儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究

PAGE實(shí)用文檔摘要人們講儲(chǔ)層的基本性質(zhì)在三維空間分布的不均一性或各項(xiàng)異性稱為儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。儲(chǔ)層非均質(zhì)性無論是巖性或物性變化，通常都是極其復(fù)雜的，并且直接影響開采效果。本文主要針對(duì)油氣儲(chǔ)層的非均質(zhì)性研究?jī)?nèi)容與發(fā)展進(jìn)行討論。本文所運(yùn)用的儲(chǔ)層非均質(zhì)綜合指數(shù)對(duì)儲(chǔ)層的非均質(zhì)性進(jìn)行研究，除了從地質(zhì)角度去考慮控制儲(chǔ)層非均質(zhì)性形成的因素外，還把儲(chǔ)層所處的沉積微相、油層的頂?shù)酌鏄?gòu)造以及流體在其中流動(dòng)能力等因素納入了研究中。研究?jī)?chǔ)層的非均質(zhì)性，不僅可以升華對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的認(rèn)識(shí)，而且在確定開發(fā)方案、進(jìn)一步部署井網(wǎng)和提高采收率等方面具有重要意義。關(guān)鍵詞：表征參數(shù)、分層系數(shù)、砂巖密度、有效厚度系數(shù)

目錄第1章前言…………… 1第2章儲(chǔ)層非均質(zhì)性概念…………… 12.1儲(chǔ)層概念……………………… 22.2石油天然氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)概念……………… 22.3儲(chǔ)層非均質(zhì)性概念………… 3第3章儲(chǔ)層非均質(zhì)性的分類………… 43.1Pettijion(1973)的分類……… 43.2Weber(1986)的分類………… 53.3Haldorson(1983)的分類…………………… 53.4裘亦楠（1989）的分類……… 6第4章層間非均質(zhì)性……………… 74.1層間非均質(zhì)性研究…………… 74.2層間非均質(zhì)性的成因………… 74.3層間非均質(zhì)表征參數(shù)………… 84.3.1分層系數(shù)、砂巖密度、有效厚度系數(shù)…… 84.3.2砂層間滲透率非均質(zhì)程度………………… 84.3.3統(tǒng)計(jì)表征參數(shù)方法……… 94.3.4油田開發(fā)應(yīng)用…………….10第5章層內(nèi)非均質(zhì)性……………….105.1垂向粒度分布的韻律性……….105.2層理構(gòu)造……………………..115.3層內(nèi)夾層………………………..115.4層內(nèi)滲透率非均質(zhì)性……… 115.5引起層內(nèi)非均質(zhì)性的根本原因………………..12第6章結(jié)論……………..13參考文獻(xiàn)…………………..14致謝……………………….15PAGE1第1章前言我國(guó)地大物博，石油天然氣資源豐富。50多年來,我國(guó)石油工業(yè)取得了輝煌成就,勘探開發(fā)了豐富的油氣資源。隨著油氣勘探開發(fā)事業(yè)的發(fā)展,尤其儲(chǔ)層地質(zhì)研究涉及廣泛的領(lǐng)域,包括不同盆地類型、不同沉積類型、不同沉積體系類型和不同油氣藏類型。因此，正如我們所知道的一樣，我國(guó)的油氣儲(chǔ)集層是具有中國(guó)特色的陸相油氣儲(chǔ)集層，型式多種多樣，特別是油氣儲(chǔ)層的非均質(zhì)性值得研究。研究油氣儲(chǔ)層，認(rèn)識(shí)油氣儲(chǔ)層和評(píng)價(jià)油氣儲(chǔ)層，是石油天然氣勘探和開發(fā)工作者長(zhǎng)期不懈的職責(zé)。油氣勘探、開發(fā)過程中都要求地質(zhì)工作者對(duì)油氣儲(chǔ)集層不斷地進(jìn)行評(píng)價(jià)，隨著生產(chǎn)實(shí)踐的不斷深入，對(duì)儲(chǔ)層開發(fā)評(píng)價(jià)也是不斷的越來越高。在開發(fā)石油天然氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中，儲(chǔ)層的非均質(zhì)性是指儲(chǔ)層具有雙層的非均質(zhì)性，即賦存流體的巖石的非均質(zhì)性和巖石空間中賦存的流體的性質(zhì)和產(chǎn)狀的非均質(zhì)性。在巖石非均質(zhì)性中無論是巖性或物性變化都是及其復(fù)雜的，直接影響開采效果，而流體的非均質(zhì)性，雖然在一個(gè)油田，一個(gè)油藏或是一個(gè)開發(fā)單元，其性質(zhì)變化都不大，但是產(chǎn)狀分布卻是及其異常的，并且這些會(huì)隨著開采過程的發(fā)生而發(fā)生變化，這樣就更加劇了儲(chǔ)層非均質(zhì)性的復(fù)雜性。儲(chǔ)層非均質(zhì)的影響因素多,非均質(zhì)對(duì)油藏的注水開發(fā)效果控制作用強(qiáng),特別是在開發(fā)后期影響剩余油的分布。在對(duì)影響儲(chǔ)層非均質(zhì)的因素綜合分析的基礎(chǔ)上,提出了利用灰色系統(tǒng)中的灰色聚類理論來確定儲(chǔ)層非均質(zhì)分布。該方法能夠?qū)τ绊憙?chǔ)層非均質(zhì)的多種因素進(jìn)行綜合考慮、綜合分析、綜合分類。儲(chǔ)層的巖性、物性、含油氣性以及電性等基本性質(zhì)，不論在平面上還是剖面上以至于在空間上都是有變化的，不均一的。人們將儲(chǔ)層的基本性質(zhì)在三維空間分布的不均一性或者各向異性稱之為儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)儲(chǔ)層中流體的流動(dòng)、分布以及油氣采收率影響很大，對(duì)建立油藏模型，設(shè)計(jì)最優(yōu)化開發(fā)方案，選擇有效的排驅(qū)方法和完井方法可提供重要參數(shù)。本文側(cè)重對(duì)油氣儲(chǔ)層的非均質(zhì)性進(jìn)行研究。

第2章儲(chǔ)層非均質(zhì)性概念石油天然氣儲(chǔ)集層是在地質(zhì)歷史的演化過程中，通過沉積物的沉積和成巖作用，或者是由巖漿、噴出作用和變質(zhì)作用及其后期次生變化，又經(jīng)歷了構(gòu)造地質(zhì)的綜合作用而最終形成的一部分巖體，它不僅是具有儲(chǔ)集層流體的空間，而且還具有可使流體滲濾的能力。由于石油天然氣儲(chǔ)層是油氣勘探和開發(fā)的最終目的層，儲(chǔ)層的性質(zhì)嚴(yán)格地控制著油氣的儲(chǔ)集、產(chǎn)量以及產(chǎn)能，所以開展儲(chǔ)層的地質(zhì)、物探、測(cè)井、試井以及實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試等各種方法的綜合研究，是油氣田勘探開發(fā)過程中的一項(xiàng)重要工作，并且貫穿于含油氣盆地勘探開發(fā)的全過程。定量描述儲(chǔ)層非均質(zhì)性十分重要而又很難。薛培華曾對(duì)河流點(diǎn)壩相儲(chǔ)層的非均質(zhì)性及儲(chǔ)層模式作過詳細(xì)論述。Scheak認(rèn)為直接測(cè)定孔隙形態(tài)、孔隙度和滲透率及其變化是描述碳酸鹽巖儲(chǔ)層流體流動(dòng)非均質(zhì)性的有效方法。儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響因素主要有沉積因素，成巖因素和構(gòu)造因素等。儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究的內(nèi)容主要有：①層內(nèi)非均質(zhì)性；②層間非均質(zhì)性；③平面非均質(zhì)性和三維非均質(zhì)性等。

總之，儲(chǔ)層非均質(zhì)性無論對(duì)油氣勘探和開發(fā)均具有十分重要的影響。我國(guó)陸相油氣砂巖儲(chǔ)層占有重要地位。同海相沉積的碎屑巖儲(chǔ)層相比較，陸相河湖相沉積條件，由于盆地規(guī)模相對(duì)較小，物源區(qū)近而且多，一般不存在相對(duì)潔凈的石英砂巖或長(zhǎng)石石英砂巖，而主要類型是巖屑長(zhǎng)石雜砂巖或巖屑長(zhǎng)石砂巖，并且砂巖體的非均質(zhì)性比海相砂巖要強(qiáng)。因此，開展儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究，定性定量描述儲(chǔ)層非均質(zhì)性，已是擺在石油地質(zhì)工作者面前十分重要的任務(wù)。2.1儲(chǔ)層油、氣、水可以儲(chǔ)存于巖石的空隙之中，但是只能儲(chǔ)集油、氣或油-水、氣-水的巖石還不能稱為儲(chǔ)集層，只有那些具備良好的滲透流體的能力的巖石才能稱為油氣儲(chǔ)集層。儲(chǔ)層是地層中的一部分，是能儲(chǔ)存和產(chǎn)出流體的那一部分巖層組或者層段。因此，可以將儲(chǔ)層理解為是以儲(chǔ)集層為主的一套巖層組合。2.2石油天然氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)石油天然氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)是適應(yīng)石油天然氣勘探開發(fā)工作的需要，隨著該領(lǐng)域的不斷發(fā)展而發(fā)展起來的一門新學(xué)科。石油天然氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)是研究?jī)?chǔ)層成因類型，特性，形成，演化，幾何形態(tài)，分布規(guī)律，還要涉及儲(chǔ)層的研究方法和描述技術(shù)以及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)的綜合性地質(zhì)學(xué)科。2.3儲(chǔ)層非均質(zhì)性儲(chǔ)層非均質(zhì)性是指儲(chǔ)層的基本性質(zhì)，包括巖性、物性、電性、含油氣性以及微觀孔隙結(jié)構(gòu)等特征在三維空間上分布的不均一性。無論是碎屑巖儲(chǔ)層還是碳酸鹽巖儲(chǔ)層，其非均質(zhì)性都是普遍存在的。研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性，實(shí)際上就是要研究?jī)?chǔ)層的各向異性，定性定量地描述儲(chǔ)層特征及其空間變化規(guī)律，為油藏模擬研究提供精確的地質(zhì)模型。儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究對(duì)油氣田勘探和開發(fā)具有指導(dǎo)作用，尤其是對(duì)弄清油氣水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，提高油田采收率有重要的意義。不同學(xué)者由于研究目的不同，對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的規(guī)模和內(nèi)容的研究也不相同。油氣儲(chǔ)集層由于在形成過程中受沉積環(huán)境、成巖作用及構(gòu)造作用的影響，在空間分布及內(nèi)部各種屬性上都存在不均勻的變化，這種變化就稱為儲(chǔ)層非均質(zhì)性。第3章儲(chǔ)層非均質(zhì)性的分類儲(chǔ)層的非均質(zhì)性可以根據(jù)非均質(zhì)性規(guī)模大小、成因和對(duì)流體的影響程度來進(jìn)行分類。目前較為流行的幾種分類方法都是按照規(guī)模大小來劃分的。3.1Pettijion(1973)的分類1973年P(guān)ettijion等提出的五種分類。層系規(guī)模（100m級(jí)）砂體規(guī)模（10m）層理規(guī)模（1-10m）紋層規(guī)模（10-100mm）孔隙規(guī)模（10-100um）Weber(1986)的分類Weber不僅考慮了儲(chǔ)層非均質(zhì)性的規(guī)模，同時(shí)還考慮了非均質(zhì)性對(duì)流體滲流的影響。3.3Haldorson(1983)的分類Haldorson在1983年對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性進(jìn)行了分類。根據(jù)儲(chǔ)層地質(zhì)建模的需要，按照與空隙平均值有關(guān)的體積分布將其分成四種類型。3.4裘亦楠（1989）的分類裘亦楠(1992)將碎屑巖的儲(chǔ)層非均質(zhì)性由大到小分為四類，這也是我國(guó)油田生產(chǎn)部門通常使用的儲(chǔ)層非均質(zhì)性分類。層間非均質(zhì)平面非均質(zhì)層間非均質(zhì)平面非均質(zhì)層內(nèi)非均質(zhì)孔隙非均質(zhì)第4章層間非均質(zhì)性4.1層間非均質(zhì)性研究層間非均質(zhì)性：砂層之間的差異性，包括層系的旋回性、砂層間滲透率的非均質(zhì)程度、隔層分布及層間裂隙特征等。層間非均質(zhì)性研究包括粒度韻律性、層理構(gòu)造序列、滲透率差異程度及高滲段位置、層內(nèi)不連續(xù)泥質(zhì)夾層分布頻率和大小，以及其他不滲透隔層特征、全層規(guī)模的垂直滲透率與水平滲透率比值等。4.2層間非均質(zhì)性的成因沉積旋回性是指各類沉積環(huán)境形成的不同性質(zhì)砂體和隔層在縱向上的分布規(guī)律，是儲(chǔ)層層間非均質(zhì)性的主要成因，也是儲(chǔ)層層組劃分對(duì)比的依據(jù)。陸相盆地沉積旋回一般可以分為五級(jí)。一、二級(jí)旋回是反映盆地構(gòu)造演化、盆地沉降和抬升背景上形成的沉積層，旋回之間有不整合和(或)沉積相的明顯變化，這二級(jí)旋回的劃分一般在區(qū)域儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中在盆地范圍內(nèi)解決。在油田開發(fā)中，儲(chǔ)層層組的劃分對(duì)比主要依據(jù)三、四、五級(jí)旋回。三級(jí)旋回代表湖盆水域的擴(kuò)展與收縮。不同三級(jí)旋回之間地層是連續(xù)的，常有湖侵層分隔。它是形成油組的基礎(chǔ)。油組是在油田范圍內(nèi)有一定厚度的、分布穩(wěn)定的隔層分隔的儲(chǔ)層段，適用于開發(fā)層系的劃分。油組間隔層在現(xiàn)有采油工藝技術(shù)條件下最好能達(dá)到5米以上，最小不能小于3米四級(jí)旋回是沉積條件變化所形成的沉積層，是劃分砂巖組的基礎(chǔ)。砂巖組是在油組內(nèi)根據(jù)儲(chǔ)層性質(zhì)的差異和隔層的穩(wěn)定程度進(jìn)一步劃分的次一級(jí)儲(chǔ)層單元。它適應(yīng)于開發(fā)區(qū)塊范圍內(nèi)的分層開采工藝的實(shí)施。五級(jí)旋回是同一沉積環(huán)境下形成的微相單元，如三角洲前緣的一次水下分流河道沉積或一次河口壩沉積，相當(dāng)于開發(fā)地質(zhì)研究中的單層。單層為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的儲(chǔ)油(氣)砂層，上下有隔層分隔，砂層內(nèi)部可構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的流體流動(dòng)單元。然而，由于陸相沉積環(huán)境相變的復(fù)雜性，單層在橫向上可能出現(xiàn)分叉、合并甚至尖滅。由此可知，層間非均質(zhì)性具有不同的層次。油組之間的非均質(zhì)到沙層組之間的非均質(zhì)再到單層之間的非均質(zhì)。4.3層間非均質(zhì)表征參數(shù)：4.3.1分層系數(shù)、砂巖密度、有效厚度系數(shù)：分層系數(shù)是指一套層系內(nèi)砂層的層數(shù)。由于相變的原因，在平面上同一層系內(nèi)的砂層層數(shù)會(huì)發(fā)生變化?？捎闷骄鶈尉@遇砂層層數(shù)來表示：鉆遇砂層總層數(shù)/統(tǒng)計(jì)井?dāng)?shù)。分層系數(shù)越大，層間非均質(zhì)愈嚴(yán)重，油層開采效果一般越差。長(zhǎng)慶油田開發(fā)狀況表明，開發(fā)層系內(nèi)砂層層數(shù)越多，單層厚度越小，則油層的動(dòng)用程度越低。4.3.2砂層間滲透率非均質(zhì)程度：砂巖厚度系數(shù)指垂向剖面上的砂巖總厚度與地層總厚度之比，以百分?jǐn)?shù)表示，相當(dāng)于砂地比(%)。國(guó)外文獻(xiàn)中常用的凈總比(NGR，即net/grossratio)該系數(shù)主要反映了某一油藏砂體的連通程度。在一套儲(chǔ)集層內(nèi)，由于砂體沉積環(huán)境和成巖變化的差異，可能導(dǎo)致不同砂體滲透率的較大差異。4.3.3統(tǒng)計(jì)表征參數(shù)方法：1.層間滲透率分布型式，主要描述各砂層的平均滲透率在剖面上的分布情況，表現(xiàn)各砂層平均滲透率的差異程度及最高滲透率層在剖面上的分布位置。3.4.2平面非均質(zhì)性3.4.3層內(nèi)非均質(zhì)性微觀空隙非均質(zhì)性的研究，包括孔喉分布、空隙類型、粘土基質(zhì)等；3.4.4微觀空隙非均質(zhì)性微觀空隙非均質(zhì)性的研究，包括孔喉分布、空隙類型、粘土基質(zhì)等；2.層間滲透率變異系數(shù)（VK），為各砂層滲透率均方差與平均滲透率之比值，其值愈大，非均質(zhì)程度愈強(qiáng)。公式為：公式為：式中：ki—某單砂層滲透率值；k—所有單砂層滲透率的平均值； n—總層數(shù)。3.層間滲透率突進(jìn)系數(shù)（Tk），為各砂層中最大滲透率與平均滲透率的比值。其值愈大，非均質(zhì)程度愈強(qiáng).公式為：Tk=Kmax/式中：kmax—最大單層平均滲透率值；—所有單砂層滲透率的平均值；4.層間滲透率級(jí)差（Jk）為各砂層中最大滲透率與最小滲透率的比值，滲透率級(jí)差愈大，反映滲透率的非均質(zhì)性愈強(qiáng)。公式為：Jk=Kmax/KminKmax—最大單層平均滲透率Kmin—最小單層平均滲透率4.3.4油田開發(fā)應(yīng)用砂層間滲透率的非均質(zhì)程度是劃分開發(fā)層系和決定開采工藝的關(guān)鍵。在劃分開發(fā)層系時(shí)，必須充分注意二點(diǎn)：一、開發(fā)層系之間必須有穩(wěn)定的隔層(且無裂縫貫穿)；二、開發(fā)層系內(nèi)砂層間滲透率的差異不能太大，否則會(huì)嚴(yán)重影響開發(fā)效果。長(zhǎng)慶油田用流管法進(jìn)行了研究，將原油性質(zhì)相同的兩個(gè)油層同時(shí)開采。若滲透率相差一倍，采收率為52.29%；若滲透率相差四倍，采收率為49.27%；若滲透率相差八倍，則采收率為46%?？梢妼娱g滲透率差異越大，油田采收率越低，開發(fā)效果越差。層間非均質(zhì)性對(duì)儲(chǔ)層注水開發(fā)效果的影響是如此之大。對(duì)于這種情況，要采用分層開采工藝技術(shù)，以克服層間非均質(zhì)帶來的矛盾。

第5章層內(nèi)非均質(zhì)性層內(nèi)非均質(zhì)性是指一個(gè)單砂層規(guī)模其內(nèi)部垂向上的儲(chǔ)層性質(zhì)變化。它是直接影響和控制單砂層層內(nèi)水淹厚度、波及系數(shù)的關(guān)鍵地質(zhì)因素。5.1垂向粒度分布的韻律性正韻律：顆粒粒度自下而上由粗變細(xì)。反韻律：顆粒粒度自下而上由細(xì)變粗。復(fù)合韻律：即正反韻律的上下組合。由正韻律組合者稱為復(fù)合正韻律；由反韻律組合者稱為復(fù)合反韻律；上為正韻律下為反韻律稱為反正復(fù)合韻律；上為反韻律下為正韻律稱為正反復(fù)合韻律。均質(zhì)韻律：顆粒粗細(xì)上下變化不大，接近均勻分布；無韻律：顆粒粒度從縱向上變化無規(guī)律可尋。粒度的韻律分布，對(duì)儲(chǔ)層滲透率的垂向分布規(guī)律影響很大，在成巖變化較弱的儲(chǔ)層中，粒度分布的韻律性直接決定儲(chǔ)層的滲透率韻律性，進(jìn)而影響水驅(qū)油特征。5.2層理構(gòu)造儲(chǔ)層中常發(fā)育有水平層理、斜層理、交錯(cuò)層理等，層理的存在會(huì)引起滲透率的各向異性，從而影響注水及三次采油開發(fā)動(dòng)態(tài)。水平層理發(fā)育時(shí)，會(huì)影響流體的垂向滲流，注水易順層理面推進(jìn)。對(duì)于交錯(cuò)層理而言，滲透率的各向異性也很明顯。5.3層內(nèi)夾層層內(nèi)夾層是指位于單砂層內(nèi)部的相對(duì)低滲透率或非滲透率夾層。在注水開采過程中，夾層中地下流體具有隔絕能力或遮擋作用，因而對(duì)水驅(qū)油過程有很大影響。最常見的夾層是泥（頁(yè)）巖夾層，一般厚度較薄，延伸長(zhǎng)度不大，但是在不同相帶砂體中的延伸范圍明顯不同。夾層的厚度僅與沉積過程中的局部地形有關(guān)，與延伸長(zhǎng)度無關(guān)。層內(nèi)夾層在有些情況下對(duì)注水開發(fā)有一定的利用價(jià)值。例如：一正韻律厚油層中上部在油井和注水井端都存在夾層，但井間不連續(xù)，開有“天窗”。如果不利用夾層開采，注入水就