車橋，何文祥

（油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長江大學(xué)）長江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

對儲(chǔ)層進(jìn)行合理的分類是評價(jià)儲(chǔ)層的基礎(chǔ)［1］。儲(chǔ)層評價(jià)是油氣田勘探開發(fā)中的基礎(chǔ)工作，評價(jià)儲(chǔ)層的過程就是對儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)深化的過程［2］。到目前為止，國內(nèi)有眾多學(xué)者運(yùn)用不同的方法對儲(chǔ)層評價(jià)做了許多深入地研究，同時(shí)也提出了一些定量評價(jià)的方法：唐駿等［3］根據(jù)孔隙度、滲透率、含油飽和度和小層砂巖厚度4個(gè)參數(shù)制定了儲(chǔ)層評價(jià)指標(biāo)，對鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長81儲(chǔ)層進(jìn)行定量評價(jià)；馬立文等［1］運(yùn)用Q型聚類分析與判別函數(shù)法對冀東老爺廟油田廟28X1區(qū)塊東一段進(jìn)行儲(chǔ)層評價(jià)；楊波等［4］選取孔隙度、滲透率、含油飽和度、砂巖厚度和油層厚度作為評價(jià)儲(chǔ)層的特征參數(shù)，對城壕油田西259井區(qū)長32儲(chǔ)層進(jìn)行了分類和評價(jià)工作。筆者將根據(jù)鄂爾多斯盆地神木氣田的地質(zhì)資料，運(yùn)用Q型聚類分析法和判別函數(shù)分析法對該區(qū)域進(jìn)行儲(chǔ)層評價(jià)。

1 聚類分析法與判別分析法

1.1 Q型聚類分析原理

現(xiàn)假設(shè)有n個(gè)樣品，每個(gè)樣品觀測了p個(gè)參數(shù)，以xij表示經(jīng)過數(shù)據(jù)變換的第i個(gè)樣品的第j項(xiàng)參數(shù)，則形成如下的數(shù)據(jù)矩陣：

現(xiàn)把n個(gè)樣品看成p維空間的n個(gè)樣品點(diǎn)，則樣品間的親疏程度可用距離來衡量。定義第i個(gè)樣品與第j個(gè)樣品間的距離為：

dij的值越小，就說明2個(gè)樣品之間的相似程度越大。

把n個(gè)樣品看成p維空間的向量，此時(shí)第i個(gè)樣品向量與第j個(gè)樣品向量之間的夾角余弦稱為相似系數(shù)，計(jì)算公式如下：

cosθ值的取值范圍是［－1，1］，如果其值越接近1，則說明2個(gè)樣品的相似程度越高。

1.2 判別分析法原理

1）計(jì)算每個(gè)變量的均值和方差，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：

2）求自相關(guān)系數(shù)矩陣R＝（rij）p×p，其中：

3）求R的特征值λ1≥λ2≥…≥λp及對應(yīng)的特征向量U1，U2，…，Up，其中：

4）計(jì)算：

5）計(jì)算加權(quán)系數(shù)：

6）令 B＝（bij）p×p，αT＝（a1，a2，…，ap），計(jì)算B（BTB）－1α。

7）計(jì)算出綜合判別函數(shù)y＝xTB（BTB）－1α，xT為標(biāo)準(zhǔn)變量。

8）檢驗(yàn)聚類分析的結(jié)果。

2 儲(chǔ)層分類評價(jià)的參數(shù)選擇

鄂爾多斯盆地是一個(gè)穩(wěn)定沉降、坳陷遷移、扭動(dòng)明顯的多旋回克拉通盆地。盆地內(nèi)部構(gòu)造簡單，地層平緩，油氣資源豐富。神木氣田位于鄂爾多斯盆地二級構(gòu)造單元伊陜斜坡東北部，西側(cè)緊鄰榆林氣田。在沉積研究方面，蘭朝利等［5～6］研究了太原組（Pt）沉積特征，提出了太原組以潮控三角洲與碳酸鹽巖潮坪沉積，并提供了豐富的巖心分析資料，主要的儲(chǔ)集砂體類型是水下分流河道，具有低孔低滲，砂體形態(tài)復(fù)雜、厚度變化大、儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)的特點(diǎn)。由于儲(chǔ)層特征的研究是油氣田開發(fā)工作的基礎(chǔ)，對儲(chǔ)層進(jìn)行合理的定量劃分是評價(jià)儲(chǔ)層的基礎(chǔ)［7］。因此，展開對神木地區(qū)二疊系太原組儲(chǔ)層的綜合評價(jià)研究已成為神木氣田天然氣開發(fā)的一個(gè)核心問題。

結(jié)合研究區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，選擇了測井、巖心和試驗(yàn)分析等資料豐富的30口井，包括了該區(qū)儲(chǔ)層所有巖石類型和成巖相類型。表征儲(chǔ)層特征的參數(shù)很多，包括微觀、宏觀、非均質(zhì)及產(chǎn)能等靜、動(dòng)態(tài)資料，怎樣合理地選擇儲(chǔ)層分類評價(jià)參數(shù)，直接影響儲(chǔ)層評價(jià)的效果與準(zhǔn)確度［1］。根據(jù)研究區(qū)域的資料情況，筆者選用孔隙度、滲透率、含氣飽和度和泥質(zhì)含量4個(gè)參數(shù)作為儲(chǔ)層分類評價(jià)的參數(shù)，建立儲(chǔ)層分類的樣品集（見表1）。

3 評價(jià)結(jié)果分析

3.1 儲(chǔ)層聚類結(jié)果分析

現(xiàn)應(yīng)用Q型聚類分析的方法對所選的30口井的樣品進(jìn)行分類處理，試驗(yàn)結(jié)果表明可以將30個(gè)樣品分為3類，即Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類，分類結(jié)果如圖1所示。

表1 神木氣田太原組儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)樣品集數(shù)據(jù)

根據(jù)圖1分別計(jì)算每類標(biāo)準(zhǔn)類型儲(chǔ)層的孔隙度均值、滲透率均值、含氣飽和度均值以及泥質(zhì)含量均值，其結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，Ⅰ類儲(chǔ)層是最好的，Ⅱ類儲(chǔ)層較好，而Ⅲ類儲(chǔ)層是最差的。由Ⅰ類到Ⅲ類儲(chǔ)層，孔隙度、滲透率和含氣飽和度的值依次減小，泥質(zhì)含量的值依次增大，即儲(chǔ)層質(zhì)量由好變壞，說明該區(qū)域儲(chǔ)層非均值性強(qiáng)的特征。結(jié)合該區(qū)域的沉積相分析結(jié)果，Ⅰ類儲(chǔ)層主要分布在水下分流河道微相，沉積物的粒度最粗，孔滲物性最好；Ⅱ類和Ⅲ類儲(chǔ)層儲(chǔ)層主要分布在河口壩微相和支流間灣微相等，沉積物粒度也較細(xì)，泥質(zhì)含量較高，其孔滲物性較差，說明該分類是合理有效的，其地質(zhì)意義明確。

圖1 太原組儲(chǔ)層聚類判別分類譜系圖

3.2 判別函數(shù)分析對儲(chǔ)層分類的檢驗(yàn)

利用聚類分析所建立的樣品集，通過判別分析獲得2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)判別函數(shù)：

式中，φ為孔隙度；K為滲透率；Sg為含氣飽和度；Vsh為泥質(zhì)含量。

從表2可以看出，泥質(zhì)含量與含氣飽和度與2個(gè)判別函數(shù)關(guān)系密切。同時(shí)利用這2個(gè)判別函數(shù)在個(gè)案上的函數(shù)值，作出合并的判別結(jié)果分布圖（見圖2）。

表2 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)層對應(yīng)參數(shù)分析數(shù)據(jù)均值統(tǒng)計(jì)表

由圖2可以看出，聚類分析中Ⅱ類儲(chǔ)層中有1個(gè)樣品點(diǎn)介于Ⅰ類儲(chǔ)層和Ⅱ類儲(chǔ)層之間，除此之外其他全部樣品與Q型聚類分析的結(jié)果一致，吻合率高達(dá)96.67%以上，說明所建立的評判函數(shù)與評判指標(biāo)的分類標(biāo)準(zhǔn)符合精度要求。根據(jù)所建立的判別函數(shù)，計(jì)算其他的井樣品的判別指標(biāo)，也同樣可以確定儲(chǔ)層的類型。

4 結(jié)論

圖2 判別函數(shù)在個(gè)案上的函數(shù)值分布圖

1）應(yīng)用Q型聚類分析對鄂爾多斯盆地神木氣田二疊系太原組儲(chǔ)層樣品進(jìn)行了分類評價(jià)，將其儲(chǔ)層劃分為3類。從Ⅰ類到Ⅲ類儲(chǔ)層的物性逐步變差，Ⅰ類儲(chǔ)層主要分布于水下分流河道微相，Ⅱ類和Ⅲ類儲(chǔ)層儲(chǔ)層主要分布于河口壩微相和支流間灣微相，與平面上沉積微相的展布特征相符。

2）在Q型聚類分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用判別函數(shù)分析法對3類評價(jià)指標(biāo)來檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)的結(jié)果表明Q型聚類分析對該研究區(qū)的儲(chǔ)層類別劃分指標(biāo)的選擇是合理的（一致率高達(dá)96.67%以上），也同樣說明所建立的評判函數(shù)與評判指標(biāo)的分類標(biāo)準(zhǔn)符合精度要求。

［1］馬立文，竇齊豐，彭仕宓，等.用Q型聚類分析與判別函數(shù)法進(jìn)行儲(chǔ)層評價(jià)——以冀東老爺廟油田廟28X1區(qū)塊東一段為例 ［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，33（1）：83～86.

［2］劉克奇，徐俊杰，楊喜峰.“權(quán)重法”在東濮凹陷衛(wèi)城81斷塊沙四段儲(chǔ)層評價(jià)中的應(yīng)用 ［J］.特種油氣藏，2005，12（1）：46～48，55.

［3］唐俊，王琪，馬曉峰，等.Q型聚類分析和判別分析法在儲(chǔ)層評價(jià)中的應(yīng)用——以鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長81儲(chǔ)層為例 ［J］.特種油氣藏，2012，19（6）：28～31，142.

［4］楊波，高清祥，楊杰.聚類分析法在城壕油田西259井區(qū)長32儲(chǔ)層分類評價(jià)中的應(yīng)用 ［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2010，32（6）：22～26.

［5］蘭朝利，張永忠，張君峰，等.神木氣田太原組儲(chǔ)層特征及其控制因素 ［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，25（1）：7～11，108.

［6］蘭朝利，張君峰，陶維祥，等.鄂爾多斯盆地神木氣田太原組沉積特征與演化 ［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011，85（4）：533～542.

［7］侯瑞云，劉忠群.鄂爾多斯盆地大牛地氣田致密低滲儲(chǔ)層評價(jià)與開發(fā)對策 ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2012，33（1）：118～128.