儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究方法綜述

杜　偉

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

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儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究方法綜述

杜偉

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

[摘要]為了對(duì)儲(chǔ)層的非均質(zhì)性進(jìn)行綜合研究，通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研和歸納總結(jié)認(rèn)為：儲(chǔ)層非均質(zhì)性目前主要分為層內(nèi)、層間、平面和微觀非均質(zhì)性，其主要影響因素為沉積、構(gòu)造和成巖作用；對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的定量法主要有綜合指數(shù)法、儲(chǔ)層地質(zhì)建模法、流動(dòng)單元法以及實(shí)驗(yàn)分析法；不足之處是沒能將儲(chǔ)層非均質(zhì)性的主控因素與研究方法有機(jī)的結(jié)合在一起，因此后期應(yīng)重視和加強(qiáng)此方面的研究。

[關(guān)鍵詞]儲(chǔ)層；非均質(zhì)性；成巖作用；沉積；地質(zhì)建模

儲(chǔ)層非均質(zhì)性是基礎(chǔ)地質(zhì)研究中重要的基本內(nèi)容，也對(duì)油氣田勘探開發(fā)過程中具有一定的指導(dǎo)作用，尤其近年來各大油田進(jìn)入開發(fā)后期階段，剩余油挖掘難度越來越大的形勢(shì)下[1]以及油氣水復(fù)雜的油田中，該項(xiàng)研究顯得更加重要。儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究起于20世紀(jì)70～80年代，并取得了一些顯著的成果。總體來說，研究?jī)?nèi)容越來越全面，研究方法由定性逐漸向定量轉(zhuǎn)化。

本文通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研，介紹儲(chǔ)層非均質(zhì)性類型及其影響因子、其研究方法，該研究以期對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性起到一定的借鑒作用。

1儲(chǔ)層非均質(zhì)性類型及影響因素

1.1儲(chǔ)層非均質(zhì)性類型

儲(chǔ)層非均質(zhì)性是指儲(chǔ)集層的巖性、物性、電性、含油性以及微觀孔吼結(jié)構(gòu)在三維立體空間中不均一性。前人對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性劃分各不相同，在中國最典型的儲(chǔ)層非均質(zhì)性分類標(biāo)準(zhǔn)則以裘亦楠分類為主，即通過層內(nèi)非均質(zhì)性、層間非均質(zhì)性、平面非均質(zhì)性以及微觀非均質(zhì)性對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性進(jìn)行研究。

(1)層內(nèi)非均質(zhì)性：?jiǎn)紊皩觾?nèi)部?jī)?chǔ)層性質(zhì)在垂向上的變化。層內(nèi)非均質(zhì)性主要通過層內(nèi)夾層、滲透率和粒度的大小在垂向上的展布規(guī)律進(jìn)行研究。

(2)層間非均質(zhì)性：主要是對(duì)一套砂泥巖或一個(gè)油藏中控制流體流動(dòng)和儲(chǔ)集的地質(zhì)因素的差異，為層系規(guī)模的儲(chǔ)層描述[2]。層間非均質(zhì)性的刻劃參數(shù)主要是砂巖密度、分層系數(shù)、夾層密度和隔層密度。

(3)平面非均質(zhì)性：主要指儲(chǔ)層物性以及砂體在平面上的非均質(zhì)性。主要應(yīng)用砂體的頂?shù)灼鸱⑸绑w的幾何形態(tài)和規(guī)模、孔隙度以及滲透率在平面的分布規(guī)律從而分析儲(chǔ)層非均質(zhì)性。這些因素直接影響平面水驅(qū)油效果以及波及大小[3]。

(4)儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性：儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性是指微觀孔隙喉道內(nèi)影響流體流通的地質(zhì)因素，主要根據(jù)壓汞曲線中表征孔吼的各個(gè)參數(shù)(如連通系數(shù)、孔吼大小、結(jié)構(gòu)參數(shù)等)以及掃描電性中填隙物分布進(jìn)行微觀非均質(zhì)性的研究。

1.2影響因素

儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響因素主要有一下幾方面：

(1)沉積環(huán)境：沉積因素主要有物源供給、沉積的孔隙水介質(zhì)、水流的強(qiáng)度等因素共同引起儲(chǔ)層的砂體在沉積相分布不同，使得砂體內(nèi)部物性特征千差萬別，即形成儲(chǔ)層非均質(zhì)性[4]。

(2)成巖作用：當(dāng)沉積物沉積后，進(jìn)行一系列的建設(shè)性或破壞性的成巖作用，如壓實(shí)作用、溶蝕、膠結(jié)等作用，造成儲(chǔ)集層的孔吼結(jié)構(gòu)以及儲(chǔ)層物性發(fā)生變化，加之其他的因素如地溫、流體等輔助作用，共同導(dǎo)致儲(chǔ)層的四性在空間中的展現(xiàn)出不均一性[5]。

(3)構(gòu)造因素：在不同的沉積盆地中，其構(gòu)造活動(dòng)的強(qiáng)烈程度不同。如鄂爾多斯盆地其構(gòu)造活動(dòng)較弱，因此構(gòu)造因素對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響較小，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的盆地中形成的裂縫等改變儲(chǔ)層滲透率性方向和能力，造成滲透率在三維空間的展布有很大的差異。

2儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究方法

2.1綜合指數(shù)法

儲(chǔ)層非均質(zhì)性在進(jìn)行研究時(shí)，常常僅僅根據(jù)單參數(shù)的數(shù)值來評(píng)價(jià)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的強(qiáng)弱，但是當(dāng)樣品選取的不恰當(dāng)或者分析數(shù)據(jù)片面化就會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)等級(jí)發(fā)生差異。因此，通過不斷的深入研究以及綜合分析影響儲(chǔ)層非均質(zhì)性的主控因素，前人總結(jié)出綜合參數(shù)法來進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體步驟為首先所選參數(shù)的貢獻(xiàn)或重要性賦予不同的權(quán)值，將各個(gè)參數(shù)與相應(yīng)的權(quán)值進(jìn)行一系列的計(jì)算，計(jì)算出不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行定量化和歸一化處理，使得最終的參數(shù)值在(0-1)之間，(“0”代表非均質(zhì)層，“1”代表高質(zhì)量均質(zhì)層)，根據(jù)最終的參數(shù)值大小進(jìn)行儲(chǔ)層非均質(zhì)性評(píng)價(jià)[6]。

2.2流動(dòng)單元法

目前國內(nèi)外對(duì)油田儲(chǔ)層沉積的非均質(zhì)性研究主要是從流動(dòng)單元的角度進(jìn)行研究,砂體內(nèi)部的構(gòu)成研究在含油氣盆地沉積學(xué)中日益重要[7]。流動(dòng)單元是指在一個(gè)砂體內(nèi)部結(jié)造中由于沉積微界面、斷層、滲透率差異等造成得滲流特征相同、水淹特征一致的儲(chǔ)層單元，即是一個(gè)在成巖、沉積、構(gòu)造演化下的一個(gè)產(chǎn)物。儲(chǔ)層非均質(zhì)性三大主控因素為沉積作用、成巖作用以及后期構(gòu)造改造的產(chǎn)物，因此流動(dòng)單元是儲(chǔ)層非均質(zhì)性綜合反應(yīng)。利用流動(dòng)單元對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性定量描述、刻畫和表征，充分揭示儲(chǔ)集層非均質(zhì)性及流體滲流特征。是精細(xì)表征儲(chǔ)集層非均質(zhì)性切實(shí)可行的方法，可進(jìn)一步深化對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)程度的認(rèn)識(shí)[8]。

2.3儲(chǔ)層地質(zhì)建模

儲(chǔ)層地質(zhì)建模實(shí)現(xiàn)了直觀快速的反映儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它可以油氣儲(chǔ)層的定量表征及對(duì)各級(jí)非均質(zhì)性的刻畫[9]。三維地質(zhì)模型提供了研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性的最佳表現(xiàn)形式，優(yōu)于基于少量離散觀測(cè)值的傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法，它結(jié)合地質(zhì)建模提供的三維的基于大量象元的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，能更精確地描述儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度。今后，越來越需對(duì)井網(wǎng)不完善的區(qū)域給出精細(xì)預(yù)測(cè)和不確定性評(píng)價(jià)。不同的學(xué)者根據(jù)其認(rèn)識(shí)的不同，提出了不同建模方法，如林承焰則提出建立儲(chǔ)層格架模型、沉積模型、微構(gòu)造模型、微觀結(jié)構(gòu)模型以及流體模型等來反映儲(chǔ)層非均質(zhì)性[9]；劉澤容等提出了根據(jù)等級(jí)的不同所反映的規(guī)模的程度不同，從而建立四級(jí)油藏地質(zhì)模型，等級(jí)由高到低分別反映油氣田規(guī)模、小層規(guī)模、單砂體規(guī)模和微觀的儲(chǔ)層特征的孔隙結(jié)構(gòu)模型，該方法可應(yīng)用于中國大多數(shù)油田；以Miall為代表的學(xué)者依據(jù)內(nèi)部構(gòu)型分析法，即根據(jù)野外典型的砂體露頭剖面從不同尺度分析儲(chǔ)層非均質(zhì)性，并根據(jù)野外分析資料，建立高精度的儲(chǔ)層地質(zhì)建模。隨著儲(chǔ)層地質(zhì)建模的不斷完善，目前常常依據(jù)相控法進(jìn)行儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究。

2.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析法

實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)主要是對(duì)儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性進(jìn)行刻畫，其主要的實(shí)驗(yàn)分析有掃面電鏡、鑄體薄片、粒度分析以及高壓壓汞。掃描電鏡和鑄體薄片主要是用來觀察儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、填隙物含量以及膠結(jié)等成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的作用，從而分析孔吼結(jié)構(gòu)的前后變化特征，高壓壓汞中的孔吼參數(shù)如排驅(qū)壓力、分選系數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等。

3研究趨勢(shì)

隨著各大油田的勘探開發(fā)效率低和勘探難度大，為提高采收率、開采老區(qū)塊的剩余油[10]，使得儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究更加迫切，其研究目的性更加明確。近年來儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究趨勢(shì)主要體現(xiàn)在一下幾方面：(1)內(nèi)容的變化即根據(jù)各油田的勘探開發(fā)的不同階段進(jìn)行儲(chǔ)層非均質(zhì)的刻畫，如有針對(duì)剩余油的、針對(duì)油氣成藏的；(2)研究方法的多元化即從單學(xué)科向多學(xué)科轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，將以前的單一的分析資料變化為結(jié)合測(cè)井、錄井、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)等相結(jié)合進(jìn)行分析；(3)研究領(lǐng)域的由常見的河流、三角洲、扇三角洲和灘壩等儲(chǔ)集體，向古潛山、礁灰?guī)r、砂礫巖體、濁積砂體和煤系地層等更加復(fù)雜與隱蔽的儲(chǔ)集體擴(kuò)展。

4結(jié)語

儲(chǔ)層非均質(zhì)研究經(jīng)過了由定性描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎棵枋觯芯康膬?nèi)容也不斷的深入，但是隨之很多問題也暴漏出來了，具體有以下方面：現(xiàn)在測(cè)井解釋也逐漸應(yīng)用到儲(chǔ)層非均質(zhì)性方面，但是由于測(cè)井精度較低，因此應(yīng)用測(cè)井資料時(shí)，應(yīng)該提高測(cè)井精度，以便更準(zhǔn)確地反映儲(chǔ)層的信息，在定量化的得到儲(chǔ)層非均質(zhì)性；進(jìn)行儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性的研究時(shí)，應(yīng)認(rèn)清導(dǎo)致非均質(zhì)性的原因，從而預(yù)測(cè)儲(chǔ)層非均質(zhì)性，為油田勘探開發(fā)提供依據(jù)。

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[收稿日期]2015-09-29

[作者簡(jiǎn)介]杜偉(1988-)，男，陜西子洲人，在讀碩士研究生，主攻方向：油氣田開發(fā)研究。

[中圖分類號(hào)]TE122.2+3

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)01-0242-02