郭云濤，張春生，高攀峰，劉　磊

(1.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100；2.中國石油長慶油田分公司第四采油廠)

流動單元研究的參數(shù)選擇方法

——以綏靖油田G14區(qū)延911油藏為例

郭云濤1，張春生1，高攀峰2，劉磊2

(1.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100；2.中國石油長慶油田分公司第四采油廠)

摘要：針對之前一些流動單元劃分選取的參數(shù)雜亂、不實用等問題，通過分析各類參數(shù)對儲層質(zhì)量的影響，揭示了各類參數(shù)最終都能反映儲層孔隙度與滲透率發(fā)育條件的觀點。應(yīng)用以孔隙度、滲透率、含油飽和度三個參數(shù)為劃分依據(jù)的多參數(shù)聚類分析方法，將綏靖油田G14區(qū)延911小層劃分為三類流動單元，并分別用判別分析回判和動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的方式對流動單元劃分結(jié)果進(jìn)行驗證。驗證結(jié)果表明，此方法劃分的流動單元類型及其分布比較合理，有利于指導(dǎo)油田開發(fā)。

關(guān)鍵詞：流動單元；參數(shù)選擇；動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)；聚類分析

流動單元是指在儲層中的某一部位影響流體流動的各要素均相同的連續(xù)的儲集體[1-3]，這一定義反映了流動單元形成于相似的沉積環(huán)境、經(jīng)歷了相似的成巖作用和構(gòu)造運(yùn)動等。自從這個概念引入國內(nèi)后，國內(nèi)的諸多學(xué)者進(jìn)行了大量的探索，總結(jié)出了許多劃分流動單元的方法。這些方法主要分三類：第一類為地質(zhì)方法[4-6]，主要是研究砂體的沉積環(huán)境和沉積結(jié)構(gòu)，以單砂體或沉積結(jié)構(gòu)為一類流動單元；第二類為參數(shù)綜合法[7-13]，主要是利用一些數(shù)學(xué)原理和數(shù)學(xué)方法來分析每口井的特征數(shù)據(jù)，從而使一些具有相似特征的井聚集成一類，并以此作為一類流動單元；第三類為綜合法或?qū)哟畏治龇╗14-15]，主要是先分析地層中影響流體流動的滲流屏障的分布和砂體，然后再用數(shù)學(xué)方法來劃分流動單元。根據(jù)綏靖油田G14區(qū)的開發(fā)現(xiàn)狀，結(jié)合實際地質(zhì)情況和各類方法的優(yōu)缺點，決定采用參數(shù)綜合法[16-18]。

1參數(shù)的選取

通常情況下,流動單元劃分過程中所選參數(shù)主要包括滲透率、孔隙度、含油飽和度、泥質(zhì)含量、孔喉半徑、粒度中值、存儲系數(shù)、地層系數(shù)以及傳導(dǎo)系數(shù)等[19-20]。流動單元參數(shù)的選取應(yīng)當(dāng)做到科學(xué)、準(zhǔn)確、合理等三個方面[21]，在此基礎(chǔ)上，還要結(jié)合研究區(qū)的資料搜集程度、研究重點、地質(zhì)特征等因素來判斷參數(shù)的取舍。但是，在流動單元劃分參數(shù)的選取上最重要的是要體現(xiàn)出巖層的儲滲物性。

最能直接體現(xiàn)巖層儲滲物性的是儲層的孔隙度和滲透率。一些同業(yè)人士認(rèn)為需要選取一些參數(shù)來體現(xiàn)儲層形成時的沉積環(huán)境、砂巖發(fā)育程度及其成巖作用對巖層儲滲物性的影響[22]，不管是粒度中值、泥質(zhì)含量等參數(shù)反映的儲層沉積環(huán)境，還是孔隙度中值等參數(shù)反映的成巖作用，這些參數(shù)本質(zhì)上反映的都是儲層孔隙度或滲透率形成的某一方面的條件，其最終目的都是為了將儲層質(zhì)量量化，并將其按儲層物性的好壞來分類，所以直接采用滲透率與孔隙度來研究儲層的物性較為合適。此外，流動單元的研究終究是為了更好地指導(dǎo)油田開發(fā)，單純的儲層質(zhì)量評價并不能達(dá)到這個目的，所以加入能反應(yīng)油氣藏質(zhì)量的動態(tài)參數(shù)——含油飽和度來完善流動單元的研究，因此，最終參與聚類分析的聚類參數(shù)為孔隙度、滲透率、含油飽和度三個參數(shù)。

對綏靖油田G14區(qū)塊進(jìn)行聚類分析過程中，首先對參數(shù)進(jìn)行0-1標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化，然后采用中位數(shù)聚類法對各樣本進(jìn)行聚類判別分析。由于聚類分析過程中要求參與計算的參數(shù)盡可能地不相關(guān)，以免強(qiáng)化某一方面對聚類分析結(jié)果的影響，因此在聚類分析前必須對各個選定的聚類參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性驗證[23]。G14區(qū)塊延911小層的驗證結(jié)果如表1所示。表1表明，延911所選取的3個參數(shù)的相關(guān)性均小于0.632(小于0.632表明不具有相關(guān)性)，認(rèn)為3個參數(shù)之間不具有相關(guān)性，可用于聚類分析。

表1　延911各參數(shù)之間的相關(guān)性矩陣

2流動單元的劃分

根據(jù)所選取的參數(shù)，采用中位數(shù)聚類法，運(yùn)用SPSS軟件使本小層所選參數(shù)數(shù)據(jù)參與聚類分析。根據(jù)聚類分析結(jié)果，將延911儲層劃分為A類、B類和C類三個類別的流動單元，從流動單元參數(shù)統(tǒng)計表(表2)可知，A類流動單元儲層物性最好，B類次之， C類最差。

表2　延911流動單元各參數(shù)統(tǒng)計表

3平面分布特征

為研究流動單元的平面分布特征，將上述結(jié)果按井位坐標(biāo)分類，并運(yùn)用插值法對綏靖油田G14區(qū)延91段儲層平面上的流動單元分類進(jìn)行統(tǒng)計，圖1為本小層流動單元平面上的分布規(guī)律。

從圖1看出，其中A類流動單元占46.8%，B類流動單元占50.9%，C類流動單元占2.3%。平面上以A、B類流動單元為主， A類流動單元分布于研究區(qū)中部及南偏西地區(qū)，整體上呈北西—南東向的分布，面積較大，且與古河道流向一致。經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，A類流動單元全部位于河道亞相沉積范圍內(nèi)，可見沉積相對流動單元的分布具有決定性的控制作用。B類則分布于A類流動單元周圍，在研究區(qū)內(nèi)基本上被A類流動單元所隔開，其分布范圍是三類流動單元中面積最大的一類，沉積相類型多為河道側(cè)緣亞相，其物性僅次于A類流動單元。C類主要分布在研究區(qū)的南偏西和南偏東等地方，分布范圍較小，呈條帶狀分布，主要分布于河道側(cè)緣相。

4判別分析

在完成聚類分析后，為保證聚類分析結(jié)果的可靠性和科學(xué)性，選用判別分析法回判已分類的流動單元。通過判別分析,在已知判別結(jié)果的分類規(guī)則下，把研究區(qū)各類參數(shù)通過此種規(guī)則劃分到不同的類別中去,得到不同的表達(dá)式。研究區(qū)延911小層的判別函數(shù)表達(dá)式如下(φ——孔隙度，K——滲透率，So——含油飽和度)：

圖1　綏靖油田G14區(qū)延911流動單元分布

F(A)=9.005φ-0.004K+0.317So-90.311

F(B)=9.340φ-0.009K-0.055So-88.884

F(C)=10.234φ-0.001K-0.601So-113.750

利用判別式可對延911小層中的各樣品聚類分析結(jié)果進(jìn)行判別分析，結(jié)果顯示，延911小層的平均正判率為93.6%，表明判別公式的可靠性較高，聚類分析的結(jié)果比較可靠，可以利用以上判別函數(shù)對未分類的樣品進(jìn)行判別分類。

5流動單元驗證

從儲層流動單元的劃分結(jié)果可知，流動單元的類別不同，儲層的物性和含油特征也就不同。也就是說，在壓力一定的條件下允許流體通過的能力不同，油田生產(chǎn)動態(tài)特征也有所不同。為了驗證選取參數(shù)滲透率、孔隙度和含油飽和度等參數(shù)劃分流動單元的可靠性，結(jié)合流動單元的概念和特點，應(yīng)用動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對流動單元的劃分來進(jìn)行驗證。

5.1滲流特征驗證

由流動單元概念可知，同一類流動單元應(yīng)該具有相同的滲流特征和含油特征，在油田動態(tài)生產(chǎn)情況下，其產(chǎn)量遞減規(guī)律和含水上升規(guī)律具有大致相同趨勢。因此，可以在每一類流動單元中隨機(jī)選取幾口油井產(chǎn)量遞減規(guī)律、含水上升規(guī)律進(jìn)行對比。理論上，如果所選的井分屬不同流動單元，則其產(chǎn)量遞減規(guī)律、含水上升規(guī)律差異性較大；而同一類流動單元間井的差異性較小，則可認(rèn)為劃分合理。

根據(jù)這一方法，從兩方面對本區(qū)的含水上升規(guī)律進(jìn)行了對比(產(chǎn)量遞減的檢驗方法僅適用于已經(jīng)進(jìn)入遞減階段且有較長遞減歷史的油氣田或油氣井，研究區(qū)所在油田開采時間并不長，目前正處于開發(fā)初期階段，故不適合此方法檢驗)。

5.1.1不同類流動單元間的比較

通過對研究區(qū)延911各類流動單元的含水上升規(guī)律發(fā)現(xiàn)，不同流動單元含水上升規(guī)律差異明顯，說明本區(qū)流動單元劃分合理(圖2)。

圖2　G14區(qū)延911各流動單元含水上升情況對比

5.1.2同一類流動單元間的比較

同一流動單元內(nèi)任選幾口井(A類流動單元中的井)進(jìn)行比較，不同井的累積產(chǎn)油的擬合曲線具有相同上升的趨勢，表明流動單元的劃分標(biāo)準(zhǔn)較為合理(圖3)。

圖3　A類流動單元中不同井累積產(chǎn)油量對比

5.2平面分布驗證

不同層位、不同沉積時期的開發(fā)井，應(yīng)處于不同的流動單元，各種類型流動單元在空間上的分布影響其所對應(yīng)區(qū)域的生產(chǎn)狀況。通過分析各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)在空間上的分布情況，再結(jié)合流動單元的劃分，可判定劃分結(jié)果是否合理。

通過對比流動單元分布圖、初期產(chǎn)量分布圖(圖4)、初期含水分布圖(圖5)可發(fā)現(xiàn)，圖形整體形狀與分布位置基本一致，初期產(chǎn)量高的地區(qū)主要在A、B類型流動單元，同樣含水和累計產(chǎn)油高的區(qū)域主要也是在A、B類型流動單元中，流動單元的分布與初期產(chǎn)量、初期含水率高低的分布具有很好的相關(guān)性及一致性。

圖4　G14區(qū)延911初期產(chǎn)量分布

圖5　G14區(qū)延911初期含水分布

因此，此種流動單元的劃分方法與劃分結(jié)果G14區(qū)的實際地質(zhì)情況較為適合，可以用于G14區(qū)中后期的開發(fā)指導(dǎo)。

6結(jié)論

(1)通過分析影響流動單元的各參數(shù)作用可知，眾多參數(shù)所反映的都只是滲透率和孔隙度發(fā)育的一個側(cè)面因素，最終決定采用反映巖層儲滲特征的靜態(tài)數(shù)據(jù)——孔隙度與滲透率和反映油藏質(zhì)量的動態(tài)數(shù)據(jù)——含油飽和度來參與流動單元的聚類分析。

(2)通過對綏靖油田G14區(qū)的延911儲層的流動單元進(jìn)行分類與評價，最終將其分為三類流動單元，并分別采用判別分析法對G14區(qū)的初期日均產(chǎn)量數(shù)據(jù)和初期含水率數(shù)據(jù)對流動單元劃分的合理性進(jìn)行了多方位的驗證，結(jié)果證明此種方法劃分的流動單元結(jié)果能真實地反應(yīng)儲層質(zhì)量和油藏質(zhì)量，并能較好地指導(dǎo)油田實際開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙翰卿．對儲層流動單元研究的認(rèn)識與建議[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2001，20(3)：8-10.

[2]劉吉余，王建東，呂靖．流動單元特征及其成因分類[J].石油實驗地質(zhì)，2002，24(4)：381-384.

[3]馬二平，孫衛(wèi)，任大忠，等．靖安油田盤古梁長6油層組儲層流動單元研究[J].石油地質(zhì)與工程，2012，26(02)：54-57.

[4]劉建鋒，彭軍，賈松，等．油氣藏流動單元研究進(jìn)展及認(rèn)識[J].西南石油學(xué)院學(xué)報，2006，(5)：19-22，110.

[5]蘭麗鳳，白振強(qiáng)，楊志會，等．曲流河型砂體流動單元劃分方法[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2010，29(3)：59-63.

[6]李煉民，初東軍，樂濤濤．沖積環(huán)境儲層不同流動單元的可動油飽和度研究[J].石油地質(zhì)與工程，2013，27(5)：77-79.

[7]熊文濤，師永民，劉新菊，等．致密砂巖儲層流動單元研究——以鄂爾多斯盆地延長組長6～1油層為例[J].北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2014，(2)：288-294.

[8]姚合法，林承焰，靳秀菊，等．多參數(shù)判別流動單元的方法探討[J].沉積學(xué)報，2006，24(1)：90-95.

[9]康立明，任戰(zhàn)利．多參數(shù)定量研究流動單元的方法——以鄂爾多斯盆地W93井區(qū)為例[J].吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版)，2008，38(5)：749-756.

[10]劉聯(lián)群，李勇，張建國，等．多參數(shù)流動單元在儲層評價中的應(yīng)用[J].西北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009，39(1)：114-120.

[11]張祥忠，吳欣松，熊琦華．模糊聚類和模糊識別法的流動單元分類新方法[J].石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2002，26(5)：19-22.

[12]陳建陽，楊愈，王輝，等．應(yīng)用多參數(shù)劃分層內(nèi)流動單元[J].油氣田地面工程，2011，30(1)：35-38.

[13]張秋實．流動單元劃分在沾化凹陷灰質(zhì)儲層評價中的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2013，27(6)：79-84.

[14]吳小斌，侯加根，孫衛(wèi)，等．基于層次分析方法對姬塬地區(qū)流動單元的研究[J].吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版)，2011，41(4)：1013-1019.

[15]畢海龍，周文，謝潤成，等．胡尖山油田元72區(qū)延9油藏開發(fā)流動單元劃分及分布[J].鉆采工藝，2012，(6)：27-30，8.

[16]尹太舉，張昌民，王壽平，等．濮53塊流動單元評價[J].石油學(xué)報，2005，26(5)：85-89.

[17]張連鋒，袁志華，張玉清，等．聚類分析技術(shù)在江蘇油田韋2斷塊儲層流動單元劃分中的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2015，29(2)：87-89.

[18]張昊祉，呂敏，李永臣．華慶地區(qū)長6_3儲層流動單元劃分方法研究[J].石油地質(zhì)與工程，2014，28(6)：59-61，144.

[19]歐家強(qiáng)，羅明高，王小蓉，等．低滲透油藏中儲層流動單元劃分[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，23(5)：24-28.

[20]陳新民．用流動層帶指標(biāo)劃分流動單元存在的問題及改進(jìn)方法[J].石油天然氣學(xué)報，2007，(3)：370-373.

[21]陳哲，陸軍，趙耀輝，等．綏靖油田楊19區(qū)延9～1油藏流動單元劃分合理性研究[J].石油與天然氣地質(zhì)，2015，(3)：497-503.

[22]解偉，孫衛(wèi)，王國紅．油氣儲層流動單元劃分參數(shù)選取[J].西北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，(2)：282-284，28.

[23]王懷忠，張桂明，李煉民，等．小集油田小8-4-3井區(qū)儲層流動單元劃分研究[J].天然氣地球科學(xué)，2010，(4)：642-646.

編輯：吳官生

文章編號：1673-8217(2016)02-0064-04

收稿日期：2015-12-03

作者簡介：郭云濤，1988年生，2011年畢業(yè)于天津石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油與天然氣地質(zhì)勘探技術(shù)專業(yè)，在讀碩士研究生，現(xiàn)從事油藏描述和儲層地質(zhì)方面的研究。

基金項目：“十二五”國家重大科技專項子課題“巖性地層油氣藏沉積體系、儲層形成機(jī)理與分布研究”(2011ZX05001-002-007)。

中圖分類號：TE122.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A