馬嶺油田長81儲層流動單元劃分及生產動態分析

趙冰瑤，孫衛，張相春，桑宇

（西北大學大陸動力學國家重點實驗室/地質學系，陜西西安710069）

馬嶺油田長81儲層流動單元劃分及生產動態分析

趙冰瑤，孫衛，張相春，桑宇

（西北大學大陸動力學國家重點實驗室/地質學系，陜西西安710069）

馬嶺油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的西南部，是典型的低孔低滲油藏，非均質性強。選取滲透率、孔隙度、含油飽和度、砂厚、流動帶指數五個參數，借助SPSS數據分析軟件對馬嶺長81儲層進行流動單元劃分，分為E、G、M、P四類。判別分析的結果表明，聚類分析的劃分精度在92.87%以上。E類流動單元，其物性好，滲透能力和儲存能力強，開采程度較高；G類流動單元其性質好，分布面積大，是油田開發的主力產層，有助于大面積的注水開發；M類流動單元儲層物性較差，非均質強，開采程度較低，剩余油的分布面積大，可以采用合理手段進一步開發和挖潛；P類流動單元物性很差，且分布在砂體的邊緣部位，難以開采。

馬嶺油田；流動單元；滲流特征；生產動態

流動單元的概念首次被提出是在1984年，C.L. Hearn等將流動單元定義為砂體內部在橫向和垂向上連通的，并且具有相似的孔隙度、層理等巖石物理特征的儲集體。對此，國內外眾多學者都展開了研究并提出許多觀點。

流動單元是表征儲層非均質性的一個方面，不僅對于儲層的準確評價有重要意義，并且能夠科學的調整油田開發方案，為剩余油的有效挖潛和提高采收率提供可靠的地質依據［1-7］。

1　地質概況

鄂爾多斯盆地是一個典型多旋回疊合盆地，位于華北克拉通西部，總面積約為32×104km2，是我國第二大沉積盆地。馬嶺油田位于鄂爾多斯盆地西南部，甘肅省環縣、慶城縣境內，總面積約為2 500×104km2。構造上橫跨伊陜斜坡和天環坳陷帶，構造平緩，坡度不足0.5°［8，9］。鄂爾多斯盆地三疊系主要發育陸相湖盆沉積，馬嶺地區長8沉積期屬于陸相三角洲沉積體系，主要發育三角洲前緣相，包括水下分流河道微相和分流間灣微相等［10，11］。

2　流動單元的劃分

2.1劃分原理與方法

流動單元是具有似巖石物理相的三維地質體，而沉積相是巖石物理特征的控制因素，因此，巖石物理參數和儲層沉積特征應作為劃分流動單元的主要依據。在進行流動單元的劃分時，首先確定連通體和泥巖隔擋層、膠結帶隔擋層及封閉性斷層等滲流屏障的空間位置；其次結合地質、地震和測井資料圈定出砂體范圍，并確定砂體的空間展布和單井流動單元；最后在對取心井段的流動單元劃分的基礎上，結合處理結果分析研究未取心井段的流動單元識別。通過對儲層流動單元的劃分與識別，進一步提高對油藏的描述精度，為剩余油的挖潛和提高采收率提供合理的依據。

流動單元的劃分方法最初是在宏觀上的以沉積相、隔夾層等控制邊界來劃分，而現今已逐步發展為從微觀的滲流特征、孔隙結構等為依據的標準進行定量的劃分。目前對于流動單元的劃分方法有很多，本文對馬嶺油田長81油層的流動單元劃分，采用巖性-物性法和流動層指數法作為流動單元劃分的主要方法。其中，流動帶指數綜合了礦物特征和孔喉特征，是反映儲層非均質性的參數［12-15］。

對馬嶺油田長81儲層進行流動單元劃分時，首先，結合研究區的沉積結構特征和測井地質解釋，確定沉積界面、連通體及隔擋層的位置；然后，選取能夠反映儲層特征等的地質參數，利用數據統計軟件對砂體進行聚類分析；最后，用判別分析對所有井的資料進行驗證，判斷流動單元劃分的合理性。

2.2參數選取

由于研究區三角洲沉積成因機制的復雜性，不能僅依靠一種參數進行流動單元的劃分，需要綜合儲層物性、流體性質、巖石物理性質等多種參數綜合考慮。對馬嶺長81儲層進行流動單元劃分時，優選孔隙度、含油飽和度、砂厚、滲透率、流動帶指數5個參數對研究區內139口取心井的樣品進行聚類分析。將聚類分析的結果與地質解釋進行反復對比分析，確保分類準確。其中，孔隙度和滲透率反映了儲層的宏觀特征，含油飽和度反映儲層的滲流特征，流動帶指數反映了儲層的非均質性，砂體厚度反映儲層的沉積環境。

2.3劃分步驟

對選取的孔隙度、滲透率、含油飽和度、有效砂厚、流動帶指數5個參數進行加權處理分析，并對數值進行合理篩選。利用SPSS數據統計分析對研究區139口取心井的樣品進行Q型聚類分析，并對聚類的結果進行基于Fisher準則的逐步判別，定量評價研究區流動單元的平面分布規律。

2.3.1聚類分析聚類分析方法的劃分原理是按照所選用的用于對樣品進行分類的參數在性質上的遠近關系，對樣品定量分類的綜合分析方法。在聚類分析初始，每個樣品被視為一個類，然后按照某種可以表示樣品的距離遠近關系的分類依據，從而把所有樣品中距離最接近的樣品聚合成為一類，在這個基礎上，根據這些類別之間的遠近關系繼續進行分類，直到全部的樣品都被聚合成為一個大類為止。聚類分析方法綜合考慮了能夠對樣品造成重要影響的多元參數，并且在聚類分析中，樣品不會受到已有的分類構架的影響。

通過對馬嶺地區長81儲層巖心物性分析數據齊全的139口井進行Q型樣品聚類分析，按滲流能力和儲集能力差異將流動單元劃分為E類（極好）、G類（很好）、M類（中等）、P類（較差）四類流動單元。從表1可以看出，該地區除了砂厚，各參數的聚類中心之間都有明顯的界限，從各類流動單元的分類區間圖中（見圖1），可以看出研究區砂體被分為四類流動單元劃分是合理的。

表1　馬嶺地區長81儲層各類流動單元各參數聚類中心

圖1　馬嶺地區長81儲層流動單元分類區間圖

2.3.2判別分析應用SPSS數據統計分析軟件對上述聚類結果進行Fisher判別分析，得到了馬嶺油田長81儲層各類流動單元的判別函數：

E=H×0.22+φ×9.60-K×14.59+FZI×57.24+SO×1.73-119.48 G=H×0.78+φ×9.44-K×14.37+FZI×57.93+SO×1.49-113.26 M=H×0.16+φ×9.78-K×14.53+FZI×56.26+SO×1.19-91.88 P=H×0.86+φ×9.5-K×13.15+FZI×52.26+SO×0.99-90.39

式中：H-有效砂體厚度，m；K-滲透率，10-3μm2；φ-孔隙度；SO-含油飽和度；FZI-流動層指數，μm。

對馬嶺油田長81儲層的所有單砂體進行流動單元聚類分析結果的判別（見表2），E類流動單元正判率為100%；G類流動單元正判率為92.98%；M類流動單元正判率為96.97%；P類流動單元正判率為100%。可以看出，馬嶺地區長81儲層流動單元的判別精度在92.98%以上，精度很高，符合要求，說明聚類分析所選取的權重參數是有效的，劃分是合理的。

表2　馬嶺地區長81儲層各類流動單元判別結果

2.4劃分結果

根據流動單元分類結果，做出馬嶺長81流動單元平面展布圖（見圖2），與研究區沉積微相（見圖3）顯示出很好的對應關系。

E類流動單元是儲層物性最好的流動單元類型，主要分布在水下分流河道微相的主流線附近部位，砂體厚度大，連續性好，滲流能力強。

G類流動單元分布范圍較大，連片程度好，物性較好，發育于水下分流河道微相的主干砂體附近區域，滲流能力較強。

M類流動單元儲層質量較差。成連片帶狀，分布較廣，主要分布在水下分流河道微相的邊部砂體區域，砂體連續性較好，滲流能力較差，非均質性較強。

P類流動單元物性最差，分布于水下分流間灣微相，連續性和滲流能力差，非均質性強。

3　不同類型流動單元的滲流特征及生產動態

在低滲儲層中，砂巖的孔隙結構對孔隙內部流體的微觀滲流特征的影響十分重要，真實砂巖微觀水驅油實驗是流體在巖石孔隙內部滲流特征的直觀反映［16，17］。結合巖心分析和生產動態資料，對研究區四類流動單元微觀滲流特征進行評價。

圖2　馬嶺地區長81流動單元圖

圖3　馬嶺地區長81沉積微相圖

3.1E類流動單元

E類流動單元儲層質量很好，滲透率平均值約為1.45×10-3μm2，孔隙度平均值約為10.85%，含油飽和度平均值63.79%。毛細管壓力曲線（見圖4a）上中間平緩段長，排驅壓力低（＜0.3 MPa），平均為0.12 MPa，中值壓力低（＜3.5 MPa），平均為1.46 MPa。真實砂巖微觀模型水驅油實驗中，水驅油類型為均勻驅替型，水從多條線路均勻驅替進入巖樣，隨著壓力的增大，水的波及范圍逐漸擴大，最終幾乎全部波及到，驅油效率很高（見表3）。該類流動單元儲集能力和滲流能力好。

從單井生產曲線可以看出（見圖5a），E類流動單元滲流和儲存能力最強，日產油量高。開采程度較高，在注水開發的過程中，水會沿著孔喉粗的較高的滲透帶突進，因此初期產量高但高產期較短。后期進入水淹階段，含水率很高，開發效率高。

表3　馬嶺油田長81儲層不同類型流動單元真實砂巖微觀水驅油實驗結果

3.2G類流動單元

G類流動單元儲層質量較好，滲透率平均值0.82× 10-3μm2，孔隙度平均值約為10.90%，含油飽和度平均為54.5%。毛細管壓力曲線上中間平緩段較為明顯，整體形態與E類流動單元類似（見圖4b），排驅壓力低（0.2 MPa～1.0 MPa），平均為0.51 MPa；中值壓力低（1.0 MPa～10.0 MPa），平均為4.88 MPa。真實砂巖微觀模型水驅油實驗中，水驅油類型為網狀驅替型，驅油過程中水驅前緣呈網狀突進，隨著驅替的進行壓力的升高，水網逐漸變密，水的波及面積也有所增加，驅油效率較高（見表3）。該類流動單元儲集能力和滲流能力較好。

G類流動單元物性好且分布面積廣大，是油田適合大面積注水開發的主力產層。根據單井生產曲線（見圖5b），在注水開發的過程中，水線推進均勻，產油量高，開采較為穩定，開采程度相對較高，地層含水率低，穩產周期較長。

圖4　馬嶺油田長81儲層不同類型流動單元毛管壓力曲線

圖5　馬嶺地區長81儲層不同類型流動單元單井生產曲線

3.3M類流動單元

M類流動單元滲透率平均值為0.82×10-3μm2，孔隙度平均值為10.15%，含油飽和度平均為42.94%。毛細管壓力曲線略偏向圖右上方，較G類流動單元有明顯上傾趨勢（見圖4c），排驅壓力低（1.0 MPa～3.5 MPa），平均為1.68 MPa；中值壓力低（4.0 MPa～50.0 MPa），平均為10.86 MPa。真實砂巖微觀模型水驅油實驗中，水驅油類型為指狀驅替型，驅油初期水呈指狀或舌狀沿著連通性好的粗孔喉進入巖樣，隨著驅替的進行，注入壓力增加，指狀水驅突進帶逐漸變寬，連成一片，而沒有連片的區域就形成了繞流殘余油。可以看出，這類流動單元在水驅過程中可形成大面積的殘余油，導致最終驅油效率較低（見表3）。

M類流動單元開采程度相對較低，在注水開發的過程中，水線推進較為均勻，日產油量和含水率低（見圖5c），剩余油分布面積廣大，可以采取措施進一步挖潛和開發。

3.4P類流動單元

P類流動單元滲透率平均值約為0.64×10-3μm2，孔隙度平均值為9.76%，含油飽和度平均值為35.06%，儲集能力和滲流能力最差。毛細管壓力曲線偏向圖右上方，幾乎沒有平緩段（見圖4d），排驅壓力低（＞2.0 MPa），平均為4.58 MPa；中值壓力低（＞25.0 MPa）或無，平均為40.87 MPa。真實砂巖微觀模型水驅油實驗中，水驅油類型為指狀驅替，驅油過程中水的波及范圍很小，僅僅沿著大孔喉突進，隨著壓力升高，水的波及范圍無明顯增加，最終驅油效率很低（見表3）。

P類流動單元物性差，對油田開采的貢獻少。注水開發過程中，水線推進緩慢，日產油量很低，且由于小孔喉多剩余油難以被驅替出來，導致采收率低難以開采（見圖5d）。

4　結論

（1）馬嶺油田長81儲層劃分為E、G、M、P四類流動單元，對聚類結果進行判別分析，結果表明精度在92.87%以上，說明流動單元劃分合理。

（2）E類流動單元儲滲能力強，M類流動單元和G類流動單元滲流能力和儲集能力較好，分布范圍很廣且是剩余油富集的有利區帶，應加強研究，采取各項工藝措施進行合理開發，進一步挖潛剩余油，以提高采收率。

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Flow unit classification and production dynamic analysis of Chang 81reservoir in Maling oilfield

ZHAO Bingyao，SUN Wei，ZHANG Xiangchun，SANG Yu
（Key Laboratory of Continental Dynamics of Ministry of Education/Department of Geology，Northwest University，Xi'an Shanxi 710069，China）

Maling oilfield in the southwest of the Yi Shan slope of Ordos basin is the typical low-porosity and low-permeability reservoir with strong heterogeneity.This study selects five parameters，permeability，porosity，oil saturation，effective thickness and flow zone exponent. SPSS data analysis software is applied to cluster analysis for these pameters.The flow units can be divided into class E，class G，class M，class P.Various flow units are distinguished through the use of discriminant function and the accurate rate is 92.87%.Class E flow unit has a good physical properties，penetration ability and capacity，and developed highly in the study area.Class G flow unit has a good physical properties，large distribution area and developed highly in the study area.Class M flow unit has a relatively poor physical properties，strong heterogeneity and it is an enrichment zone of remaining oil，which can be further developed by some reasonable means.Class P flow unit has a very poor physical properties，distributed in the edge of the sand bodies which difficult to developed.

Maling oilfield；flow unit；percolation feature；production dynamics

TE311

A

1673-5285（2016）09-0009-06

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.09.003

2016－07-21

國家科技重大專項大型油氣田及煤層氣開發，項目編號：2011ZX05044。