第七章 储层非均质性
《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 。
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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
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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。
储层非均质表征方法
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五、目前解决油田非均质的能力
岩心分析—直观认识油层非均性的重要手段，孔隙注模、 显微观测、切片分析、常规岩心、特殊岩心、电镜扫描、核磁共振—孔隙、孔道、孔喉、表面作用。
3.室内方法（微观）
预测技术—井间参数反演；分形几何，盆地数值模拟等。
4.数学方法（研究非均质的重要动向之一）
1．用统计对比系数法来研究其宏观非均质性
三、储层非均质的表征
有效砂层系数—为油层有效厚度与砂层厚度之比，等于1为均质，越小非均质程度越高。（净毛比） 分布系数—单元含油面积与研究区中最大油层面积之比。数值越大表示油层在平面上分布越均匀，越小表示非均质程度越高。 连通系数—指两个储层砂体连通面积与开发区段总面积之比，它表示砂体间连通程度的大小。 分层系数—为每口井中油层数之和与总井数之比。分层系数越大，表示分层性越好，含油越好。
储层的岩石空间不是千孔一律
其中的流体性质和产状也不是一成不变
储层非均质分为岩石非均质和流体非均质
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由于沉积体形态不同和沉积层内部变化的差异，从而使储层非均质性形成了不同的规模或等级（Scale）
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一、对储层非均质性的基本认识
特大规模非均质性（Megascale） 以油田为单位，研究对象是地质体，其规模大小为10km级。目的是从全油田范围出发辨认储层砂体整体形态，了解储层的横向连续性和纵向连通性，进而提供出有关流体的流动状况及划分岩性的水力单元。
调整层内非均质，目前在一定地质条件下，还有些方法。比如调剖堵水、改变液流方向等水动力学方法，但这些措施的成功率有待进一步提高。
现有解决不同类型、不同层次非均质问题的能力是很不相同的。解决或调整层间非均质和平面非均质，主要是层系、井网和采油工艺技术问题。目前，从技术上没有什么大的难度，只要经济上可行就可以采用。
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
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。
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。
储层非均质性调整技术
储层非均质性调整技术储层非均质性调整技术（调堵技术）技术原理通过注入无机复合调堵材料，选择性的对储层内部的无效大孔道进行有效封堵，达到对储层非均质性改善的目的，为改善驱油效果、提高采收率奠定基础；同时通过对大孔道的封堵处理，封堵了出砂孔道、重新固结松散砂岩，达到储层内控砂的目的。
技术特点1、调堵液对储层的选择性油、水的选择性：堵水不堵油；储层物性（孔隙）的选择性：选择无效大孔道封堵；储层亏空程度的选择性：储层亏空程度越高，封堵率越高；储层压力的选择性：储层压力越小，封堵率越高。
适合于笼统封堵作业。
2、良好的流变性封堵液是一种稳定的悬浮液，流变性为25毫帕秒左右，泵送条件优越，可以方便于储层深部调整。
3、抗温能力根据施工要求可以在适当时间控制固化，与孔道壁胶结、堵塞大孔道，固化后的抗温能力达到300度以上。
4、浆体性能密度：1.15～1.25g/cm3；流变性：25-35毫帕秒；稳定性：静置1小时上下密度差为0；可泵送时间：3小时～半月可随意调整。
技术应用范围1、复杂储层调堵：稠油油藏（热采）；低渗透/超低渗透储层（压裂后裂缝）；底水油藏；聚驱后（三元复合驱）砂岩储层（大庆油田）；天然裂缝油藏（塔里木油田）。
2、复杂井型调堵：水平井固井完井；水平井筛管完井。
3、功能：调整注入剖面；调整产液剖面；控水；防砂。
应用效果截止到2014年为止，已在5个油田4类油气层推广应用。
在某油田蒸汽驱采油开展了7口井工业试验，其中2口井，接近2年的时间目前依然有效，产油量最高达到作业前的10倍，含水降低20%左右，到目前为止，产油量仍然是作业前的3倍；其余5口井作业后，间接受效井经采油厂确认10口井，平均产油量增加3-4倍，至今将近10个月的亦然有效。
某油田的超低渗透储层压裂后的裂缝堵水试验4口井；在某油田裂缝性底水油藏试验3口井，都取得了非常好的堵水增油效果。
目前我正在某油田挑战聚驱和三元复合驱后的封堵课题。
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。
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二、分类
1、Pettijohn (1973)分类
以河流沉积储层为例、考 虑储层非均质性规模 •层系规模：100m级 •砂体规模：10m级 •层理规模：1～10m级 •纹层规模：10～100mm级 •孔隙规模：10～100μm级
2、Weber(1986)分类
分类原则：储层非均质性规模+非均质性对流体渗流的影响
2、分层系数与砂岩密度 •分层系数 层系内砂层的层数。表示方法： 分层系数＝平均单井钻遇砂层层数＝钻遇砂层总层数/统计井数 分层系数↑→层间非均质↑→油层动用率↓→油层开采效果↓
•砂岩密度 垂向剖面上，砂岩总厚度与地层总厚度之比，%。
3、砂层间渗透率非均质程度
开发层系划分原则： •开发层系间必须有稳定隔层，且无裂缝贯穿 •开发层系内砂层间渗透率差异不能太大，否则，低渗层剩余油
分类原则： 1、油田开发生产 的实用性； 2、储层非均质性 的规模； 3、储层性质（连 续性、厚度、孔 隙度、渗透率、 孔隙、喉道等）
第二节 储层非均质性研究资料基础
岩心观测及实验分析资料、测井资料、测试资料、开发地震
一、岩心观测及实验分析资料 1、岩心观测资料 •粒度韵律 •沉积构造 •夹层分布 •裂缝特征 2、实验分析资料 •岩石结构特征 •岩石物性(孔隙度、渗透率、含油饱和度) • •成岩特征 •岩石润湿性、毛管压力、相渗透率及自吸特征
(6)微观非均质性
(7)封闭、开启裂缝
3、Haldorsen (1983)分类
1)微观非均质性：孔隙和 砂颗粒规模 (2)宏观非均质性：岩心 规模 (3)大型非均质性：数值
(4)巨型非均质性：整个 岩层或区域规模
4、裘亦楠(1992)分类 我国油田生产部门通常使用的分类 分类角度：储层非均质性规模+ (1)层间非均质性 层系旋回性、砂层间渗透率的非均质程度、隔层分布、特殊类型 层的分布、层组和小层划分 (2)平面非均质性 砂体成因单元连通程度、平面孔隙度、渗透率变化及非均质程度
层间渗透率流管法试验： 大庆油田、原油性质相同的两个油层同时开采 •渗透率相差1倍，采收率：52.29% •渗透率相差4倍，采收率：49.27% •渗透率相差8倍，采收率：46.00%
（1）层间渗透率分布形式 主要描述不同单层砂体的渗透率差异
（2）层间渗透率变异系数
（3）层间渗透率突进系数
Kmax：最大单层平均渗透率 Kmin：最小单层平均渗透率
(1)封闭、半封闭、未封闭断层 •储层非均质性规模大
•断层封闭→大型渗流隔板
•断层开放→大型渗流通道 (2)成因单元边界 •储层非均质性规模较大 •沉积相边界、岩性变化边界 •渗透层与非渗透层分界、渗透性差异分界 (3)成因单元内渗透层 非渗透层带状分布→渗透层带状分布 (4)成因单元内隔夹层 隔夹层的分布→影响垂向渗流＋水平渗流 (5)纹层和交错层理 层理内部纹层的分布→影响注水开发后
二、测井资料
1、层组划分和对比 •建立层组对比的测井标准层 •
2、测井相研究 •岩类判别 • •古流向判别
3、储层参数解释 •储层属性参数：Pore、Perm、So、Vsh、Md，etc •油、气、水层判别 •有效厚度划分 •隔层、夹层解释
4、裂缝解释
三、测试资料 1、多井试井(标准干扰试井、脉冲试井) •单井试井：如钻杆测试、完井试油，井周围的地层平均特性 •多井试井：井间储层连续性，渗透率方向性等非均质信息 2、井间示踪剂测试 •砂体连通性与流动屏障 •渗透率方向性评价 •裂缝指示
(3)层内非均质性 包括粒度韵律性、层理构造序列、渗透率差异程度及高渗段位置 、层内不连续薄泥质夹层的分布频率和大小、全层规模的水平／
(4)孔隙非均质性 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。这些性质直接影响油田开发过程中注入剂 的驱替效率。
5、储层非均质性综合分类
Ki：第i层平均渗透率
（4）层间渗透率级差
K：各层渗透率平均值 n：统计总层数
大庆油田：
•三角洲前缘亚相开发层系：Jk＜3，不出油的层占12% Jk＞3，不出油的层占86.3%
•河流相开发层系：Jk＜5，不出油止层间垂向渗流→独立开发单元 隔层具有层次性：油组间隔层、砂组间隔层、单层间隔层 描述内容： •隔层岩石类型：泥岩、蒸发岩、 • •隔层厚度在平面上的变化情况
5、构造裂缝 裂缝穿层→层间流体窜流→对注水开发影响极大 描述内容： •产状：裂缝走向、倾向和倾角 •性质：裂缝张开与闭合性质、裂缝充填情况和裂缝壁特性等 。 •密度：线密度、面密度、体密度 •穿层程度：一级裂缝：切穿若干岩层；二级裂缝：单层内
四、开发地震 •三维地震 •垂直地震剖面(VSP) •井间地震
第三节 储层非均质性表征
一、层间非均质性
砂层间差异→划分开发层系、决定开采工艺的依据 →注水开发中层间干扰和水驱差异
我国陆相湖盆沉积体系→层间非均质性比较突出 主要包括：
•层系旋回性 •分层系数和砂岩密度 •砂层间渗透率非均质程度 •层间隔层 •层间断层、裂缝特征
1、层系旋回性（沉积旋回性）
陆相盆地沉积旋回一般可分为五级： •一、二级旋回：标志层―古生物层 反映盆地构造演化、沉降和抬升背景上形成的沉积层，旋回间有 不整合和(或)沉积相明显变化。地层单元：系、组（含油层系） •三级旋回：标准层―稳定泥岩隔层（10m±） 代表湖盆水域的扩展与收缩。地层单元：段（若干油层组） 油层组：油田范围内厚度稳定、同时具稳定隔层的储层段，适用 于开发层系的划分。 •四级旋回：视标准层―较稳定泥岩隔层 沉积条件变化形成的沉积层。地层单元：砂层组 砂岩组 •五级旋回：隔层分布面积大于小层连通面积 同一沉积环境下形成的微相单元。地层单元：小层、单层
第七章 储层非均质性
2020年4月23日星期四
第一节 分类
一、概念
沉积建造、成岩演化、构造改造等作用→油气储层在空间分布及 内部各种属性上均表现出不均匀变化 影响地下流体运动及最终采收率的主要因素 •测量单元具有规模和层次性→储层非均质性具有规模和层次性 •标量具有各向同性：非均质性表现为空间分布上的差异 •矢量具有各向异性：非均质性表现为空间分布和考察方向的差异