引用本文
李刚, 张锦锋, 党晓锋, 鲁浩国, 尹殿正, 张治权. 鄂尔多斯盆地靖边油田延9储层微观-宏观非均质性耦合特征[J]. 录井工程, 2026,37(2): 124-131.
LI Gang, ZHANG Jinfeng, DANG Xiaofeng, LU Haoguo, YIN Dianzheng, ZHANG Zhiquan. The coupling characteristics of microscopic-macroscopic heterogeneity in the Yan 9 reservoir of Jingbian Oilfield,Ordos Basin[J]. Mud Logging Engineering, 2026,37(2): 124-131.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2026.02.016  
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鄂尔多斯盆地靖边油田延9储层微观-宏观非均质性耦合特征
李刚①, 张锦锋①, 党晓锋①, 鲁浩国①, 尹殿正②, 张治权②
①延长油田股份有限公司靖边采油厂
②西安石油大学石油工程学院
通信作者：尹殿正 2003年生,西安石油大学油气田开发专业硕士研究生在读,现从事油气田开发研究相关工作。通信地址：710065 陕西省雁塔区电子二路西安石油大学雁塔校区。E-mail：mr_zhang2026@163.com

作者简介：李刚 工程师,1987年生,2017年毕业于西安石油大学石油与天然气工程专业,现在延长油田股份有限公司靖边采油厂从事油田开发工作。通信地址：718500 陕西省靖边县长城路南10号。E-mail：handsome0208@163.com

收稿日期: 2026-04-17
基金: 国家科技重大专项“鄂尔多斯盆地大型低渗透岩性地层油气藏开发示范工程”（编号：2016ZX05050）
摘要

针对鄂尔多斯盆地靖边油田延9储层非均质性认识不清所导致的注水受效不均、注采对应率低等技术难题,综合岩心分析、测井解释及定量统计等手段,从孔隙类型与结构,储层颗粒与垂向粒度,层内夹层、层间隔层及平面孔隙度、渗透率、含油饱和度等角度开展非均质性研究,通过“孔隙-喉道-颗粒-隔夹层-平面-定量评价”多个维度非均质性关联性分析,构建了储层微观-宏观非均质性的定量耦合评价体系。研究结果表明：延9储层呈正韵律特征,分选系数为7.75,孔渗比变异系数介于0.72~0.89之间,夹层厚度介于2.1~4.5 m之间,孔隙度、渗透率、含油饱和度平面差异显著,洛伦茨曲线-基尼系数介于0.24~0.31之间。综合评价认为,延9储层整体呈强非均质性特征,其中延922小层非均质性最为突出。研究成果可为该区井网优化、注水动态调整、剩余油挖潜及同类型致密砂岩储层高效开发提供地质依据与技术借鉴。

关键词: 鄂尔多斯盆地; 靖边油田; 储层非均质性; 延9储层
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
The coupling characteristics of microscopic-macroscopic heterogeneity in the Yan 9 reservoir of Jingbian Oilfield,Ordos Basin
LI Gang①, ZHANG Jinfeng①, DANG Xiaofeng①, LU Haoguo①, YIN Dianzheng②, ZHANG Zhiquan②
① Jingbian Oil Production Plant of Yanchang Oilfield Co.,Ltd.,Jingbian,Shaanxi 718500,China
② College of Petroleum Engineering,Xi 'an Shiyou University,Xi 'an,Shaanxi 710065,China
Abstract

Aiming at the technical problems of uneven water injection effect and low injection-production correspondence rate caused by unclear understanding of the heterogeneity of Yan 9 reservoir in Jingbian Oilfield of Ordos Basin,comprehensive core analysis,well logging interpretation and quantitative statistics were used to study the heterogeneity from the perspectives of pore type and structure,reservoir particles and vertical grain size,interlayer and plane pore saturation （porosity,permeability and oil saturation）. Through the multi-dimensional heterogeneity correlation analysis of "pore-throat-particle-interlayer-plane-quantitative evaluation",a quantitative coupling evaluation system of reservoir micro-macro heterogeneity was constructed. The results show that the Yan 9 reservoir has a positive rhythm,the sorting coefficient is 7.75,the variation coefficient of porosity and permeability ratio is between 0.72 and 0.89,the interlayer thickness is 2.1-4.5 m,the difference of porosity,permeability and oil saturation plane is significant,and the Lorenz curve-Gini coefficient is between 0.24 and 0.31. The comprehensive evaluation shows that the Yan 9 reservoir is characterized by strong heterogeneity as a whole,and the heterogeneity of Yan 922 layer is the most prominent. The research results can provide geological basis and technical reference for well pattern optimization,water injection dynamic adjustment,remaining oil potential tapping and efficient development of tight sandstone reservoirs of the same type in this area.

Keyword: Ordos Basin; Jingbian Oilfield; reservoir heterogeneity; Yan 9 reservoir
0 引言

鄂尔多斯盆地是我国致密砂岩油气勘探开发的核心区域[1], 其中储层非均质性直接控制油气运移富集与开发动态[2], 是井网部署和注水方案优化的核心依据, 成为制约油气高效开发的关键瓶颈[3]。尽管国内外已形成渗透率参数、洛伦茨曲线等评价方法[4], 但其多聚焦于宏观渗透率或微观孔喉特征等单一尺度的独立表征[5], 难以揭示微观-宏观的多尺度耦合特征[6], 因此亟需开展系统性定量评价研究。本文综合岩心分析、测井解释及定量统计等手段, 系统研究延9储层宏观与微观非均质性[7], 首次从“ 孔隙-喉道-颗粒-隔夹层-平面-定量评价” 多个维度开展非均质性的关联性分析, 构建微观-宏观非均质性的定量耦合评价体系, 旨在为研究区井网调整、剩余油动用及优化开发方案提供扎实的地质理论支撑与实践指导, 同时也为国内外同类型储层的高效开发提供了可借鉴的技术思路与科学参考。

1 区域概况

研究区地处鄂尔多斯盆地陕北斜坡中心, 构造呈现平缓的西倾单斜。物源方向为北西-南东, 沉积环境属于曲流河三角洲平原, 可细分为分流河道、分流间湾、天然堤及决口扇4种沉积微相类型, 其中分流河道微相因砂体厚度大、颗粒分选中等、孔渗条件相对优质, 成为该区油气富集的核心勘探目标。储层岩石类型主要为岩屑长石砂岩, 碎屑组分以石英为主（42%）, 长石次之（28%）, 岩屑占比较低。颗粒以细砂级颗粒为主, 粉砂级次之, 颗粒分选性及磨圆度整体表现为中等水平, 反映其结构成熟度处于中等演化阶段[8]。

延9储层作为研究区主力含油气层系, 依据岩性组合及沉积旋回特征可划分为延9₁、延9₂两个亚层, 并进一步细分为延911、延912、延913、延921、延922共5个小层, 构成多级次含油层系结构。孔隙度主要集中分布在12%~14%, 渗透率介于5~20 mD之间, 属于低孔低渗储层。

延9储层地质储量736.7× 104 t, 油藏叠合面积约15.57 km2, 油井总计233口, 注水井总计81口, 注采对应率为74.9%; 目前单井日产油仅为0.63 t, 且平面分布不均, 累计采出程度仅为6.09%; 关停井82口, 其中低效井占比47.6%, 水淹井占比39.0%。虽然研究区河道储层砂体发育且油气呈富集状态, 但砂体分布复杂、储层物性差异显著、非均质性认识不清, 导致油藏水驱不均态势严峻, 开发矛盾日益突出。

2 储层微观非均质性
2.1 孔隙类型非均质性

选取研究区延9储层3块无蚀变的代表性岩心, 按行业规范SY/T 5368-2016《岩石薄片鉴定》完成铸体制片与偏光镜观测。铸体薄片实验分析表明：延9储层粒间孔隙主要呈三角形或多边形, 占总孔隙数量的60%~70%, 表明喉道连通性好, 局部微观非均质性较弱; 溶蚀孔隙以蜂窝状溶孔为主, 占总孔隙数量的25%~35%, 此类孔隙易被黏土矿物堵塞, 导致微观孔隙结构差异大, 加剧层内微观非均质性[9]。综上可知, 延9储层粒间孔与溶蚀孔共存的孔隙组合是宏观沉积背景与微观成岩改造共同作用的结果, 该孔隙组合直接决定储层宏观渗流路径, 是造成储层局部非均质性增强的核心原因。

2.2 孔隙结构非均质性

孔隙结构非均质性是指储层中孔隙和喉道在大小、分布、形态及连通性上的不均匀性, 是影响储层渗流能力和油气开发效果的核心因素。通过对毛管压力曲线资料的分析可知, 分选系数为7.75, 远大于1, 表明孔喉大小分布极不均匀, 大孔喉与微喉道混杂; 均质系数为12.41, 显著偏离常规取值范围（通常1~3）, 进一步印证了孔喉分布集中程度低, 非均质性强烈。平均孔喉半径为13.02 μ m、中值压力为0.08 MPa、低排驱压力为0.01 MPa, 表明该储层存在大量可动流体通道, 但高分选系数（7.75）表明这些通道分布极不规则[10]。最大进汞饱和度为94.74%, 反映了孔隙空间整体连通性较好, 但主要依赖少数优势大孔喉, 而小孔喉贡献有限。

综上所述, 延9储层属于“ 高均质系数-差分选-强非均质” 型, 孔喉系统呈现“ 主次分明但分布杂乱” 的特征, 储层孔隙结构非均质性显著, 造成了宏观流体流动阻力的差异化。

2.3 颗粒非均质性

对研究区延9储层粒度分析统计可知（表1）, 平均粒度介于1.98~2.57之间, 粒度跨度达0.59个级别, 反映沉积水动力条件变化较大; 标准偏差介于0.76~1.56之间, 说明颗粒大小分布不均; 偏度介于0.18~0.64之间, 偏度跨度0.46, 表明不同位置的粒度分布形态差异大; 尖度在1.32~3.28之间, 尖度跨度1.96, 反映分选程度差异大。

表1 研究区延9储层粒度分析统计

上述粒度参数共同表明, 研究区储层沉积过程受水动力条件波动影响显著, 颗粒分选差、粗细混杂且局部富集粗颗粒, 导致储层微观孔隙结构复杂、宏观渗透率分布极不均一, 整体呈现强非均质性特征, 开发过程中易出现流体沿高渗通道窜流、低渗区剩余油富集的问题[11]。

2.4 孔渗关系

孔渗相关性与储层非均质性存在相互制约、互为表征的密切关系, 储层非均质性是控制孔渗相关性强弱的根本原因。沉积作用、成岩作用及构造作用主导的非均质性越强, 孔隙度与渗透率的同步变化规律越弱, 孔渗相关性越低, 反之则孔渗相关性越强。孔渗相关性的强弱又可直观表征储层非均质性程度, 高相关性对应弱非均质性、物性分布均匀的优质储层; 低相关性对应强非均质性、物性离散的复杂储层[12]。二者的关联特征可直接指导储层分类评价与开发方案优化。

绘制研究区延9储层小层的孔渗相关性散点图（图1）, 根据各小层的孔渗决定系数R2分析可知：延911、延913、延921小层的R2均大于0.8, 孔渗关系呈强相关, 物性分布均匀, 储层非均质性较弱; 延912、延922小层的R2处于0.7~0.8区间, 孔渗关系呈中等相关, 存在局部物性差异, 储层非均质性相对较强。

图1 研究区延9储层小层孔渗相关性散点图

此外, 孔渗比（渗透率与孔隙度的比值）能反映单位孔隙度对渗透率的贡献效率, 是“ 孔隙空间” 到“ 渗流能力” 的映射, 进一步反映储层非均质程度。通过计算孔渗比的变异系数, 可量化数据离散程度, 从而定量表征非均质强弱。孔渗比变异系数计算公式如下：

CV=σ（ϕ/K）μ（ϕ/K）×100%（1）

式中： CV为孔渗比变异系数; σ（ϕ/K）为孔渗比标准差; μ（ϕ/K）为孔渗比平均值。

根据上述公式计算孔渗比变异系数（表2）, 分析结果可知：延9₁¹ 、延9₁² 、延9₁³ 、延9₂¹ 小层的变异系数均小于0.85; 延9₂² 小层的变异系数大于0.85（0.85界限是在油田生产动态分析中的一个经验值）, 表明延9₂² 小层孔渗分布离散度相对更高, 存在局部物性差异, 储层非均质性相对其他小层较强。

表2 研究区延9储层孔渗比变异系数统计

从延9储层孔渗相关性及孔渗比变异系数的差异性分析结果可知, 该储层孔隙结构的不均匀性及流体流动能力存在差异性, 是揭示储层微观非均质性向宏观非均质性转化的核心纽带。

3 储层宏观非均质性
3.1 垂向粒度分布韵律

垂向粒度分布韵律是指沉积物在垂向剖面上, 其颗粒大小随深度变化呈现出的有规律的周期性变化特征, 是沉积岩重要的沉积构造和沉积环境判别标志[13]。本次研究以J-02井为例, 对延9目的层开展韵律性特征分析, 结果如图2所示。在垂向剖面上, 单砂体由下往上渗透率值呈现由高到低的递减趋势, 表现为单砂体底部渗透率相对较高、顶部渗透率相对较低的正韵律特征, 进一步印证了储层内部的非均质性特征, 这种渗透率纵向差异主要由颗粒分选差导致, 进而造成微观孔隙连通性变差, 最终导致宏观渗流能力的差异化。

图2 研究区J-02井延9储层垂向粒度韵律性特征

3.2 层内非均质性

层内夹层是指发育于单一储层内部, 与储层岩性存在明显差异, 渗透性极差或不渗透的薄夹层或条带, 又称为储层内部隔夹层, 是影响储层非均质性的核心因素之一[14]。夹层分布频率和分布密度可以定量表征层内非均质性。

夹层分布频率指在单位长度（或单位厚度）的储层垂向剖面内, 夹层出现的次数, 反映夹层在垂向上出现的频繁程度, 计算公式如下：

PK=AH（2）

式中： PK为夹层分布频率; A为夹层的数量; H为地层厚度。

夹层分布密度指在单位长度（或单位厚度）的储层垂向剖面内, 所有夹层的总厚度占比, 反映夹层在储层垂向上空间的占据程度, 计算公式如下：

DK=HshH（3）

式中： DK为夹层分布密度; Hsh为层内夹层的厚度。

延9储层夹层参数统计（表3）结果显示：延922小层夹层厚度为4.47 m, 计算夹层个数为2.4个, 夹层分布密度达19.38%, 夹层分布频率为0.104 0 层/m, 该小层夹层发育程度最高, 层内非均质性显著强于其他小层。其余小层夹层厚度介于2.01~2.60 m之间, 计算夹层个数介于0.6~1.3个, 分布密度介于13.07%~14.61%之间, 分布频率介于0.035 2~0.084 8 层/m之间, 整体参数波动范围较窄, 组间差异不大, 夹层发育程度相对均衡。

表3 研究区延9储层夹层参数统计
3.3 层间非均质性

可用砂岩密度、分层系数来表征储层间非均质性的强弱程度。砂岩密度为砂体厚度与地层厚度的比值, 砂岩密度值越高, 表明砂体连续性越好, 储层非均质性越弱; 反之, 该密度值越低, 砂体分布越离散, 储层非均质性越强。分层系数为层段内砂体层数与井数的比值, 分层系数值越小, 砂体垂向分布越集中, 非均质性越弱; 该数值越大, 砂体垂向接触关系越复杂, 非均质性越强[15]。

通过对延9储层隔层参数的统计（表4）, 隔层厚度介于4.22~11.83 m之间, 地层厚度介于14.31~23.07 m之间, 砂体厚度介于5.73~13.77 m之间, 分层系数延922小层最高（3.03）, 砂岩密度延912小层最低（0.34）, 整体小层呈现可分性强、层间非均质性差异显著的特征。

表4 研究区延9储层隔层参数统计

上述砂岩密度与分层系数对储层非均质性的表征存在单一参数的指示偏差, 难以精准量化层间非均质程度。为此, 本文通过参数耦合构建复合指标Kn（分层系数与砂岩密度比值）, 从砂层分层性角度表征层间非均质性的强弱, 二者的比值可体现垂向上单位砂体厚度对应的砂层层数, 该比值越大, 说明砂层在垂向上分布越分散, 层间隔层越发育。通过计算分析可知（表4）, 延922小层非均质性最强（Kn为5.05）, 延911小层非均质性最弱（Kn为2.91）, 其他小层非均质程度差异不大, 分布在3~4之间[16]。

通过储层微观非均质性至宏观隔夹层非均质性连贯性研究不难发现, 储层微观致密结构导致隔夹层发育, 因其阻挡流体运移, 成为流体渗流的屏障, 导致储层的连通性降低, 非均质性进一步加剧, 这正是微观非均质性对宏观非均质性影响的具体体现。这一过程直观展现了微观非均质性对宏观非均质性的级联影响效应。

3.4 平面非均质性

平面非均质性是指砂体参数在平面分布上的不均一性, 通过对孔隙度、渗透率及含油饱和度平面展布特征的刻画研究, 可实现对平面非均质性强弱的评价[17]。从前面研究可知, 延922小层非均质性最强, 夹层发育最显著, 集中体现低孔低渗储层核心开发难点, 代表性强, 故选取延922小层开展孔隙度、渗透率、含油饱和度平面非均质性研究。

绘制延922小层的孔隙度、渗透率与含油饱和度平面图, 孔隙度整体分布于12%~14%区间, 其中高值区（> 14%）仅在研究区H 3-02、H 84-04、H 87-02井区, 呈孤立斑块状分布, 未形成大规模连续的高孔隙度带, 而东北部及东部则以10%~14%的中低值孔隙度为主（图3a）。渗透率以5~15 mD为主要区间, 高值区（> 15 mD）零星分布在H 3-02、H 22-03、H 84-04、H 87-02井区, 且多呈小型片状展布（图3b）。含油饱和度集中在15%~20%区间, 高值区（> 30%）集中在H 84-04、H 86、H 91-02井区, 与高孔隙度、高渗透率区域存在明显的空间耦合性, 暗示优质储层段与油气富集区具有较好的对应关系（图3c）。

图3 研究区延9储层延922小层等值线平面图

从孔隙度、渗透率、含油饱和度平面分布整体分析可知, 储层孔隙发育程度空间差异显著、渗流能力空间变化强烈、含油性空间分布不连续, 3项参数的高值区均未形成大规模连续分布带, 而是呈破碎化斑块状展布, 共同揭示了延922小层平面非均质性突出的特征。这一特征既受控于沉积微相的空间展布, 也与成岩作用的差异改造密切相关, 是储层微观非均质性导致宏观非均质性的直观体现。

4 储层非均质性定量评价

非均质性参数反映微观孔隙结构差异, 洛伦茨曲线-基尼系数展现宏观分布规律, 两者结合可构建储层非均质性“ 微观机理-宏观表现” “ 定向描述-定量表征” 的耦合特征和关联性描述。

4.1 非均质性参数评价法

渗透率非均质性参数法是定量表征储层渗透率空间分布不均匀性的一类分析方法。其中, 渗透率变异系数是定量表征储层渗透率离散程度的核心参数, 用于反映渗透率样本值偏离其平均值的相对程度, 以此判断储层非均质性强弱; 渗透率突进系数是表征储层渗透率极端非均质性的关键参数, 用于反映样本中最大渗透率与平均渗透率的偏离程度, 以此判断储层内高渗透条带的发育情况; 渗透率级差是表征储层渗透率数值跨度范围的基础参数, 用于反映样本中最大渗透率与最小渗透率的差值倍数, 直观体现储层渗透率的差异幅度[18]。各参数的计算公式如下：

VK=∑i=1n（Ki-K¯）2nK¯（4）

TK=KmaxK¯（5）

NK=KmaxKmin（6）

式中： VK为渗透率变异系数; TK为渗透率突进系数; NK为渗透率级差; Kmax为样品渗透率最大值; Kmin为样品渗透率最小值; K¯为所有样品平均渗透率; Ki为第i个样品的渗透率; n为样品个数。

对延9储层的渗透率变异系数、突进系数及级差3项非均质性参数进行计算分析, 结果显示（表5）：延9储层非均质性参数整体呈现高值特征, 变异系数最大值达0.90, 突进系数峰值为1.87, 渗透率级差最高达134.78, 表明储层渗透性在纵向及平面上存在显著差异。依据砂岩储层非均质性程度划分标准[19], 延9储层各小层均表现为强非均质层。

表5 研究区延9储层小层非均质性参数
4.2 洛伦茨曲线-基尼系数定量评价法

在储层非均质性定量评价中, 洛伦茨曲线是一种基于储层数据, 可视化表征非均质程度的几何曲线。基尼系数是与洛伦茨曲线配套的核心定量参数[20], 用于量化表征储层参数分布的不均匀程度。储层的所有微观和宏观的非均质性, 最终都会通过“ 流体流动能力” 这个核心指标体现出来, 而渗透率就是这个指标的直接量化参数。渗透率非均质性是储层所有非均质性的“ 终点” , 也是开发决策的“ 起点” , 因此选择渗透率数据绘制洛伦茨曲线（图4）, 对于均质的储层, 洛伦茨曲线为x=y的一条直线（完全均质线）。同时定义洛伦茨曲线与完全均质线围成的区域面积为M, 洛伦茨曲线与坐标轴围成的区域面积为N, 洛伦茨曲线面积可由积分精确计算, 基尼系数G的计算公式如下[21]：

G=MM+N（7）

基于公式（7）计算得到延9储层小层的基尼系数（表6）, 对洛伦茨曲线形态及基尼系数值进行综合分析可知：洛伦茨曲线先平缓后陡峭, 说明低渗段厚度占比大, 高渗段集中在底部, 反映正韵律沉积储层。延911小层曲线最接近于完全均质线, 表明非均质性最弱, 其他小层非均质性程度相似。基尼系数值实现了储层非均质性从“ 可视化” 到“ 定量化” 的表征, 其值从大到小的排序为延922> 延921> 延912> 延913> 延911, 据此可定量判断922小层非均质性最强, 911小层非均质性最弱。

图4 研究区延9储层小层洛伦茨曲线

表6 研究区延9储层小层基尼系数统计
5 结论

（1）通过储层微观非均质性研究, 得出研究区孔隙结构非均质性显著, 其中延922小层孔渗相关性最小（R2=0.712 5）、非均质性最强; 通过储层宏观非均质性研究, 得出渗透率纵向差异明显、平面非均质性突出, 延922分层系数与砂岩密度比值最大（5.05）、非均质程度最高; 通过定量评价得出, 延9储层整体表现为强非均质性特征, 各小层非均质性存在显著差异, 延9储层小层非均质性由强到弱依次为延922> 延921> 延912> 延913> 延911。

（2）微观与宏观储层非均质性的耦合特征表现为：孔隙类型与结构非均质性构成微观基础, 储层颗粒与垂向粒度非均质性作为微观向宏观过渡的桥梁, 而层内夹层、层间隔层及平面孔隙度、渗透率、含油饱和度非均质性则形成宏观尺度的直接表现。这种多尺度非均质性通过级联效应相互关联, 微观孔隙的非均质性引发层内渗透率差异, 进而导致平面孔隙度、渗透率、含油饱和度分布的不均匀性, 最终在油气开发过程中易表现为流体窜流和剩余油局部富集现象。

（3）研究区延9储层的强宏观非均质性是强微观非均质性的空间表现, 二者耦合作用共同控制该油藏的开发动态。研究成果为该区储层甜点评价、滚动开发、注采调整等提供地质依据。未来可进一步结合三维地质建模技术, 实现非均质性的空间定量表征, 为精准油藏管理提供支撑。

编辑 孔宪青

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