地质第七章
第1节 碳储层非均质性
第2节 碳储层分类评价
碳储层评价主要解决碳储层的厚度、面积、及其孔隙度、渗透率展布特征
第1节 碳储层非均质性
一、碳储层非均质性概述
（一）基本概念
碳储层非均质性：由于沉积作用、成岩作用、构造改造等作用形成的碳储层在空间分布及内部各种属性上表现出的不均匀变化。
碳储层非均质性内涵：
内涵1：储层横向分布的差异性
内涵2：储层纵向上不同规模与层次
ü 表征碳储层非均质参数有：标量 、矢量(K)
曲流河相模式图
曲流河点坝侧积层控制的剩余油分布模式
第1节 碳储层非均质性
（二） 影响因素
1.沉积因素
沉积因素是影响碳储层非均质最根本因素。由于沉积微相控制储层分布，不同沉积微相之间储层特征（成分、粒度、分选、磨圆、排列方式、等）存在明显差异，必然导致碳储层非均质性。
2.成岩因素
压实作用、胶结作用、交代作用等使孔隙减小，溶蚀作用、重结晶作用等使孔隙增加。这些成岩作用强度不同，储层物性就存在差异，形成碳储层非均质。
3.构造因素
构造作用对碳储层非均质具有重要影响。间接通过控制沉积作用、成岩作用进而影响碳储层非均质；直接上，构造作用可直接在储层局部形成构造缝，或在大的构造时期形成不整合面。
（三）碳储层非均质性类型
1.Pettijohn (1973)分类
以河流沉积储层为例、考虑碳储层非均质性规模
Ø 层系规模：100m级（巨尺度）
Ø 砂体规模：10m级（大尺度）
Ø 层理规模：1～10m级（中尺度）
Ø 纹层规模：10～100mm级 （小尺度）
Ø孔隙规模：10～100μm级 （微尺度）
2.Haldorsen (1983)分类
微观非均质性：孔隙和砂颗粒规模
宏观非均质性：岩心规模
大型非均质性：数模中的大型网块
巨型非均质性：整个岩层或区域规模
第1节 碳储层非均质性
3.综合分类
第1节 碳储层非均质性
3.综合分类
第1节 碳储层非均质性
微观非均质性
指储层的微观特征及非均质性。主要包括储层孔隙非均质、颗粒非均质、填隙物非均质。
（一）孔隙非均质
孔隙结构：孔隙和喉道几何形状、大小、分布及其相互连通关系。
根据喉道形成和对渗透率贡献大小可分成6种类型（据罗蟄潭，1986）
第1节 碳储层非均质性
（一）孔隙非均质
外界施加压力， mN/m 2；σ 汞表面张力，mN/m；θ 汞和毛细管表面的接触角，°； 毛细孔孔径，m；
实际
第1节 碳储层非均质性
1.颗粒成分
2.颗粒粒度
3.颗粒分选
4.颗粒圆球度
5.颗粒排列方式
石英颗粒扫描电镜照片
（二） 颗粒非均质性
孔隙度
中等紧密排列方式
理论孔隙度
第1节 碳储层非均质性
（三） 填隙物非均质
填隙物非均质为填隙物的含量、矿物组成及敏感性等。
1.填隙物特征
杂基主要为细小的碎屑，多为孔隙充填
胶结物包括碳酸盐类、黏土矿物、硅酸盐类、硫酸盐类和沸石类，充填方式有多种
2.储层敏感性
碳储层与外来流体发生各种物理或化学作用而使储层孔隙结构和渗透性发生变化的性质。
A.孔隙充填
C.孔隙桥塞
B.孔隙衬边(径向排列)
D.加大边
填隙物充填产状
第1节 碳储层非均质性
三、层内非均质性
（一）概念
层内非均质性是小层在垂向上非均质变化，包括粒度韵律性、渗透率韵律性、层理构造引起的渗透率各向异性、层内不连续薄夹层分布等。层内非均质性是直接控制和影响单砂层内CO2波及体积的关键地质因素。
第1节 碳储层非均质性
（二）表征参数
1.砂体韵律性
粒度韵律、渗透率韵律
正韵律 颗粒粒度（渗透率）自下而上由粗（大）变细（小）
反韵律 颗粒粒度（渗透率）自下而上由细（小）变粗（大）
复合韵律 正、反韵律的组合
均质韵律 粒度在垂向上变化均匀
正韵律
反韵律
均质韵律
复合反正韵律
复合正反韵律
复合正韵律
复合反韵律
第1节 碳储层非均质性
正韵
第1节 碳储层非均质性
2.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。厚度小仅为几十厘米。
1）夹层岩性：泥岩、钙质条带、沥青
2）夹层产状：平行夹层、斜交夹层
图4曲流河砂体构型特征
第1节 碳储层非均质性
3）夹层分布
A. 相对稳定夹层>1个井距
B. 较稳定夹层0.5~1个井距
C. 不稳定夹层<0.5个井距
4）夹层频率
单位厚度岩层内夹层层数。
5）夹层密度
夹层总厚度与岩层厚度比值。
A
第1节 碳储层非均质性
3.垂直与水平渗透率比值(Kv／Kh)
岩心规模： 直接测定
层内规模： 利用Haldersen等（1986）提出的计算公式
Kve：有效垂直渗透率
K：均质砂体垂直渗透率
Fs：夹层密度，小数
S：夹层频率，层数/米
Lav：几何常数
二维剖面中， ${ \tt C } = 2$ ；三维空间中， ${ \tt C } = 3$
第1节 碳储层非均质性
3.垂直与水平渗透率比值(Kv／Kh)
岩心规模： 直接测定
层内规模： 利用Haldersen等（1986）提出的计算公式
Kve：有效垂直渗透率
K：均质砂体垂直渗透率
Fs：夹层密度，小数
S：夹层频率，层数/米
Lav：几何常数
二维剖面中， ${ \tt C } = 2$ ；三维空间中， ${ \tt C } = 3$
第1节 碳储层非均质性
4.层内渗透率非均质程度
渗透率变异系数
渗透率突进系数
渗透率级差
样本总体标准偏差公式：
视频8-1 计算层
内非均质参数
第1节 碳储层非均质性
（三）对CCUS的影响
注入CO2总是沿着层内相对高渗透带突进，而同一层中其余部分却不易受注入CO2冲洗，造成层内“指进”现象。
此外，层内沉积构造造成的渗透率各向异性也影响注水效果。如对斜层理来说，在顺层理倾向、逆层理倾向、平行层理走向具有不同渗透率，继而影响注CO2驱油效率。
斜层理砂岩不同注水方向驱油效率
第1节 碳储层非均质性
四、平面非均质性
（一）概念
平面非均质性是指一个碳储层砂体的几何形态、规模、连续性、连通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。它直接关系到注入二
氧化碳的波及效率。
第1节 碳储层非均质性
（二）表征参数
1.砂体几何形态
第1节 碳储层非均质性
2.砂体规模及各向连续性
砂体连续性：指砂体在各个方向上规模大小，重点是长、宽、厚，即侧向连
续性。
钻遇率：表示在一定井网下对砂体的控制程度。
钻遇率 （钻遇砂层井数／总井数）╳100％
我国中、新生代陆相盆地砂体侧向连续性较差。
密井网开发，井距大多在300米以下。
储层的连续性
(Reservoir Continuity)
第1节 碳储层非均质性
3.砂体连通性
指各成因砂体单元在垂向和侧向相互接触连通的方式和程度。
①砂体配位数：与某一个砂体连通接触的砂体数。
②连通程度：指连通的砂体面积占砂体总面积的百分数。
③连通系数：连通的砂体层数与砂体总层数之比。
第1节 碳储层非均质性
4.储层性质平面变化
编制孔隙度、渗透率及渗透率非均质程度平面图，表征平面变化。研究重点是渗透率方向性，它直接影响到CO2平面波及效率。
第1节 碳储层非均质性
高渗流通道
第1节 碳储层非均质性
（三）对CCUS的影响
平面非均质性导致注入CO2平面气窜和注入CO2舌进现象，形成平面矛盾，使CO2驱油效率降低。
高渗透带方向
古水流线方向
? 裂缝发育方向
影响注入CO2平面波及范围，影响注采关系和井网布置
第1节 碳储层非均质性
五、层间非均质性
（一）概念
层间非均质性是对一套砂泥岩间互的碳储层系总体研究。包括各种沉积环境的砂体在剖面上交互出现的规律性，以及作为隔层的泥质岩类的发育和分布规律，层间渗透率差异、层间裂缝分布等。
第1节 碳储层非均质性
（二）表征参数
1.分层系数：一定层段内砂层的层数
分层系数 某井砂层层数 /统计井数
2.砂岩密度：砂岩总厚度 / 地层总厚度
3.隔层：分隔垂向上不同砂体的非渗透层，横向连续性好，厚度可达几米。能阻隔砂体之间的垂向渗流。
隔层类型：泥岩类、致密胶结岩类、盐类、沥青充填类岩石；
Ø 隔层标准：物性标准、电性标准、厚度标准
隔层分布：隔层分布范围和稳定性是层系划分组合的重要依据
第1节 碳储层非均质性
4.层间渗透率非均质程度
渗透率变异系数 ：渗透率标准偏差与平均值之比
取值范围：
该值越小，碳储层非均质性越弱
。
渗透率突进系数 ：砂层内最大渗透率与砂层平均渗透率之比。
取值范围： ${ \bf > } { \bf 1 }$
该值越小，碳储层非均质性越弱
渗透率级差 ：砂层内最大渗透率与砂层内最小渗透率之比。
取值范围：>1
该值越小，碳储层非均质性越弱
视频8-2计算层
间非均质参数
第1节 碳储层非均质性
（三）对CCUS的影响
层间非均质性导致层间干扰和单层突进，形成层间矛盾，使CO2驱油效率降低。
对策：细分CCUS层系
部分井可能出现流体倒灌现象
第2节 碳储层分类评价
一、单因素碳储层分类
中华人民共和国石油天然气行业标准
碎屑岩与碳酸盐岩储层评价分类标准
SY/T6285-1997
第2节 碳储层分类评价
二、多因素碳储层综合评价与分类
碳储层综合评价主要是在沉积相、成岩作用、储集特征、储层预测研究的基础上，对储层进行分类并分层段、分区块进行评价，确定不同层段不同区块储层质量的相对差异，以指导CCUS实践。
储层综合分类评价的关键在于两个方面，一是合理选择评价参数，二是合理选择评价方法。
1.评价参数的选择
全面评价一个储层，应采用多项参数，从多方面进行综合评价。由于CCUS的任务和目的不同，应选择不同的参数作为评价指标，而且各项参数的权值也有所不同。
CCUS实践评价阶段，主要任务是进行CCUS实践可行性评价，因此，储层综合评价的参数主要为储层厚度、储层岩性、孔隙度、渗透率、孔隙结构及层内非均质参数等。
第2节 碳储层分类评价
二、多因素碳储层综合评价与分类
1）储层厚度
是反映储层规模大小的重要参数之一。在CCUS评价期，可取得储层厚度值，它从一个侧面反映了储集能力和储量大小。
2）储层面积
是反映储层规模大小的重要参数之一。在分层段进行储层综合评价时，储层面积参数十分重要。
3）孔隙度
反映储层储集能力。对于CCUS注入层来说，与储层厚度组合（h*φ）可反映储集能力。
第2节 碳储层分类评价
二、多因素碳储层综合评价与分类
4）渗透率
是反映储层岩石渗流能力的参数，与储层产能直接相关。各层段之间渗透率的差异，直接反映层间非均质程度。
5）储层岩性
在储层岩性比较复杂的地区，如目标区砾岩、砂岩、粉砂岩共存，由于不同岩性的储集性能有所差别，因此在储层综合评价中应予以考虑。
6）泥质含量和碳酸盐含量
储层中，泥质、碳酸盐以不同方式堵塞孔喉，其含量和类型不同，敏感性也不同，对储层渗流能力及损害程度也不同，因此是重要的评价参数。
第2节 碳储层分类评价
二、多因素碳储层综合评价与分类
7）孔隙结构参数
主要反映储集岩渗流性能，在不同CCUS评价阶段的意义有所差别，随着CCUS工程实践的进行，孔隙结构的作用愈来愈大，至注水开发中后期，孔隙结构参数是储层综合评价的必不可少的参数。在CCUS早期评价阶段也可将孔隙结构参数（反映孔喉大小和分选性的参数）作为评价参数，但权值不宜太大。
8）层内非均质性
在CCUS评价阶段后期研究开发可行性为目的的储层综合评价中，可将层内非均质性作为评价参数，一般以渗透率变异系数作为评价指标。
第2节 碳储层分类评价
二、多因素碳储层综合评价与分类
特别强调的是，在储层综合评价中，评价参数的选择要注意以下几点：
①评价参数并非越多越好。应根据评价目的来定，无关的参数一定不参与评价，否则会因参数过多过杂掩盖评价的主要目的，导致错误的结论。如在CCUS评价阶段的早期，综合评价的目的是确定有利CCUS部位或有利层段，为布井服务，只选择厚度、面积、孔渗即可，如果加上渗透率变异系数，则完全没有必要。
$\textcircled{2}$ 评价参数之间应相互独立。因为储层综合评价是从不同侧面来综合评价储层的，如果反映储层某一侧面的参数有多个，而且参数间具较好的相关性，这势必造成对这一侧面的不应有的偏重，从而不能正确地、客观地评价储层。例如，渗透率和主要孔喉半径均反映储层岩石的渗流能力，如果某区的渗透率与主要孔喉半径具有很好的相关性，在储层评价中已引入渗透率参数时，就不应再引入主要孔喉半径了。
第2节 碳储层分类评价
2.基于数学的综合评判方法
综合评判是对一个对象的多个影响因素多种评语的综合评价，据此得到一个综合评判指数，依据它来对储层进行分类。
应用综合评判方法的关键是选定综合评判函数的形式，在这里，我们所选定的综合评判函数的形式为：
式中y—综合评判指数；xj—储层性质的参数；aj—加权系数
根据CCUS开发的目标和评价目的选取评价参数Xi。如对于某油田利用二氧化碳提高采收率，选择了储层厚度 、储层钻遇率、渗透率（K）、泥质含量 、碳酸盐含量等作为评价参数。
选定了综合评判函数的形式之后，xj为已知数，问题就转变成确定加权系数aj，显然，只要求出aj，定量评价储层的问题就迎刃而解了。
第2节 碳储层分类评价
（2）计算单项参数的评价分数
参数选定后，便可计算各单项参数的评价分数，可采用极大值标准化法。对于某项参数，以本项参数的最大值为1，以使本项参数的其它值介于0～1之间，分两种情况进行计算：
Ø 对于值愈大，反映储层性能愈好的参数（储层厚度、孔隙度、渗透率等），直接除以本参数的最大值，则某参数第I个样本的评价综合值为：
式中Ei—第I个样品的本项参数的评价得分值
Xi—第I个样品的本项参数的评价实际值
Xmax—所有样品中本项参数的最大值
Ø 对于值愈小，反映储层性能愈好的参数，如碳酸盐含量，在标准化时，应用本参数的极大值减去单项参数再除以最大值，即：
第2节 碳储层分类评价
（3）确定各项参数的权系数
在计算各评价单元各项参数的评价得分之后，根据评价目的对各项参数赋以不同的“权系数”，以体现各参数的重要程度。
①根据评价目的赋予权重系数
储层厚度，0.3；储层钻遇率，0.2；渗透率，0.2；
孔隙度 0.1；泥质含量，0.1；碳酸盐含量，0.1
确定各项参数的权重系数
某参数变异系数：
某参数权重系数：
第2节 碳储层分类评价
（4）确定CCUS注入层组的综合权衡评价分数
每个参数经最大值标准化后，得到单项评价分数，分别乘以本类“权”系数，则求得单项权衡分数。将某评价单元（如平面上的区块或垂向上的CCUS注入层组）中各单项权衡分数相加，即为该评价单元的综合权衡评价分数。
（5）确定评价单元的综合分类
根据各评价单元综合评价分数之间的差别情况，确定分类标准并进行最后的综合评价。如某油层CCUS的分类标准为：综合评价分数1～0.7为I类，0.7～0.35为Ⅱ类，小于0.35分为Ⅲ类。