。
高渗层水驱启动压力 低，在相同压差作用 下，吸水多，水线推 进快，采油井中出油 多，见水早、含水高。
隙非均质主要指微观孔隙结构的非均质；颗 粒非均质主要指颗粒结构及矿物学特征变化； 填隙物非均质为填隙物的含量、矿物组成及 敏感性等。
11
§2 层间非均质性
砂包泥
互层
12
一、层间非均质表征
泥包砂
1、储层纵向分布的复杂程度
(1) 分层系数：一定层段内砂 层的层数,以平均单井钻遇砂层数 表示。即分层系数=钻遇砂体总层
结构等）都存在不均匀 的变化，这种变化就称 为储层非均质性。
3
§1 储层非均质概念
主
泛 滥
主
河平河
道 原道
1、沉积因素：沉积环境
是影响储层非均质最根本因素， 如不同沉积环境或同一沉积环 境下的不同沉积微相储层特征
（岩石的成分、粒度、分选、磨圆、 排列方式、基质含量及沉积构造等）
存在明显差异，必然导致储层 非均质性。
§1 储层非均质概念
(3)层内非均质性
是指一个单砂层规模内垂向上的储层 性质变化。包括层内垂向上渗透率的差异 程度、最高渗透率段位置及渗透率的非均 质程度、层内粒度-渗透率韵律、层内不连 续的泥质薄夹层的分布。层内非均质性是 直接控制和影响层内注入剂波及体积的关 键因素。
(4)微观非均质性 包括孔隙、颗粒、填隙物非均质。孔
粒度和分选与原始孔渗性的关系图版
4
§1 储层非均质概念
2、成岩因素
压实、胶结、交代、自生 矿物形成使孔隙减小，而压 溶、溶解、重结晶等可以使 孔隙增加，这些成岩作用强 度不同，储层物性就存在差 异。
一般成岩作用的选择性控 制了次生孔隙储层、古岩溶 储层的分布，导致储层非均 质性。
5
§1 储层非均质概念
授课内容
第一章 绪论 第二章 油气水成分及性质 第三章 油气成因理论及油气生成模式 第四章 生油层、储集层、盖层 第五章 油气运移、聚集和保存 第六章 油气成藏条件及油气藏类型 第七章 油气聚集单元及分布规律 第八章 油气田地质研究概述 第九章 油层对比 第十章 油气田地下构造研究 第十一章 沉积相研究 第十二章 储层非均质研究 第十三章 油层压力和温度 第十四章 储量计算
岩溶作用
6
3、构造因素
构造作用对储层非均质具有重 要影响。宏观上通过控制沉积、 成岩作用影响储层非均质；
如构造升降作用形成不同沉积 地貌和构造类型，地貌和构造不 同部位不但存在沉积差异，而且 存在成岩差异。
另外，构造作用应力可在储层 局部形成断层-构造缝，造成储层 性质差异。
§1 储层非均质概念
4、人为因素的影响
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§1 储层非均质概念
储层的非均质性是绝对的，而均质是相对的。 储层非均质性是影响地下油气水运动及油气采收率 的重要因素。 一般陆相储层的非均质程度高于海相储层。 我国目前已发现的油气储量90%来自陆相沉积地层， 并且绝大多数为注水开发。因此，储层非均质性的研 究水平将直接影响到储层中油气水分布规律的认识和 开发效果的好坏以及最终采收率。
8
§1 储层非均质概念
二、储层非均质性的分类
一般将储层非均质性分为宏观非均质性和微观非均质性 两大类，而宏观非均质性又包括层内非均质性、平面非均 质性和层间非均质性。微观非均质性是指研究岩石颗粒、 填隙物及孔隙结构的非均质性。
储层非均质性
宏观非均质性 微观非均质性
层内非均质性 平面非均质性 层间非均质性
在钻井、完井、开采、修井、注水过程中，改变了原油藏 的物化性质及热力学、动力学平衡及物质成分，从而改变了 储层物性，造成储层损害或大孔道。
主要原因如下： 1．水敏或酸敏性粘土矿物，在注水或酸性液时，储层的 粘土填隙物发生膨胀，堵塞孔隙或喉道，造成物性变差。 2．外来颗粒（如钻井液中的水泥或其它颗粒或储层本身 较疏松的颗粒），在高压下侵入储层，堵塞孔隙喉道。 3．工作液在储层发生化学沉淀、结垢及产生油水乳化物 。亦可造成储层损害。
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§1 储层非均质概念
主
泛 滥
主
河平河
道 原道
烃源岩分布区 油气优先充注通道
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பைடு நூலகம்
(1)层间非均质性
是对一套砂泥岩间互的含油层 系的总体研究。包括各种沉积环 境的砂体在剖面上交互出现的规 律性，作为隔层的泥质岩类的发 育和分布规律，以及砂体间渗透 率差异等。
(2)平面非均质性
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。它直接关系到注入剂的波 及效率。
<0.5
<2
非均质型 0.5~0.7
2~3
严重非均质型 >0.7
>3
§2 层间非均质性
3、层间隔层
分隔垂向上不同砂体的非渗透层 (泥岩,膏岩等)，横向连续性好,能阻 隔砂体之间的垂向渗流。
划分开发层系：隔层分布
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§2 层间非均质性
二、层间非均质对开发影响
层间非均质性导致 层间干扰和单层突进， 大部分原油残留地下 形成“死油”，从而 降低了水淹厚度系数, 形成层间矛盾及剩余 油。