鄂尔多斯盆地南212井区长4+52储层的非均质性
时间：2023-07-01 20:25:01 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
李 平，樊平天，相金元，呼园平，张俊杰，郭艳琴
(1.延长油田股份有限公司 南泥湾采油厂，陕西 延安 716000；
2.中国石油集团西部钻探工程有限公司 工程技术处， 新疆 乌鲁木齐 830011；
3.西安石油大学 地球科学与工程学院/陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710065)
低渗透砂岩储层是大多数中国陆相沉积盆地的重要产油层[1]，通常具有孔隙喉道小、毛细管压力大以及孔隙结构复杂的特征[2-3]。对于低渗透砂岩储层而言，储层质量是其油气勘探的关键风险因素[4]。沉积作用和成岩作用等多种地质因素的影响会导致储层物性特征差异明显，往往使低渗透砂岩储层表现出强烈的非均质性[5-6]，颗粒粒度和关键沉积界面等的变化也会导致储层非均质性的差异[7-8]。上述各类因素导致低渗透砂岩储层非均质性强，这也是影响储层质量的重要原因。关于低渗透砂岩含油潜力与储层质量之间具有密切联系的认识已达成共识[9-10]。由此可见，储层非均质性研究对于含油潜力及储层质量评价均具有重要意义。国内通常采用注水开发的方式提高低渗透砂岩储层的石油采收率[1,11]，而储层非均质性对于低渗透砂岩储层的注水开发效率影响较大，即非均质性越强，储层的剩余油含油饱和度越低[12-13]。国内外学者就储层非均质性提出过多种分类方案[14-18]，我国各油田根据陆相储层特征及生产实践，以裘怿楠[16-17]的分类方案为基础，进一步将储层微观非均质性分为颗粒非均质性、填隙物非均质性和孔隙非均质性[19-20]。
南212井区位于南泥湾油田新窑区块，在构造位置上属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的中偏东南部，延长组含油层系较多，属低渗、特低渗油藏，油藏分布不均，垂向及横向砂体厚度、规模和储层孔隙结构、粒度、填隙物、物性等差别较大，不同级别的非均质性对储层影响不同，导致油田开发难度大、采收率低，因此，研究储层的非均质性对油气藏的开发具有重要意义[21-28]。长4+52为主力油层之一，进一步划分为长4+52-1和长4+52-2两个小层，平均厚度分别为22 m和21 m，通过岩心观察和铸体薄片、扫描电镜、物性测试等实验分析，对长4+52储层的2个小层非均质性进行详细研究，为后期油藏高效开发、提高采收率提供地质依据。
储层宏观非均质性包括层内、层间和平面非均质性，主要研究内容包括储层的空间分布、展布形态，物性在层内、层间和平面上的变化，及其影响因素[18,29]。
1.1 层内非均质性
层内非均质性反映储层内部单个砂体的垂向非均质变化，能较好地描述单砂体的垂向物性变化，包括层内粒度韵律性、层理构造、层内夹层分布特征及渗透率在垂向上的差异程度等[26,30]。
1.1.1 粒度韵律特征
碎屑的粒度和形态受物源、沉积相和搬运方式等因素影响，在垂向上常呈一定的韵律性[31]。研究区长4+52层为三角洲平原亚相沉积，分流河道砂体为其主要储集层[32]，通过岩心观察资料及测井曲线特征的分析，发现研究区长4+52层粒度韵律较为发育，常见下粗上细的正韵律、下细上粗的反韵律和复合韵律，其中复合韵律最为发育(图1)。
图1 南212井区长4+52储层粒度韵律特征Fig.1 Particle size rhyme characteristics of Chang 4+52 reservoirs in Nan 212 well block
1.1.2 层理构造
层理构造是指沉积物在沉积时因物质的成分、颗粒大小、形状和颜色在垂直方向发生改变时产生的纹理，单砂体垂向渗透率变化取决于层理的纹层产状和组合关系，受沉积相和水流条件的共同作用形成不同层理，从而导致储层层内非均质程度的差异[33]。岩心观察表明，南212井区长4+52储层中主要发育的层理构造包括槽状交错层理(图2(a))、板状交错层理(图2(b))和平行层理等(图2(c))，但这些砂岩含油性均相对较差。相反，笔者在岩心观察过程中，发现一些含油性相对较好的细砂岩或粗砂岩，其层理构造反而不发育(图2(d)、图2(e)、图2(f))。由此可见，层理构造与储层含油性关系密切，相同岩性的储层，层理发育的层段含油性一般较层理不发育的层段差。
图2 南212井区中长4+52砂岩中层理构造特征Fig.2 Characteristics of bedding structurein Chang 4+52 sandstonesof Nan 212 well block
1.1.3 层内夹层特征
层内夹层是指单砂体内部由泥岩、粉砂质泥岩或钙质砂岩组成的非渗透层或低渗透层，它影响着渗透率在水平方向和垂直方向的变化，对流体的流动起阻碍作用[20-23]。常用夹层分布频率和分布密度两个参数来定量分析一个区域内夹层的分布特点[21]。研究区长4+52储层层内夹层以泥岩为主，其次为钙质夹层，一般发育1～3层，发育1层夹层的占比为46.0%～50.0%；
夹层单层厚度为0～1 m和1～2 m，分别占48.5%～51.7%和48.3%～51.5%(图3、图4)。研究区长4+52-1、长4+52-2小层夹层频率分别为0.94个/m和0.93个/m，长4+52-1、长4+52-2小层夹层密度分别为20%和23%，说明2个小层层内夹层分布特点相近(表1)。
1.1.4 层内渗透率非均质程度
定量描述储层渗透率非均质程度的参数包括渗透率变异系数(Vk)、突进系数(Tk)和渗透率级差(Jk)等。按照上述渗透率参数将储层层内非均质类型分为弱、中等、强3种类型。弱非均值性：变异系数(Vk)<0.5，突进系数(Tk)<2.0，级差(Jk)<10；
强非均值性：变异系数(Vk)>0.7，突进系数(Tk)>3.0，级差(Jk)>50；
中等非均质：
变异系数
吴站长走上前去，喊了声：“爷爷！”把老人扶到沙发上坐下。何书记刚要变脸，想斥责老人两句，见状，把嘴张了张，话又咽了回去。老人家疼爱地拍了拍吴站长的肩头，冲马县长说：“哪位是县长？我老头子问他一件事。”
图3 长4+52夹层数分布Fig.3 Numberdistributionof interlayers in Chang 4+52 reservoirs
图4 长4+52单个夹层厚度分布Fig.4 Thickness distribution of single interlayer in Chang 4+52 reservoirs
(Vk)为0.5～0.7，突进系数(Tk)为2.0～3.0，级差(Jk)为10～50。通过对长4+52储层单砂体物性统计，对变异系数、突进系数和极差的计算，并参照渗透率非均质性参数评价标准，认为层内非均值性整体上以弱到中等为主(表2)。
表1 南212井区长4+52储层夹层特征参数Tab.1 Characteristic parameters of interlayersin Chang 4+52 reservoirs of Nan 212 well block
表2 南212井区长4+52单砂体物性及层内非均质性参数Tab.2 Physical properties and intralayer heterogeneity parameters of single sandbodies in Chang 4+52 reservoirs of Nan 212 well block
1.2 层间非均质性
层间非均质性反映储层之间或砂体之间在纵向的非均质变化，一般通过有效砂岩密度、分层系数、层间隔夹层及层间渗透率参数来对层间非均质性进行定量评价[30-31]。
1.2.1 分层系数和砂岩密度
分层系数是指一套层系内砂层的层数。在一定层段中，垂向砂层数越多，分层系数越大，该层的层间非均质程度就越强。砂岩密度是垂向上砂岩总厚度与地层总厚度的比值，相当于砂地比，其值越大表明砂体越发育。长4+52-1分层系数较大，为4.02，长4+52-2分层系数比长4+52-1略小，为3.5，长4+52-1小层与长4+52-2小层砂岩密度区间相同，都在0%～85%，平均值分别为38%和33%，表明长4+52-1小层层间非均质性略强于长4+52-2小层(表3)。
表3 南212井区长4+52储层分层系数及砂岩密度Tab.3 Stratification coefficient and sandstone density of Chang 4+52 reservoirs in Nan 212 well block
1.2.2 层间隔夹层
层间隔夹层是指垂向上砂体间发育的较稳定的非渗透层，使上下砂体相互独立，油层之间不发生油、气、水的运移[18]。研究区层间隔夹层以泥岩为主，隔夹层数以1～2层为主， 占90%， 隔层厚度以 2～8 m为主，占50%，其次为0～2 m的夹层(图5)。
图5 长4+52隔夹层分布Fig.5 Number distribution of interlayers and thickness distribution of single interlayer in Chang 4+52 reservoirs
1.2.3 层间渗透率非均质程度
长4+52两个小层的储层物性、渗透率非均质参数显示：长4+52-1小层变异系数为0.97，突进系数为3.10，级差为22.5，非均质性中等偏强；
长4+52-2小层变异系数为0.74，突进系数为2.43，级差为16，均小于长4+52-1，非均质性中等(表4)。分层系数、砂岩密度和渗透率参数均表明长4+52-2小层的非均质性比长4+52-1小层弱。
1.3 平面非均质性
平面非均质性是描述储层中砂体在平面上的分布特点、砂体连通性和砂体的规模，及其引起的孔隙度和渗透率等在平面上的非均质变化。砂体的几何特征、规模直接受沉积相的影响，而孔隙度、渗透率的大小和分布又受砂体展布的控制。
表4 南212井区长4+52岩心物性非均质性参数Tab.4 Heterogeneity parameters of core permeability of Chang 4+52reservoirsin Nan 212 well block
研究区长4+52主要为三角洲平原亚相沉积，主要储集体分流河道砂体呈现出“北东—南西向相通、西北—东南向分带”的特点，总体上长4+52-1砂体连片性较好，分流河道中砂体发育，砂地比大于30%，河道中心大于60%，砂体厚度主要集中在8～10 m，在河道中心砂体厚度大于12 m。长4+52-2砂地比大于30%，河道中心大于60%，砂体厚度主要集中在6～8 m，在河道中心砂体厚度大于10 m(图6)。
1.3.2 储层物性变化
储层物性在平面上的变化是用来描述和表征储层平面非均质性的重要参数。分流河道砂体的孔隙度大于6.00%，渗透率大于0.3×10-3μm2(图6)。长4+52-1、4+52-2储层孔隙度分别为6.79%～11.70%、4.82%～13.93%；
长4+52-1、4+52-2储层渗透率分别为(0.17～1.09)×10-3μm2、 (0.12～2.20)×10-3μm2(表5)，表明长4+52-2储层平面非均质性较长4+52-1强。
表5 南212井区长4+52储层物性Tab.5 Physical properties of Chang 4+52 reservoirs in Nan 212 well block
储层的微观非均质性主要描述储层内部微观结构中的非均质性变化，主要包括3方面内容，分别是颗粒非均质性、填隙物非均质性和孔隙非均质性。颗粒非均质性是指岩石碎屑颗粒的粒度、分选和磨圆等，填隙物非均质性是指填隙物的类型、含量以及矿物组成，孔隙非均质性为储层孔隙大小和均匀程度、孔隙与喉道之间的连通性和孔喉的配置关系。
2.1 颗粒非均质性
长4+52储层以细砂为主，中砂次之，其分选以中、好为主，磨圆以次棱为主，颗粒的接触关系以线接触为主。对比两个小层砂岩颗粒特征发现，长4+52-1小层细砂岩占比(43.29%)小于长4+52-2小层(77.11%)，中砂岩占比(56.06%)高于长4+52-2小层(20.01%)。长4+52-1小层颗粒分选(中等)及磨圆度(次圆—次棱)均弱于长4+52-2小层(分选中等—好，磨圆为次圆—次棱状)，上述对比分析结果表明，长4+52-1小层颗粒非均质性较长4+52-2小层强。
2.2 填隙物非均质性
长4+52填隙物体积分数介于8.00%～16.00%，平均11.70%，填隙物以黏土质杂基、浊沸石、绿泥石和方解石为主。长4+52-1小层胶结物以绿泥石及黏土质杂基为主，平均体积分数分别5.00%和5.60%，其次为方解石，体积分数平均为4.30%，胶结类型主要为孔隙式胶结。长4+52-2小层胶结物以黏土质杂基为主，体积分数平均6.30%，其次为方解石，体积分数平均3.00%。上述分析表明，长4+52-1小层填隙物体积分数比长4+52-2小层高，填隙物类型较长4+52-2多，故长4+52-1填隙物非均质性相对较强。
图6 南212井区长4+52孔渗与沉积微相叠合图Fig.6 Overlay diagrams of porosityand permeability with sedimentary microfacies of Chang 4+52 reservoirs in Nan 212 well block
2.3 孔隙非均质性
长4+52油层组的孔隙类型按成因可分为原生孔隙与次生孔隙。铸体薄片及扫描电镜资料分析表明：长4+52储层孔隙总面孔率为7.00%，其中，原生粒间孔为4.40%(图7(a)—(d))，次生孔隙主要为长石溶孔和岩屑溶孔(图7(e)—(i))，面孔率分别为0.86%和1.02%，此外，还发育少量杂基溶孔和裂隙孔，面孔率分别为0.61%和0.11%。孔喉特征图像分析数据显示，长4+52平均孔隙直径的最小值为52.39 μm，最大值为73.95 μm，主要为中孔隙，最小喉道宽度最大值为4.54 μm，最小值为1.51 μm，压汞实验参数统计结果表明，最大连通孔喉半径0.15～1.17 μm，中值半径0.02～0.12 μm，主要发育粗喉道和中细喉道(表6)。
图7 南212井区长4+52储层常见孔隙类型Fig.7 Common pore types in Chang 4+52 reservoirs of Nan212 well block
表6 南212井区长4+52平均孔喉直径分布特征Tab.6 Distribution characteristics of average pore throat diameter of Chang 4+52 reservoirs in Nan 212 well block
长4+52-1储层总面孔率为7.18%，粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔、杂基溶孔和裂隙孔面孔率分别为4.00%、1.30%、1.20%、0.60%和0.08%，最大连通孔喉半径为0.10～1.17 μm，中值半径介于0.02～0.12 μm。长4+52-2储层总面孔率为6.78%，其中，粒间孔5.30%，长石溶孔0.40%，岩屑溶孔0.30%，杂基溶孔和裂隙孔分别为0.70%和0.08%，最大孔喉半径为0.87 μm，中值半径为0.08 μm。上述数据表明，长4+52-1储层的微观孔隙非均质性较长4+52-2强。
(1) 南212井区长4+52为三角洲平原沉积，分流河道砂体为主要储集体，单层砂体垂向发育正韵律、反韵律和复合韵律，其中复合韵律最发育。砂体发育槽状交错层理、板状交错层理和平行层理，层内非均质性整体上以弱到中等为主。
(2)南212井区变异系数、突进系数、级差、分层系数及砂岩密度均为长4+52-1略大于长4+52-2，长4+52-1的层间非均质性较长4+52-2略强。长4+52分流河道砂体呈“北东—南西向相通、西北—东南向分带”，平面上，长4+52-2储层孔隙度和渗透率变化范围较长4+52-1略大，长4+52-2的平面非均质性要略强于长4+52-1小层。
(3)南212井区长4+52-1储层中砂岩的粒度变化、填隙物类型及体积分数、孔喉半径范围变化均比长4+52-2大，因此，长4+52-1的颗粒非均质性、填隙物非均质性以及孔隙非均质性等微观非均质性比长4+52-2储层强。
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