姬塬地区长6储层宏观非均质性与含油气性关系

张宇辰 ，孙 卫 ，王 桐 ，崔哲治 ，韩 扬

（1．西北大学地质学系，陕西西安 710069；2．大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069）

储层非均质性研究是目前油气田开发地质工作中重要的部分之一，通过对储层非均质性的研究，可以更好地了解储层特征，为实际生产中提高原油采收率打下良好的基础。沉积及成岩过程中的差异导致储层内部特征存在明显的不同，主要体现在储层砂体的平面分布及垂向展布上[1]。研究储层的非均质性，不仅是研究砂体的变化规律和分布特点，更重要的是将其非均质特征指标化，从而更有力地说明储层非均质特征。从沉积角度看，非均质性可以具体划分为宏观非均质性和微观非均质性两类，宏观上的储层非均质性包括层内、层间与平面上的非均质性[2]，本文从储层沉积特征出发，通过各种定量化参数研究各小层的宏观非均质特征，并且在此基础上，针对各小层的含油气性特征，讨论储层宏观非均质性与含油气性之间的关系。

1 区域地质概况

姬塬地区位于陕西省定边县和宁夏回族自治区盐池县境内，构造位置位于鄂尔多斯盆地中部偏西、天环坳陷东部、伊陕斜坡西部，面积约1300 km2[3-4]。本次研究的层段属于三叠世延长组长6段，可划分长61、长62和长63三个亚段，长61和长62亚段为目前的主力开发层段，也是本次研究的目标层段。

根据常规薄片和铸体薄片的镜下观察，结合扫描电镜、阴极发光和X衍射等实验手段，对姬塬地区长6段储层的岩石学特征进行综合分析。结果表明，长6段储层碎屑成分以长石和石英为主，其次是岩屑，其中，长石含量38.0%、石英含量31.2%、岩屑含量8.9%。岩石类型以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主，其中长石砂岩最多，岩屑长石砂岩次之。整体而言，姬塬地区长6段储层岩石矿物颗粒细小、分选中等、磨圆差。同时，对152口井13538块岩心样品的物性统计发现，长6段储层物性较差，孔隙度和渗透率值均较低，平均孔隙度为9.80%，平均渗透率为 0.50×10-3μm2，属于典型低孔、低渗-超低渗透储层。其中相比较而言，长61亚段的储层物性（平均孔隙度 10.03%，平均渗透率 0.55×10-3μm2）比长62亚段（平均孔隙度9.59%，平均渗透率0.45×10-3μm2）好。

2 储层平面非均质性

平面非均质性指空间中某个储层砂体的几何形态，包括其规模及连续性，除此之外，还包括平面上砂体内孔隙度和渗透率差异所引起的非均质性[14]。平面非均质性主要受沉积相带的控制，在平面上，储层砂体是由不同沉积微相的砂体相互叠置复合而成，不同沉积微相砂体的沉积背景和水动力条件不同，渗透率也就不同，导致渗透率的平面非均质性；在同一沉积微相内，沉积砂体主体与边缘地带的水动力条件差异引起渗透率不同，垂向上，砂体的厚度和渗透率沿砂体延伸方向向两侧明显变小，造成渗透率的平面非均质性，直接影响到波及体积和平面水驱油效率[15]。

平面非均质性主要包括储层砂体的几何形态、展布规模、横向连续性和孔隙度、渗透率的平面不均匀性。本次研究从研究区砂体平面展布特征入手，通过量化参数表征砂体的连续性，最后结合物性的平面分布特征表征研究区平面非均质程度。

2.1 砂体平面展布特征

砂体在平面上展布特征受沉积环境、物源和水动力因素影响。姬塬地区长6储层发育三角洲前缘亚相，主要包括分流河道和分流间湾两个沉积微相，各小层的水下分流河道均呈带状分布，并且物源主要来自北西方向，北东方向次之。同时，多条分流河道彼此之间多次相互交汇和分叉，导致平面上砂体厚度变化很大。受沉积微相、物源和水动力的影响，长62亚段储层物源方向为北西、北东两个方向，其中以北西向物源为主。长62亚段主要有6条主要河道与数条支流河道，6条主要河道均呈北西-南东向延伸。砂体受物源和水动力控制，与河道的展布方向基本一致。长62亚段多期砂体是由河道多期摆动沉积的砂体相互叠置复合而成的厚层砂体，规模较大、分布稳定，单井砂体的平均厚度14.16 m。长61亚段物源方向和长62亚段一样，发育有9条水下分流河道与数条支流河道，6条主要河道均呈北西-南东向延伸。相比较长62亚段，长61亚段储层砂体的发育规模和分布范围明显扩大，单井砂体的平均厚度14.02 m（图1）。

2.2 砂体的几何形态和连续性

砂体的几何形态、规模和连续性受沉积相的控制[16]。研究区水下河道频繁迁移，彼此之间合并交叉，垂向上往往出现多期分流河道砂体的叠置，导致储层砂体厚度变化较大。砂体的连续性是指砂体在不同方向的延伸及砂体的长度和宽度的变化，常用钻遇率来表示。钻遇率是指钻井过程中，钻遇砂层的井数与总的钻井数之比，反映了一定的井网密度下对砂体的控制程度，即钻遇率越高、砂体的延伸性越好。长61亚段钻遇率为96%，长62亚段钻遇率为78%，整体上长61亚段砂体连续性好于长62亚段。

2.3 砂体的平面物性变化特征

根据储层孔隙度和渗透率参数在平面上的展布特征分析，储层的物性参数在平面上的展布均具有较强的非均质性，各小层参数的展布特点也各不相同（图2、图3）。根据前人研究结论，储层的砂体发育程度和沉积微相的差异导致储层物性在平面上的差异[17]。由于各层砂体的展布各不相同，并且研究区储层砂体呈条带状分布，所以沿条带状砂体延伸方向的物性较好，孔隙较发育，渗透率值较高；但是，在垂直砂体的延伸方向上，由于沉积微相的不同，物性变化很大，相比较而言，河道两侧砂体薄、孔隙度及渗透率值低。

3 层内非均质性

图1 姬塬地区长6段沉积微相

图2 姬塬地区长6段孔隙度分布

层内非均质性是在垂直方向上，一个单砂体内部的储层物性变化特征，是影响单砂体内开发过程中的水淹程度、波及系数等主要地质因素，也是引起层内矛盾的内在原因[6]。储层的层内非均质性包括层内垂向上渗透率差异程度和层内粒度韵律等[7-8]，相对孔隙度来说，渗透率更能表征储层的储渗性质，所以通常使用渗透率的变化来表征储层垂向的非均质性[8-10]。本次研究从目标储层的层理构造和沉积韵律入手，结合渗透率非均质性参数表征储层层内非均质性特征。

图3 姬塬地区长6段渗透率分布

3.1 层理特征

姬塬地区长6段储层主要发育砂纹层理、平行层理、斜层理、交错层理和水平层理。水下分流河道岩性为灰白色、灰色细粒砂岩及灰色粉砂岩，中上部为泥质粉砂岩；层理构造为砂纹层理、槽状交错层理、斜层理和平行层理。分流间湾岩性以深灰色粉砂质泥岩及灰黑色、黑色泥岩为主，主要发育水平层理，可见扰动构造。总体而言，研究区砂岩层理发育、非均质性强，这样既有利于水驱油、提高波及系数，同时又造成储层垂向上的渗透率非均质性。

3.2 垂向沉积韵律特征

粒度韵律或粒序属于受水动力环境影响的周期性粒度粗细变化，与沉积作用和环境有关。结合长61和长62亚段岩心及测井资料，姬塬地区目标储层的层内沉积粒序大致与理想模式相同，表现为正粒序、反粒序和复合粒序，因此，在垂向上表现为正韵律、反韵律和复合韵律。其中，水下分流河道砂体垂向上多个正韵律叠加，砂体内部垂向上的韵律变化对储层渗透率垂向上变化影响很大，因此，研究区目标储层的垂向渗透率表现为高值段交替重复。

3.3 层内渗透率非均质性特征

通常采用渗透率变异系数、渗透率突进系数和渗透率级差系数来表示渗透率非均质性。其中，变异系数表示目标井段若干渗透率数据值相对其平均值的分散程度，突进系数表征一定井段内渗透率最大值与平均值的比，级差系数则表示目标井段内部渗透率最大与最小值之比。以上三个参数均可用来表示井段内部渗透率的变化程度，因此，当此三个参数值越大时，则目标储层的层内非均质性越强。

按照国家标准，针对不同储层，按其量化系数可将储层分为三类[1-2]。根据本次姬源油田量化指标统计，得到其系数评价表（表1）。通过表中数据可看出，长 61和长62亚段均表现出较强的非均质性，两个亚段的变异系数、突进系数、级差系数值都较大，说明层内渗透率变化程度较大，非均质程度很强。同时通过比较可以发现，长61亚段比长62亚段的层内渗透率变化程度更大，则说明长61亚段比长62亚段的层内非均质性更强。

4 层间非均质性

层间非均质性指储层或砂体之间的差异，是一个油藏或一套砂泥岩间互含油层系的总体特征[11]。层间非均质性既有夹层泥质岩的分布和发育情况，又包括不同沉积条件砂体在剖面上的规律性[12-13]。姬塬地区长6段砂岩储层由多种成因类型的砂体叠加而成，层间非均质性比较突出。因此，本次研究采用分层系数、平均单砂体厚度、有效砂岩密度参数，对目标储层的层间非均质程度量化评价，再结合油层钻遇率等参数，对储层的含油气性进行综合评价。

表1 长6储层渗透率非均质性评价

4.1 分层系数

分层系数指某一层段内部砂层数，是单井某层砂层数和单井某层地层总厚度比值的百分数，通常以层/m来表示。一般情况下，分层系数越大，单砂体层数越多，则储层的层间非均质程度越强。通过对研究区295口井进行统计，长61亚段储层分层系数为4.56层/m，长62亚段储层分层系数为4.10 层/m，长61亚段分层系数值大于长62亚段分层系数值，说明从长62亚段到长61亚段砂体沉积环境发生变化，单砂层的沉积层数增多。通过对比可知，长61亚段砂层组的层间非均质性更强。

4.2 砂岩密度

砂岩密度指砂岩累计总厚度与地层总厚度之比，也称砂地比，可以表现每个小层砂体发育情况的差异。当砂岩密度越大时，则表明砂体纵向连通性越好。统计结果表明，长61亚段砂岩密度值为0.37，长62亚段砂岩密度值为0.36，这表示长61和长62亚段砂层组砂体发育且纵向连通较好，且长61亚段储层整体上纵向砂体连通性略好于长62亚段储层。

4.3 平均单砂体厚度

单砂体平均厚度也是反映储层层间非均质性的标志性参数，单砂体平均厚度越小，非均质性越强，反之，均值程度越好。统计结果表明，长61亚段单砂体平均厚度为3.31 m，长62亚段单砂体平均厚度为3.46 m，长61亚段的单砂体平均厚度小于62亚段，说明长61亚段储层砂层组非均质性强于长 62亚段。

综合分析砂岩密度、分层系数和单砂体厚度等参数可知，姬塬地区长6段储层的层间非均质程度较强，长61和长62亚段均表现出较强的层间非均质性。通过对比可以发现，长61亚段分层系数、砂岩密度均大于长62亚段，平均单砂体厚度小于长62亚段，因此，长61亚段的层间非均质性比长62亚段强。

5 非均质性与含油气性关系

根据前文的研究结果，姬塬地区长6段的两个小层长61和长62亚段非均质性均较强，结合含油饱和度分布可以发现，河道砂体发育最好的地区储层的物性也最好、含油饱和度最高；相反，分流间湾地区物性较差、砂体最薄、含油气性也最差（图4）。同时，通过对比可以发现，研究区长6段储层从长62亚段到长61亚段砂体的连续性变好，因此含油气性也相应增强，这就说明砂体的发育情况与储层的含油气情况关系密切。

同时，根据统计的储层砂岩厚度、孔隙度、渗透率等参数发现，长61亚段储层作为物性最好、砂体较厚的储层，含油气程度较高，这就说明了储层的含油气性很大程度上取决于储层物性的好坏。由此可以认为，储层平面砂体连续程度和物性好坏是决定其含油气性的关键因素。

6 结论

（1）姬塬地区长6段储层物性较差，属于典型低孔、低渗-超低渗透储层。研究区储层主要发育水下分流河道和分流间湾两个沉积微相，物源方向主要为北西方向，北东方向次之，层理较发育，以砂纹层理、槽状交错层理、斜层理、平行层理和水平层理为主。储层砂体内部表现为粒度下粗上细的正韵律，且由多个正韵律段叠加而成。

（2）根据计算渗透率的非均质性参数，姬塬地区长6段储层两个小层的层内非均质程度均较强，其中长61亚段属于强非均质性，长62亚段为中等-强非均质性。结合分层系数等参数，目标储层整套砂体的层间非均质性突出，长61亚段砂层组的层间非均质性相比长62亚段较强。同时，根据有效砂岩密度参数特征分析，长61亚段储层砂体发育，连通性略好于长62亚段储层。

（3）对比姬塬地区长6段储层两个小层的平面非均质性特征和含油气性特征可以发现，目标储层的含油气性与其平面上砂体的展布特征和物性具有较强的关联性，储层平面砂体连续程度和物性好坏是决定其含油气性的关键因素。具体表现在，在物性好、砂体厚度大的河道地区，储层的含油饱和度相对较高，含油气性相对较好。

图4 姬塬地区长6段储层含油饱和度分布