張 鑫

(西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065)

儲(chǔ)層非均質(zhì)性是儲(chǔ)層的巖性、物性、電性、含油氣性及微觀孔隙結(jié)構(gòu)等在三維空間上分布的不均一性和變化，是儲(chǔ)層的普遍特性[1]。儲(chǔ)層非均質(zhì)性分為孔隙非均質(zhì)性、平面非均質(zhì)性、層內(nèi)非均質(zhì)性和層間非均質(zhì)性。儲(chǔ)層非均質(zhì)性主要表現(xiàn)為滲透率的差異，是影響油氣采收率的主要因素。目前，主要定量表征滲透率非均質(zhì)性的參數(shù)有：滲透率變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)和級(jí)差。但是，這些參數(shù)都存在一個(gè)共同的缺陷，即忽略了儲(chǔ)層滲透率的變化過程及變化方向。因此本文提出一個(gè)新的非均質(zhì)參數(shù)來定量表征儲(chǔ)層滲透率非均質(zhì)性。

1 儲(chǔ)層宏觀非均質(zhì)描述方法及其存在的問題

描述儲(chǔ)層宏觀非均質(zhì)性，主要從表征參數(shù)和表征方法兩個(gè)方面展開[1]。

1.1 表征參數(shù)

1.1.1 單一參數(shù) 在儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究中，儲(chǔ)層非均質(zhì)性的集中表現(xiàn)為滲透率的變化，通過求取滲透率的變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)和級(jí)差等參數(shù)來定量表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性[2]。

根據(jù)中國石油天然氣總公司頒布的標(biāo)準(zhǔn)[3-5]，目前儲(chǔ)層非均質(zhì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。

表1 儲(chǔ)層非均質(zhì)劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.1.2 綜合參數(shù) 將多個(gè)單一參數(shù)進(jìn)行一定的技術(shù)處理求得一個(gè)綜合性參數(shù)來表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性，以此避免單一參數(shù)表征的片面性。當(dāng)前，主要有加權(quán)平均法、變差函數(shù)法、模糊數(shù)學(xué)法等方法，并都在實(shí)際儲(chǔ)層研究中得到了有效的應(yīng)用。

1.2 表征方法

1.2.1 表征參數(shù)法 表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性最直觀的、最基礎(chǔ)的方法，即直接求取反映儲(chǔ)層非均質(zhì)性的表征參數(shù)值[6]。當(dāng)前，直接求取參數(shù)值的方法主要有統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和勞倫茲曲線法。

1.2.2 儲(chǔ)層地質(zhì)建模法 儲(chǔ)層地質(zhì)建?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)油氣儲(chǔ)層的定量表征及對(duì)各級(jí)非均質(zhì)性的刻畫，但是建模精度受到取心井和取心井段資料的限制[7]。儲(chǔ)層地質(zhì)建模主要有三種途徑：經(jīng)驗(yàn)公式法、確定性建模和隨機(jī)建模。

1.2.3 生產(chǎn)信息描述法 同一油氣田內(nèi)不同井的產(chǎn)量等數(shù)據(jù)差異較大，可以通過油氣井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)很好地推斷出儲(chǔ)層的非均質(zhì)特征[8]。但生產(chǎn)信息描述法只適用于油氣田的開發(fā)5段，而且只能輔助性地表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性，要全面、系統(tǒng)地表征儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，必須通過實(shí)地求取表征參數(shù)或儲(chǔ)層建模的方法。

1.2.4 新技術(shù)、新方法的應(yīng)用 近年來，隨著核磁共振[9]、示蹤技術(shù)[10]、色譜-質(zhì)譜儀[11]、GIS 技術(shù)[12]等新技術(shù)和新方法的出現(xiàn)及其在儲(chǔ)層非均質(zhì)性表征研究中的應(yīng)用，儲(chǔ)層研究更精細(xì)、更多樣。

1.3 儲(chǔ)層宏觀非均質(zhì)性表征參數(shù)存在的問題

目前定量表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性的參數(shù)主要有滲透率變異系數(shù)、滲透率突進(jìn)系數(shù)及級(jí)差。這三個(gè)參數(shù)都是在油田開發(fā)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，從不同的角度和側(cè)重點(diǎn)對(duì)儲(chǔ)層的非均質(zhì)性進(jìn)行表征。從這三種參數(shù)的算法上看，理論上其計(jì)算數(shù)值的分布都是無界的，不便于定量評(píng)價(jià)非均質(zhì)程度[13](見圖1)。

上述參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在著一定的表征盲點(diǎn)：

(1)滲透率變異系數(shù)：對(duì)于兩個(gè)滲透率變化幅度近似而滲透率均值差別較大的砂體，滲透率均值小的砂體所計(jì)算出的滲透率變異系數(shù)總是更大，相對(duì)忽略了對(duì)非均質(zhì)程度的考慮(見圖1(a))。

(2)滲透率突進(jìn)系數(shù)：在其計(jì)算中忽略了滲透率變化過程，對(duì)于非均質(zhì)程度不同的儲(chǔ)層，可能得到相同的突進(jìn)系數(shù)(見圖1(b))。

圖1 儲(chǔ)層宏觀非均質(zhì)定量表征參數(shù)缺陷[13]

(3)級(jí)差：該參數(shù)強(qiáng)調(diào)滲透率最大值和最小值之間的絕對(duì)差異，而忽略了滲透率的變化過程，因此導(dǎo)致級(jí)差并不能反映儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度(見圖1(c))。

(4)儲(chǔ)層非均質(zhì)的常用表征參數(shù)(級(jí)差、變異系數(shù)和突進(jìn)系數(shù))是對(duì)樣本差異性的整體表征，沒考慮樣本的排布，而樣本的排布恰恰更關(guān)鍵。馬勇新[14]、王增林[15]、周煦迪等[16]的研究也說明儲(chǔ)層非均質(zhì)的排布對(duì)油田開發(fā)有著重要的影響?？v向非均質(zhì)的排布嚴(yán)重影響到層系劃分和分采分注工藝，橫向非均質(zhì)的排布嚴(yán)重影響到注采井網(wǎng)井距優(yōu)化。

2 儲(chǔ)層非均質(zhì)系數(shù)的提出

2.1 定義

綜上所述，當(dāng)前常用來表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性的參數(shù)對(duì)于儲(chǔ)層宏觀非均質(zhì)程度的定量刻畫能力都相對(duì)較弱。對(duì)此，本文提出一個(gè)表征儲(chǔ)層宏觀非均質(zhì)程度的新參數(shù)—滲透率非均質(zhì)系數(shù)。

本文滲透率非均質(zhì)系數(shù)是指某地層中一單層的滲透率與其相鄰單層的滲透率之差的平均值，其計(jì)算公式為：

式中：ki-統(tǒng)計(jì)層段內(nèi)第i個(gè)單層的滲透率值，μm2；kk-滲透率非均質(zhì)系數(shù)；n-統(tǒng)計(jì)層段內(nèi)滲透率值的個(gè)數(shù)。

由滲透率非均質(zhì)系數(shù)的計(jì)算公式可知，當(dāng)儲(chǔ)層為均質(zhì)儲(chǔ)層時(shí)，kk等于零。

2.2 應(yīng)用效果對(duì)比

DZ40059井長4+5的滲透率值(見圖2)。該段地層劃分為五小層，根據(jù)其滲透率值，計(jì)算每小層的滲透率變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)、級(jí)差、非均質(zhì)系數(shù)及平均滲透率(厚度加權(quán)平均)，計(jì)算結(jié)果(見圖3)。

根據(jù)圖3，五個(gè)小層的滲透率變異系數(shù)、級(jí)差、突進(jìn)系數(shù)、平均滲透率的計(jì)算結(jié)果幾乎相同，滲透率非均質(zhì)系數(shù)差別較為明顯。

圖2 DZ40059井長4+5滲透率

圖3 滲透率非均質(zhì)參數(shù)計(jì)算結(jié)果

結(jié)合圖2與圖3，有以下分析：

(1)參考表1有，此段地層均為非均質(zhì)型地層。

(2)五個(gè)小層的滲透率值大小相似，但其排布不同，計(jì)算所得非均質(zhì)參數(shù)中，只有滲透率非均質(zhì)系數(shù)的計(jì)算結(jié)果差別明顯。這正印證了上文所述，現(xiàn)有非均質(zhì)參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中忽略了滲透率的變化過程，而本文所提出的滲透率非均質(zhì)系數(shù)可以。

參考文獻(xiàn)[16]研究表明，滲透率最大值層的位置對(duì)油田開發(fā)影響較大：隨著滲透率最大值層從油藏底部向頂部移動(dòng)，正旋回型油藏的水驅(qū)采收率先保持不變，然后逐漸下降至一個(gè)最小值，最后迅速上升。

查看圖2可以知道，五個(gè)小層按各自的滲透率最大值在該小層的位置距離底部由近及遠(yuǎn)的順序?yàn)椋?+55、4+51、4+53、4+54、4+52。結(jié)合圖 3 中滲透率非均質(zhì)系數(shù)計(jì)算結(jié)果，有以下結(jié)論：

(1)五個(gè)小層的滲透率非均質(zhì)系數(shù)由小到大為：4+55、4+51、4+53、4+54、4+52，這與其滲透率最大值所在位置到其所在層底部位置遠(yuǎn)近順序一致，滲透率最大值所在位置越靠近底部，該層滲透率非均質(zhì)系數(shù)越小。

(2)4+55與4+51、4+53與4+54滲透率最大值所處位置距所在小層的距離分別相同，但4+53與4+54滲透率非均質(zhì)系數(shù)大小相近，4+55與4+51的滲透率非均質(zhì)系數(shù)大小相差較大。4+55的滲透率值變化較小，是由小及大地變化，而4+51的滲透率忽大忽小無規(guī)律變化。所以，滲透率變化越小，滲透率非均質(zhì)系數(shù)越?。环粗?，滲透率變化越大、越不規(guī)律，滲透率非均質(zhì)系數(shù)越大。

根據(jù)文獻(xiàn)[16]的研究結(jié)論，結(jié)合以上分析，滲透率最大值所在位置越靠近油層底部，滲透率非均質(zhì)系數(shù)越小，采出程度越大。所以，在進(jìn)行開發(fā)層系劃分與重組時(shí)，滲透率非均質(zhì)系數(shù)越小越好。

3 結(jié)論

(1)滲透率變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)和級(jí)差在實(shí)際應(yīng)用中忽略了滲透率的變化過程。

(2)滲透率非均質(zhì)系數(shù)在滲透率變化趨勢(shì)改變時(shí)改變。滲透率變化越小，滲透率非均質(zhì)系數(shù)越小；反之，滲透率變化越大、越不規(guī)律，滲透率非均質(zhì)系數(shù)越大。

(3)滲透率非均質(zhì)系數(shù)越大，水驅(qū)油藏采出程度越小。

(4)本文提出的滲透率非均質(zhì)對(duì)開發(fā)層系的劃分與重組有重要的意義。

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