基于灰色系統理論的儲層綜合評價

趙亮 宋江濤 劉虎(延長油田股份有限公司子長采油廠，陜西 延安 716000)

針對儲層綜合評價目前主要使用的方法有三類：①定性評價，包括了儲層宏觀、微觀、宏觀和微觀相結合的綜合評價方法；②半定量評價，結合應用數學所建立的一種半定量評價方法；③定量評價，基于灰色系統理論的儲層綜合評價方法。

前兩類定性評價和半定量評價所使用的方法，均受到研究人員主觀地質認知水平的影響，分類標準和評價結果會存在一定的差距，同時，選取的參數不同也會不同程度的影響儲層綜合評價結果的一致性。為此，本文采用了基于灰色系統理論的儲層綜合評價方法，這種定量評價方法降低了個人主觀因素和因評價參數的變化對最終評價結果的影響。

1 研究區地質概況

子長油田屈家溝區位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中東部，伊陜斜坡整體具有東高西低的特征，坡降8～10m/km，發育因差異壓實作用引起的相對簡單的鼻狀隆起構造。屈家溝區主力油層為長61-3層，孔隙度為10.3%，滲透率為1.04×10-3μm2，屬于低孔、低滲、低豐度、低產巖性油藏。

圖1 屈家溝區位置圖

2 選評價參數

儲層綜合評價應滿足平面上的整體性和分類標準可操作性強的特點。為了提高儲層綜合評價的準確性，應優選出多項具有代表性的參數進行評價。根據屈家溝區的基礎地質資料的豐度及分布情況，最終引入砂巖厚度、砂地比、孔隙度、滲透率、沉積微相六種評價參數，并在這六種參數中進一步優選。

為了優選出相對獨立的儲層評價參數，本文引用譜系聚類分析方法[1]。用距離來刻劃變量之間的相關性，即歐氏距離：

由于上述六種評價參數的量綱及物理意義均不相同，為了降低量綱對計算過程的影響和操作方便，需要對數據進行變換處理，本文使用極差正規化變換方法。變換后的數據無量綱，且在0～1 的范圍內變化。通過聚類分析最終可繪制出屈家溝區聚類分析譜系圖(圖2)。

圖2 屈家溝區長61-3儲層聚類分析譜系圖

根據譜系聚類分析結果，泥質含量和其它參數相似性最低，而相似性最高的兩組參數為砂巖厚度和砂地比，可將其中的砂地比去掉。最終優選出了砂層厚度、孔隙度、滲透率、沉積微相、泥質含量五個參數進行儲層綜合評價。

3 確定評價參數的權系數

灰色系統理論分析法中確定各類評價參數權系數的目的是總結各類評價參數的親疏關系，分清主次關系，明確儲層評價的重要參數和因素，掌握不同評價參數之間的內在聯系，對整了評價系統進行定量描述和解析。具體操作包括了子母序列的選定，聯系數、關聯度和權系數的計算。

3.1 選定子、母序列

計算評價參數權系數之前，需要確定儲層評價的子母序列。主要是理清評判事件與各類參數的內在聯系，最終實現可用一種評價參數定量刻畫評判事物的特征。上述這種按一定規律分布的參數指標，稱為關聯分析的母序列：

{X0t(0)} t=1，2，…，n

分析過程中可決定被評判事物特性的各子參數的有序排列即是子序列，考慮主因素的m 個子因素，則有子序列：

{X0t(i)} t=1，2，…，n；i=1，2，…，m

對泥質含量，其值越小，反映儲層物性越好。本文把泥質含量的數值作倒數處理，以便使其變換后的數值越大越利于油氣儲集。由于系統中各評價參數的物理意義和量綱均不相同。因此本文采用均值化變換方法對原始數據進行無量綱化處理。

3.2 關聯系數和關聯度

具體計算過程中，引入了分辨系數ρ，其目的是為了提高灰關聯系數之間的差異顯著性，降低最大絕對差數值太大對數據真實性的影響。通常情況下ρ ∈[0.1，1]，本文取值0.1。

統計可知，子母因素之間的關聯度越靠近1，則關系越緊密，說明該子因素對母因素的影響越大。

3.3 評價參數權系數的確定

根據計算得出的關聯度，通過歸一化處理即可得到權系數。本次選取的砂巖厚度一個參數為母因素，選取孔隙度、滲透率、泥質含量、沉積微相四個參數為子因素。根據上述計算方法和流程，最終計算出了各評價參數的權系數(見表1)。

表1 各參數權系數統計表

4 儲層綜合分類評價

通過評價權系數的計算，將優選出的評價參數綜合考慮，即可計算出一個綜合性且具有代表性的儲層綜合評價指標值，最后可根據儲層綜合評價指標值分布范圍進行儲層綜合分類。具體計算公式如下：

式中：Re表示綜合評價指標；n 表示評價參數的個數；Ai表示評價參數的權系數；Bi表示評價參數。

根據計算結果，儲層發育越好的區域，相應的儲層綜合評價指標也越大，為含油有利區。

本文運用拐點法，確定各類儲層的分閾值，最終可根據儲層評價指標值在平面上區分出Ⅰ類(有利儲層)、Ⅱ類(較有利儲層)、Ⅲ類(差儲層)儲層的分布區域。

根據儲層綜合評價指標值分類閾值圖，可以發現曲線上有3 個拐點，每個拐點就是相應2 類儲層的區分點，即分類閾值(圖3)。具體分類閾值為：A 點(3.0)、B 點(4.0)和C 點(6.0)，并確定了各類儲層的分級標準(見表2)。

表2 儲層分級標準表

圖3 屈家溝區長6儲層分類閾值圖

在此基礎上，經過回歸分析可以確定各類儲層相關評價參數的分布范圍(表3)。

表3 各類儲層評價參數分布表

根據長61-3儲層綜合評價平面分布圖，I 類儲層主要分布在主河道砂體較為發育的區域，在研究區北部呈小范圍條帶狀展布，II 類儲層主要分布在分流河道及河道側翼的大部分區域，分布范圍較為廣泛，III 類儲層主要分布在河道側翼向河間洼地過渡區域分布，分布范圍最小。

圖4 長61-3儲層綜合評價圖

5 結語

基于灰色系統理論的儲層綜合評價，消除了個人主觀因素和評價參數選取不同對評價結果的影響，是一種可靠的定量評價方法。基于此方法最終將子長油田屈家溝長61-3儲層評價分為3 類：I 類儲層主要分布在主河道砂體較為發育的區域，II 類儲層主要分布在分流河道及河道側翼的大部分區域，III 類儲層主要分布在河道側翼向河間洼地過渡區域分布。評價結果符合本區的地質開發特征，達到了預期的效果。

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