二連盆地巴48斷塊砂巖儲層流動單元劃分研究

高超，楊滿平

1.山東科瑞石油工程技術研究院(山東東營257067)2.燕山大學(河北秦皇島066004)

二連盆地巴48斷塊砂巖儲層流動單元劃分研究

高超1，楊滿平2

1.山東科瑞石油工程技術研究院(山東東營257067)
2.燕山大學(河北秦皇島066004)

儲層流動單元的劃分是儲層流動單元評價的前提，是研究流動單元生產動態的基礎。合理地劃分儲層流動單元對剩余油分布的預測、開發方案的調整、采收率的提高都具有相當重要的意義。從參數的選取入手，對劃分儲層流動單元的參數進行分類，提出參數的選取原則并對參數進行選取;運用聚類分析的方法對儲層流動單元進行劃分，結果把儲層流動單元劃分為A、B、C 3類;通過生產動態特征對儲層流動單元的劃分結果進行驗證。驗證表明:該種劃分方法較合理，可以指導油田生產。

儲層流動單元;參數分類;劃分方法;劃分驗證;聚類分析

在我國'已開發的大部分油田都發現于陸相含油氣盆地內'其沉積模式以河流-三角洲沉積為主。在這種沉積環境中'砂體沉積規模小'側向延續性差'非均質性強[1］。儲層流動單元的研究為認識和探索這種非均質油藏提供了有效手段'可以提高油藏描述精度、確定剩余油分布規律及改善開發效果等[2-5］。以巴48斷塊油藏為例'對儲層流動單元進行了劃分并運用動態資料進行驗證。

1 概況

巴48斷塊構造處于二連盆地馬尼特坳陷東北部的巴音都蘭凹陷'位于南洼槽巴Ⅰ號構造帶上。內部發育了2條近于平行的北東向正斷層'將斷塊分割為3個自然區塊。含油層系主要位于阿四段Ⅲ油組和阿三段AⅡ油組。研究的層段位于阿四段Ⅲ砂層組'自上至下發育了Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4、Ⅲ-5、Ⅲ-6共6個小層'屬于扇三角洲沉積'是典型的地層超覆油藏。研究區儲層物性較差'孔隙度在6.19%～17.88%之間'平均為14.85%;滲透率在(0.22～74.57)×10-3μm2之間'平均為25.04×10-3μm2'屬于中低孔低滲油藏。

2 參數選取

2.1 參數分類及選取原則

通過大量的資料調研、分析、統計'把描述儲層流動單元的參數主要分為5種類型。在描述儲層流動單元的每一類型參數中又包含許多參數，詳見表1。

參數的選擇是劃分流動單元的關鍵'如果選擇的不恰當'劃分出來的流動單元也就沒有意義'更談不上指導油氣開發。參數的選取是準確劃分儲層流動單元的基礎'然而在研究流動單元時都希望盡可能把描述儲層流動單元和區別不同儲層流動單元的每一個參數拿出來分析'但是真正完全分析這些參數是不太可能的'也沒有必要。選取的參數能準確地、全面地刻劃和反映儲層流動單元的特征'有時某一類參數之間存在很大的相關性'如果都選取就顯得有些重復。選取的參數要在空間上具有一定的可比性'同時具有易于統計的操作性。因此'可選擇其中具有代表性的參數作為表征儲層流動單元的參數[6-7］。

2.2 選取過程

2.2.1 參數的來源分析

通過對研究區的參數進行統計分析'來自于測井解釋的成果參數有泥質含量、砂巖厚度、砂巖有效厚度、夾層厚度、孔隙度、滲透率、含油飽和度等;來自于巖心綜合分析的參數有層理構造、粒度中值、垂直滲透率與水平滲透率之比、孔隙結構類型等;來自于試油生產資料的參數有原油黏度、原油密度、體積系數、膠質瀝青質的含量等;經過計算可以獲得的參數有凈毛比、滲透率變異系數、滲透率突進系數、滲透率級差系數、孔喉半徑、流動帶指數、流動系數、存儲系數等。

2.2.2 關系式分析

在描述儲層流動單元的參數中有一些滿足一定的關系式。如果這些參數都作為劃分儲層流動單元的參數就顯得多余'只要選擇一個作為代表即可。例如'砂巖厚度就等于砂巖有效厚度與隔夾層厚度的和、凈毛比等于砂巖有效厚度與砂巖厚度的比等。

2.2.3 相關程度分析

在描述儲層流動單元的參數中發現有一些滿足較好的相關性。例如'在研究區中的取心井資料分析顯示粒度中值和泥質含量存在很好的相關性'相關程度為0.965 7(圖1);孔喉半徑與流動帶指數也存在較好的相關性'相關程度為0.990 4(圖2)。如果對應的2個參數之間存在很好的相關性'再用兩者共同來刻劃儲層流動單元就會出現了重復且還會對劃分帶來不必要的麻煩。粒度中值主要依靠取心資料統計分析'然而研究區只是對部分井段取心導致該參數統計的資料不足'為此選擇泥質含量作為劃分儲層流動單元的參數。由于許多學者認為流動帶指數物理意義不是很準確'而孔喉半徑的物理意義相當明確'為此選擇孔喉半徑來作為劃分儲層流動單元的參數。

表1 描述儲層流動單元的參數分類

圖1 粒度中值與泥質含量的相關程度曲線

圖2 孔喉半徑與流動帶指數的相關程度曲線

2.3 選取結果

通過對參數的分類及研究區資料的豐富程度、相關性的統計'結合參數選取的原則'研究區儲層流動單元劃分的參數選取孔隙度、滲透率、滲透率變異系數、孔喉半徑、泥質含量、砂巖有效厚度、含油飽和度、流動系數、存儲系數。

3 流動單元劃分

3.1 劃分方法及步驟

聚類分析是把某一對象的集合分成由類似的對象組成的多個類的分析過程[8-9］。聚類分析的目標就是把某一事物在相似的基礎上收集到的參數進行分類。聚類分析是衡量不同數據源之間的相似性或相似程度'把數據源分類到不同的族中。這種分析正好符合儲層流動單元的定義'在同一儲層流動單元中'儲層的巖性和物性相同或相似'不同的儲層流動單元其巖性和物性有很大的差別。這就是說'按照相似的原則把參數源聚類到不同的儲層流動單元里。

運用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)軟件中的聚類分析模塊將選取的9個參數進行聚類。其聚類步驟如下:

1)確定研究對象。在研究區內一共解釋的砂體有245個'其中含油(油層、差油層)的單砂體94個'非含油(致密層、水層)的單砂體162個。在這162個砂體中有151個屬于致密砂體'致密砂體物性條件差(平均孔隙度7.69%;平均滲透率0.667×10-3μm2)且很難參與油水流動的過程'在這里把他們劃分為最差的流動單元D類'這里不做研究。因此'在研究區只對油層、差油層砂體進行儲層流動單元的劃分。

2)將選取的9個參數進行整理加載到SPSS軟件的數據編輯器中'分別在數據變量編輯窗口下編輯各參數的名稱、類型、精度(有效數字)等。

3)在SPSS軟件的數據分析窗口中'選擇聚類模塊中的快速聚類進行分析;在分析時多次調換聚類的數目、聚類的方法來查看劃分的結果是否合理。

4)將聚類分析劃分的結果導出并處理為標準格式。

3.2 劃分結果

通過SPSS軟件的聚類分析和反復的調整聚類的數目、聚類的方法'最終將研究區儲層流動單元劃分為3類'即A類、B類、C類。通過聚類分析獲得了各類儲層流動單元參數的凝聚點、分布范圍及劃分標準(表2)'其中凝聚點是以歐氏距離最小為基本原則計算的。不同類型流動單元在地質特征上反映不同的巖性、物性及孔隙結構'其描述如下:

表2 不同儲層流動單元參數凝聚點、分布范圍及劃分標準

3.2.1 A類流動單元(較好)

從測井解釋成果來看'該流動單元具有滲透率較大'孔隙度較大'儲層的非均質程度較弱'孔喉半徑較大'泥質含量較低'有效厚度較大'含油飽和度的值較高'具有較強的滲流能力和儲集能力。從沉積相上看'A類流動單元主要為河口壩和水下分流河道砂體'巖性比較均質'以細砂巖為主'位于A類流動單元的油井一般單井產量較高'并且同屬于A類的注采井組水驅效果比較好。從所占比例來看'A類流動單元占厚度累計的22.04%。

3.2.2 B類流動單元(中等)

從測井解釋成果來看:該流動單元物性一般'儲層的非均質程度中等'孔喉半徑中等'泥質含量相對于A類有所增加'有效厚度變薄'含油飽和度的值變差'具有一般的滲流能力和儲集能力。從沉積相上看'B類流動單元分布特征與A類一致'主要為河口壩和水下分流河道砂體'但要比A類流動單元分布的更加廣泛'巖性主要以細砂巖為主。位于B類流動單元的油井產量中等。從所占比例來看'B類流動單元占厚度累計的36.61%。

3.2.3 C類流動單元(較差)

從測井解釋成果來看:該類流動單元物性較差'儲層的非均質程度偏強'孔喉半徑較小'泥質含量相對最高'有效厚度較薄'含油飽和度的值較低'具有較差的滲流能力和儲集能力。從沉積上看'C類流動單元多分布在分水下流河道側緣、前緣席狀砂以及廢棄河道等的細粒沉積物中。位于C類流動單元的油井產量較差'一般注水表現為不見效或不明顯。從所占比例來看'C類流動單元占厚度累計的41.35%。

3.3 合理性驗證

從儲層流動單元的劃分結果可知'流動單元的類別不同'儲層的物性特征也不同。也就是說在壓力一定的條件下允許流體通過的能力不同'在油田生產動態特征上也有所不同[10］。因此'可以選用油田生產特征來驗證儲層流動單元劃分的合理性。

3.3.1 初期產能

對研究區的射孔層段、試油數據和初期產能數據進行統計'并計算每個儲層流動單元射孔層段的流動系數。由于研究區目的層段較短且構造高度變化較小'忽略了各井之間地層壓力差異對儲層產能的影響'將初期產油量和初期產液量按照流動系數、吸水指數的大小匹配到射孔層段'得出各儲層流動單元的初期產液量和初期產油量。統計結果表明(表3):A類流動單元的初期產液能力較高'一般大于18m3/d;B類流動單元的初期產液能力中等'一般為5～18m3/d;C類流動單元的初期產液能力較差'一般小于5m3/d'甚至有不產液現象。

3.3.2 產液狀況

產液剖面統計表明:A類流動單元的產液能力強;B類產液能力開始大幅度下降;C類流動單元產液能力較差'甚至沒有產液能力。例如'研究區的巴48井4個射孔層段不同時期的產液能力。表4中的29號砂體為A類流動單元在3個不同測試時期的產液能力較強'平均為7.8m3/d;32號砂體為B類流動單元在3個不同測試時期的產液能力較差'平均為0.7m3/d;30號砂體和35號砂體為C類流動單元在3個不同測試時期的產液能力'其產液能力最差'甚至出現不產液現象。

表3 儲層流動單元類型與初期產能的關系

表4 巴48井產液能力測試

3.3.3 吸水狀況

吸水剖面統計表明'A類流動單元的吸水能力較強'一般大于6m3/d;B類吸水能力開始變差'一般為1～5m3/d;C類吸水能力最差'甚至沒有吸水能力'一般小于1m3/d。但有的層段吸水能力差的主要原因是砂體不連通導致的。例如'研究區的巴48-20井一共打開5個層段進行注水'其中A類流動單元的吸水能力遠大于B類和C類的吸水能力'吸水占整個研究井段的72.32%;而B類和C類的吸水能力較差'分別占18.86%和7.14%(表5)。這主要是因為18號和19號砂體與周圍井的對應層位不連通使大量的注入水被15號砂體吸收。該砂體與相鄰的巴48井連通的29號砂體在第3次測試產液能力時含水率已經達到68.3%'但下部的30號、32號和35號砂層一直都不見水(表4)。

表5 巴48-20井吸水能力分析

4 結論

1)通過對參數的分類及研究區的資料的豐富程度、相關性的統計'結合參數選取的原則研究區儲層流動單元劃分的參數'選取9個參數來劃分儲層流動單元。

2)采用聚類分析的方法將研究區的儲層流動單元劃分為3類'并結合礦場的初期產能、產液狀況、吸水能力等動態資料對劃分進行驗證。驗證結果表明該方法劃分儲層流動單元可行'經得起實踐的考驗。

3)由于不同的油藏控制流動單元的因素不同'選取的參數也不同。因此'參數的分類和選取是合理劃分儲層流動單元的必要前提。

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Division of reservoir flow unit is a prerequisite for the evaluation of reservoir flow units，and it is also the basis to study the dynamic production of the flow units.The reasonable division of reservoir flow units is of very important significance to the prediction of remaining oil distribution，the adjustment of develop programs and enhancing oil recovery.The parameters for the division of reservoir flow units are classified，the principle for selecting the parameters is proposed and the reasonable parameters are selected.The division of the flow units of Ba-48 fault-block sandstone reservoir is finished using cluster analysis，and the flow units are classified into three types.The flow unit division result is verified by dynamic production characteristics，and it is shown that the flow unit division result is reasonable and can be used for guiding oilfield production.

reservoir flow unit;parameter classification;division method;division verification;cluster analysis

尉立崗

2014-11-25

國家自然科學基金“非均質油藏不穩定注水機理及參數優化設計研究”(編號:50804041)

高超(1986-)'男'主要從事油藏描述與油氣田開發理論及應用的研究。