[科普中国]-储层宏观非均质性

层内非均质性

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。层内非均质性是直接控制和影响一个单砂层内注入剂波及体积的关键地质尚素。

(1)粒度韵律。单砂层内碎屑颗粒的粒度大小在垂向上的变化称为粒度韵律，它受沉积环境和沉积方式的控制。粒度韵律一般有正韵律、反韵律、复合韵律和均质韵律4类。

正韵律：颗粒粒度自上而下由粗变细者称为正韵律。它往往导致物性自下而上变差。

反韵律：颗粒粒度自下而上由细变粗者称为反韵律，如三角州前缘河口坝可形成典型的反粒序韵律。反韵律往往导致岩石物性自下而上变好。

复合韵律：即正反韵律的组合。正韵律的叠置称为复合正韵律，反韵律的叠置称为复合反韵律，上下细中间粗者称为反正复合韵律，巨一下粗中间细者称为正反复合韵律。

均质韵律：颗粒粒度在垂向上变化无韵律者称为无规则序列或均质韵律。

(2)层理构造。在碎屑岩然层中，大都具有不同类型的层理构造，常见的层理有平行层理、斜层理、交错层理、波状层理、递变层理、块状层理、水平层理等。层理类型受沉积环境和水流条件的控制，需要研究各类纹层的岩性、产状、组合关系、分布规律以及由此而引起的渗透率的方向性。不同层理类型对渗透率方向性的影响不同。

平行层理影响着流体的垂向渗流，其垂向渗透率小于水平渗透率。

对于斜层理来说，渗透率的各向异性较为显著。在顺层理倾向、逆层理倾向和平行层理走向都具有不同的渗透率，继而影响注水开发的驱油效率。大庆油田对斜层理砂岩储层进行了模拟实验，测录了不同方向注水的石油采收率(如下表 )。结果表明，平行纹理走向的采收率最高，而顺层理倾向的采收率最低。

|| || 不同注水方向对斜层理砂岩驱油效率的影响

(3)渗透率韵律。渗透率大小在纵向上的变化所构成的韵律性称为渗透率韵律，同粒度韵律一样，渗透率亦可分为正韵律(渗透率自下而上由高变低)、反韵律(渗透率自下而上由低变高)、复合韵律(包括复合正韵律、复合反韵律、复合正反韵律、复合反正韵律、均匀韵律)。

(4)垂直渗透率与水平渗透率的比值。这一比值对油层注水开发中的水洗效果有较大的影响。比值越小小，说明流体垂向渗透能力相对较低，层内水流波及厚度可能较小。

(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、渗透率级差以及渗透率的均质系数。

(6)泥质隔夹层的分布频率和分布密度。不稳定泥质夹层对流体的流动起着不渗透或极低渗透作用，影响着垂向和水平方向上渗透率的变化。它的分布具有随机性，很难横向追踪，通常采用夹层分布频率、夹层分布密度2个参数定量描述。1

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，以及砂体内孔隙度、渗透率的空间变化所引起的非均质性。它直接关系到注入剂的平面波及效率。

(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，砂体几何形态一般以长宽比进行分类：

席状砂体：长宽比近于1：1，平面上呈等轴状;

土豆状砂体：长宽比小于3：1;

带状砂体：长宽比为3~20;

鞋带状：长宽比大于20：1;

不规则砂体：形态不规则一般有1个主要延伸方向。

(2)砂体规模及各向连续性。重点研究砂体侧向连续性，一般描述砂体长度、砂体宽度或宽厚比，也可用钻遇率表征。

①按延伸长度可将砂体分为5级：

一级：砂体延伸大于2 000 m ，连续性极好;

二级：砂体延伸1600~2000m，连续性好;

三级：砂体延伸600~1 200 m，连续性中等;

四级：砂体延伸300~600 m，连续性差;

五级：砂体延伸小于300 m，连续性极差。

②钻遇率。表示在一定井网下对砂体的控制程度。

(3)砂体连通性。指砂体在垂向上和平面上的相互接触连通，可用砂体配位数、连通程度和连通系数来表示。

①砂体的位数。指与某一个砂体连通接触的砂体数。

②连通程度。指连通的砂体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数。连通系数亦可用厚度来计算，称为厚度连通系数。

连通后形成的连通体通常有3种形式，即多边式(侧向上相互连通为主)、多层式(或称叠

加式，垂向上相互连通为主)、孤立式(未与其他砂体连通)。

(4)砂体内孔隙度、渗透率的平面变化及方向性。编制孔隙度、渗透率及渗透率非均质程度的平面等值线图，表征其平面变化。研究的重点是渗透率的方向性，因为它直接影响到注入的平面波及效率。

①宏观渗透率的方向性。指砂体内岩性变化引起的渗透率的方向性。

②微观渗透率的方向性。指砂体内沉积构造和结构因素所引起的渗透率的方向性。

③裂缝引起的渗透率的方向性。储层存在裂缝时会导致严重的渗透率的方向性，要研究

各种裂缝的产状，尤其是走向。包括构造作用产生的构造缝和与沉积作用有关的层面缝、层理缝等。1

层间非均质性层间非均质性是对一套砂泥岩问互的含油层系的总体研究，属层系规模的储层描述。包括各种沉积环境的砂体在剖面上交互出现的规律性以及作为隔层的泥质岩层的发育和分布规律，即砂体的层间差异，如砂层间渗透率的非均质程度的差异。

(1)分层系数(An)指一定层段内砂层的层数，以平均单井钻过砂层数表示。

式中

——某井的砂层层数；

——统计井数。

（2）砂岩厚度系数（Sn）指剖面上砂岩总厚度与地层总厚度之比，以百分数表示。

(3)各砂层间渗透率的均质程度。指各砂层间渗透率变异系数(Vk)，渗透率突进系数(Tk)，渗透率级差(Jk)及渗透率均质程度(Kr)的层间差异。

(4)各砂层间构造裂缝的差异。指构造裂缝在不同岩性、不同厚度储层中的产状、密度、构造裂缝与流质隔夹层的关系，即穿层程度。1

储层非均质性对注水开发的影响1.层间非均质性导致“单层突进”

对多油层的油田来说，油层的非均质性对注水开发效果造成很大的影响。由于各单层之间的非均质性，使层间渗透率差异大。它们之间渗透率大小相差几倍、几十倍甚至高达数百倍。在注水时注入的水就沿着连通性好、渗透率高的层迅速“突进”，使注入水很快地进入生产井，使生产井含水率迅速提高，甚至水淹停产。这时低渗透层中的原油还原封未动地保存在油层中，残留在地下形成“死油”。这就是油田开发中常说的层间矛盾。

2.平面非均质性导致“平面舌进”

由于油层的平面非均质性，使各单油层在平面上往往呈不连续分布，形成许多面积不大的油砂体。有的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”和被钻井漏掉的“死油区”。此外，由于平面非均质性还会造成单一油层内平面上渗透性的差异，这将导致注入水沿着平面上的高渗透带迅速“舌进”，而使中、低渗透带成为单油层内部的“死油区”。这就是油田开发中常说的平面矛盾。

3.层内非均质性导致层内“死油区”

在油田开发中，注入水总是沿着油层内阻力最小部分突进，称为层内矛盾。水驱油实验中可以看到水驱油总是首先沿着层内相对高的渗透带“突进”，而同一层中的其余部分(中、低渗透带)不易受注入水的冲洗，把已经做过实验的岩心中的高渗透带劈去，留下未被水洗过的岩心。再做同样的实验时，水又重新沿着剩余岩心中的相对高渗透带突进，其余部分仍不被水冲洗，成为“死油区”。

由此可见，储层的各种非均质性，主要表现为渗透率的非均质性，且遣成油田开发过程中的“层间矛盾”、“平面矛盾”，和“层内矛盾”。这三大矛盾是多油层注水开发油田的基本矛盾。对于多油层注水开发的油田来说，油田开发的过程，就是不断地暴露、研究和解决三大矛盾的过程，三大矛盾处理得好，就能保持油田的稳定高产，就能提高最终采收率，开发效果就好。因此，在油田投入开发之前，应充分研究油层非均质性，制定油田合理开发方案。油田开发之后，在进一步对油层非均质性进行研究的基础上，根据油田开发中暴露出来的各种问题采取各种有效措施。如完善加密井网，调整开发井网、调整注水单元及开发层系，进行找水、堵水等工艺措施，以提高开发效果和最终采收率。1