延安地區長6儲層非均性特征

劉曉峰，梁積偉，郭曉丹，薛旭平

(1.陜西省地質調查院，陜西 西安 710054；2.長安大學 地球科學與資源學院，陜西 西安 710054；3.陜西省煤田地質局 一三一隊，陜西 渭南 715400)

0 引 言

儲層的非均質性是指儲層的沉積構造、厚度、巖性和物性等在地質作用下，橫向和縱向上的不均一性，是油氣勘探和開發的重要內容。儲層的均質性是相對的、有條件的，而非均質性是絕對的、無條件的[1-2]。儲層的非均質性是影響油氣聚集、儲存和開采的主要地質因素，儲層在形成過程中受到沉積、成巖環境變化、后生和構造作用等多種因素的影響，使其地質和物理性質發生了不均勻的變化，增大了油藏的開發難度。對儲層非均質性的研究和評價在油藏開發過程中愈顯重要，研究深度和廣度也逐漸增加。

在研究的不同時期和不同階段，地質學家們對儲層非均質性提出了多種不同的分類方案，Andrew將油田將儲層非均質性分為特大規模非均質性、大規模非均質性、中規模非均質性和小規模非均質性[3]；Lake等將儲層的非均質性分為微觀、宏觀、中觀和宇觀[4]；秦同洛將儲層非均質性分為：微觀、宏觀、粗視和巨視[5]；裘懌楠等根據我國陸源沉積的特點，把儲層非均質性分為層內、層間、平面和孔隙非均質性4類[6]。筆者以延安地區地區長6儲層砂體為例，通過物性資料、巖心和測井曲線等資料的計算分析，參考裘懌楠的分類方案，根據研究區實際情況，將其分為層內、層間和平面3個方面，對其進行進一步研究。

1 區域地質特征

鄂爾多斯盆地是我國第二大盆地，面積約37萬km2。延安地區位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中部(圖1)，構造簡單，地層相對平緩，傾角小于1°，偶見斷層發育[7]。研究區長6已探明含油面積約為96 km2，油層組砂巖的非均質性為低孔、低滲—特低滲，是一套典型的致密砂巖油藏[8]。長6儲層的水下分流河道砂體是油氣的主要儲集層，厚度較穩定，多在5～7 m，隔層較發育，儲層物性較差，孔隙度為2.3%～17.5%，平均為9.06%，滲透率較小為(0.09～11.38)×10-3μm2，平均0.65×10-3μm2，屬于低孔、低滲-特低滲油氣儲集層。通過對整個區域沉積相研究表明，延安地區長6儲層為淺水型三角洲前緣亞相，發育水下分流河道、分流間灣、天然堤、河口壩、席狀砂等多種沉積微相。

圖1 延安地區區域位置Fig.1 Location of Yan’an Area

2 儲層非均質性

儲層非均質性是指儲層在形成過程中受到沉積作用、成巖作用、構造作用以及后生變化的影響，其各種屬性隨空間位置而變化的性質[10-12]。文中參考裘懌楠的分類方法和國內碎屑巖的特點，從儲層的層內、層間和平面非均質性進行研究。

2.1 層內非均質性

層內非均質性是指單砂層內部，物性在垂向的變化[13-14]。以巖心和測井曲線等為依據，對層內的粒度韻律、層理特征、滲透率非均質程度和層內不連續夾層的分布等方面進行了分析研究。

2.1.1 粒度韻律特征

層內粒度韻律特征往往與水動力條件和所處的沉積環境密切相關，并直接決定滲透率的韻律性[15]。碎屑顆粒的大小、形態受沉積環境、物源遠近和搬運方式等多方面因素的影響，在垂向上表現出具有一定的韻律性。對研究區長6物性資料分析表明，長6油層組粒度韻律較為發育，有下粗上細的正韻律，與之相反的反韻律和交替出現的復合韻律等，以反韻律較為發育(圖2)，常發育于河口壩微相，從下到上粒度逐漸變粗，非均質性也隨粒度的增大而變弱。

圖2 延安地區長6韻律特征Fig.2 Rhythm features of Chang 6 in Yan’an Area

2.1.2 層理特征

儲層的層理特征和含油性有著密切的聯系。層理較發育的地方，含油性較差，層理的存在引起滲透率的各向異性[16-19]。延安地區長6儲層以平行層理、砂紋層理和槽狀交錯層理(圖3)較為發育。平行層理呈薄片狀，在高流態下形成，反映出沉積時水動力條件較強；砂紋層理，發育于河口壩或席狀砂環境的粉砂巖中，沉積環境較弱，分布于河道兩側；槽狀交錯層理由新月形沙波遷移形成，分布于三角洲前緣水下分流河道。

圖3 延安地區長6砂巖層理特征Fig.3 Sandstone bedding characteristics of Chang 6 in Yan’an Area(a)平行層理 (b)砂紋層理 (c)槽狀交錯層理

2.1.3 層內夾層特征

夾層是指位于單層砂體內，由泥巖、鈣質泥巖或粉砂質泥巖形成的低滲透層或非滲透層，對油氣的運移起阻擋作用[18]。常見的夾層為泥質夾層和鈣質夾層，研究區普遍發育這2種夾層，泥質夾層以粉砂質泥巖和泥質粉砂巖為主，測井曲線特征為SP(自然電位)和GR(自然伽馬)為鋸齒狀的峰值；鈣質夾層一般為鈣質含量較高的致密細砂巖，測井曲線特征為尖刀狀的峰值，主要表現為高電阻、高密度與高微電極和低自然電位、低自然伽馬與低聲波時差。夾層的分布特征通常采用夾層頻率和夾層密度來表征。延安地區長6的夾層密度和夾層頻率從上到下依次增多，非均質性逐漸增強(表1)。

表1 延安地區長6層內夾層分布特征

2.1.4 滲透率非均質性

滲透率的非均質性是指單砂體內的平均滲透率在垂向上的的變化情況[16]，通常用變異系數、突進系數、極差和均質系數等參數定量研究分析。變異系數和極差越大，表明非均質性越強，突進系數用來指示層內滲透率的變化范圍，均質系數越趨于1，表明非均質性越強。通過對研究區長6巖心物性資料和二次測井解釋資料的分析，延安佛古塬區長6儲層的滲透率非均質性整體較強(表2)。長61儲層滲透率的變異系數、突進系數和極差均是各層中最大的，而均質系數最小，表明長61的非均質性整體最強，長62次之，而長64變異系數、突進系數和極差均最小，而均質系數最大，表明長64非均質性在研究的4個層位中最弱。

表2 延安地區長6儲層非均質性特征

2.2 層間非均質性

在砂巖和泥巖段中，一套含油系列通常含有幾個油組或幾十個砂組、單砂層，它們之間儲層性質的差異即為層內非均質性，是儲層研究的重點，包括分層系數、有效砂巖密度和層間隔層等[20]。

層間非均質性主要取決于垂向上儲集砂體與泥巖隔層的發育關系，是由于各種不同的沉積環境交替出現所形成的。延安地區儲層以水下分流河道、河口壩和分流間灣等沉積微相交錯出現，形成多種砂、泥互層的組合關系。由于砂體在縱向發育不均衡，砂、泥巖間物性差異較大，從而形成較強的非均質性。

2.2.1 分層系數

分層系數是指在一定層段內砂層的層數，分層系數越大，非均質性越強[21]。同一層段內的由于砂體的不連續性，砂層數往往不相同，通常用平均單井鉆遇砂層數來表征。研究區構造簡單，地層相對平緩，對鉆遇砂層層數的統計分析，計算出各小層的分層系數和鉆遇率(表3)。延安地區各層之間分層系數差異較大，長62的分層系數最大，表明其非均質性較強，其次為長61小層、長63小層和長64小層。

表3 延安地區長6儲層層間非均質性參數統計

2.2.2 有效砂巖密度

砂巖密度是指垂向上有效砂巖厚度與地層總厚度之比，也稱為砂地比，可以表征砂體在縱向上發育的差異程度，是評價油氣藏的一個重要參數[22-24]。砂巖密度越大，表明其砂體在垂向上連通性越好，反之，則表明其非均質性強。通常當有效砂巖密度大于50%時，砂體常呈片狀分布，連通性較好；有效砂巖密度為30%～50%時，砂體局部呈帶狀分布；小于30%時，砂體連通性較差。通過統計結果可以看出(表3)，研究區砂體連通性較差，局部呈條帶狀分布，有效砂巖密度較低，非均質性較強。

2.2.3 層間隔層

層間隔層是指砂體間的非滲透層，巖性一般為泥巖和粉砂質泥巖，厚度大于2m。層間隔層將上下2套油(氣)隔開，使之不發生油、氣、水的串流，對油氣的儲集和運移具有抑制作用。沉積時期的水動力強弱決定著隔層厚度的大小，當上下2層砂體沉積時水動力較強，則隔層的厚度較?。环粗?，則隔層厚度較大。

研究區長6儲層的隔層主要為泥質巖類，各小層之間隔層的厚度為：長61～長62的隔層厚度為0.8～18.1 m，平均5.39 m；長62～長63的隔層厚度為1～13 m，平均6.19 m；長63～長64的隔層厚度為1.9～15.9 m，平均為8.41 m.延安地區隔層厚度較大的一般在砂地比較小的分流間灣和河口壩地區，而水下分流河道層間隔層厚度較小，隔層厚度在河道主體一般較薄，向河道兩側則逐漸變厚。

2.3 平面非均質性

平面非均質性是指儲集層的儲滲性能在平面上的差異程度[25-27]。主要包括砂體的幾何形態、展布規模、孔隙度、滲透率和橫向連續性等在平面上的變化。

2.3.1 砂體的形態及連通性

砂體的形態受控于沉積環境和沉積相，研究其沉積相可更好地剖析砂體的展布規律。研究區長6儲層為三角洲前緣亞相沉積，并在北東-南西向發育有3～6條水下分流河道砂體，河道主體寬度在1.6～4.8 km之間，有效砂體厚度多在5～7 m.延長組長6儲層砂體在研究區發育的規律為：長64時期砂體開始發育，長63時期砂體進一步發育，到長62時期砂體最為發育，進一步到長61時期，砂體開始相對萎縮。長62砂體面積大、連片性好、滲透性好，平均厚度超過15 m，呈條帶狀、片狀，非均質性相對較弱(圖4)。

砂體的連通性是指砂體在平面上的延伸，是定量描述砂體規模的重要指標，常用鉆遇率來表示，鉆遇率越高，則砂體的延伸性也越好。延安地區長6儲層長64，長63，長62和長61各小層的鉆遇率分別為31.3%，40.4%，59.9%和41.5%，長62的鉆遇率最高，表明該層的平面連續性最好，其次為長61，長63和長64.通過地層對比剖面可以直觀的反映出砂體的內部連通情況，延安地區長6砂體整體連通性較好(圖5)。

2.3.2 儲層物性的平面變化

儲層物性在平面上的變化是儲層平面非均質性的重要參數。儲層的沉積微相、砂體的展布和砂體的連續性影響著儲層的物性在平面上的變化，沿水下分流河道方向，儲層的物性較好，向河道兩側至分流間灣，滲透率的孔隙度減小[28-29]。通過對研究區長6儲層的樣品研究分析，得出儲層的孔隙度和滲透率(表4)，孔隙度分布于8%～9.5%，滲透率平均約為0.7×10-3μm2，表明該區域長6儲層非均質性較強，屬于低孔-低滲儲層。

圖4 延安地區長6砂體展布及滲透率分布特征Fig.4 Distribution characteristics of sand bodies and permeability of Chang 6 reservoir in Yan’an Area

圖5 延安地區延長組長6儲層砂體連通Fig.5 Sandbody connectivity of Chang 6 reservoir of Yanchang Formation in Yan’an Area

表4 延安地區長6儲層的儲層物性統計

3 結 論

1)延安地區長6儲層為三角洲前緣亞相，水下分流河道砂體為主要的儲油層，河道主體相對河道兩側非均質性較弱。

2)層內非均質性較強，粒度韻律以反韻律為主，層理的發育加大了儲層的非均質性，層內夾層使得儲層非均質性在縱向上連通性較差，滲透率非均質性整體較強。

3)長62分層系數最大，層間隔層最多，層間非均質性最強；長64整體砂厚較薄，有效砂巖密度最小，非均質性也較強。

4)從平面非均質性來看，砂體以條狀、片狀為主，砂體整體連通性一般較好，儲層物性表現為低孔-低滲的特征。