儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用

侯冠群1.成都理工大學(xué)　四川成都　610059　2.中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院　山東東營(yíng)　257000

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儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用

侯冠群1.2
1.成都理工大學(xué)四川成都6100592.中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院山東東營(yíng)257000

【摘要】針對(duì)儲(chǔ)層的發(fā)育特點(diǎn)，將用來處理復(fù)雜不確定性問題的模糊綜合評(píng)價(jià)和灰色關(guān)聯(lián)方法進(jìn)行疊合構(gòu)建出一種新的儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法，并對(duì)蘇里格氣田蘇X井區(qū)盒8下段儲(chǔ)層進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，取得了較好的評(píng)價(jià)效果。實(shí)踐表明該方法方便、有效，為儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)研究提供了新的思路并具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】?jī)?chǔ)層；綜合評(píng)價(jià)；模糊灰色；蘇里格氣田；盒8下段

一、引言

儲(chǔ)層評(píng)價(jià)一直是油氣勘探和開發(fā)中一項(xiàng)重要的研究工作。目前儲(chǔ)層評(píng)價(jià)大致具有兩種形式：一種是基于科學(xué)技術(shù)的評(píng)價(jià)，如測(cè)井技術(shù)評(píng)價(jià)、地震技術(shù)評(píng)價(jià)、測(cè)試技術(shù)評(píng)價(jià)等，這種評(píng)價(jià)多是直接的、單一的、簡(jiǎn)單的、確定性的評(píng)價(jià)；一種是基于科學(xué)方法的評(píng)價(jià)，如模糊綜合評(píng)價(jià)、灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)、層次分析評(píng)價(jià)等，這種評(píng)價(jià)多是間接的、綜合的、復(fù)雜的、不確定性的評(píng)價(jià)。按照L.A.Zadeh教授1973年提出的“不相容原理”即“隨著系統(tǒng)的復(fù)雜程度不斷提高，人們對(duì)儲(chǔ)層精確而有意義地描述的能力不斷的降低，以致在達(dá)到某一個(gè)閾值之后，系統(tǒng)的精確性和復(fù)雜性之間呈現(xiàn)出幾乎是相互完全排斥的性質(zhì)”，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行前種形式的評(píng)價(jià)往往評(píng)價(jià)難度大，評(píng)價(jià)效率不高，而后種形式的評(píng)價(jià)則應(yīng)用較廣泛。

本文在已有儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)上，嘗試將模糊理論與灰色理論結(jié)合起來，并根據(jù)多信息疊合的思想提出一種新的儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法。應(yīng)用該方法對(duì)蘇里格氣田某井區(qū)盒8下段儲(chǔ)層開展儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)工作取得了良好的實(shí)際效果，評(píng)價(jià)結(jié)果與油氣勘探開發(fā)成果之間具有較好的吻合，可以有效地指導(dǎo)氣田的勘探開發(fā)。

二、儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法

結(jié)合模糊綜合評(píng)判和灰色關(guān)聯(lián)評(píng)判的方法原理以及多信息疊合的思想，構(gòu)建起一種新的儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)思路和方法（圖1），以期能夠?qū)?chǔ)層整體做出客觀的、全面的、切合實(shí)際的評(píng)價(jià)。

（一）建立評(píng)價(jià)集

評(píng)價(jià)集的建立一般包括評(píng)價(jià)的因素集、評(píng)語集及權(quán)重集。

圖1　儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法流程

因素集即評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是根據(jù)評(píng)價(jià)任務(wù)與目標(biāo)的需要進(jìn)行選取而建立起來的能夠全面系統(tǒng)地反映評(píng)價(jià)對(duì)象的一系列較為完整的、相互之間存在有機(jī)聯(lián)系的評(píng)價(jià)指標(biāo)的集合。目前在儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)中常見的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括儲(chǔ)層厚度（砂體厚度、有效厚度等）、儲(chǔ)層物性（孔隙度、滲透率等）、儲(chǔ)層微觀特征（孔隙結(jié)構(gòu)、成巖作用）、儲(chǔ)層非均質(zhì)特征（滲透率變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)等）等多方面的內(nèi)容。需要注意的是因素集的建立不是一個(gè)簡(jiǎn)單隨意的過程，需要遵從普遍性的基本準(zhǔn)則，如整體性原則、科學(xué)性原則、可比性原則、實(shí)用性原則等，因此在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中不是選取的參數(shù)指標(biāo)越多越好，而是應(yīng)該具有整體性、代表性和相對(duì)獨(dú)立性，總體來看評(píng)價(jià)指標(biāo)宜少不宜多，宜簡(jiǎn)不宜繁，同時(shí)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)符合客觀實(shí)際，保證數(shù)據(jù)的可得性、可靠性和可操作性。最終建立的因素集可記為：

評(píng)語集也稱評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象評(píng)價(jià)結(jié)果狀態(tài)的一種刻畫和決斷。評(píng)語集可以是一組定性的描述，如（很好、好、中等、差、很差）或者（一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)）等，也可以是一組定量的數(shù)值，如（0.2，0.4，0.6，0.8）等，一般評(píng)價(jià)等級(jí)多劃分為3-5個(gè)。最終建立的評(píng)語集可記為：

權(quán)重集用來反映評(píng)價(jià)因素的相互關(guān)系和重要程度，確定權(quán)重的方法有很多，通常可分為客觀賦權(quán)法和主觀賦權(quán)法，常見的方法有德爾菲法、主成分分析法、層次分析法等，可根據(jù)實(shí)際的情況靈活選取，并且最后常將權(quán)值進(jìn)行歸一化處理。最終建立的權(quán)重集可記為：

（二）確定隸屬度

隸屬度是進(jìn)行綜合定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，通過它實(shí)現(xiàn)從因素集到評(píng)語集的映射關(guān)系，進(jìn)而建立起基礎(chǔ)評(píng)價(jià)矩陣。隸屬度的確定有多種方法，如統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)法、專家經(jīng)驗(yàn)法、二元對(duì)比排序法、分布函數(shù)法等，其中分布函數(shù)法是比較常用的方法，主要包括矩形分布、梯形分布、哥西分布、嶺形分布等。最終建立的基礎(chǔ)評(píng)價(jià)矩陣可記為：

其中rij表示評(píng)價(jià)對(duì)象中第i個(gè)因素對(duì)第j種評(píng)語的隸屬度。

（三）模糊綜合評(píng)價(jià)

通過權(quán)重集與基礎(chǔ)評(píng)價(jià)矩陣的模糊合成運(yùn)算，得到評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合隸屬度。模糊合成運(yùn)算主要有取大取小運(yùn)算、乘積取大運(yùn)算、取小求和運(yùn)算、乘積求和運(yùn)算等，一般常用的是乘積求和運(yùn)算。最終建立的模糊合成運(yùn)算公式記為：

其中bj表示評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)第j種評(píng)語的綜合隸屬度，一般

一般根據(jù)B各分量的大小按照最大隸屬度原則可對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行綜合評(píng)判，同時(shí)為了使綜合評(píng)價(jià)更方便合理，將綜合隸屬度歸一化與評(píng)語集作進(jìn)一步綜合，得到模糊綜合評(píng)價(jià)值。最終建立的模糊綜合評(píng)價(jià)值可記為：

其中K為評(píng)價(jià)對(duì)象的數(shù)目， bkj為第k個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)第j種評(píng)語的綜合隸屬度。

根據(jù)ck的大小，就可以對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象集進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)價(jià)。

（四）灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)

將基礎(chǔ)評(píng)價(jià)矩陣每一行歸一化處理，通過與評(píng)語集的合成運(yùn)算，得到評(píng)價(jià)對(duì)象的比較數(shù)列。一般采用乘積求和運(yùn)算。最終建立的灰色比較數(shù)列記為：

其中di表示評(píng)價(jià)對(duì)象第i種因素的灰色序列值。

根據(jù)最優(yōu)指標(biāo)集確定參考數(shù)列記為：

其中vio表示第i個(gè)因素的最優(yōu)指標(biāo)。

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)公式計(jì)算不同比較數(shù)列與參考數(shù)列之間各個(gè)因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)，灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)公式，一般采用鄧氏關(guān)聯(lián)度計(jì)算方法，可記為：

其中eki表示第k個(gè)對(duì)象第i個(gè)因素的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

將灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)與權(quán)重集作進(jìn)一步綜合得到不同評(píng)價(jià)對(duì)象的灰色關(guān)聯(lián)度。最終建立的灰色關(guān)聯(lián)值可記為：

其中K為評(píng)價(jià)對(duì)象的數(shù)目

根據(jù)gk的大小，就可以對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象集進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)價(jià)。

（五）多信息疊合

多信息疊合的思想是將評(píng)價(jià)中平面上可獲取的多種相關(guān)的信息（如評(píng)價(jià)指標(biāo)信息、模糊評(píng)價(jià)信息、灰色關(guān)聯(lián)信息等）按照一定的算法有選擇地疊合在一起得到組合的信息，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的綜合評(píng)價(jià)。常用的疊合方法有乘積疊合、累加疊合，也可以多次疊合，如雙重乘積疊合、乘積累加疊合、乘積取小疊合、雙重累加疊合、累加乘積疊合等。

（六）儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)分析

將最終的儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際勘探開發(fā)成果進(jìn)行對(duì)照分析，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類、排序，預(yù)測(cè)有利區(qū)，指導(dǎo)勘探開發(fā)。

三、儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法應(yīng)用

盒8下段是蘇里格氣田的一套主力碎屑巖氣層，具有低滲、低壓、低豐度、大面積分布的特點(diǎn)，儲(chǔ)層是影響天然氣富集的關(guān)鍵因素，基于此以蘇里格氣田某井區(qū)盒8下段為研究對(duì)象應(yīng)用上述儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法開展了儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)，并進(jìn)一步闡述了該方法在實(shí)際評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。

（一）確定因素集：根據(jù)研究區(qū)盒8下段儲(chǔ)層的特征和實(shí)際的研究資料情況參照指標(biāo)選擇原則最終確定評(píng)價(jià)指標(biāo)為砂體厚度（H）、孔隙度（Φ）、滲透率（K）、非均質(zhì)綜合系數(shù)即滲透率變異系數(shù)與突進(jìn)系數(shù)之積（Zk=Vk×Tk），建立因素集為：

（二）確定評(píng)語集：根據(jù)研究區(qū)盒8下段儲(chǔ)層的發(fā)育情況和指標(biāo)特征，將評(píng)語集劃分為4個(gè)級(jí)別，并確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1） ，建立評(píng)語集為：

表1　蘇X井區(qū)盒8下段儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)表

（三）確定權(quán)重集：根據(jù)層次分析法并結(jié)合其他主、客觀賦權(quán)法確定不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，建立權(quán)重集記為：

（四）確定隸屬度：參照建立的評(píng)價(jià)集，經(jīng)過多次試算選用嶺形分布分正、負(fù)相關(guān)指標(biāo)構(gòu)造儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)的隸屬度函數(shù)（表2，圖2），并根據(jù)隸屬度函數(shù)建立基礎(chǔ)評(píng)價(jià)矩陣。以蘇X井盒8下段儲(chǔ)層為例，其評(píng)價(jià)指標(biāo)為U=（12.6，6.6，0.29，1.10），通過隸屬度函數(shù)建立的基礎(chǔ)評(píng)價(jià)矩陣記為：

（五）模糊綜合評(píng)價(jià)：將權(quán)重集與基礎(chǔ)評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行乘積求和運(yùn)算并與評(píng)語集綜合得到最終的模糊綜合評(píng)價(jià)值。以蘇X井盒8下段儲(chǔ)層為例，表示為：

綜合隸屬度為：

模糊綜合評(píng)價(jià)值為：

（六）灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)：采用鄧氏關(guān)聯(lián)度計(jì)算方法求得最終灰色關(guān)聯(lián)值。以蘇X井盒8下段儲(chǔ)層為例，表示為：

確定參考數(shù)列為：

比較數(shù)列為：

灰色關(guān)聯(lián)度值為：

（七）多信息疊合：利用累加疊合算法將模糊評(píng)價(jià)值和灰色關(guān)聯(lián)值疊合在一起得到最終評(píng)價(jià)結(jié)果。以蘇X井盒8下段儲(chǔ)層為例，表示為：

（八）綜合評(píng)價(jià)分析：最終得到的儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際的生產(chǎn)開發(fā)成果之間具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖），證明該評(píng)價(jià)方法可行有效，評(píng)價(jià)結(jié)果可用。利用評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合實(shí)際資料對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行了分類（表3），并繪制盒8下段的儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)圖（圖），其中I類和II類儲(chǔ)層發(fā)育較好，是天然氣富集的有利區(qū)帶，總體上盒8下段儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)值較高，有利儲(chǔ)層多呈寬帶狀，分布廣泛，這也與已取得的認(rèn)識(shí)相吻合，并在實(shí)際的勘探開發(fā)過程中得到了較好的驗(yàn)證。

表2　儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)隸屬度函數(shù)

圖2　蘇X井區(qū)盒8下段儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)隸屬度分布圖

圖3 蘇X井區(qū)盒8下段儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際勘探開發(fā)成果關(guān)系對(duì)比圖

表3　蘇X井區(qū)盒8下段儲(chǔ)層綜合分類表

圖4　蘇X井區(qū)盒8下段儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)圖

四、結(jié) 論

（1）將用來處理復(fù)雜不確定性問題的模糊綜合評(píng)價(jià)和灰色關(guān)聯(lián)方法進(jìn)行疊合構(gòu)建出一種新的儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法。

（2） 基于儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法對(duì)蘇里格氣田某井區(qū)盒8下段儲(chǔ)層進(jìn)行儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)取得了較好的實(shí)際效果，表明該方法切實(shí)有效，為儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)提供了新的思路，對(duì)相關(guān)類似的評(píng)價(jià)具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

［1］楊曉敏，張本華，朱之錦等.孤北地區(qū)低滲透儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2002，9 （2）:26～27

［2］魏小東，張延慶，曹麗麗等.地震資料振幅譜梯度屬性在WC地區(qū)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.石油地球物理勘探，2011，46 （2）:283～285

［3］魯洪江，邢正巖，王永詩(shī).壓汞和退汞資料在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的綜合應(yīng)用探討［J］.油氣田采收技術(shù)，1997，4 （2）:48～53

［4］李中鋒，何順利.模糊數(shù)學(xué)在長(zhǎng)慶氣田碳酸鹽儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2005，25 （3）:55～57

［5］趙加凡，陳小宏，張勤.灰關(guān)聯(lián)分析在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.勘探地球物理進(jìn)展，2003，26 （4）:282

［6］王建東，劉吉余，于潤(rùn)濤等.層次分析法在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，27 （3）:12～15

［7］孫洪志，劉吉余.儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)方法研究［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004，23 （6）:8～11.

［8］ 丁熊，譚秀成，羅冰等.基于灰色模糊理論的多參數(shù)碳酸鹽儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008，30 （5）:88～92.

［9］邱均平，文庭孝.評(píng)價(jià)學(xué)理論·方法·實(shí)踐［M］.北京:科學(xué)出版社，2010.

［10］晁會(huì)霞，姚衛(wèi)華，楊興科等.儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)方法在白豹油田中的應(yīng)用［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，25 （6）:2～7.

［11］周德群，方志耕，潘東旭等.系統(tǒng)工程概論［M］.北京：科學(xué)出版社，2007.

［12］ 肖芳淳，張效羽，張鵬等.模糊分析設(shè)計(jì)在石油工業(yè)中的應(yīng)用［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1999

［13］易德生.灰色理論與方法［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1992.

［14］趙旭東.預(yù)測(cè)含油氣有利地帶的多種信息疊合評(píng)價(jià)法［J］.石油勘探與開發(fā)，1984，（1）:25～29.