顧軍鋒，馬磊，蔣紅芬，侯鵬飛

（1.常州大學(xué)石油工程學(xué)院，江蘇 常州 213100；2.江蘇理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，江蘇 常州 213000）

流動單元一般指的是在橫向和垂向上連續(xù)的具有相似滲透率、孔隙度和層理等特征的儲集帶[1]。在同一流動單元內(nèi)流體的流動特性比較相似。利用流動單元可以對儲層進(jìn)一步細(xì)分，從而優(yōu)選出更有利的開發(fā)層位。近年來，國內(nèi)外關(guān)于儲層流動單元的研究在不斷升溫，在小層的細(xì)分之中，流動單元這一概念也曾多次被引入。在對儲層的精細(xì)描述和合理細(xì)分方面，流動單元已經(jīng)成為重要的指標(biāo)之一。但是，利用定量的測井資料，從流動單元方面對儲層進(jìn)一步細(xì)分還相對較少，本文針對這一方面進(jìn)行了一些探索。

1 流動單元的劃分方法

根據(jù)Kozeny-Carman方程，孔隙度與滲透率之間符合以下關(guān)系[2-3]：

式中：K 為滲透率，10-3μm2；φ為孔隙度；Hc為結(jié)構(gòu)性能常數(shù)（孔隙曲度、形狀系數(shù)、比表面積平方的乘積）。

式（1）還可轉(zhuǎn)化為

再定義下列參數(shù)。

孔隙體積與顆粒體積之比：

儲層品質(zhì)因子：

流動單元指標(biāo)：

從式（5）可以看出，F(xiàn)ZI是對孔隙幾何相進(jìn)行描述的一個(gè)參數(shù)，由它將孔喉特征、礦物地質(zhì)特征及結(jié)構(gòu)特征結(jié)合在一起，由此可以精確描述地層的非均質(zhì)性。

式（5）兩邊取對數(shù)可得

以大慶油田某區(qū)塊為例，對研究區(qū)內(nèi)取心井資料進(jìn)行處理，制作RQI與φz的雙對數(shù)坐標(biāo)圖（見圖1）。由圖可知，具有相似FZI值的樣品落在同一條直線上，具有不同F(xiàn)ZI值的樣品落在同一組平行線之內(nèi)。說明同一組平行線內(nèi)的樣品具有相似孔喉特征，因此屬于同一流動單元。

圖1 大慶油田某區(qū)塊RQI和φz的關(guān)系

根據(jù)流動單元進(jìn)行地層劃分的目標(biāo)，就是要尋找具有相似流動特性的儲層單元，在現(xiàn)有的儲層劃分理論基礎(chǔ)上，可對小層進(jìn)行進(jìn)一步劃分，從而細(xì)分出幾個(gè)流動特性級別不同的“條帶”[4-5]。

由于具有相似或相同流動特性，不同的巖性或相帶的儲層會被劃分為同一流動單元；相反，因?yàn)榫哂胁煌牧鲃犹匦裕嗤膸r性或相帶的流動單元會被劃分為不同的流動單元。在油田開發(fā)的后期，因?yàn)榱黧w或地層特性的改變，根據(jù)儲層的流動特性對儲層進(jìn)行更為精細(xì)的劃分就顯得尤為必要了。因此，本文提出一種新的利用流動單元優(yōu)選儲層的分層方法。

2 流動單元優(yōu)選儲層的新方法

按照新方法對儲層流動單元進(jìn)行研究的步驟為：1）對儲層流動單元進(jìn)行分層；2）利用取心資料確定儲層流動單元的參數(shù)及每個(gè)參數(shù)的解釋方法；3）利用測井、錄井和巖心等資料確定儲層流動單元的類型并制定具體的判定規(guī)則；4）將步驟1）—3）規(guī)則延展到非取心井，并進(jìn)行流動單元的識別。

此方法可概括為“切片判定，相同歸類”，故簡稱切片歸類法，其原理示意見圖2。具體步驟如下：

1）切片。將要進(jìn)行細(xì)分的儲層單元按照一定的厚度均勻切成薄片（一般切片厚度為0.2 m），將每個(gè)切片視為一個(gè)點(diǎn)，此時(shí)可認(rèn)為每個(gè)切片內(nèi)的流體特性是相同的，儲層是均質(zhì)的。

2）確定流動單元類型。首先利用取心資料，借助于聚類分析方法，對各個(gè)流動單元劃分類型，同時(shí)篩選出流動單元的最適參數(shù)組合；然后利用篩選得出的參數(shù)確定流動單元判別公式；最后在非取心井中進(jìn)行延展，對所需儲層進(jìn)行識別，劃分出各個(gè)流動單元類型。

3）歸類。將非取心井中識別出的流動單元類型進(jìn)行歸類，即縱向上流動單元類型相同的相鄰儲層歸為同一個(gè)流動單元，縱向上相鄰流動單元不同的儲層獨(dú)立為一個(gè)單獨(dú)的流動單元。按此原則從上至下依次合并，在單個(gè)儲層單元中，可以細(xì)分出不同的流動單元層，起到對儲層進(jìn)行優(yōu)選細(xì)分的目的。

圖2 切片歸類方法原理示意

3 儲層優(yōu)選的石油地質(zhì)意義

目前國內(nèi)大多數(shù)油田已經(jīng)進(jìn)入高含水期，單個(gè)儲層中不同層位的流體流動性質(zhì)或滲流特性均已出現(xiàn)差異[6-7]。利用切片歸類法對儲層進(jìn)一步細(xì)分，可進(jìn)一步詳細(xì)了解儲層，具有重要的石油地質(zhì)意義。

3.1 精細(xì)描述儲層

可將對于流動單元的研究視為小層評價(jià)和沉積微相的深化[8-9]。本文提出的新方法，就是在已有分層結(jié)果的基礎(chǔ)上對儲層進(jìn)行更小規(guī)模的細(xì)分技術(shù)。近年來，小層甚至微相的儲層研究已經(jīng)在很多油田展開，將小層進(jìn)一步細(xì)分為流動單元以達(dá)到更加精細(xì)地描述儲層的目的。采用該分層方法對某油田1—4號單砂體進(jìn)行了細(xì)致分層，找出了更為有利的開發(fā)層段（見圖3）。

3.2 儲層流動性評價(jià)

層內(nèi)非均質(zhì)性的強(qiáng)弱決定了儲層在現(xiàn)有分層的基礎(chǔ)上能否進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分，若層內(nèi)非均質(zhì)性不強(qiáng)，利用本文方法對小層細(xì)分的意義并不大。

在生產(chǎn)條件下，難以驗(yàn)證流動單元是否細(xì)致分層，因此，在切片歸類技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種儲層流動評價(jià)法。其主要步驟為：1）劃分層內(nèi)的流動單元；2）將流動單元的類型賦予不同數(shù)值 （如將Ⅰ類流動單元簡單看作數(shù)字“1”）；3）從縱向上考慮，為不同厚度的各流動單元選取加權(quán)因子，利用加權(quán)平均方法計(jì)算出一個(gè)新數(shù)值，即為該儲層的流動因子，它是儲層流動性能的總體反映。運(yùn)用該方法便可將流動單元的分層結(jié)果和目前儲層劃分的級別聯(lián)系起來，再根據(jù)對儲層當(dāng)前的認(rèn)識，利用儲層流動因子對于當(dāng)前儲層流動特性進(jìn)行對比與綜合評價(jià)。

3.3 預(yù)測剩余油富集區(qū)

對流動單元的研究，能為剩余油的分布提供重要參考[10-12]。基于流動單元的理論，表征流動單元的參數(shù)，尤其是儲層品質(zhì)因子和流動帶指數(shù)，并不僅僅反映儲層在孔隙度和滲透率意義上的物性，它們還反映了儲層在孔喉級別上的微觀性質(zhì)。在評價(jià)生產(chǎn)動態(tài)方面，表征流動單元的參數(shù)比一般的儲層物性參數(shù)更具有實(shí)際意義。

儲層的流動性能在很大程度上能夠影響剩余油的分布狀況，根據(jù)儲層流動因子或流動單元研究成果可預(yù)測剩余油富集區(qū)域[13-15]。流動特性較好的流動單元，其水洗程度和產(chǎn)能均較高，剩余油相對較少；流動性能較差的流動單元，其水洗程度和產(chǎn)能均較低，剩余油相對較多，具有較大的挖掘潛力。

圖3 某井段儲層優(yōu)選解釋結(jié)果

4 實(shí)例分析

基于流動單元的概念，利用切片歸類法對儲層進(jìn)行細(xì)分優(yōu)化，在油田開發(fā)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如在大慶油田某區(qū)塊開展的流動單元研究中，通過巖心分析、沉積微相研究以及多種表征參數(shù)的組合優(yōu)選，最后確定了4類不同的流動單元（見圖3）。該井段有4個(gè)小層，其中001與003小層為高能河道砂體，005與006小層為低能河道砂體。分別對這幾個(gè)小層進(jìn)行流動單元劃分。001與003小層流動單元類型以Ⅰ類和Ⅱ類為主，說明其儲層物性較好，而005與006小層流動單元以Ⅳ類為主，說明其儲層物性較差，這與微相的結(jié)論是一致的。另外，可在每一個(gè)小層中，通過切片合并法，將儲層進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)分，得到小層中哪一部分的可采性更高。例如，001小層的上部、003小層的中部和006小層的下部，它們的流動單元類型以Ⅰ類為主，在今后的開發(fā)過程中，應(yīng)對這些井段進(jìn)行重點(diǎn)研究。

以該地區(qū)另一口井為例，研究井段有6個(gè)小層，依次編號為010—015，其中011與014小層為低能河道砂體，其余均為高能河道砂體。對每一個(gè)小層進(jìn)行流動單元處理后，可以得出010，012及015小層以Ⅰ類流動單元為主，013和014小層以Ⅲ類流動單元為主，011則為Ⅳ類流動單元（見圖4）。

實(shí)例分析表明，在沉積微相相同的情況下，流動單元的數(shù)目和類型均可以不同，依靠流動單元的細(xì)致劃分可以反映出同一沉積微相流動性能的差異性。同時(shí)，015小層經(jīng)切片歸類后仍為一個(gè)層，只是賦予了流動單元意義，反映出本層流動性質(zhì)相對均勻。從流動單元劃分結(jié)果可以看出，010，012上部，013下部以及015小層均有不錯的開發(fā)潛力。

圖4 某井段儲層優(yōu)選解釋結(jié)果

5 結(jié)論

1）根據(jù)Kozeny-Carman方程演繹推導(dǎo)，可利用聚類分析的方法確定出儲層的流動單元類型。

2）利用流動單元進(jìn)行儲層優(yōu)選，一般適用于儲層內(nèi)部，即在現(xiàn)有的儲層劃分約束條件下進(jìn)一步細(xì)分優(yōu)選，得到更有利的開發(fā)層段。

3）在儲層內(nèi)部進(jìn)行流動單元劃分，當(dāng)用到的表征參數(shù)多為測井資料解釋時(shí)，即可采用本文的切片歸類法對小層進(jìn)一步劃分，尤其在開發(fā)后期，基于較為詳細(xì)的微相解釋和小層對比結(jié)果，劃分結(jié)果會更為精確。

4）流動單元解釋類型越多，切片厚度越小，則分層越細(xì)，儲層優(yōu)選也就越精確，但是分得過細(xì)則意義不大。實(shí)際資料研究表明，一般切片厚度在0.2 m左右，流動單元劃分為4～6類為佳。

5）研究表明，流動單元的劃分方法還沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識，本文在流動單元構(gòu)架的基礎(chǔ)上，采用切片歸類的方法對流動單元進(jìn)行劃分，在油田開發(fā)的不同時(shí)期均具有一定的意義，對于儲層的研究和認(rèn)識有一定的借鑒價(jià)值。

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