储层流动单元划分方法与应用

研究区自 1975 年投入开发以来, 针对不同阶段 所暴露出来的矛盾与问题及时采取了井网加密、层系 调整和强注采等一系列的开发措施, 取得了较好的效 果。但 1990 年进入递减开发阶段后, 特别是 2000 年 以后, 油藏处于! 双高∀开发期。由于提液规模萎缩, 而相应的注水工作又始终徘徊在较低的水平, 致使近 几年的水驱开发效果变差。纵向上由于各层处于不 同的沉积环境, 加之岩性组合不同, 使层间非均质性 存在差异。从不同油层组纵向上非均质性参数统计 来看, 渗透率最大值为 3 573 10- 3 m2 , 最小值小于 1 10- 3 m2 , 渗透率变异系数为 0. 91, 表明非均质 性较强。
+ 2 318. 8Sn + 37. 44T k + 259. 73kp + 2 277. 7D k 运用上述判别函数对未参加建模的取心井已知 样品进行判别, 准确率为 93% , 因此可用其 对非取 心井的流动单元进行识别[ 6] 。
2. 2. 2 流动单元聚类分析 聚类分析的功能是根据研究对象之间亲疏程度
+ 2 327. 7Sn + 31. 98T k + 220. 62kp + 2 259. 3D k f 2= - 1 240. 84- 47. 7 - 0. 05K + 0. 39FZI
+ 2 327. 0Sn + 34. 23T k + 252. 23kp + 2 286. 9D k f 3= - 1 222. 18- 103. 0 - 0. 03K + 0. 55FZI
N o. 3
王志章等: 储层流动单元划分方法与应用
363
沙河 街 组 四 段 上 部 油 层, 油 藏 埋 深 为 1 800 ~ 2 400 m。所选研究区面积为 18 km2, 油层大体上 具有由南西向北东方向抬高的趋势。储层岩性以中 细粒砂岩为主, 具有高孔隙度、高渗透率特征。依据 岩性、电性特征统计, 储层平均孔隙度在 23% 左右, 平均渗透率为 283 10- 3 m 2 。结合沉积旋回组合 及岩层厚度变化特征, 纵向上对比划分出 3 个油层 组、10 个砂岩组和 30 个小层, 属于扇三角洲前缘亚 相沉积, 且以水下分流河道和前缘薄层砂、水下分流 间湾为主。研究区物源方向为北西向。
究区实际的地层流动带指数、砂地比、渗透率、孔隙度、渗透率突进系数、渗透率均值系数和隔夹层
分布密度等 7 个参数, 作为流动单元划分依据, 建立判识函数。将研究区流动单元划分为 3 类, 并
指出 类流动单元分布区具有较好的剩余油开发潜力, 划分的结果与沉积微相展布及实际开发状
况吻合较好。
关键词: 非均质性; 流动单元; 因子分析; 聚类分析; 判别分析
21. 22 0. 88 1. 35 0. 74 0. 1
305 0. 21
92. 5
24. 42 0. 71 2. 58 0. 39 0. 29
306 0. 08
8. 6
0
0 2. 14 0. 47 0. 87
程如下: f 1= - 1 210. 4- 27. 5 - 0. 05K + 0. 08FZI
364
天然气地球科学
Vol. 21
分析后, 把两者共同选择的参数挑选出来, 包括孔隙 渗透率均质系数和隔夹层密度等 7 个参数, 以此作 度、渗透率、流动层指数、砂地比、渗透率突进系数、 为研究区提取的实际地质参数[ 5] 。
主因子 1 2 3
表 1 R 型因子分析的前 3 个特征值
特征值 0. 139 104 0. 106 942 0. 052 725
贡献/ % 38. 792 521 68. 615 918 83. 319 534
R 型因子载荷 0. 012 016
- 0. 101 363 0. 029 422
0. 029 397 4 0. 079 566 2
0. 015 242 0. 012 862 0
产生的新参数 孔隙度( ) / % 渗透率( K ) / ( 10- 3 m2 ) 流动层指数( F ZI) 砂地比( S n) / % 渗透率突进系数( Tk ) 渗透率均质系数( kP ) 隔夹层密度( D k )
按照欧氏距离 0. 8 的标准( 图 2) , 可以将储层 流动单元划 分为 3 种类型, 即: & 类、 类和 ∋类。 & 类表示好的流动单元; 类表示中等的流动单元; ∋ 类表 示差的 流动 单元 。 2. 3 建立流动单元判别函数
0
0 1. 05 0. 95 0. 99
4 0. 35
1 313. 1 34. 92 0. 8 1. 13 0. 88 0. 18
5 0. 35
1 307. 6 36. 37 0. 99 1. 13 0. 88 0
6 0. 36
1 297. 8 33. 52 0. 03 1
1 0. 97
7 0. 34
数, 划分类型以聚类谱系图和地质解释结论吻合为 准, 再优选出能够有效划分流动单元的参数, 最后结 合该区块的沉积亚相等特征划分流动单元。
研究区沉积亚相为扇三角洲前缘沉积, 主要发 育水下分流河道、水下分流间湾、河口砂坝和前缘席 状砂微相, 其中水下分流河道、河口沙坝储层砂体厚 度较大, 延伸较远, 但储层及其厚度横向变化较大, 储层受到沉积环境、成岩作用和构造因素等影响, 具 有非均质性强等特点。在储集层沉积微相和小层对 比的基础上, 从取心井和测井解释入手, 抽取分布在 研究区内的 15 口取心井的样品, 定性选取 18 项参 数, 通过定量分析从众多的参数中优选出 7 个参数, 再做 Q 型聚类分析, 对分类的结果进行认真的对比 分析, 确保分类的合理性。在此基础上, 利用逐步判 别分析方法, 建立基于贝叶斯准则下的多组判别函 数, 定量评价流动单元的空间展布和流动单元的平 面分布规律, 供油田开发部署参考。
2 流动单元划分方法
2. 1 定性选择流动单元划分参数 流动单元的划分应充分考虑影响流动单元的多
种因素, 主要包括: 沉积相、储层岩石物理特征、成岩 作用以及岩石的微观孔隙结构等。笔者从多层面影 响因素考虑, 选用了如下 18 个参数:
孔隙度 ( ) , 反 映 储 层物 性 特 征, % ; 渗 透 率 ( K ) , 反 映 储层 渗 流能 力, 10- 3 m2 ; 动 层指 数 ( FZI ) , 反映储集特征、渗流特征及其非均质特征; 砂层 厚度 ( H ) , 小层中 砂岩 的厚 度, m; 有效 厚度 ( h) , 具有产工业油气能力部分的厚度, m ; 泥质含量 ( sh) , 反映岩性特征, % ; 砂地比( Sn) , 指垂向剖面上 的砂岩总厚度与地层总厚度之比, % ; 储层品质系数 [ ( / K ) 1/ 2 ] , 衡量储 层质 量好坏 的指标; 地层 系数 ( K H ) , 渗透率乘以砂层厚度, 表征小层内渗透层能 力大小; 粒度中值( Md ) , 反映岩性粗细, 沉积韵律; 储油能力( # So # H ) , 反映储集层储油能力, So 为 含油饱和度; 渗透 率变异系数( V k ) , 反映层间渗透 率的非均质程度; 渗透率突进 系数( T k ) , 纵向上最 高渗透率与各砂层总平均渗透率的比值; 渗透率级 差( J k) , 纵向上砂层最高渗透率与最低渗透率的比
第 21 卷 第 3期 2010 年 6 月
气田开发
天然气地球科学
N A T U R AL G A S G EO SCIEN CE
Vol. 21 No. 3 Jun. 2010
储层流动单元划分方法与应用
王志章1 , 何 刚2
( 1. 中国石油大学( 北京) 地球资源与信息学院, 北京 102249; 2. 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029)
进行定量分类, 至于各类的地质含义则需要结合研 究对象做出合理解释。因此, 要从储层沉积微相、岩 性、物性和孔隙度、渗透率特征等反复对比分析。逐 层对比解释是否合理, 如不合理则需选择不同的分类 统计量进行再次分类, 尤其是对那些样品归上类和归 下类各占 50% 的难度较大的样品, 更需要注意应用 地质综合解释, 直至每个小层样品对比分类与沉积、 岩性、物性、渗流特性吻合, 才能算完成聚类分析。
摘 要: 储层流动单元划分是进行已开发油田剩余油分布研究的重要方法。由于我国东部某油田某
区块受沉积环境、成岩作用和构造因素的综合影响, 储层非均质性强, 井间和层间矛盾突出, 综合含
水差异较大, 流动层带复杂等问题, 在储层流动单元划分中应从多方面考虑。通过主因子分析从能
够反映沉积环境、成岩作用、构造因素、岩石微观孔隙结构和储层物性等 18 个参数中优选出符合研
中图分类号: T E122
文献标识码: A
文章编号: 1672 1926( 2010) 03 0362 05
0 引言
流动单 元 的 概 念最 早 由 H earn C L 等[ 1] 在 1984 年提出。这一概念的引入和应用有助于提高 油藏描述精度、确定剩余油分布, 对调整开发部署方 案具有一定的指导意义。同时, 储层流动单元研究 也是油藏非均质性定量研究的新途径。前人[ 2 3] 对
1 研究区地质概况
我国东部某油田某区块, 开发目的层为古近系
收稿日期: 2009 10 15; 修回日期: 2010 01 11 作者简介: 王志章( 1962 ) , 男, 山东寿光人, 教授, 博士生导师, 主要从事油藏 描述、测录井地质、开发地质、储层 地震等方 面的教学 与科研
工作. E mail: w hx3998@ vip. s ina. com. cn.
Leabharlann Baidu
1 291. 8 36. 56 0. 88 1. 22 0. 82 0. 13
8 0. 35 %%
1 287. 8 %
34. 91 0. 75 1. 17 0. 85 0. 24 % %%%%
303 0. 21
93. 6
24. 94 0. 12 1. 82 0. 55 0. 89
304 0. 23
93. 3
表 2 从 18 个参数中挑选出的 7 个贡献量最大的参数
参数 / % K / ( 10- 3 m 2) F ZI
1 0. 36
1 320. 4
0
Sn
Tk
kP
Dk
0 1. 06 0. 95 1
2 0. 35
1 315. 9 35. 22 0. 95 1. 13 0. 89 0
3 0. 36
1 314. 1
值; 渗透率均值系数( kp) , 渗透率均质与最大渗透率 比值; 隔夹层分布密度( D k ) , 单位厚度储层 内的隔 夹层厚度。
图 1 R 型因子分析流程 2. 2 参数优化 2. 2. 1 利用因子分析优选参数
此次研究充分利用标志层、沉积旋回性、岩性组 合, 采用! 以旋回为基础、标志层为控制, 三级对比、逐 层细分, 厚度变化不大, 异相带区别∀的方法进行了地 层单元的划分对比。旋回对比建立了包括小层、单砂 层在内的多级地层格架。利用岩心分析刻度测井资 料, 建立了物性解释模型, 并对储层进行了二次解释 和参数汇总。然后在研究区选用了 15 口取心井中的 18 个反映流动单元的参数, 在小层内各参数的均值 构成一个样品。运用因子分析[ 4] , 找出能反映它们内 在联系和起主导作用的、数目较少的新参数进行研 究, 即无损于原来多个参数的信息, 又便于对众多的 参数进行分类和解释。通过主因子 ∃ ∃ ∃ R 型分析( 图 1) , 形成了 3 个主因子, 从 18 维空间降到 3 维空间 ( 表 1) 。为了进一步验证所选参数的可靠性, 又对 18 项参数用逐步判别分析方法进行了挑选, 不断改变 引入和剔出参数的临界值 F1 、F2 , 当 F1 = F2 = 5. 5 时, 挑选出 7 个参数( 表 2) 。经主因子分析和判别
流动单元的划分已做过一定的研究工作, 但在流动 单元划分中在参数的选择上多数是套用陈规, 没有 从区块沉积作用、成岩作用和构造作用的实际影响 以及影响作用的大小来进行筛选, 分类尚存差异, 有 待深入探讨。
鉴于上述问题, 结合我国东部某油田某区块的 沉积环境和储层的孔隙度、渗透率特征, 对该区流动 单元做了细致地划分。首先考虑能够综合反映沉积 环境、成岩作用、构造因素、岩石微观孔隙结构和物 性特征的地质参数, 组合不同参数进行统计分析, 力 求挑选出划分流动单元的 最佳参数。在实际操作 中, 采取了因子分析和判别分析联合挑选的方法, 把 2 种方法均挑 选出的参 数作为划 分流动单 元的参