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储层非均质性研究方法进展(一)

储层非均质性研究方法进展(一)

储层非均质性是指表征储层的参数在空间上的不均匀性,是储层的普遍特性。在开发储层评价中,储层的非均质性是指储层具有双重的非均质性,即赋存流体的岩石的非均质性和岩石空间中赋存的流体性质和产状的非均质性(夏位荣等,1999)。

对于储层非均质性的定义、研究内容和研究方法等,国内外学者开展了大量研究工作(裘怿楠等,1992,1997;陈永生,1993;吴胜和等,1998;穆龙新等,2000;Amroetal.,2001;姚光庆等,2005;杨少春等,2006b;Mikes,2006;Mahsanametal.,2007;蔡传强等,2008;于兴河,2009;Nimaetal.,2011;Peteretal.,2012;Benotetal.,2013;毕君伟等;2014;尤源等,2015;Premetal.,2016;孟宁宁等,2016;王越等,2016;谢惠丽等,2016)。

Pettijohn等(1973)在研究河流沉积的储层时,依据沉积成因和界面以及对流体的影响,首次提出了储层非均质性研究的层次和分类,并由大到小建立了非均质性的系列谱图或分级序列(图1)。

储层非均质性研究方法进展(一)

图1.储层非均质性分类(于兴河,2009)

储层非均质性研究提出后,在国外受到众多研究者的重视,研究内容包括非均质性的分类、非均质性对储层储集性能的影响、非均质性对油气开发的影响等,使用的方法主要包括野外露头、室内实验、地质建模、数值模拟等。研究尺度既包括宏观也包括微观。随着研究的深入,精度和定量化水平逐渐提高。

国内研究者使用较多的是裘怿楠(1992)关于储层非均质性的分类方案,研究的内容主要集中在层内非均质性和平面非均质性,微观非均质性研究较少。研究方法以利用测井解释数据计算渗透率变异系数、突进系数和级差等来刻画储层非均质性为主,其他方法也有使用,但并不普遍。目前研究的热点是致密油、页岩气等储层的非均质性,研究的手段包括CT扫描成像、数字岩心以及各种实验方法。

1储层非均质性研究的内容

储层非均质性既包括储层宏观发育特征非均质性,也包括微观孔隙结构非均质性等。储层非均质性研究的内容多种多样,主要包括储层非均质性分类、评价、成因分析、对储层性质和流体性质的影响、对油气田开发的影响等。非均质性是储层地质研究的核心问题,也是储层发育过程中不同地质作用的结果。

汪立君等(2003)论述了在油田注水开发过程中,储层的层内、层间及平面三个层次的宏观非均质性对剩余油分布的影响,认为强非均质性区是剩余油分布的主要部位。

Matthew等(2006)利用露头模拟研究河流相沉积储层中碳酸盐岩胶结物对储层渗透率非均质性的影响,结果表明碳酸盐岩胶结物的空间展布是储层渗透率分布规律的主控因素。

Timothy(2006)研究了储层非均质性对流体模拟的重要影响,结果表明,模型模拟为研究者认识储层非均质性提供了一种有力的工具。

Brenda等(2007)利用反射光谱图来研究美国侏罗系纳瓦霍人砂岩成岩非均质性和储层水流通道特征,认为研究区目的层砂岩储层非均质性主要受成岩作用控制,在露头尺度很难评价。

曾联波等(2008)以鄂尔多斯盆地上三叠统延长组特地渗透砂岩储层为例,对岩层非均质性多裂缝发育的影响进行了研究。

Heath等(2012)对浅层CO2埋存介质的地质非均质性和经济不确定性进行了分析。

Karen等(2013)以新西兰卡布尼油田为例,对含CO2高压天然气储层中储层非均质性的变化进行了研究。结果表明,CO2对储层非均质性的变化具有十分重要的影响作用,在甜点区储层非均质性纵向上的变化取决于矿物的溶蚀作用强弱,在致密储层区取决于矿物的胶结作用强弱。

笔者在从事准噶尔盆地西北缘某区储层非均质性研究时,首先进行岩石类型分析(图2)。由于研究区目的层属于冲积扇砂砾岩沉积,岩石类型多样,空间变化很快。因此可以通过了解岩性的变化来分析储层在空间上的非均质性变化规律。

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图2.准噶尔盆地西北缘六区克下组砾岩岩性剖面特征(垂直物源方向)

从图中可以看出,受气候和物源以及地形等条件的综合影响,储层岩性在空间上变化很快,因此也直接导致储层具有较强的非均质性。国外对于储层非均质性研究主要包括利用各种实验研究储层孔渗等物性特征及其对流体渗流规律的影响、利用野外露头资料开展地质建模和模拟研究进行储层非均质性定量分析。国内主要包括通过沉积学、成岩作用等地质成因分析研究储层非均质性和基于测井精细解释的渗透率等储层物性参数进行非均质性的定量评价等。

2储层非均质性研究的方法

储层非均质性研究方法多种多样。M·И·马克西莫夫(1980)对储层非均质性的研究方法进行了总结,主要包括数学统计方法、参数对比法、随机函数方法、压力恢复曲线法等。笔者将储层非均质性研究方法总结为地质成因分析法、层序地层学法、各种实验研究法、地质统计学法、各种数学计算法、测井解释法、地质建模法、地震预测方法、数值模拟方法和生产动态分析法等。并指出每种研究方法的优缺点,以期为同行在选取适合的研究方法时提供参考(表1)。

储层非均质性研究方法进展(一)

表1.储层非均质性研究方法特征

2.1地质成因分析法

地质成因分析法是储层非均质性研究最常用的方法,主要是从影响储层非均质性的地质成因入手,揭示非均质性的主要影响因素,刻画非均质性的强弱。一般而言,储层非均质性的影响因素多种多样,但占主导的还是构造因素、沉积因素和成岩作用等3种。

构造因素主要包括断层和裂缝,沉积因素主要是由于沉积相或者沉积微相的变化所引起的储层性质,特别是储层非均质性的强弱变化。成岩作用主要是压实作用、胶结作用、溶蚀作用等引起储层性质的差异,进而表现为储层非均质性的变化。杨帆等(2006)利用成岩岩相分析法对轮南东斜坡东河砂岩非均质性进行了研究。

结果表明,广泛发育的碳酸盐致密胶结相及非致密胶结相在成岩早期就导致了储集层强烈的非均质性;局部溶蚀作用发育的碳酸盐非致密胶结一弱溶蚀相、剩余原生孔隙一弱溶蚀相和剩余原生孔隙溶蚀相,是成岩晚期储集性得到改善的结果。

张琴等(2007)从宏观和微观两方面分析了东营凹陷古近系沙河街组碎屑岩储集层的非均质性特征,并分析了其沉积成因。

马世忠等(2008)对河道单砂体“建筑结构控三维非均质模式”进行了研究,建立了“渗透率向凸岸、向上减小的新月形楔状侧积体,逐一斜列侧叠,其间被非渗透侧积薄夹层隔开”的曲流河道砂体“建筑结构控三维非均质模式”。

Daniela等(2010)在沉积构型研究基础上对巴西雷孔卡沃盆地上侏罗系塞尔吉组河流-风成储层非均质性进行了研究,结果表明通过沉积构型和岩石物理分析可以加深对储层非均质性的认识。

公繁浩等(2011)利用岩心和分析测试资料,对鄂尔多斯盆地姬塬地区上三叠统长6段储层成岩非均质性进行分析。结果表明,姬塬地区长6段是以长石砂岩为主的低孔超低渗储层;沉积伊始,受机械分异作用控制,形成原始沉积的孔隙非均质,使不同原始孔隙条件的储层在成岩演化过程中发生差异演化,并经历早期压实、早期酸性水注入、碳酸盐胶结受阻、有机酸及油气注入4个演化阶段,导致储层的成岩非均质性。

Philippe等(2012)以法国东南部沃克吕兹省巴列姆阶至下阿普第阶碳酸盐岩台地为例,分析了地层构型与多尺度储层非均质性之间的关系。笔者在进行辽河盆地西部凹陷某试验区于楼油层储层非均质性研究时,就将储层非均质性的影响因素划分为构造因素、沉积因素和成岩作用因素等3种类型,其中以前2种为主,成岩作用因素只是在目的层下部局部可以见到(图3;陈欢庆等,2015)。

储层非均质性研究方法进展(一)

图3.研究区目的层某井成岩作用成因隔夹层岩电特征

从图3中可以看到,在深度1105m和1115m时,由于钙质胶结,分别在测井曲线上出现了钙质尖,指示在该深度,地层性质受到成岩作用的影响,进而增强了地层的非均质性。地质成因方法,具体而言,就是通过构造分析,沉积相或沉积微相划分以及成岩作用研究等,研究上述作用在储层形成过程中对非均质性的影响。

具体的操作方法和构造、沉积和成岩作用研究等没什么差异,只是关注的焦点变成了储层非均质性而已。地质分析方法可以使研究者对于储层非均质性的成因具有深刻的认识,缺点是方法的定量分析程度略显不足。

版权声明|来源:《高校地质学报》,作者:陈欢庆等,版权归原作者所有。
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二丫
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(北京),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系二丫(QQ295900524;微信13132550596)

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