流动单元的划分方法

流动单元的划分方法
1.定义
流动单元是横向上和纵向上连续的，具有相似的渗透率、孔隙度和层理特征的储集带。

流动单元定义的提出为砂岩的储集层的划分及作图提出了比较量化的定义，同时为油藏动态的数值模拟提供了一个比较理想的基础。

并且，流动单元是一个相对的概念，从宏观到微观的不同级次上的，影响流体流动的岩石特征和流体本身渗流特征相似的储集岩体，都可以称之为流动单元。

随着开发阶段的深入，根据油田实际地质开发条件的需要，流动单元的级次应该不断细化，一般分为以下4个级次：
1）标志层法：用区域上稳定发育的泥岩或夹层进行划分，把泥岩或夹层纵向上分隔开的每一个层都称之为一个流动单元；
2）沉积相法：用沉积相进行划分，把某几个相带或某几个相带的组合称之为流动单元；
3）成因相法：把在沉积相带研究基础上进一步细分出的成因相或岩相作为流动单元；
4）渗流单元划分：具有特定的影响流体流动的岩石物理特征，是一个成因砂体或砂体内部的次级要素，其外界与成因砂体和次级要素的边界相一致，不能穿相。

渗流单元分析的目的是建立符合油藏精细数值模拟所需的三维地质模型。

2.描述储层流动单元的参数分类
描述储层流动单元的参数主要有以下几类：沉积特征参数、储层宏观参数、储层微观孔隙结构参数、流体物性参数和综合参数。

表1-1 描述储层流动单元分类
参数类型典型代表
沉积特征参数层理构造、粒度中值、泥质含量、砂岩厚度、
砂岩有效厚度、净毛比、夹层厚度
储层宏观参数孔隙度、渗透率、渗透率变异系数、渗透率突进系
数、渗透率极差系数、垂直渗透率与水平渗透率之
比
储层微观孔隙结构参数孔隙结构类型、孔隙半径、平均渗流半径、流动带
指数
流体物性参数含油饱和度、原油粘度、原油密度、体积系数、胶
质沥青质含量
综合参数流动系数、存储系数
流动单元参数的选取要紧密的和油藏地质和油藏工程，以及生产区的研究目的联系起来，选取流动单元参数尤其重要，一般，这些参数主要有孔隙度、渗透率、粒度中值、泥质含量、地层系数、饱和度、传导系数、存储系数、孔喉半径、孔喉比等。

其中，孔隙度和渗透率是反映宏观特征的主要参数，尤其是进行流动单元的研究，渗透率尤为重要；粒度中值和泥质含量则在一定程度上能反映沉积环境，但是二者的相关性很好，只要选取其中一个参数，避免分析权重的影响；另外，一般还要选取孔喉半径等能反映微观孔隙结构的相关特征参数，只有全面考虑到地下流体相关的各种特征参数，才能准确的进行流动单元的划分。

3.流动单元划分方法
流动单元的划分方法已从最初定性的、宏观的以沉积相、夹层、隔层和断层等控制边界划分发展为当前的以定量的、微观的孔隙结构、渗流特征等差异为分类标准的研究划分，并
且结合应用了一系列数学方法和计算机技术。

突破了储层非均质研究的多级次旋回和沉积体系-相分析方法的传统模式，为复杂储层非均质的研究提供了新的思维方式。

综合目前流动单元的划分方法，主要有以下几种：
一．露头沉积界面分析法
焦养泉等人提出，在野外露头储层研究中，正确识别隔挡层，并据此划分流动单元是一项重要的基础性工作，它是深入探讨储层非均质性、总结规律并进行储层模拟的基础。

二．沉积岩相划分法
F.X.Jian等人提出识别流体流动单元即是鉴别具有相似岩石物理特性的三维岩体。

该方法基于沉积因素是控制流体流动的主要因素，认为通过等时地层边界的识别就可将储层划分为一系列的相对独立的不与外界发生流体交换的储集体，即流动单元。

因此流动单元的划分是在详细的钻井岩心沉积学研究的基础上，将储层划分为具有特定沉积、成岩特征的岩相。

为了将岩心研究结果应用于未取心井中，则采用判别分析方程进行识别，根据取心井建立判别函数，应用建立的模型，根据测井组合资料定量识别不同岩相。

三．孔喉半径法
最近，J.M.Alden等人提出，利用R35孔喉半径来划分和评价岩石物理流动单元的方法。

R35的值可以通过压汞法或图像分析法直接通过测试数据获得，也可利用Winland公式：J.M.Alden等根据R35孔喉半径的分布范围将岩石物理流动单元分为4种类型：
（1）巨孔喉流动单元：R35孔喉半径>10um;
（2）大孔喉流动单元：R35孔喉半径介于2-10um之间；
（3）中孔喉流动单元：R35孔喉半径介于0.5-2um之间；
（4）微孔喉流动单元：R35孔喉半径>0.5um。

四．岩性-物性划分法
岩性-物性划分法是采用多项参数及地质特征描述来划分流动单元，首先是将储层进行沉积分层，在沉积分层的基础上，再按岩石物理特征对其进行进一步的细分，一般用孔隙度、渗透率、厚度、有效厚度、泥质含量、流体饱和度、沉积构造及岩石颜色等对储层进行分段，用聚类或交汇图的方法确定流动单元的类型。

五．流动带指数划分法
流动带指数划分法是根据Kozeny-Carman方程由孔隙度和渗透率来求得。

具体方法如下：
按照孔隙几何相的理论，平均孔隙半径被定义为横剖面面积和润湿周界的比值。

Kozeny 和Carman从孔隙几何相的理论出发，利用平均水力半径的概念，应用Poissouille和Darcy 定律推导出孔隙度和渗透率之间的关系式：
这被称为Kozeny-Carman方程。

式中：K-渗透率，毫达西；
-有效孔隙度，小数；
φ
e
Fs-孔隙形状系数；
S gv-单位颗粒体积的表面积；
τ-孔隙介质的迂回度。

Fs习惯上称为Kozeny系数，对大多数储集层岩石来说，通常介于5-100之间。

整个τ2
式子S Fs gv 22τ是一个关于多孔介质的地质特征的函数，随孔隙性质变化而变化。

为了有效应用Kozeny-Carman 方程，必须把它转换成直线方程。

上式两边分别除以φe 开平方得：
如果渗透率单位为10-3um 2，则上式变为
这就是定量划分流动单元的一个很重要的公式。

定义如下参数：
储层质量指数（渗透率与孔隙度之比的平方根乘以0.0314）：
标准化孔隙度指数（即孔隙体积与颗粒体积之比）：
流动带指数（储层质量指数与标准化孔隙度指数之比）：
此式说明FZI 是把结构和矿物地质特征、孔喉特征结合起来判定孔隙几何相的一个参数，因此，可以准确地描述油藏的非均质特征。

将这些参数带入上式两边取对数得：
这一公式表明，在RQI 与φe 的双对数关系图上，具有相同FZI 值的样品将落在同一直线上，具有不同的FZI 样品落在一组平行的直线上，同一直线上的样品具有相似的孔喉特征，从而构成一个流动单元。

六．多重参数聚类分析法
该种方法的重点是根据研究区资料的完整情况,确定出参与聚类的参数，然后根据所选参数进行聚类分析，从而划分出流动单元。

聚类过程中常用的聚类方法是聚合法。

此种方法在聚类之前将每一个样品点都认为是单独的一类，然后根据表示流动单元亲密关系的一种统计量为划分依据，认定所有的样品点聚合为同一类时关系最密切，然后将其它相对关系较为密切的聚合为一类，由此原理，依次对每个样品点进行合并，最终将所有样品点聚为一类，由此可得到流动单元的关系图。

以上流动单元的划分方法，各有特点和利弊，因而选取那类划分的方法，主要取决于所要研究的流动单元的层次性和目的性，以及资料的种类和丰富程度。

例如对单砂体流动单元的划分，沉积岩相划分法的精度就达不到要求；而露头沉积界面分析法优点是直观,但是储层的露头很难找到，甚至没有露头，不能普遍应用；孔隙半径划分法的优点是对孔隙结构大小有直观的反映，但是由于资料少，不能每口井，每个砂体都测其孔隙半径,数据难以获得，因此也有局限性，但是可以进行小范围的开发井区的划分和进行验证；而岩性一物性划分法和流动带指数划分法由于其数据量大，资料齐全，代表性强，因此是流动单元划分的主要方法。

在资料齐全的情况下，聚类分析法是非常好的选择。

参考文献
1.解伟. 低渗透储层流动单元的划分[D]. 西北大学, 2005.
2.高超. 巴48断块砂岩储层流动单元研究[D]. 燕山大学, 2012.
3.张迪. 鄂尔多斯盆地红河油田长8油层组储层流动单元研究[D]. 长江大学, 2015.
4.孙健评, 徐学品, 孙继伟,等. 双河油田开发后期流动单元划分方法[J]. 新疆石油地质，1990,20（2）：154-157.
5.陈程, 王秀兰, 卢栋,等. 双河油田储层渗流单元分析及应用[J]. 石油地质与工程,2001,15(1):15-18.
6.岳大力, 吴胜和, 林承焰. 碎屑岩储层流动单元研究进展[J]. 中国科技论文, 2008, 3(11):810-818.。