志丹地區長2儲層非均質性研究

楊明明，王建民，王 新，周 曉，郭 旭

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安710065；2.長江大學地球科學學院）

1 區域概況

志丹地區位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的南部，形成于早白堊世的伊陜斜坡，呈向西傾斜的平緩單斜，平均坡降10 m／km，傾角小于1°，斷層不發育，主要發育鼻狀構造［1－2］。

長2儲層為研究區主要產油層段，屬于三角洲前緣亞相沉積，沉積微相可分為水下分流河道、河口壩、分流間灣、遠砂壩這四種沉積微相，有利儲層主要分布于水下分流河道。研究區儲層物性較差，孔隙度平均15.57%，滲透率平均6.32×10－3μm2，綜合評價為中孔特低滲透型儲層。根據區域性的標志和沉積旋回、巖電組合特征等，將研究區長2油層組自上而下依次劃分為3個小層：長21、長22、長23，地層厚度變化在90～120 m。儲層巖石類型以灰色、淺灰色長石砂巖為主，此外還有少量的巖屑長石砂巖。

2 儲層非均質性研究

2.1 層內非均質性

層內非均質性是指一個單砂層內儲層性質在垂向上的變化，可從層內粒度分布的韻律性、非均質性參數、以及層內夾層等方面來研究［3－4］。

2.1.1 粒度韻律

粒度韻律受沉積環境和沉積作用的控制，由于水動力強弱的周期性變化，造成單砂層內碎屑顆粒粒度大小在垂向上的韻律性變化。

根據巖心觀察、單井相分析、沉積相縱向的分布和沉積序列的組合，長2油層組從下到上有3個正韻律組合，而每個正韻律組合內部則往往由幾個正韻律層段或反韻律層段相疊加，其間被泥質或物性較差的夾層分隔。對韻律層發育情況的統計結果表明，區內長2儲層主要發育正韻律、反韻律和復合韻律三種粒度韻律類型，其高滲段一般位于砂體中下部。總而言之，長2儲層韻律分布模式自下而上以正韻律為主，中間夾有部分有反韻律和復合韻律。

2.1.2 非均質性參數

非均質性參數主要用于描述儲層非均質程度，常用的參數包括：滲透率變異系數（Vk）、滲透率突進系數（Tk）、滲透率均質系數（Tp）和滲透率級差（Jk）。

突進系數越高，級差越大，變異系數越大，均質系數越小，表明砂層的滲透率非均質性越強，反之則均質性好。

依據滲透率非均質參數的分析結果，志丹地區長2儲層各小層砂巖均具有很強的非均質性，變異系數普遍大于1.1，均質系數普遍小于0.224（表1）。

表1 志丹地區長2儲層非均質參數 10－3μm2

2.1.3 層內夾層

通過巖心觀察和測井解釋，發現長2儲層主要發育泥質夾層和砂質夾層。泥質夾層：主要由泥巖和粉砂質泥巖組成，不具滲透性，厚度一般幾十厘米，小于1 m，測井曲線上表現為高自然伽馬、高聲波時差，自然電位明顯回返。致密砂巖夾層：主要由鈣質膠結的細砂巖和粉砂巖組成，巖性致密堅硬，單層厚度一般不超過2.0m，測井曲線上主要表現為高電阻、低伽馬、低聲波時差（圖1）。

研究表明，志丹地區長2儲集層段單井平均夾層厚度長23最大、長22次之、長21最小；夾層頻率長23最大、長22次之、長21最小；夾層密度長23最大、長21、長22最小；砂質夾層與泥質夾層之比為2.57～3.17（表2）。

2.2 層間非均質性

層間非均質性系指垂向上相鄰單砂層之間巖性、結構、物性等方面的差異，它取決于縱向上各種成因砂體的組合關系、砂體之間泥巖隔層的發育及分布特點［5］。

圖1 志丹地區長2砂巖儲層夾層特征

表2 志丹地區長2儲層層內夾層分類統計

2.2.1 分層系數

分層系數表示一套層系內砂層的個數，可以用平均單井鉆遇砂層層數表示，分層系數越大，說明層間非均質性越嚴重［6］。

對區內長2油層組各小層分層系數的統計結果表明，長23小層單砂層平均厚度相對最小，單井最大砂巖層數相對較大，單井平均砂巖層數和分層系數相對最大，顯示較強的非均質性；長21小層單井最大砂巖層數、平均層數和分層系數相對最小，顯示較弱的非均質性（表3）。

表3 志丹地區長2油層組分層系數統計

2.2.2 垂向砂巖密度

砂巖密度指該地層中砂巖厚度與地層厚度之比，其比值越大，則砂體越發育，連續性越好。統計分析結果表明（表4），長22的砂巖密度相對最大，長23次之，長21砂巖密度最低，即長21層的非均質性較強，長23層次之，長22相對較弱。

表4 志丹地區長2油層組砂巖密度統計

2.2.3 層間隔層

層間隔層是指位于單砂層之間的特低滲與不滲透巖層。隔層橫向連續性好，對砂體之間的垂向滲流有封隔阻擋作用［7］。據統計（表5），研究區長2小層層間隔層數一般為2～5層，最多6層，最少1層；其中，長23的隔層層數最多，長22其次，長21的隔層層數最少。單層厚度變化較大，最薄者約1 m，最厚者約20 m，平均約2～12 m；以長23隔層單層平均厚度最大，其次為長22隔層，長21平均單隔層平均厚度最小。

2.2.4 砂體的連續性及連通性

根據分層系數和砂巖密度的統計結果，研究區長2中部的長22分層系數及砂巖密度相對表現均為較好，這個結果能夠間接地反映出其小層內部砂體也同時具有較好或者相對最好的連續性及連通性，因而使其成為區內長2的主力儲產層位。由沉積相橫剖面圖（圖2）也可以看出，區內砂體在長23小層中有著最為密集的發育，砂體橫向穩定性好，可連續追蹤若干井距，最長甚至可達10 km以上，即使是一些薄砂體剖面上也可以延伸很遠的距離。連通性比較好、較厚的砂體往往都是由多期或若干旋回砂體復合疊加而成，連通方式比較多樣，多層式、多邊式、孤立式等都有發現，以多層式最為多見。

表5 志丹地區長2儲層層間隔層統計

圖2 志丹地區長2油層組沉積相剖面

2.3 平面非均質性

平面非均質性是指在平面上由儲集砂體幾何形態、連續性、孔隙度、滲透率變化所引起的非均質性［8］。

據前述成果，沉積環境特征和沉積相帶發育展布特征對區內儲層巖性、物性及非均質性等具有重要的控制和影響。沉積相帶控制了區內長2各小層砂巖厚度的空間展布，古水流向決定了砂體的延伸方向，砂體延伸方向決定了儲層巖性的分異，導致了滲透率的方向性。從長23到長22，三角洲相對發育，不僅為砂巖儲層的集中發育和分布提供了獨好的條件，而且也造成了縱向上各小層儲層發育程度的差異和不同。同時，由于水下分流河道的發育，決定了區內儲層水平滲流相對于垂直方向將會更好更突出。

孔隙度、滲透率的平面變化是平面非均質性的主要表現，特別是滲透率的方向性對流體平面運動影響極大。研究結果表明，區內長2儲層孔隙度、滲透率的平面分布與砂體的展布比較吻合，高孔、高滲帶分布有一定的方向性，主要呈北東～南西方向，與古流向基本一致。

2.4 孔喉結構非均質性

孔隙結構非均質性是指巖石所具的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及連通狀況在空間上的差異［9］。研究區長2儲層平均孔徑為41.67μm，平均面孔率為10.07% ，以粒間孔為主，占總孔隙度的81.32%，溶蝕孔隙次之，占總孔隙度的17.78%，其余分別是晶間孔、鑄模孔、微裂縫。據研究區薄片資料統計，本區長2儲層的孔隙半徑主要分布在小于90μm之間，分布主頻在10～60μm，平均41.67 μm，孔隙結構類型主要為小－中孔隙，占總樣品數的85%以上，其中小孔隙占50%以上，中孔隙約占35%以上。根據中值喉道分析結果，區內長2砂巖儲層喉道類型主要為細喉道，約占97.26%，其他為微喉道，約占2.74%。

依據壓汞曲線形態特征、50%汞飽和度對應的中值壓力并結合微觀結構參數統計，可將研究區長2儲層孔喉結構大致劃分為四種結構類型，分別是中～大孔－細喉型、小～中孔－細喉道、小孔－細喉道和小孔－微喉型四種組合型式（表6），且以小～中孔－細喉型為主。綜上所述，研究區長2儲層孔喉分布不均，孔喉結構非均質性強。

3 結論

志丹地區長2儲層整體非均質性較強，其中長22非均質性比長21、長23非均質性要弱，長22分層系數及砂巖密度相對表現均為較好，砂體連通性和連續性也相對較好，是研究區主要產油層之一；長2儲層韻律分布模式自下而上以正韻律為主，中間夾有部分有反韻律和復合韻律；層內夾層比較發育，且砂質夾層是泥質夾層的3倍左右；區內長2儲層孔隙度、滲透率的平面分布與砂體的展布比較吻合，高孔、高滲帶分布有一定的方向性，主要呈北東－南西方向，與古流向基本一致；長2儲層主要以粒間孔為主，溶蝕孔次之，晶間孔、鑄模孔、微裂縫極少，孔喉結構比較復雜，孔喉也分布不均，孔喉結構非均質性強。

表6 志丹地區長2儲層孔隙結構類型

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