董鳳娟，盧學飛，靳文博

(西安石油大學，陜西 西安 710065)

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基于AHM法的低滲透砂巖儲層綜合評價

董鳳娟，盧學飛，靳文博

(西安石油大學，陜西 西安 710065)

以丘陵油田三間房組儲集層為例，應用AHM法，選取孔隙度、滲透率、粒度中值、飽和度中值壓力、退汞效率和含油飽和度等6個參數，將研究區(qū)儲集層劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類流動單元。研究表明，Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類儲集層所處相帶位置不同，其物性和含油性依次變差；評價結果與油氣實際產能具有很好的一致性。AHM模型簡單，容易掌握，計算量少，不需要進行一致性檢驗及對矩陣進行調整判斷，對多因素、多層次的復雜問題評判效果較好，為儲集層綜合評價提供了一條新方法和途徑。

AHM；權重；評價指標；儲層；綜合評價

儲層綜合評價方法目前常用的包括模糊數學法、層次分析法、灰關聯(lián)分析法主因子分析法、聚類分析法和變差函數法等[1-7]。這些方法基本上都沒有考慮工程和開發(fā)方面的因素,是純靜態(tài)的,與傳統(tǒng)的儲層評價方法沒有本質區(qū)別；但是，無論采用哪一種評價方法，其評價體系的評價指標、評價指標的權值確定，均是諸評價方法的核心內容。評價指標權值的大小直接反映了評價程度及結果中各指標的相對重要程度，權值確定的合理與否直接影響評價結果的合理性。因此，為了使儲層綜合評價進一步定量化，尋求一種計算簡便的決策方法進行儲集層評價，成為國內外眾多學者關注的熱點。基于此，本次研究以丘陵油田三間房組儲層為例，采用AHM法對儲層綜合評價體系中的各個評價指標進行量化分析、綜合評判，確定各指標的相對權重，從而對儲層進行綜合評價研究，并進行了生產動態(tài)驗證，為合理開發(fā)、利用油氣資源提供科學依據。

1 運用AHM法確定權重的基本思想

及其步驟[8-14]

低滲透砂巖儲層綜合評價是在確定表征儲層非均質性的各項參數相對重要性的基礎上，從而進行儲層質量的評價。因此，必須分析這個較為復雜的評價系統(tǒng)中各個因素之間的相互關系，從而分解為相互支配的若干層次或子系統(tǒng)，即建立層次結構模型，然后構造屬性判斷矩陣，最后確定出評價模型中各因素的相對權重。

1.1 評價指標的選取

本次研究是在綜合考慮了丘陵油田的地質、工程和油田實際開發(fā)因素, 有機地把靜態(tài)和生產動態(tài)結合起來的基礎上，選取孔隙度(Φ)、滲透率(K)、含油飽和度(So)、飽和度中值壓力(PC50)、退汞效率(SHg)、砂體厚度(H)以及泥質含量(Vsh)共7個參數作為研究對象。其中, 泥質含量反映沉積相及沉積環(huán)境；砂體厚度反映了地層的沉積速率和物源供應情況；孔隙度和滲透率既是儲層巖石物性參數, 也是聯(lián)系儲層宏觀與微觀分類的橋梁, 可以從測井解釋和取心資料分析獲得；飽和度中值壓力(PC50)、退汞效率(SHg)反映儲集層微觀孔隙結構及滲流特征，進而影響到采收率；含油飽和度是一個動態(tài)參數，在一定程度上可以反映儲層剩余油情況。

1.2 建立指標評價體系

在評價系統(tǒng)中，以低滲透砂巖儲層綜合評價作為目標層(A)；以儲層的微觀特征、物性特征和沉積環(huán)境作為準則層(B)；選取孔隙度、滲透率、泥質含量、砂體厚度、飽和度中值壓力、退汞效率和含油飽和度等7個參數作為評價指標(C)；最底層為單砂體作為方案層(D)。低滲透砂巖儲層綜合評價系統(tǒng)層次結構模型，見圖1。

圖1 低滲透砂巖儲層綜合評價系統(tǒng)層次結構模型

1.3 主觀權重的確定

設B 為一個準則，b1，b2，…，bn為n 個元素，對于準則B，比較兩個不同元素bi和bj(i≠j)，bi和bj對準則B的相對重要性分別記為uij和uji。按屬性測度的要求，uij和uji滿足：

uij≥0，uji≥0，uij+uji=1，i≠j

(1)

uij=0，i=j，1≤i≤n，1≤j≤n

(2)

滿足(1)、(2)式的uij稱為相對屬性測度，其組成的n階矩陣(uij)1≤i≤n稱為屬性判矩陣。(uij)1≤i，j≤n可由層次分析法判斷矩陣轉換得到，轉換公式可規(guī)定如公式(3)，其中k為大于等于1的正整數，aij的值可由1-9比例標度確定。

(3)

準則B下元素ui的相對屬性測度和屬性權重分別用uij、Wb表示。屬性判斷矩陣具有一致性，因此不需要計算矩陣的特征根和特征向量，也不需要進行一致性檢驗。

其中，屬性權重Wb的計算公式為：

(4)

2 低滲透砂巖儲層綜合評價

本次研究中，孔隙度、滲透率、泥質含量、砂體厚度、飽和度中值壓力、退汞效率和含油飽和度這7個評價指標，采用文獻[15-16]中各參數的化驗分析結果(見表1)，運用AHM法對研究區(qū)三間房組儲層進行了綜合評價，并通過對不同類型儲層的分布規(guī)律、儲層特征以及生產動態(tài)等特征的分析，驗證了AHM法對儲層進行綜合評價的實用性。

表1 巖心樣品各參數的原始分析化驗結果

飽和度中值壓力(PC50)可以由下式計算得到[15]：

PC50=16.636×K(-1.0443)

(5)

相關系數：R=0.872 6

退汞效率(Ew)可以由下式計算得到[15]：

Ew=741.23×e(-0.1866×K)

(6)

相關系數：R=0.687 3，其中，PC50，為飽和度中值壓力，Mpa；K，為滲透率，×10-3μm2；Ew，退汞效率，%。

這里，由于篇幅有限，僅以取心井為例來闡述運用AHM法進行低滲透砂巖儲層綜合評價的過程。

采用專家打分法，將標準層7個元素指標進行分析，兩兩比較按1-9比例標度進行重要性評分，建立準則層對目標層、指標層對準則層的AHP判別矩陣，見式(7～10)。

1) 準則層的AHP判斷矩陣

(7)

2) 物性特征的AHP判斷矩陣

(8)

3) 微觀特征的AHP判斷矩陣

(9)

4) 沉積特征的AHP判斷矩陣

(10)

然后，通過(3)式把各AHP的判斷矩陣轉換成AHM的測度判斷矩陣，并由(4)式計算出各指標的單層相對權重，結果見式(11～14)，其中Wc代表權重。

5) 準則層的AHM屬性判斷矩陣

(11)

由上述判屬性斷矩陣計算出B1、 B2、B3對于A 的相權值為Wb=[0.5，0.25,0.25]T。

6) 物性特征的AHM屬性判斷矩陣

(12)

由上述屬性判斷矩陣，計算出元素C1～C3的對準則層B1的相對權重為：Wc1= [0.139,0.528,0.333]T。

7) 微觀特征的AHM屬性判斷矩陣

(13)

由上述屬性判斷矩陣計算出元素C4、C5對準則層B2的相對權重為：Wc2=[0.5，0.5]T。

8)沉積特征的AHM判斷矩陣

(14)

由上述屬性判斷矩陣計算出元素C6、C7對準則層B3的相對權重為Wc3=[0.75，0.25]T。

由于評價系統(tǒng)由多個目標層次構成,計算相對權重時需考慮同一層次中所有因素對最高目標的相對重要性,例如C1對總目標的綜合權重Wc=0.5×0.153=0.076 5，則各指標對目標層的相對權重值為：Wc=[0.0695, 0.264, 0.1665, 0.125, 0.125, 0.1875，0.0625]T。

然后，按照以下原則對數據處理進行處理[17]：(1)對于數值與儲層儲集性能正相關的參數，直接除以本參數的最大值；(2)對于數值與儲層儲集性能負相關的參數，則用本參數的最大值減去單項參數之差再除以最大值。這樣各個參數就可以在同一準則下進行比較、賦分值，其所得分值越大，表明儲層質量越好，反之，亦然。

最后，根據樣本綜合得分的正態(tài)分布規(guī)律分析，給出儲層分類標準(見表2)，同時結合沉積微相研究對儲層進行分類，其劃分結果見表3。

表2 儲層綜合評價標準

對于非取心井，首先利用測井資料求取儲層孔隙度、滲透率、含油飽和度、泥質含量、砂體厚度等參數，然后利用式(5、6)計算飽和度中值壓力、退汞效率。將非取心井每個砂體的7個代表性參數標準化處理后，運用AHM法對儲層進行綜合評價。

表3 丘陵油田三間房組儲層綜合評價結果

3 不同類型儲層特征及其生產動態(tài)分析

Ⅰ類儲集層的質量、滲透性均好，是工區(qū)最好的儲集層流動單元，流體易流動。該類儲層其砂體數目相對較少，僅占到9.8%，主要發(fā)育于水下分支河道中心部位，粒間孔和粒間溶孔較發(fā)育，粗孔喉占絕對優(yōu)勢。這類儲層一般是油田首批投產的對象，初始日產油量、產液量以及比吸水指數(均值達0.35 m3/(m·MPa·d))均相對較高，且含水率很低。

Ⅱ類儲集層的質量、滲透性均中等。該類儲層其砂體數目相對較多，占到66.9%，在水下分河道或是河口壩微相較發(fā)育，泥質含量較少，物性好。儲集層粒間孔、溶蝕孔較發(fā)育，連通性較好，接觸方式以點到線接觸為主，以中孔喉為主，日初始產油量、產液量以及比吸水指數(絕大多數在0.2～0.3 m3/(m·MPa·d))相對較低，是注水開發(fā)中期的主力產油層。

Ⅲ類儲集層的質量、滲透性均較差。Ⅱ類儲集層其砂體數目相對較多，占到33.3%。Ⅲ類儲集層的物性差，在水下分流河道邊部較發(fā)育，粒間孔、溶蝕孔不發(fā)育，晶間孔、細孔喉較發(fā)育，接觸方式以線接觸為主，連通性較差，有些甚至呈星點狀分布，幾乎不連通，呈“死胡同孔隙”，動用的層日產液、產油量和比吸水指數均很低，含水率較高，有的甚至不產液、不吸水。在注水開發(fā)過程中，注入水很難波及到，甚至有的儲層在目前的工藝下很難開采，是油田注水開發(fā)中后期的開發(fā)對象。

4 結語

(1)對丘陵油田三間房組低孔低滲儲層進行了宏觀、微觀孔隙結構和沉積綜合分類評價， 總體上把儲層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，并且儲層分類評價結果與實際生產動態(tài)分析結果符合率基本吻合，體現(xiàn)了儲層宏觀、微觀孔隙結構和沉積特征與產能的統(tǒng)一。因此，可以根據不同類型儲層的垂向和平面展布特征, 進行儲層非均質性表征，從而進一步指導油田開發(fā)生產。

(2) 實例分析結果表明， AHM法既集中了專家們的經驗，具有一定的實用性和可操作性，同時AHM模型簡單，計算量小，不需要進行一致性檢驗，及對矩陣進行調整判斷，對于多因素、多層次的復雜問題的評判效果較好，是儲層評價一種有效的方法。

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TE122.2

B

1004-1184(2016)06-0168-03

2016-05-13

董鳳娟(1980-)，女，陜西西安人，講師，主要從事油氣田地質與開發(fā)方面研究。