C2_非均质性评价1

1、现代油气藏工程理论 与设计 姜汉桥 中国石油大学（北京）,本课程讨论： 1、油藏非均质性评价 2、裂缝性油藏井网部署 3、油田开发模型 4、弹塑性储层渗流特征 5、驱替及不稳定性,课程考核：1、笔试 50% 2、调研综述 50% 综述题目：1、油气储层的非均质性表征、评价、影响宏观微观 除常规中高渗主体开发阶段，即考虑后期变化、影响Krp 2、非常规油气开发技术：产能、 井网井距、开发方式、调整 （页岩油气、致密油气、深海油气、超稠油、特低渗）,第一章 油层非均质性及其评价,储层非均质性储层内部的各种主要特性（参数）在空间分布都具有不均匀性。,Reservoir Inhomogeneity 储

2、层的各种性质随其空间位置而变化的属性。主要表现在岩石物质组成的非均质和孔隙空间的非均质。 碎屑岩储层由于沉积和成岩后生作用的差异,其岩石矿物组成、基质含量、胶结物含量均不相同,影响到孔隙形状和大小及储层物性的变化,形成的储非均质性。,非均质性成因取决于沉积条件（沉积环境）， 后生的各种（变迁）作用。 砂岩储油层：沉积物性质、沉积环境、成岩过程中压实、胶结作用。 碳酸盐岩储层：除沉积环境、成岩作用外，溶解、取代、重结晶。 研究意义：非均质性条件下认识油水运动规律； 剩余油形成机理与分布规律； 剩余油的动用机理与技术条件； 综合挖潜与开发调整决策,本章主要讨论： 研究方法 层次分类 评价指标 应用

3、,第一节 油层非均性的研究方法,一、地质方法： 目的意义： 油藏评价：有利储集带 油藏开发：油藏内部储层的差异性 开发层系确定：隔层、渗透率层间差异 层间渗流差异 层间矛盾及剩余油分布,第一节 油层非均性的研究方法,1、纵向上 储层作为一个复杂系统，具有层次性和结构性。 Pettijohn(1973)曾将河流沉积储层划分为5个层次： 层系规模(100m级)、 砂体规模(10m级)、 层理系规模(1l0m级)、 纹层规模(10l00mm级)、 孔隙规模(10100m级)。,第一节 油层非均性的研究方法,2、平面上 利用沉积相带研究油层在平面上有利分布区及变化规律 注采井网部署 波及效率 剩余油形

4、成 地质参数场,砂体规模与各向连续性： 一级：大于2000米（极好） 二级：1200-2000米（好） 三级：600-1200米（中等） 四级：300-600米 （差） 五级：小于300米 （极差）,钻遇率：钻遇砂层的井数占总钻井数的百分数。 表示在一定井网条件下对砂体的控制程度,相控插值,曲流河沉积主要有：河道沉积、溢岸沉积、洪泛平原沉积。 一般由河道、边滩（点坝）、天然堤、决口扇、洪泛平原和废弃河道等微相组成,巴音布鲁克大草原,辫状河储层,辫状河地貌特征,辫状河沉积特征： 多河道，多次分叉和汇聚构成辫状 河道宽而浅，歪曲度小，宽深比 40，弯度指数S1.5，心滩发育 河流坡降大，河道不固定

5、，迁移迅速 河流经常改道，心滩位置不固定,我国四种河流相非均质特征,3、 层间隔层,分隔垂向上不同砂体的非渗透层.,横向连续性好,能阻隔砂体之间的垂向渗流.,(泥岩,膏岩等),4、层内夹层,砂体内部夹含的不渗透或低渗透薄层，横向上不稳定。,夹层岩性：泥岩 钙质条带 沥青,夹层产状,平行夹层 斜交夹层,夹层分布,A. 相对稳定夹层 B. 较稳定夹层 C. 不稳定夹层,夹层频率 单位储层厚度内夹层层数,夹层密度 夹层总厚度与砂体厚度比值,二、矿场地球物理方法及监测方法,研究宏观非均质 试井及分析 测地层流体样品Pi 、k 、裂缝、各向异性（干扰试井） 测井（宏观及微观）自然电位、声速、密度、井下T

6、V 示踪剂监测与解释,示踪剂在单层中产出： 段塞注入后对流动几何形状的影响及产出百分比关系,示踪剂在多层非均质油藏中的流动,I 组分连续性方程 ：,质量分量；,示踪剂流动方程,示踪剂流动方程,大庆油田北一区断西块北1-5-36井组的示踪剂试验为例,（三）、室内方法（微观）方法,岩心分析 直观认识油层非均性的重要手段. 孔隙注模、显微观测、切片分析、常规岩心、特殊岩心、电镜扫描、核磁共振 研究孔隙、孔道、孔喉、表面作用。,单偏光,正交偏光 盐182井薄片观察颗粒接触关系图 S34 2317.64m放大50X,单偏光,低渗透储层核磁共振分析,核磁共振测试原理,核磁共振核磁矩在外加静磁场（射频场）中

7、发生能量分裂、跃迁,氢原子核(1H)： 核磁矩 有一定的重量 有一定的体积 表面带电 具有自旋转的特性 具有磁矩(小磁针),驰豫核磁共振时偏离平衡态后又恢复到平衡态的过程 驰豫时间,驰豫速度由岩石物性和流体特征决定。孔道形状、大小，界面分割等 T2,储层核磁共振分析,核磁共振测试原理,岩石孔隙内流体弛豫速度的快慢即弛豫时间的大小取决于固体表面对流体分子的作用力强弱。这种作用力强弱的内在机制取决于三个方面： 一是岩样内的孔隙大小， 二是岩样内的固体表面性质， 三是岩样内饱和流体的流体类型和流体性质。,5mm样品扫描结果,识别精度1.6m,预测技术 孔隙网络模型,（四）、数学方法,网络的驱替模式,

8、（a）毛管指进Capillary Fingering,（b）粘性指进Viscous Fingering,（c）稳定推进Stable Displacement,网络模拟思想,网络模拟是运用模型化的网络来替代复杂的孔隙空间，在微观水平进行随机模拟来研究孔隙介质中的渗流规律。 相比于物理模拟等方法，微观模拟具有可重复性、定量化、费用低的优点，适合特定问题的研究。, 常见微观模拟模型 （1）毛管模型 （2）球形颗粒堆积模型 （3）格子模型 （4）孔隙网络模型,渗流物理特征动态变化影响因素分析,孔喉比越大、配位数和形状因子越小，则残余油饱和度越大，两相共流区越窄； 配位数对非润湿相相对渗透率影响较大，而

9、形状因子对润湿相相对渗透率影响较大。,孔喉比影响,配位数影响,形状因子影响,第二节 油藏非均质性分类,一、决定注水开发油田采收率高低的三要素 注水开发油田的采收率： RHkSkLk 式中: R油田采收率； Hk油田的水淹厚度系数； Sk油田的水淹面积系数； Lk油田驱油效率。,由上式可知，三个系数高了，注水开发的油田采收率就高，三个系数低，采收率也就低，这三个系数的高低主要取决于以下三个要素： 油田的非均质情况； 认识油田非均质的程度； 解决油田非均质的能力。,第二节 油藏非均质性分类,二、油田非均质的基本类型 油田的非均质从宏观到微观可以分为两大类：介质（流场）非均质和流体非均质。 （一）介

10、质（流场）非均质 介质指的是在油田开发中，提供流体存储，并让流体在其中流动的场所或空间。这个场所是非均质的，极其复杂的，按其油气水在其中运动时所受的控制程度及相互关系，将介质（流场）非均质从宏观到微观分6个层次。,第一层次：层间非均质,层间隔层,第一层次：层间非均质,层间非均质是描述层与层之间油层性质、油层物性、原油性质等参数在层间分布的差异性。这种非均质在多油层笼统注水和采油的条件下，表现为严重的层间矛盾。 层间非均质是油田中宏观的，层次最低的非均质，也是当前研究得比较清楚，人们有不少措施可以进行调整的非均质层次。在油田中，层间非均质可能表现为下述几方面的地质特点：,1、储油层性质之间的非均

11、质 同一油田在纵向上可以有多个储油层，这些储油层之间油层性质可以大不相同，对于复合油气藏更是如此。,孤岛油田中一区5-6层系水淹状况（1981年8月）,（1）储油层岩性之间的差异 地层岩石特性，分类，成分，颜色，构造，结构及性质等 泥岩、砂岩、灰岩、膏岩. 一套储层中有多种岩石类型的组合。比如下中上分别为泥岩、砂岩、泥岩；或者是泥岩、灰岩、膏岩。 有些岩性组合就可以成为良好的油气聚集区域。,（2）储油空间和油气运移通道不同 孔隙型 ；裂缝一孔隙型 ；孔隙一裂缝型 ； 裂缝型 ； 洞隙型,（3）层间渗透率的差别 非均质性主要关注的参数 油田常用三个指标：渗透率突进系数 渗透率级差 渗透率变异系数

12、,问题：多层非均质正韵律油藏，级差越大，上部剩余油越少？,渗透率变异系数,=(k50-k84)/k50,Lc2,碳酸盐岩储层储集空间类型多、形态复杂、次生变化大,和砂岩储层相比,具有更严重的非均质性。 渗透率变异系数(Vk)、渗透率突进系数(Tk)、渗透率级差(Jk)和夹层密度(Dk)等常规方法不适应性。 生产数据的差异是储层非均质性的反映,油气井的生产数据能够很好地反映出储层的非均质性。所以把生产数据进行一定的运算而得到的变异系数可以描述储层的非均质程度。,2、各层油气水关系是否相同 油田油气水的关系及油气水层的关系是很不相同的。有的简单，有的就很复杂。即使是油气和油水界面很整齐有规律的油田

13、情况也不同。如底水油藏和边水油藏的差别；边水活跃和不活跃油藏的差别；具有很大气顶和只有较小气顶油藏的差别等。,3、各层间天然能量驱动方式和大小不同 油田天然能量有水驱（包括边水和底水）、弹性驱、气项驱、溶气驱和重力驱动。若一个油田不同层，不同区具有不同的天然能量，而且能量的大小差别很大，在这种情况下，对于不同的油层就要采取不同的开发方式，充分利用天然能量。 4、各油层油气水的性质、压力、温度，以至相态可能不同 若这种状况出现就要采取不同的措施。如凝析油气田的开发就与一般油气田有很大的不同。 5、各个层的压力系统可能不同,第二层次：平面非均质,第二层次：平面非均质,平面非均质平面非均质性是指一个

14、储集层砂体的几何形态、规模、连续性，以及砂体内孔隙度、渗透率的平面变化所引起的非均质性。 同一油层在平面上不同位置的油层物性（如渗透率、孔隙度、厚度）不同，原油性质不同，地层倾角不同，以及由于油层的沉积特征、构造、裂缝发育情况的不同所造成的平面上的差异性。这类非均质在同一井筒相同压差注水或采油的条件下，表现出严重的平面矛盾。 油层平面非均质是研究油水运动单元内的非均质情况。油层平面非均质主要表现在：,2、地层倾角的影响 地层倾角大，重力分异作用就明显，在同一注水井点注水，沿倾向向构造高部位驱油和向构造低部位驱油的效果是不同的，重力所起的作用也是不同的，这样就增加了平面矛盾的影响因素。 3、油层

15、裂缝发育情况不均匀 4、油层厚度平面非均质 5、不同方向的渗透率不同,1平面上油层渗透率分布的非均质 厚度、孔隙度、流体,第三层次：层内非均质,三种渗透率韵律模式,（1）大量的取心井资料表明，同一油层在纵向上渗透率的分布是很不均匀的。 a均匀层：油层在纵向上渗透率变化不大； b正韵律油层：下部渗透率高，向上逐渐变低的油层； c反韵律油层：下部渗透率低，向上逐步变高的油层； d. 复合韵律油层：即正、反韵律的组合。,第三层次：层内非均质,层内非均质性是指一个单砂层在垂向上的储集层性质的变化，包括层内垂向上渗透率的差异程度、层内粒度韵律和渗透率韵律、层内不连续的泥质薄夹层的分布。,（2）一个单一的

16、厚油层内由于有岩性和物性的夹层存在，可以细分为几个段。 （3）当一个层的厚度很大，或者构造很平缓时，同一井内存在油气界面或油水界面，甚至两种界面同时存在。,（4）层内夹层,砂体内部夹含的不渗透或低渗透薄层，横向上不稳定。,第四层次：孔间非均质,孔隙发育 （3699井，2079.10m，100，单偏光）,石英次生加大（胶结作用）,孔间非均质表示砂岩油层孔隙大小不同。 有的油层孔隙半径可相差几十倍。孔隙与其他孔隙通道多少不同，裂缝宽窄不同也是非均质，油层孔间的非均质形成孔间矛盾，是降低油层孔隙利用系数的主要因素。,第四层次：孔间非均质,影响孔隙非均质的几个因素： 孔隙是岩石颗粒间的间隙或岩内的洞孔

17、，所以孔隙参数（包括孔隙度、孔隙半径中值等）与岩石颗粒之间有很密切的关系。 1岩石颗粒大，孔隙也大,2岩石颗粒粒径变小，孔隙数目以及孔隙（即颗粒表面积）明显增加,3分选 分选好的砂岩，在粒度中值相同的条件下，粒度比较均匀，比分选不好的砂岩孔隙大。 4粘土矿物对孔隙的影响 绝大部分砂岩孔隙中都有粘土矿物存在，而且粘土矿物对孔隙的影响是多方面的。 1）对孔隙大小的影响； 2）对渗透率影响； 3）对润湿性的影响； 4）对孔隙中油水和油组分分布的影响。,3分选 分选好的砂岩，在粒度中值相同的条件下，粒度比较均匀，比分选不好的砂岩孔隙大。 4粘土矿物对孔隙的影响 绝大部分砂岩孔隙中都有粘土矿物存在，而且

18、粘土矿物对孔隙的影响是多方面的。 1）对孔隙大小的影响； 2）对渗透率影响； 3）对润湿性的影响； 4）对孔隙中油水和油组分分布的影响。,孔道非均质是指由于孔道形状、长短、连通关系、孔径及弯曲程度的不同。孔道非均质会给孔隙驱油效率带来影响。,第五层次：孔道非均质,第五层次：孔道非均质,首先是从喉道开始，再进入孔隙中的顶替作用。并占据其空间，后期则是注入水对孔隙空间中剩余原油的剥离、携带作用和过程。,孔喉微观非均质,表面非均质即为砂岩造岩矿物颗粒表面非均质。由于岩石颗粒表面极性、粘土矿物分布情况及束缚水分布状况不同，造成岩石不同颗粒，不同孔隙，以至同一孔隙不同位置润湿性不同。,第六层次：表面非均质,孔喉表面比较光滑的储层对剩余油的吸附能力相对较弱，水比较容易驱替油，剩余油含量较低；而孔喉表面粗糙的储层，吸附能力强，剩余油含量相对较高。,孔喉表面微观非均质,原油、天然气和驱替剂的水(/气/汽/化学剂)之间存在着明显的物理化学性质的差异。 这些差异影响着由介质不均质所造成的水驱油过程的不均匀特点的变化和发展，且使矛盾加剧。 在水驱油过程中，原油组分发生变化，粘度、密度变大，水驱不均匀也使原油物性变化不均匀。 由于储层构造特征和地质作用，原油物性分