趙冰瑤，孫衛(wèi)，張相春，桑宇

（西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西西安710069）

馬嶺油田長(zhǎng)81儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐旨吧a(chǎn)動(dòng)態(tài)分析

趙冰瑤，孫衛(wèi)，張相春，桑宇

（西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西西安710069）

馬嶺油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的西南部，是典型的低孔低滲油藏，非均質(zhì)性強(qiáng)。選取滲透率、孔隙度、含油飽和度、砂厚、流動(dòng)帶指數(shù)五個(gè)參數(shù)，借助SPSS數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)馬嶺長(zhǎng)81儲(chǔ)層進(jìn)行流動(dòng)單元?jiǎng)澐?，分為E、G、M、P四類。判別分析的結(jié)果表明，聚類分析的劃分精度在92.87%以上。E類流動(dòng)單元，其物性好，滲透能力和儲(chǔ)存能力強(qiáng)，開采程度較高；G類流動(dòng)單元其性質(zhì)好，分布面積大，是油田開發(fā)的主力產(chǎn)層，有助于大面積的注水開發(fā)；M類流動(dòng)單元儲(chǔ)層物性較差，非均質(zhì)強(qiáng)，開采程度較低，剩余油的分布面積大，可以采用合理手段進(jìn)一步開發(fā)和挖潛；P類流動(dòng)單元物性很差，且分布在砂體的邊緣部位，難以開采。

馬嶺油田；流動(dòng)單元；滲流特征；生產(chǎn)動(dòng)態(tài)

流動(dòng)單元的概念首次被提出是在1984年，C.L. Hearn等將流動(dòng)單元定義為砂體內(nèi)部在橫向和垂向上連通的，并且具有相似的孔隙度、層理等巖石物理特征的儲(chǔ)集體。對(duì)此，國內(nèi)外眾多學(xué)者都展開了研究并提出許多觀點(diǎn)。

流動(dòng)單元是表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性的一個(gè)方面，不僅對(duì)于儲(chǔ)層的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)有重要意義，并且能夠科學(xué)的調(diào)整油田開發(fā)方案，為剩余油的有效挖潛和提高采收率提供可靠的地質(zhì)依據(jù)［1-7］。

1　地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是一個(gè)典型多旋回疊合盆地，位于華北克拉通西部，總面積約為32×104km2，是我國第二大沉積盆地。馬嶺油田位于鄂爾多斯盆地西南部，甘肅省環(huán)縣、慶城縣境內(nèi)，總面積約為2 500×104km2。構(gòu)造上橫跨伊陜斜坡和天環(huán)坳陷帶，構(gòu)造平緩，坡度不足0.5°［8，9］。鄂爾多斯盆地三疊系主要發(fā)育陸相湖盆沉積，馬嶺地區(qū)長(zhǎng)8沉積期屬于陸相三角洲沉積體系，主要發(fā)育三角洲前緣相，包括水下分流河道微相和分流間灣微相等［10，11］。

2　流動(dòng)單元的劃分

2.1劃分原理與方法

流動(dòng)單元是具有似巖石物理相的三維地質(zhì)體，而沉積相是巖石物理特征的控制因素，因此，巖石物理參數(shù)和儲(chǔ)層沉積特征應(yīng)作為劃分流動(dòng)單元的主要依據(jù)。在進(jìn)行流動(dòng)單元的劃分時(shí)，首先確定連通體和泥巖隔擋層、膠結(jié)帶隔擋層及封閉性斷層等滲流屏障的空間位置；其次結(jié)合地質(zhì)、地震和測(cè)井資料圈定出砂體范圍，并確定砂體的空間展布和單井流動(dòng)單元；最后在對(duì)取心井段的流動(dòng)單元?jiǎng)澐值幕A(chǔ)上，結(jié)合處理結(jié)果分析研究未取心井段的流動(dòng)單元識(shí)別。通過對(duì)儲(chǔ)層流動(dòng)單元的劃分與識(shí)別，進(jìn)一步提高對(duì)油藏的描述精度，為剩余油的挖潛和提高采收率提供合理的依據(jù)。

流動(dòng)單元的劃分方法最初是在宏觀上的以沉積相、隔夾層等控制邊界來劃分，而現(xiàn)今已逐步發(fā)展為從微觀的滲流特征、孔隙結(jié)構(gòu)等為依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定量的劃分。目前對(duì)于流動(dòng)單元的劃分方法有很多，本文對(duì)馬嶺油田長(zhǎng)81油層的流動(dòng)單元?jiǎng)澐郑捎脦r性-物性法和流動(dòng)層指數(shù)法作為流動(dòng)單元?jiǎng)澐值闹饕椒?。其中，流?dòng)帶指數(shù)綜合了礦物特征和孔喉特征，是反映儲(chǔ)層非均質(zhì)性的參數(shù)［12-15］。

對(duì)馬嶺油田長(zhǎng)81儲(chǔ)層進(jìn)行流動(dòng)單元?jiǎng)澐謺r(shí)，首先，結(jié)合研究區(qū)的沉積結(jié)構(gòu)特征和測(cè)井地質(zhì)解釋，確定沉積界面、連通體及隔擋層的位置；然后，選取能夠反映儲(chǔ)層特征等的地質(zhì)參數(shù)，利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)砂體進(jìn)行聚類分析；最后，用判別分析對(duì)所有井的資料進(jìn)行驗(yàn)證，判斷流動(dòng)單元?jiǎng)澐值暮侠硇浴?/p>

2.2參數(shù)選取

由于研究區(qū)三角洲沉積成因機(jī)制的復(fù)雜性，不能僅依靠一種參數(shù)進(jìn)行流動(dòng)單元的劃分，需要綜合儲(chǔ)層物性、流體性質(zhì)、巖石物理性質(zhì)等多種參數(shù)綜合考慮。對(duì)馬嶺長(zhǎng)81儲(chǔ)層進(jìn)行流動(dòng)單元?jiǎng)澐謺r(shí)，優(yōu)選孔隙度、含油飽和度、砂厚、滲透率、流動(dòng)帶指數(shù)5個(gè)參數(shù)對(duì)研究區(qū)內(nèi)139口取心井的樣品進(jìn)行聚類分析。將聚類分析的結(jié)果與地質(zhì)解釋進(jìn)行反復(fù)對(duì)比分析，確保分類準(zhǔn)確。其中，孔隙度和滲透率反映了儲(chǔ)層的宏觀特征，含油飽和度反映儲(chǔ)層的滲流特征，流動(dòng)帶指數(shù)反映了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，砂體厚度反映儲(chǔ)層的沉積環(huán)境。

2.3劃分步驟

對(duì)選取的孔隙度、滲透率、含油飽和度、有效砂厚、流動(dòng)帶指數(shù)5個(gè)參數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理分析，并對(duì)數(shù)值進(jìn)行合理篩選。利用SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)研究區(qū)139口取心井的樣品進(jìn)行Q型聚類分析，并對(duì)聚類的結(jié)果進(jìn)行基于Fisher準(zhǔn)則的逐步判別，定量評(píng)價(jià)研究區(qū)流動(dòng)單元的平面分布規(guī)律。

2.3.1聚類分析聚類分析方法的劃分原理是按照所選用的用于對(duì)樣品進(jìn)行分類的參數(shù)在性質(zhì)上的遠(yuǎn)近關(guān)系，對(duì)樣品定量分類的綜合分析方法。在聚類分析初始，每個(gè)樣品被視為一個(gè)類，然后按照某種可以表示樣品的距離遠(yuǎn)近關(guān)系的分類依據(jù)，從而把所有樣品中距離最接近的樣品聚合成為一類，在這個(gè)基礎(chǔ)上，根據(jù)這些類別之間的遠(yuǎn)近關(guān)系繼續(xù)進(jìn)行分類，直到全部的樣品都被聚合成為一個(gè)大類為止。聚類分析方法綜合考慮了能夠?qū)悠吩斐芍匾绊懙亩嘣獏?shù)，并且在聚類分析中，樣品不會(huì)受到已有的分類構(gòu)架的影響。

通過對(duì)馬嶺地區(qū)長(zhǎng)81儲(chǔ)層巖心物性分析數(shù)據(jù)齊全的139口井進(jìn)行Q型樣品聚類分析，按滲流能力和儲(chǔ)集能力差異將流動(dòng)單元?jiǎng)澐譃镋類（極好）、G類（很好）、M類（中等）、P類（較差）四類流動(dòng)單元。從表1可以看出，該地區(qū)除了砂厚，各參數(shù)的聚類中心之間都有明顯的界限，從各類流動(dòng)單元的分類區(qū)間圖中（見圖1），可以看出研究區(qū)砂體被分為四類流動(dòng)單元?jiǎng)澐质呛侠淼摹?/p>

表1　馬嶺地區(qū)長(zhǎng)81儲(chǔ)層各類流動(dòng)單元各參數(shù)聚類中心

圖1　馬嶺地區(qū)長(zhǎng)81儲(chǔ)層流動(dòng)單元分類區(qū)間圖

2.3.2判別分析應(yīng)用SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)上述聚類結(jié)果進(jìn)行Fisher判別分析，得到了馬嶺油田長(zhǎng)81儲(chǔ)層各類流動(dòng)單元的判別函數(shù)：

E=H×0.22+φ×9.60-K×14.59+FZI×57.24+SO×1.73-119.48 G=H×0.78+φ×9.44-K×14.37+FZI×57.93+SO×1.49-113.26 M=H×0.16+φ×9.78-K×14.53+FZI×56.26+SO×1.19-91.88 P=H×0.86+φ×9.5-K×13.15+FZI×52.26+SO×0.99-90.39

式中：H-有效砂體厚度，m；K-滲透率，10-3μm2；φ-孔隙度；SO-含油飽和度；FZI-流動(dòng)層指數(shù)，μm。

對(duì)馬嶺油田長(zhǎng)81儲(chǔ)層的所有單砂體進(jìn)行流動(dòng)單元聚類分析結(jié)果的判別（見表2），E類流動(dòng)單元正判率為100%；G類流動(dòng)單元正判率為92.98%；M類流動(dòng)單元正判率為96.97%；P類流動(dòng)單元正判率為100%?？梢钥闯?，馬嶺地區(qū)長(zhǎng)81儲(chǔ)層流動(dòng)單元的判別精度在92.98%以上，精度很高，符合要求，說明聚類分析所選取的權(quán)重參數(shù)是有效的，劃分是合理的。

表2　馬嶺地區(qū)長(zhǎng)81儲(chǔ)層各類流動(dòng)單元判別結(jié)果

2.4劃分結(jié)果

根據(jù)流動(dòng)單元分類結(jié)果，做出馬嶺長(zhǎng)81流動(dòng)單元平面展布圖（見圖2），與研究區(qū)沉積微相（見圖3）顯示出很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

E類流動(dòng)單元是儲(chǔ)層物性最好的流動(dòng)單元類型，主要分布在水下分流河道微相的主流線附近部位，砂體厚度大，連續(xù)性好，滲流能力強(qiáng)。

G類流動(dòng)單元分布范圍較大，連片程度好，物性較好，發(fā)育于水下分流河道微相的主干砂體附近區(qū)域，滲流能力較強(qiáng)。

M類流動(dòng)單元儲(chǔ)層質(zhì)量較差。成連片帶狀，分布較廣，主要分布在水下分流河道微相的邊部砂體區(qū)域，砂體連續(xù)性較好，滲流能力較差，非均質(zhì)性較強(qiáng)。

P類流動(dòng)單元物性最差，分布于水下分流間灣微相，連續(xù)性和滲流能力差，非均質(zhì)性強(qiáng)。

3　不同類型流動(dòng)單元的滲流特征及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)

在低滲儲(chǔ)層中，砂巖的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)孔隙內(nèi)部流體的微觀滲流特征的影響十分重要，真實(shí)砂巖微觀水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)是流體在巖石孔隙內(nèi)部滲流特征的直觀反映［16，17］。結(jié)合巖心分析和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，對(duì)研究區(qū)四類流動(dòng)單元微觀滲流特征進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖2　馬嶺地區(qū)長(zhǎng)81流動(dòng)單元圖

圖3　馬嶺地區(qū)長(zhǎng)81沉積微相圖

3.1E類流動(dòng)單元

E類流動(dòng)單元儲(chǔ)層質(zhì)量很好，滲透率平均值約為1.45×10-3μm2，孔隙度平均值約為10.85%，含油飽和度平均值63.79%。毛細(xì)管壓力曲線（見圖4a）上中間平緩段長(zhǎng)，排驅(qū)壓力低（＜0.3 MPa），平均為0.12 MPa，中值壓力低（＜3.5 MPa），平均為1.46 MPa。真實(shí)砂巖微觀模型水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中，水驅(qū)油類型為均勻驅(qū)替型，水從多條線路均勻驅(qū)替進(jìn)入巖樣，隨著壓力的增大，水的波及范圍逐漸擴(kuò)大，最終幾乎全部波及到，驅(qū)油效率很高（見表3）。該類流動(dòng)單元儲(chǔ)集能力和滲流能力好。

從單井生產(chǎn)曲線可以看出（見圖5a），E類流動(dòng)單元滲流和儲(chǔ)存能力最強(qiáng)，日產(chǎn)油量高。開采程度較高，在注水開發(fā)的過程中，水會(huì)沿著孔喉粗的較高的滲透帶突進(jìn)，因此初期產(chǎn)量高但高產(chǎn)期較短。后期進(jìn)入水淹階段，含水率很高，開發(fā)效率高。

表3　馬嶺油田長(zhǎng)81儲(chǔ)層不同類型流動(dòng)單元真實(shí)砂巖微觀水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2G類流動(dòng)單元

G類流動(dòng)單元儲(chǔ)層質(zhì)量較好，滲透率平均值0.82× 10-3μm2，孔隙度平均值約為10.90%，含油飽和度平均為54.5%。毛細(xì)管壓力曲線上中間平緩段較為明顯，整體形態(tài)與E類流動(dòng)單元類似（見圖4b），排驅(qū)壓力低（0.2 MPa～1.0 MPa），平均為0.51 MPa；中值壓力低（1.0 MPa～10.0 MPa），平均為4.88 MPa。真實(shí)砂巖微觀模型水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中，水驅(qū)油類型為網(wǎng)狀驅(qū)替型，驅(qū)油過程中水驅(qū)前緣呈網(wǎng)狀突進(jìn)，隨著驅(qū)替的進(jìn)行壓力的升高，水網(wǎng)逐漸變密，水的波及面積也有所增加，驅(qū)油效率較高（見表3）。該類流動(dòng)單元儲(chǔ)集能力和滲流能力較好。

G類流動(dòng)單元物性好且分布面積廣大，是油田適合大面積注水開發(fā)的主力產(chǎn)層。根據(jù)單井生產(chǎn)曲線（見圖5b），在注水開發(fā)的過程中，水線推進(jìn)均勻，產(chǎn)油量高，開采較為穩(wěn)定，開采程度相對(duì)較高，地層含水率低，穩(wěn)產(chǎn)周期較長(zhǎng)。

圖4　馬嶺油田長(zhǎng)81儲(chǔ)層不同類型流動(dòng)單元毛管壓力曲線

圖5　馬嶺地區(qū)長(zhǎng)81儲(chǔ)層不同類型流動(dòng)單元單井生產(chǎn)曲線

3.3M類流動(dòng)單元

M類流動(dòng)單元滲透率平均值為0.82×10-3μm2，孔隙度平均值為10.15%，含油飽和度平均為42.94%。毛細(xì)管壓力曲線略偏向圖右上方，較G類流動(dòng)單元有明顯上傾趨勢(shì)（見圖4c），排驅(qū)壓力低（1.0 MPa～3.5 MPa），平均為1.68 MPa；中值壓力低（4.0 MPa～50.0 MPa），平均為10.86 MPa。真實(shí)砂巖微觀模型水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中，水驅(qū)油類型為指狀驅(qū)替型，驅(qū)油初期水呈指狀或舌狀沿著連通性好的粗孔喉進(jìn)入巖樣，隨著驅(qū)替的進(jìn)行，注入壓力增加，指狀水驅(qū)突進(jìn)帶逐漸變寬，連成一片，而沒有連片的區(qū)域就形成了繞流殘余油。可以看出，這類流動(dòng)單元在水驅(qū)過程中可形成大面積的殘余油，導(dǎo)致最終驅(qū)油效率較低（見表3）。

M類流動(dòng)單元開采程度相對(duì)較低，在注水開發(fā)的過程中，水線推進(jìn)較為均勻，日產(chǎn)油量和含水率低（見圖5c），剩余油分布面積廣大，可以采取措施進(jìn)一步挖潛和開發(fā)。

3.4P類流動(dòng)單元

P類流動(dòng)單元滲透率平均值約為0.64×10-3μm2，孔隙度平均值為9.76%，含油飽和度平均值為35.06%，儲(chǔ)集能力和滲流能力最差。毛細(xì)管壓力曲線偏向圖右上方，幾乎沒有平緩段（見圖4d），排驅(qū)壓力低（＞2.0 MPa），平均為4.58 MPa；中值壓力低（＞25.0 MPa）或無，平均為40.87 MPa。真實(shí)砂巖微觀模型水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中，水驅(qū)油類型為指狀驅(qū)替，驅(qū)油過程中水的波及范圍很小，僅僅沿著大孔喉突進(jìn)，隨著壓力升高，水的波及范圍無明顯增加，最終驅(qū)油效率很低（見表3）。

P類流動(dòng)單元物性差，對(duì)油田開采的貢獻(xiàn)少。注水開發(fā)過程中，水線推進(jìn)緩慢，日產(chǎn)油量很低，且由于小孔喉多剩余油難以被驅(qū)替出來，導(dǎo)致采收率低難以開采（見圖5d）。

4　結(jié)論

（1）馬嶺油田長(zhǎng)81儲(chǔ)層劃分為E、G、M、P四類流動(dòng)單元，對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行判別分析，結(jié)果表明精度在92.87%以上，說明流動(dòng)單元?jiǎng)澐趾侠怼?/p>

（2）E類流動(dòng)單元儲(chǔ)滲能力強(qiáng)，M類流動(dòng)單元和G類流動(dòng)單元滲流能力和儲(chǔ)集能力較好，分布范圍很廣且是剩余油富集的有利區(qū)帶，應(yīng)加強(qiáng)研究，采取各項(xiàng)工藝措施進(jìn)行合理開發(fā)，進(jìn)一步挖潛剩余油，以提高采收率。

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Flow unit classification and production dynamic analysis of Chang 81reservoir in Maling oilfield

ZHAO Bingyao，SUN Wei，ZHANG Xiangchun，SANG Yu
（Key Laboratory of Continental Dynamics of Ministry of Education/Department of Geology，Northwest University，Xi'an Shanxi 710069，China）

Maling oilfield in the southwest of the Yi Shan slope of Ordos basin is the typical low-porosity and low-permeability reservoir with strong heterogeneity.This study selects five parameters，permeability，porosity，oil saturation，effective thickness and flow zone exponent. SPSS data analysis software is applied to cluster analysis for these pameters.The flow units can be divided into class E，class G，class M，class P.Various flow units are distinguished through the use of discriminant function and the accurate rate is 92.87%.Class E flow unit has a good physical properties，penetration ability and capacity，and developed highly in the study area.Class G flow unit has a good physical properties，large distribution area and developed highly in the study area.Class M flow unit has a relatively poor physical properties，strong heterogeneity and it is an enrichment zone of remaining oil，which can be further developed by some reasonable means.Class P flow unit has a very poor physical properties，distributed in the edge of the sand bodies which difficult to developed.

Maling oilfield；flow unit；percolation feature；production dynamics

TE311

A

1673-5285（2016）09-0009-06

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.09.003

2016－07-21

國家科技重大專項(xiàng)大型油氣田及煤層氣開發(fā)，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05044。