周 迅，孫 衛(wèi)，任大忠，任毅軍，李 珊

（1.西北大學大陸動力學國家重點實驗室，陜西西安 710069；2.西北大學地質(zhì)學系，陜西西安 710069；3.中國石油東方地球物理公司研究院烏魯木齊分院，新疆烏魯木齊 830016）

流動單元（Flow unit）的概念最早由C.L Hearn 等于1984 年提出的，他將其定義為垂向及側(cè)向上連續(xù)、具有相似滲透率、孔隙度和層面特征的儲集帶[1-2]。本質(zhì)上，流動單元是具有相似滲流特征的儲集單元，不同的單元具有不同的滲流特征，單元間界面為儲集體內(nèi)被分隔成若干連通體的滲流屏障界面以及連通體內(nèi)部的滲流差異“界面”。因此，流動單元也可定義為儲層內(nèi)部被滲流屏障界面及滲流差異界面所分隔的具有相似滲流特征的儲集單元[3-6]。姬塬地區(qū)長6 儲層非均質(zhì)性強，微觀孔隙結(jié)構(gòu)復雜，滲流特征影響因素眾多，儲層地質(zhì)特征認識的不夠深入，有必要利用流動單元對儲層進行精細劃分及評價，為研究區(qū)儲層高效穩(wěn)產(chǎn)開發(fā)提供理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù)。以往對流動單元的劃分大多采用流動帶指數(shù)法（FZI）進行分析[7-8]，但當研究區(qū)孔隙度小于15 %時，F(xiàn)ZI 方法會出現(xiàn)失真現(xiàn)象，形成較高的異常值，姬塬地區(qū)長6 儲層平均孔隙度小于15 %，故本次流動單元劃分不選用流動單元指數(shù)法。

姬塬地區(qū)構(gòu)造位置位于鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷東岸、伊陜斜坡西部。沉積環(huán)境為穩(wěn)定的湖相三角洲前緣亞相沉積，發(fā)育水下分流河道和分流間灣微相。該區(qū)長6 儲層巖性以長石砂巖、巖屑長石砂巖為主，膠結(jié)物類型主要有鐵方解石、高嶺石、綠泥石膜等。巖石顆粒細、分選一般、磨圓差，孔隙膠結(jié)和薄膜膠結(jié)為主，點-線接觸、線接觸為主，總體上儲層成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較低?？紫抖龋?.39 %）和滲透率（0.44×10-3μm2）低，屬于典型的低孔-低滲儲層。

1 流動單元劃分

本次劃分采用的是結(jié)合巖性-物性劃分法和多參數(shù)聚類分析法來劃分具有不同特征的流動單元[9]。選取儲層的各種特征參數(shù)，通過取心井的聚類分析和判別分析，合理劃分研究區(qū)流動單元類型，并建立各類流動單元的判別函數(shù)，描述每個流動單元的沉積特征和物性特征，然后根據(jù)每個流動單元電測響應的獨特性，對每個流動單元的電測響應進行多元回歸分析，建立流動單元預測模型，進而預測未取心井段的流動單元，最后利用儲層綜合定量分析進行流動單元劃分合理性評價。

考慮到該區(qū)取心井取心層位不系統(tǒng)，取芯井位及取樣點數(shù)量偏少，實測巖心解釋結(jié)果普遍偏低，如果將取心井的聚類分析的結(jié)果應用于開發(fā)井，必然造成開發(fā)井流動單元分類不準確，好的流動單元數(shù)量偏多，而差的流動單元偏少，因此直接對所有有物性分析數(shù)據(jù)的取心和開發(fā)井按小層進行全區(qū)數(shù)據(jù)量進行統(tǒng)一聚類分析，此種聚類方法避免了按整體長6 大層統(tǒng)一聚類造成的不精準，使各小層間流動單元的劃分遵照同一標準，有利于進一步認識各小層間儲層物性的分布特點及變化規(guī)律，為下一步合理開發(fā)提供可靠依據(jù)。

1.1 劃分方法

首先是將儲層進行沉積分層，在沉積分層的基礎(chǔ)上，按巖石物理特征對其進行進一步的細分，一般用孔隙度、滲透率、有效厚度、泥質(zhì)含量、沉積構(gòu)造及巖石顏色等對儲層進行綜合分析，然后進行多元回歸分析選取權(quán)重統(tǒng)計量，以這些統(tǒng)計量為劃分類型的依據(jù)，先將N 個樣品各自成一類；然后計算各樣本間的距離，將距離最近的兩個類合并為一類；再計算新類與其余各類的距離，同樣按距離最近原則合并，依此類推，最終將各類歸并為一類，形成聚類譜系圖[9-10]。本次劃分選用譜系聚類離差平方和法以及歐氏距離最小為原則進行分類。如果把在m 個變量上進行觀測的N 個樣品看成m 維空間的N 個點，距離系數(shù)（djk）定義為兩樣品點xj與xk 之間在m 維空間的距離：

式中：i，j=1，2，3…n；dij越小，樣品Xi與Xj的性質(zhì)愈接近。

1.2 參數(shù)選取

本次對姬塬地區(qū)長6 儲層流動單元的劃分選取以下5 個參數(shù)：表征儲層宏觀物性的孔隙度（Φ）、滲透率（K）；表征沉積特征的有效厚度（h）；表征儲層縱向非均質(zhì)性變化的滲透率縱向變異系數(shù)；表征儲層滲流及儲集特征的儲層品質(zhì)系數(shù)（RQI）[11-12]。其中，儲層品質(zhì)系數(shù)（滲透率與孔隙度之比的平方根乘以0.031 4）定義如下

對長6 儲層代表樣品點巖心分析的孔隙度、滲透率進行了儲層品質(zhì)因子RQI 的求取。根據(jù)取心井的壓汞分析資料，建立起儲層品質(zhì)系數(shù)RQI 與排驅(qū)壓力（Pd）、中值半徑（R50）關(guān)系圖（見圖1、圖2），發(fā)現(xiàn)RQI與排驅(qū)壓力和中值半徑等微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)具有較好的相關(guān)性，說明儲層品質(zhì)系數(shù)RQI 可以較好的反映該區(qū)油藏儲層滲流特性。

圖1 儲層品質(zhì)系數(shù)與中值半徑相關(guān)性

圖2 儲層品質(zhì)系數(shù)與排驅(qū)壓力相關(guān)性

1.3 定量分析

1.3.1 聚類分析 選取孔隙度、滲透率、有效厚度、儲層品質(zhì)系數(shù)、滲透率變異系數(shù)5 個參數(shù)對研究區(qū)長61、長62兩個小層巖心物性分析數(shù)據(jù)較齊全的124 口井進行樣品聚類，通過SPSS 統(tǒng)計分析軟件將儲層劃為四個類型[15]，即按滲流能力和儲集能力分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類流動單元并得到四類流動單元聚類中心（見表1）。

表1 姬塬地區(qū)長6 儲層各類流動單元各參數(shù)聚類中心

聚類結(jié)果顯示，四類流動單元的滲透率、孔隙度和儲層品質(zhì)系數(shù)平均值依次減小，Ⅰ類孔隙度和滲透率最高，儲層品質(zhì)系數(shù)最高，井數(shù)最少，該類儲層物性最好，占總體的2.83 %。Ⅱ類單砂體的厚度和孔滲水平中等，物性相對于Ⅱ類較好，占總體的42.52 %。Ⅲ類儲層的孔隙度和滲透率尤其是滲透率低于Ⅰ類和Ⅱ類，儲層品質(zhì)系數(shù)較低，有效厚度較薄，物性較差，占總體的25.98 %。Ⅳ類儲層的孔隙度和滲透率尤其是滲透率遠低于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，儲層品質(zhì)系數(shù)最差，有效厚度較薄，物性在三類儲層中最差，占總體的8.66 %。

1.3.2 判別分析 本次選用逐步判別分析法，根據(jù)每個變量在各組判別式中所起判別作用的重要性不同，從中選出起判別效果最大的變量，使其進入判別式，剔除不起判別作用的變量，將其退出判別式。對前述研究區(qū)長6 儲層聚類結(jié)果進行SPSS 判別，驗證聚類結(jié)果的合理性（91.3 %）[15]，并由Fisher 判別函數(shù)系數(shù)，得出姬塬地區(qū)長6 儲層四類流動單元的判別公式為：

將長6 儲層孔隙度、滲透率、有效厚度、儲層品質(zhì)系數(shù)和滲透率變異系數(shù)值按流動單元類型代入流動單元的線性方程，得出與每組參數(shù)對應的因變量值，對五個參數(shù)和因變量進行數(shù)學回歸，得出回歸方程式和流動單元的評價區(qū)間（見表2）。

表2 姬塬地區(qū)長6 儲層Fisher 判別函數(shù)指標及判別函數(shù)表

2 流動單元分類特征

在對儲層流動單元綜合評價的基礎(chǔ)上，選取地層系數(shù)、存儲系數(shù)、面孔率、平均孔徑、中值壓力、中值半徑等參數(shù)，綜合沉積相、成巖作用、物性、微觀孔隙微觀結(jié)構(gòu)及其影響因素等對儲層進行綜合分類評價（見表3）。

從四類流動單元聚類中心和綜合分類評價（表1、表3）可以看出，儲層流動單元評價可以正確評價和認識儲層基本特征及差異，巖性、物性、含油性以及毛管壓力曲線等微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征，這些特征和參數(shù)都是全面綜合評價儲層的重要指標。

表3 姬塬地區(qū)長6 儲層綜合評價結(jié)果表

Ⅰ類流動單元為最好的儲層類型。以細粒砂巖為主，高嶺石、綠泥石等填隙物總含量較低，早期的碳酸巖膠結(jié)（主要是方解石、鐵方解石等）使儲層的抗壓能力增強，又阻止了外來膠結(jié)物的進入使得原生孔隙得到了良好的保存，粘土礦物中高嶺石膠結(jié)和綠泥石膜增強了骨架顆粒的支撐性和減緩了埋藏過程中的壓實作用，使部分原生孔隙得到保存，有利于晚期溶燭作用進行（見圖3）。在殘余粒間孔基礎(chǔ)上，疊加發(fā)育眾多類型的溶孔，孔隙直徑較大，平均孔徑大于31.76 μm，孔隙分布均勻且連通性好，儲集層受溶蝕作用強烈。Ⅰ類主要分布于研究區(qū)三角洲前緣亞相水下分流河道砂體中，分布范圍最小，在平面上成塊分布，連片性差，平面上多呈豆狀零星分布在河道中下游，在水下分流河道主體河道中央、河道交匯處砂厚最大的位置，砂體疊置較厚部位尤為發(fā)育（見圖4）。

Ⅱ類流動單元主要為細粒砂巖和粗粉砂巖，受晚期溶蝕作用比Ⅰ類稍弱，以殘余粒間孔為主，孔隙連通性較Ⅰ類流動單元稍差，總體孔滲性較好，分布分流河道的發(fā)育部位（見圖4）。

Ⅲ類流動單元以細吼道為主，孔隙連通性較差，分布在河道側(cè)翼或水下分流河道和分流間灣過渡帶，較Ⅰ、Ⅱ類分布面積大，主要鑲邊狀包繞在Ⅰ、Ⅱ類儲層外圍，連片程度更好，主要分布在河道砂體的邊部至分流間灣的過渡區(qū)域（見圖4）。

Ⅳ類是研究區(qū)最差的一類流動單元，粘土雜基含量較高，與Ⅲ類流動單元較為接近，此類儲層受壓實作用強，碳酸巖、硅質(zhì)及粘土礦物膠結(jié)較嚴重（見圖3），晚期形成的鐵方解石、鐵白云石主要以連晶式或孔隙式充填，孔隙被充填，卷片狀、搭橋裝伊利石發(fā)育，使得吼道分隔彎曲，孔隙連通性差，總體孔滲性差，平面上主要分布于側(cè)翼微相地帶，在河道沉積的邊緣或分流間灣處，延伸廣，連續(xù)性好，條帶狀、不均勾團塊延伸狀分散在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層四周（見圖4）。

圖4 姬塬地區(qū)長6 儲層流動單元分類圖

3 結(jié)論

（1）選取孔隙度（Φ）、滲透率（K）、有效厚度（h）、滲透率縱向變異系數(shù)和儲層品質(zhì)系數(shù)（RQI）這五個特征參數(shù)，使用巖性-物性劃分法和多參數(shù)聚類分析法，并結(jié)合儲層綜合定量分析把姬塬地區(qū)長6 儲層劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類流動單元。對劃分結(jié)果進行判別與回歸分析，驗證聚類結(jié)果的合理性為91.3 %，說明本次流動單元劃分符合精度要求。

（2）流動單元劃分結(jié)果與儲層綜合定量分析具有良好的匹配關(guān)系。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類由好到差分別代表著不同流動單元的巖性、物性、含油性、粘土礦物含量以及微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征?？傮w上看，粘土礦物含量及微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征是控制不同流動單元發(fā)育的主要影響因素，Ⅰ、Ⅱ類好的流動單元長石溶孔很發(fā)育，面孔率高，粘土礦物含量相對少，Ⅲ、Ⅳ差的流動單元孔隙多被綠泥石、高嶺石和碳酸鹽膠結(jié)物充填，孔隙結(jié)構(gòu)相對復雜，孔隙連通性差。Ⅰ類、Ⅱ類好的流動單元發(fā)育的規(guī)模和范圍雖然較小，但它們的滲流能力和儲集能力較好，控制著研究區(qū)儲層含油有利區(qū)分布，是今后進一步生產(chǎn)開發(fā)的主力儲層。

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