第六章 储层解析

第六章油气储层储层是油气赋存的场所，也是油气勘探开发的直接目的层。

储层研究是制定油田勘探、开发方案的基础，是油藏评价及提高油气采收率的重要依据。

本章从储集岩类型入手，系统介绍储层非均质性、裂缝性储层、储层建模及综合分类评价等内容。

第一节储集岩类型在自然界中，把具有一定储集空间并能使储存在其中的流体在一定压差下可流动的岩石称为储集岩。

由储集岩所构成的地层称为储集层，简称储层。

按照不同的分类依据，可进行不同的储层分类。

一、按岩石类型的储层分类根据岩石类型，可将储层分为碎屑岩储层、碳酸盐岩储层和其它岩类储层。

其中，前二者亦可称为常规储层，后者可称为特殊储层，意为在特殊情况下才能形成真正意义上的储层。

《石油地质学》[56]已系统阐述了各种岩类储层的基本特征和控制因素，在此仅简要介绍。

1.碎屑岩储层主要包括砂岩、粉砂岩、砾岩、砂砾岩等碎屑沉积岩。

储集空间以孔隙为主，在部分较细的碎屑岩中可发育裂缝。

储层的分布主要受沉积环境的控制，储集空间的发育则受控于岩石结构和成岩作用，部分受构造作用的影响。

2.碳酸盐岩储层主要为石灰岩和白云岩。

储集空间包括孔隙、裂缝和溶洞。

与碎屑岩储层相比，碳酸盐岩储层储集空间类型多，具有更大的复杂性和多样性。

储层的形成和发育受到沉积环境、成岩作用和构造作用的综合控制。

3.其它岩类储层包括泥岩、火山碎屑岩、火山岩、侵入岩、变质岩等。

泥岩的孔隙很小，属微毛细管孔隙，流体在地层压力下不能流动，因此，一般不能成为储集层。

但是，在泥岩中发育裂缝，或者泥岩中含有的膏盐发生溶解而形成晶洞时，泥岩中具有连通的储集空间，可成为储集岩。

火山碎屑岩包括各种成分的集块岩、火山角砾岩、凝灰岩。

其特征与碎屑岩相似，但胶结物主要为火山灰和熔岩。

储集空间主要为孔隙，其次为裂缝。

火山岩储集岩主要指岩浆喷出地表而形成的喷出岩，包括玄武岩、安山岩、粗面岩、流纹岩等。

储集空间主要为气孔、收缩缝及构造裂缝。

岩浆侵入岩和变质岩都有不同程度的结晶，故亦称结晶岩。

往往构成含油气盆地沉积盖层的基底。

当结晶岩受到长期风化作用和构造作用时，其内可形成风化孔隙、风化裂缝及构造裂缝等储集空间，从而形成储集岩。

这类储集岩一般发育于不整合带。

二、按储集空间的储层分类储层的储集空间包括三种基本类型，即孔隙、裂缝和溶洞。

在自然界中，这三种储集空间可有不同的组合，因而可形成不同的储层类型，如孔隙型、孔隙－裂缝型、裂缝型、裂缝179－溶洞型、孔隙－裂缝－溶洞复合型。

1.孔隙型储层储层储集空间及渗流通道均为孔隙，部分含微裂缝。

大部分碎屑岩储层及滩礁相碳酸盐岩即属此类。

储层的形成和发育主要受控于沉积和成岩作用。

2.孔缝型储层（双重介质储层）储层中既有孔隙，又有裂缝，即所谓双重介质。

其中，孔隙为主要储集空间，裂缝为主要的渗流通道。

储层的发育受控于沉积、成岩和构造的综合作用。

这类储层还可分为两类：（1）裂缝–孔隙型储层基质岩块为常规储层，同时本身具有渗流能力，即具有产能；裂缝的作用仅是加大了储层的渗流能力，增加基质岩块本身已具有的产能,同时使渗透率具有方向性。

这类储层的油藏开发特征与孔隙型储层油藏类似,只是裂缝起增加产能的作用。

（2）孔隙－裂缝型储层基质岩块提供了基本的储能，但渗透率低，一般无产能；裂缝提供了基本的渗流能力，同时提供了部分储能。

储层的产能主要依据裂缝的连通作用。

3.裂缝型储层裂缝既作为储集空间，又作为渗流通道，因此裂缝既提供储能，又提供产能。

基质岩块既无储能，又无产能。

常见于碳酸盐岩、泥岩储层、结晶岩储层中，储层的发育主要受控于构造作用、收缩作用、风化作用等。

4.缝洞型储层储集空间及渗流通道为裂缝及溶洞,特点是孔隙度低而渗透率高,其生产特征是高产而递减极快,基质岩块基本上不渗透。

这类储层岩性主要为碳酸盐岩、火山岩、侵入岩、变质岩等，主要形成于古潜山中。

5.孔缝洞复合型储层储层内同时发育孔隙、裂缝和溶洞。

储集空间主要为基质岩块的孔隙及溶洞，裂缝作为渗流通道。

这类储层岩性亦主要为碳酸盐岩、火山岩、侵入岩、变质岩等，主要形成于古潜山中。

三、按岩石物性的储层分类根据岩石物性，主要是孔隙度和渗透率特别是渗透率，可将储层（主要是孔隙型储层）分为不同的类型。

按储层孔隙度大小，将储层分为五类，其中碎屑岩和非碎屑岩储层的孔隙度标准略有差别（表6−1）；按渗透率大小，亦将储层分为五类，其中，油藏储层和气藏储层的渗透率标准略有差别（表6−2），主要依据是天然气对储层渗透率的要求比石油要低。

表6-1 油（气）藏的储层孔隙度分类 (据吕鸣岗等，2005)180181表6-2 油（气）藏的储层渗透率分类 (据吕鸣岗等，2005)第二节 储层非均质性一、储层非均质性的概念及分类（一）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储层作为一个复杂系统，具有层次性和结构性。

一套储层包含多个层次，不同层次具有各自不同的构成单元，较高一级层次的构成单元包含若干个较低一级层次的构成单元，同一层次的若干构成单元在空间上表现为不均一的变化。

如Pettijohn(1973)曾将河流沉积储层划分为五个层次(图6—1)，即层系规模(100ｍ级)、砂体规模(10ｍ级)、层理系规模(1-10图6—1 Pettijohn (1973)(以河流沉积储层为例)182ｍ级)、纹层规模(10-100ｍｍ级)、孔隙规模(10-100μｍ级)。

从图可以看出，一个层系包含若干个非均一分布的砂体，一个砂体包含若干个非均一分布的成因单元（河道及溢岸砂），一个成因单元包含若干非均一分布的层理系，一个层理系包含若干非均一分布的纹层，一个纹层包含若干非均一分布的颗粒、孔隙、喉道等。

显然，不同层次之间以及同一层次的构成单元之间均表现为非均质性。

储层非均质性是绝对的，而均质性则是相对的。

一个层次的某一个构成单元，对于高一级层次而言，可视为相对均质体，但对于低一级层次则是非均质体。

如对于单一河道砂体，在研究某一层系内不同河道与溢岸砂体的层间渗透率差异时，可将该河道砂体作为一个相对均质体，只考虑该砂体的平均渗透率；而在研究该河道砂体内的垂向渗透率差异时，则视为非均质体，需要测量该砂体内垂向上不同部位的的渗透率值，此时，将每一个小测量单位（如岩心塞）视为均质体。

实际上，岩心塞也不是均质体，它由不同的颗粒和孔隙组成。

另一方面，储层非均质性还表现为储层矢量参数的各向异性。

对于矢量参数，如储层渗透率，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，即为各向异性特征；而对于标量参数，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，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。

因此，对于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（二）储层非均质性的分类储层非均质性的分类方案较多。

如Pettijohn (1973)的分类（前已述及）、Weber(1986)的分类、我国油田部门的分类等。

1．Weber(1986)的分类Weber(1986)根据Pettijohn 的思路，提出了一种储层非均质性的分类体系(图6－2)。

在他的分类中，不仅考虑储层非均质性的规模，同时考虑了非均质性对流体渗流的影响。

他将储层非均质性分为七类：（1这是一种大规模的储层非均质性。

断裂的封闭程度对油田区内大范围的流体渗流具有很大的影响。

如果断层是封闭的，就隔绝了断层两盘之间的流体渗流，实际上为渗流隔板；如 果断层没有封闭，那么断层就成为－大型的渗流通道。

（2成因单元边界实质上是微相砂体的边界，界面上下一般具有岩性变化。

该界面可以是连通的，也可以是封闭或半封闭的，但至少是渗透性差异的分界线。

因此，成因单元边界控制着较大规模的流体渗流。

（3在成因单元内部，具不同渗透性的岩层，它们在垂向上呈带状分布，从而导致了储层的非均质性。

（4为成因单元内渗透层之间的屏障层。

不同规模的隔夹层对流体渗流具有很大的影响，它主要影响流体的垂向渗流，也影响流体的水平渗流。

183图6—2 Weber(1986)的储层非均质性分类 5为渗透层内的层理构造。

层理构造内部纹层方向具有较大的差异，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残余油的分布。

（6）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非均质性，它影响着微观规模的流体渗流。

（7从上可以看出，Weber 的分类方案在考虑非均质规模的同时，特别注重储层非均质性对流体渗流的影响。

2.我国油田部门的通用分类我国油田部门将碎屑岩的储层非均质性由大到小分为四类：（1层间非均质性反映纵向上多个油层之间的非均质变化，重点突出不同层次油层（或砂组、油组）之间的非均质性，包括层系旋回性导致的储层纵向分布的复杂性、层间渗透率差异程度、层间隔层分布、层间裂缝等。

（2）平面非均质性平面非均质性主要描述单油层在平面上的非均质变化，包括砂体几何形态、各向连续性、184连通性、平面孔隙度、裂缝和断层的平面分布、孔隙度和渗透率的平面变化及方向性等。

（3层内非均质性主要描述单油层在垂向上的非均质变化，包括粒度韵律性、渗透率韵律性(高渗段位置)、层理构造的渗透率各向异性、层内渗透率非均质程度、全层规模的水平／垂直渗透率比值、层内不连续夹层的分布等。

4微观非均质包括孔隙非均质性、颗粒非均质性及填隙物非均质性。

其中，孔隙非均质性指砂体孔隙、喉道大小及其均匀程度，孔隙喉道的配置关系和连通程度；颗粒非均质性主要为岩石碎屑结构（包括砂粒排列的方向性）及岩石矿物学特征；填隙物非均质性为填隙物的含量、矿物组成、产状及其敏感性特征。

储层非均质性的描述规模可以分为若干级次。

裘亦楠（1997）针对碎屑岩储层的描述，从微观的孔隙结构到全油田的一整套含油层系，从小到大分为五个层次，即孔隙规模、样品规模、单层规模、砂体规模及层系规模[57]。

微观非均质性的研究单元在现阶段最大只能达到样品规模，测量单元为一个或几个孔隙大小；层内非均质性和平面非均质性的研究规模均为砂体规模，但侧重点有所差别，其中层内非均质性侧重于单砂体（主要是厚砂体）的垂向变化，垂向测量单元为厘米级至分米级的样品或测井解释的8点/m 的数据，而平面非均质性侧重于砂体的横向变化，垂向测量单元为单砂体；层间非均质性的研究规模为层系规模，但可进一步分为多个层次，包括含油层系规模、油组规模、砂组规模，垂向测量单元为单砂体。

下面，以孔隙型储层为例，按我国油田部门的通用分类，介绍储层非均质的特点及表征方法。