喻 鵬，楊付林，Kegang Ling，Oyinkepreye David Orodu，楊興業(yè)

(1.北部灣大學，廣西 欽州 535000；2.University of North Dakota， North Dakota Grand Forks 58202-8264；3.Covenant University，Ogun Ota 999062；4.中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

水力單元(Hydraulic Unit，簡稱HU)作為表征油氣藏的基本單元體，既可以是勘探體系中壓力統(tǒng)一的儲集巖體[1-2]，也可以是開發(fā)體系之中區(qū)別于其他流體并保有特定邊界的小型滲流體[3-4]。國內外關于水力單元的研究已日趨多元化，比如以水力單元作為基礎載體研究油氣田開發(fā)特征[5-6]，或是通過水力單元形成更精準的物性解釋模版[7-8]。低滲致密儲層在大牛地氣田發(fā)育廣泛，開采特征多且呈低壓低產態(tài)勢，大部分儲量未能及時動用，架構更精細的水力單元模型對加深研究區(qū)地質認識具備一定現實意義。以確定性單元分類為基礎，結合地學數據挖掘算法，搭建研究區(qū)單元模型，并借助空間分析法對儲集體發(fā)育及剩余儲量分布規(guī)律進行評價，為氣藏的挖潛提供了地質依據。

1 基于貝葉斯推論水力單元預測表征技術

1.1 貝葉斯推論

水力單元后驗概率庫的建立依托測井響應及巖心分類信息，也是進行水力單元貝葉斯挖掘計算的基礎?；诤篁灨怕蕩炜梢源_定交會區(qū)間的從屬單元，進而判別未取心段水力單元[9-10]，多測井交會后驗概率表達式：

p(HUj|xi)=p(HUj)p(xi|HUj)/p(xi)

(1)

式中：xi為綜合測井交會；p(xi)為p(x1∩x2∩…∩xn)的多測井交會概率；i為交會維數；j為水力單元類型；p(HUj)為j單元在多測井交會總域上的先驗概率；p(xi︱HUj)為j單元發(fā)生條件下x1∩x2∩…∩xn條件概率；p(HUj︱xi)是HUj后驗概率。

1.2 水力單元識別及程序設計

不同水力單元的流動及巖石物理特征差異在測井響應上有所體現，基于該差異性[11]設計識別程序。首先，針對巖心樣本的流動層帶指標FZI[12-13]和測井響應參數進行Spearman相關分析，優(yōu)選出同FZI相關性更高的測井參數參與區(qū)間劃段，測井參數的劃段則可利用均分、指數遞增以及累積概率等分段法，進而利用完成區(qū)間劃段后的測井參數來進行多測井交會區(qū)間的構建。以多測井交會區(qū)間為計算域，根據式(1)編寫程序，循環(huán)統(tǒng)計樣點單元發(fā)生于各區(qū)間的概率，確定優(yōu)勢基值，用以識別預測目標研究區(qū)的水力單元類型。同時針對已知樣段設計回判程序，用以檢驗識別效果。

2 實際應用

基于上述研究，將水力單元的識別方法應用于鄂爾多斯盆地致密儲層。研究區(qū)構造隸屬伊陜斜坡單元偏北向(圖1)，平均坡降為6～9 m/km，地層傾角為0.3～0.6 °，總體上為西南低、北東高的平緩單斜，區(qū)內少量發(fā)育鼻狀隆起。根據地層對比及沉積分析，選取小壕兔-大16井區(qū)H3氣層進行精細研究，據旋回及巖電特征，氣層縱向劃為H31和H322個小層。研究區(qū)為河流沉積環(huán)境，含礫巖、粗-中砂巖及細粉砂巖，顆粒分選為中—差。

圖1 研究區(qū)地理位置及構造展布

2.1 水力單元的識別及預測

根據研究區(qū)地質情況選取FZI結合水力單元的特征參數(標準化孔隙度φz、有效孔隙度φe、儲層品質指數RQI)進行聚類，優(yōu)選對孤立點處理占優(yōu)的Ward系統(tǒng)分析法，將儲層水力單元劃為4類。進而選取4口關鍵井，進行FZI同測井參數的Spearman相關分析(表1)。

表1 取心井測井FZI相關分析數據

由表1可知：Rt及AC同FZI相關性更高；D16井的Rt相關系數最高，為0.70；所有井AC、Rt同FZI的相關系數分別為0.42和0.54，進一步說明Rt、AC同FZI的相關性更好，故選取二者參與測井二維交會區(qū)間域的構建。采用傳統(tǒng)的累積概率法對AC、Rt參數劃段，并將劃段后的測井命名為AC-A(3)、Rt-A(4)(3、4分別代表各測井劃段數)，采用指數函數遞增法對Rt曲線進行探索劃段，同時將劃段后的曲線定義為Rt-B(4)(表2、3)，將測井曲線二維交會域分別定義為1(AC-A和Rt-A)、2(AC-A和Rt-B)。

不同交會域上的流動單元具備一定物性差異，基于上述定義的測井曲線二維交會域，利用編寫的水力單元預測程序，循環(huán)統(tǒng)計樣點單元發(fā)生于各區(qū)間的概率，計算樣點單元的后驗概率庫HU-1、HU-2(1，2分別代表2種不同的交會域)。通過執(zhí)行已知樣段水力單元類型的回判程序，統(tǒng)計分析預測結果的擬合優(yōu)度(圖2)。由圖2可知，2套后驗概率庫的HU識別結果理想，預測滲透率同巖心滲透率的可決系數均在0.50以上，其中，HU-2概率庫在每口井的回判結果中都具有相對較高的可決系數，優(yōu)選概率庫HU-2參與后續(xù)水力單元的預測工作。

表2 累積概率法劃段區(qū)間

表3 累積概率法及指數函數遞增法劃段區(qū)間

圖2 不同概率庫預測水力單元擬合優(yōu)度對比

2.2 水力單元空間模型的構建

識別研究區(qū)39口井各測井點段水力單元類型，并將其進行4類離散變量處理，運用序貫指示模擬法架構水力單元空間模型[19]。在隨機進程中通過分小層、分單元逐次估計搜索徑值，在變差擬合環(huán)境下進行逐層模擬。同時,選用抽稀法剔除D52和D30井，重復之前思路重構模型并截取剖面(圖3)。由圖3可知，抽稀動作并未干擾模型精度，預測的抽稀井點同巖心數據基本吻合，在一定程度上驗證了模型的精確性。

圖3 抽稀井軌跡水力單元預測剖面比對

2.3 水力單元地質體關聯驗證

從地質體空間分布平面特征看，小層水力單元的分布同研究區(qū)砂體的展布趨勢對應良好，FZI高值區(qū)同厚砂區(qū)關聯性強。模型輸出變差參數則反映了物源向同主變程走向的一致性，最大、最小變程分別為2 886.87、1 000.24 m，同研究區(qū)沉積特征相契合。

從典型井聯井剖面上看(圖4)：1、2類單元物性較好，同含礫砂巖及粗、中砂關聯較強；3類單元和中、細砂巖性匹配，D1剖面軌跡中該單元少量對應粗砂，主要是由于該井分布于河道主體位置；物性較差的4類單元則同細、粉砂展現出較高的相關性?；跇狱c信息作孔喉半徑回歸分析，R25相關系數最高(R2=0.927)且關聯Pittman經驗公式(PR25)。和R25匹配程度高，表明水力單元不但關聯巖性，同流動特征也密不可分。

圖4 D1井聯井剖面

R25=0.186k0.472φ1.202

(2)

PR25=8.599R25k0.059φ-1.552

(3)

式中：R25為汞飽和度為25%時研究區(qū)樣本的孔喉半徑，μm，表征了儲層孔喉分布特征；PR25為Pittman經驗公式，表征了儲層微觀非均質性。

單井水力單元打開程度與氣井動態(tài)直接相關，選擇一批投產時間接近的氣井，定性分析初期產氣速率同HU的關系(圖5)。在動態(tài)分析基礎上對采氣井按產氣量劃為高產井(H)、中產井(M)及低產井(L)3類，隨機選擇3口驗證井并統(tǒng)計水力單元累計打開程度。由圖5可知：H組井初期產能大多保持較高值，1、2類較好單元打開程度所占權重大；M組井產能較H組略低，主要集中分布于2類單元中；L組屬低產井組，主要打開3類偏差單元儲層，該組井射孔域1類水力單元基本不發(fā)育。因此，各參數在某種程度上均與研究區(qū)單元具有一定關聯，亦檢驗了模型的合理性。

圖5 井生產動態(tài)、射孔厚度及井間水力單元分布關系

2.4 水力單元綜合評價分析

2.4.1 水力單元同沉積微相展布關系

微相反映了具備獨特儲層性質的最小一級砂體環(huán)境，控制地下流體滲流規(guī)律及砂體非均質性。研究區(qū)單元控制因素研究結果表明，沉積作用是影響其類型及展布的首控因素。隨機選取第一模擬層單元與微相分布對比(圖6)可以看出：研究區(qū)單元平面展布基本受控于沉積相，研究區(qū)辮狀河心灘沉積區(qū)同曲流河邊灘沉積區(qū)是1類單元發(fā)育區(qū)；河道微相則多對應2類水力單元發(fā)育區(qū)；河道沉積區(qū)2、3類單元交替發(fā)育，河漫灘沉積區(qū)主要發(fā)育3類水力單元；4類單元在研究區(qū)所占比重相對較小，少量分布在決口扇和天然堤沉積區(qū)。

圖6 第一模擬層水力單元同沉積微相平面展布

2.4.2 水力單元同天然氣分布關系

以水力單元精細表征為前提，根據井網部署和生產動態(tài)，深入剖析研究區(qū)采氣滲流特征，結合數模手段研究剩余儲量分布，其規(guī)律同單元空間特征對應明顯(圖7)。1類水力單元上布設的開采井具有易流出特點，開發(fā)效果好。該類單元單位厚度無阻流量為2.16×104m3/d，由于部分單井地質儲量較大，故井間天然氣剩余儲量仍然很大，如：心灘DK4—DK15—DK3、DK27—DK33井區(qū)及邊灘DK5—D15井區(qū)，但此類單元的分布范圍受限。2類水力單元儲滲能力略遜于1類單元，單位厚度產能為1.11×104m3/d，如D1-1-128—D1-1-104井區(qū)，具有一定挖潛空間，但由于部分井單井地質儲量較低，導致了剩余儲量不足，如D1-4-6—D1-4-46井區(qū)。3類水力單元橫向上具有較好的連續(xù)性，在平面分布連片，儲層內部空間分布均勻，產能分布范圍為0.02×104～1.94×104m3/d，貢獻率為37.48%，由于分布面積廣，亦是提高氣藏采收率過程中亟待突破的對象，如D1-1-55—D1-1-47等低速井區(qū)，也有較高的剩余儲量。4類水力單元儲量小、滲流能力差，生產價值最小。

圖7 第一模擬層剩余氣地質儲量及豐度平面展布

3 結論與建議

(1) 采用Ward系統(tǒng)分析法對儲層水力單元進行劃分的效果較好，可將水力單元劃分為4類。水力單元的空間配置關系決定了剩余氣儲量分布的差異性：1、2類水力單元儲層物性較好，采氣效果較好，單井地質儲量大的井區(qū)間仍具有一定挖潛空間；3類水力單元儲層物性一般，剩余儲量分布較廣，亦是提高氣藏采收率過程中亟待突破的對象。

(2) 測井曲線Rt、AC同流動層帶指標相關性更高，適合參與測井二維交會區(qū)間域的構建。測井參數劃段是后驗概率庫構建的基礎，區(qū)域背景的不同導致適用測井的劃段方法也不盡相同。研究區(qū)指數函數遞增法劃分的Rt段間樣點更具代表性，該特殊段間聚簇規(guī)律同儲層高含水的特性相關。

(3) 將貝葉斯推論與建模技術相結合應用于致密氣儲層水力單元的預測表征，預測效果較好，可在同類氣藏單元識別及基于單元的滲透率預測實踐上進行推廣。根據不同地質背景亦可將測井交會維數擴至多維，結合測井-FZI相關分析優(yōu)選系數高的測井項個數作為交會維數，可最大程度接近地質實際。