劉 鼎 李國雄 陳向東 任穎惠 牛嘉偉

(1. 西北大學地質(zhì)學系大陸動力學國家重點實驗室， 西安 710069；2. 延長油田股份有限公司富縣采油廠， 陜西 延安 727500)

J71區(qū)塊位于陜北斜坡中部，其儲集性能和滲流結(jié)構(gòu)差異較大，非均質(zhì)性強。為了更好地研究與評價該區(qū)儲層，本次研究利用J71區(qū)塊長63儲層目的層段油田開發(fā)資料，確定儲層評價參數(shù)，建立評價參數(shù)的解釋標準，對J71區(qū)塊長63儲層流動單元進行分類。

1 儲層流動單元評價體系

1.1 分類評價參數(shù)

J71區(qū)塊長63儲層沉積相主要為三角洲前緣亞相沉積，其微觀孔隙類型多樣、結(jié)構(gòu)復雜，儲集性能相差懸殊，非均質(zhì)性強，孔滲關系復雜，儲層研究的難度較大。在本次研究中，進行儲層流動單元劃分，選用流動層帶指標(FZI)、單滲砂層厚度、有效厚度、滲透率、孔隙度、含油飽和度、儲能參數(shù)、泥質(zhì)含量等8項參數(shù)進行綜合評價。這些參數(shù)側(cè)重點各不相同，可不同程度地反映主要地質(zhì)特征[1]。

1.2 分類特征

在確定流動單元評價標準時，著重分析該區(qū)上述8項參數(shù)及相應地質(zhì)條件對儲層流動單元的控制作用。利用流動層帶指標和巖性 - 物性劃分相結(jié)合的劃分方法，將J71區(qū)塊長63油層組儲層流動單元劃分為3類流動單元，分別為Ⅰ類流動單元、Ⅱ類流動單元、Ⅲ類流動單元[2]。其中Ⅰ類流動單元的滲流能力和儲集能力較好；Ⅱ類流動單元的滲流能力和儲集能力一般；Ⅲ類流動單元的滲流能力和儲集能力較差。表1所示為J71區(qū)塊長63油層流動單元分類及儲層評價參數(shù)。

表1 J71區(qū)塊長63油層流動單元分類及儲層評價參數(shù)

2 灰色模型的評價原則與方法

2.1 分類評價指標

采用灰色理論儲層流動單元的分類原則和處理方法，通過8項參數(shù)對研究區(qū)不同類別的低滲透儲層流動單元進行統(tǒng)計，以其平均數(shù)據(jù)列作為儲層流動單元評價劃分指標。如式(1)所示：

Xoi={Xoi(1),Xoi(2),…,Xoi(n)}

(1)

式中：Xoi為統(tǒng)計平均數(shù)據(jù)列；n為評價參數(shù)的總數(shù)；i=1,2,…,m-1，m為分類總數(shù)。

其評價標準權(quán)系數(shù)的建立可以通過準確率和分辨率聯(lián)合求取。

(2)

式中：Yoi為評價標準權(quán)系數(shù)數(shù)據(jù)列；σi為標準差；k=1,2,…,n。

將研究區(qū)儲層分為3類，則分類總數(shù)m等于3。對于相鄰的權(quán)系數(shù)(i=1,2,…,m-1)，采用左右平均值來處理：

(3)

對邊際權(quán)系數(shù)分左、右兩邊進行如下處理：

左邊：Yoi(k)=Yoi(k)，i=1

右邊：Yoi(k)=Yoi-1(k)，i=m

最后，對研究區(qū)流動單元評價指標的權(quán)系數(shù)進行標準化處理：

(4)

得到評價指標數(shù)據(jù)列Xoi和權(quán)系數(shù)數(shù)據(jù)列Yi后，依據(jù)研究區(qū)流動單元分布特征及其分析方法，通過精確率與分辨率聯(lián)合分析賦予每個評價指標以不同的權(quán)系數(shù)，并結(jié)合研究區(qū)具體地質(zhì)特征和分類流動單元地層參數(shù)進行參數(shù)分析統(tǒng)計和調(diào)整[3]。建立研究區(qū)長63儲層流動單元綜合評價指標體系，表2所示為J71油藏長63儲層流動單元評價參數(shù)。該體系中包括8項地層參數(shù)：流動層帶指標、最大單滲砂層厚度、有效厚度、儲能參數(shù)、滲透率、孔隙度、含油飽和度、泥質(zhì)含量，其權(quán)系數(shù)分別為1.9、1.6、1.6、1.6、1.3、1.2、1.0、0.8。

表2 J71油藏長63儲層流動單元地層參數(shù)

2.2 定量評價方法

運用灰色系統(tǒng)理論[4]，能夠較準確地劃分流動單元。評價當中，需要評價數(shù)據(jù)列X、被比較數(shù)據(jù)列Xoi及需要進行定量分類評價時對應的權(quán)系數(shù)數(shù)據(jù)列Yi，分別用式(5)、(6)、(7)表示：

X={X(1),X(2),…,X(n)}

(5)

Xoi={Xoi(1),Xoi(2),…,Xoi(n)}

(6)

Yi={Yi(1),Yi(2),…,Yi(n)}

(7)

對目標層的地層參數(shù)進行標準化處理，將需評價的數(shù)據(jù)列X和被比較數(shù)據(jù)列Xoi均值化，使其成為無量綱且標準化后的數(shù)據(jù)列Xo(k)和Xi(k)，用式(8)、(9)表示：

(8)

(9)

經(jīng)過標準化處理后的Xo、Xi用式(10)表示：

Xo={Xo(1),Xo(2),…,Xo(n)}

(10)

Xi={Xi(1),Xi(2),…,Xi(n)}

(11)

最后，運用層點標準指標絕對差極值加權(quán)組合放大技術(shù)計算灰色多元加權(quán)系數(shù)，如式(12)所示：

(12)

Δi(k)=|Xo(k)-Xi(k)|

(13)

式中：Pi(k) —— 數(shù)據(jù)列Xo與Xi在k點的灰色多元加權(quán)系數(shù)；

Δi(k) —— 第k點Xo與Xi的標準指標絕對差；

Yi(k) —— 第k點參數(shù)的權(quán)系數(shù)；

A—— 灰色分辨系數(shù)，在0.5～1.0之間選取，通常取0.5。

在此基礎之上可以得到灰色加權(quán)系數(shù)序列Pi(k)：

Pi(k)={Pi(1),Pi(2),…,Pi(n)}

(14)

在此過程中，由于涉及的系數(shù)較多，反映的信息過于分散，故不便于優(yōu)選和比較；因此，采用綜合歸一的技術(shù)來解決這類問題，即將各個數(shù)據(jù)點集中為單值。 其表達式如下：

(15)

式中，Pi為灰色多元加權(quán)歸一系數(shù)的行矩陣。

由此，得到關聯(lián)度序列：

Pi={P1,P2,…,Pn}

(16)

最后，按照最大隸屬原則計算特征向量的最大值，由上述行矩陣數(shù)據(jù)列得到最終結(jié)果：

(17)

式中，Pmax為特征向量的最大值。

以上述分析結(jié)果作為采用灰色理論綜合評價預測儲層流動單元的結(jié)論，通過灰色理論集成，可實現(xiàn)對目的層段流動單元的綜合評價與定量分析，從而劃分出研究區(qū)儲層流動單元。

2.3 實例分析

以研究區(qū)T225-55井長63層為例，對評價參數(shù)、標準和權(quán)系數(shù)進行處理。根據(jù)以上流動單元的評價指標及對應層點數(shù)值，列出式(18)所示評價灰色多元加權(quán)分析處理矩陣：

(18)

根據(jù)評價參數(shù)及層段標準化方法，通過式(8)、(9)計算標準化矩陣；運用目的層點標準指標絕對差的方法，按式(13)計算儲層流動單元評價特征值處理的標準化距離矩陣。

應用層段標準指標絕對差極值加權(quán)組合放大技術(shù)，根據(jù)式(14)計算評價特征值處理的的灰色多元加權(quán)系數(shù)序列；利用綜合歸一技術(shù)，按式(15)計算多元歸一系數(shù)矩陣：

P(5)=[0.897 0.672 0.524]

(19)

最后根據(jù)上述最大隸屬原則，得出評價處理灰色多元加權(quán)歸一系數(shù)。其特征值向量中的最大值Pmax為：

Pmax=max{P(5)}=0.897

(20)

評價結(jié)果表明，鐵225-55井與Ⅰ類流動單元關聯(lián)程度最大，其儲層流動單元可以劃分為Ⅰ類。最后，對這些系數(shù)特征值向量按照大小排列，其結(jié)果進一步驗證了評價結(jié)果的可靠性。

3 儲層流動單元的評價

采用上述灰色系統(tǒng)儲層流動單元綜合評價方法，運用灰色多元加權(quán)歸一分析和處理技術(shù)，對J71油藏長6儲層流動單元進行分類。長63層段儲層流動單元分類評價統(tǒng)計結(jié)果顯示：Ⅰ類流動單元的井數(shù)比例為4.1%；Ⅱ類流動單元的井數(shù)比例為60.8%；Ⅲ類流動單元的井數(shù)比例為35.1%。該區(qū)Ⅱ類儲層流動單元占主導地位，其滲流能力和儲集能力弱于I類流動單元，但仍是該區(qū)發(fā)育的有利流動單元[5]。

通過上述儲層流動單元研究，實現(xiàn)了對研究區(qū)長63儲層的分類描述。圖1所示為J71油藏長63儲層流動單元分類評價成果圖。

在J71油藏長63層段，Ⅰ類流動單元甜點很少，零星分布，表明整體儲滲條件相對一般。Ⅱ類流動單元在平面上的分布面積較大，連片程度較好，由北東向南西方向分布，主要分布于油藏中部。Ⅱ類流動單元是控制研究區(qū)勘探開發(fā)最主要的方向。Ⅲ類流動單元主要分布于河道砂體的邊部和河道側(cè)翼微相帶上，呈延伸狀分散在Ⅰ類、Ⅱ類流動單元四周及邊側(cè)部位。

4 結(jié) 語

利用不同類別巖性、物性、儲層參數(shù)的綜合分析評價結(jié)果，建立了流動單元多參數(shù)定量分類綜合評價指標體系。運用灰色理論及儲層流動單元定量評價的分類原則和評價方法，通過8項參數(shù)對流動單元進行定量評價，從而得出J71長63儲層的定量綜合評價。

針對長63儲層各井篩選出的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類流動單元，按其滲流能力和儲集能力評價分為較好、一般和較差3類。該區(qū)Ⅰ類流動單元主要有T225-55、T226-57和T227-56及其周圍控制區(qū)域，其分布數(shù)量很少，且較為零散；而Ⅱ類流動單元在整個油藏分布廣泛，主要沿北東向南西方向分布，Ⅱ類流動單元是控制研究區(qū)勘探開發(fā)最主要的方向。Ⅲ類流動單元主要分布在河道砂體的邊部和河道側(cè)翼微相帶上，其滲砂體厚度相對較小，孔隙度、滲透率、含油飽和度較低，物性差，非均質(zhì)程度相對較高，呈延伸狀分散在Ⅰ類、Ⅱ類流動單元四周及邊側(cè)部位。

圖1 J71油藏長63儲層流動單元分類評價成果圖