樣本排布對儲層非均質表征的影響分析

張 鑫

(西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065)

儲層非均質性是儲層的巖性、物性、電性、含油氣性及微觀孔隙結構等在三維空間上分布的不均一性和變化，是儲層的普遍特性[1]。儲層非均質性分為孔隙非均質性、平面非均質性、層內非均質性和層間非均質性。儲層非均質性主要表現為滲透率的差異，是影響油氣采收率的主要因素。目前，主要定量表征滲透率非均質性的參數有：滲透率變異系數、突進系數和級差。但是，這些參數都存在一個共同的缺陷，即忽略了儲層滲透率的變化過程及變化方向。因此本文提出一個新的非均質參數來定量表征儲層滲透率非均質性。

1 儲層宏觀非均質描述方法及其存在的問題

描述儲層宏觀非均質性，主要從表征參數和表征方法兩個方面展開[1]。

1.1 表征參數

1.1.1 單一參數 在儲層非均質性研究中，儲層非均質性的集中表現為滲透率的變化，通過求取滲透率的變異系數、突進系數和級差等參數來定量表征儲層非均質性[2]。

根據中國石油天然氣總公司頒布的標準[3-5]，目前儲層非均質的評價標準(見表1)。

表1 儲層非均質劃分標準

1.1.2 綜合參數 將多個單一參數進行一定的技術處理求得一個綜合性參數來表征儲層非均質性，以此避免單一參數表征的片面性。當前，主要有加權平均法、變差函數法、模糊數學法等方法，并都在實際儲層研究中得到了有效的應用。

1.2 表征方法

1.2.1 表征參數法 表征儲層非均質性最直觀的、最基礎的方法，即直接求取反映儲層非均質性的表征參數值[6]。當前，直接求取參數值的方法主要有統計學方法和勞倫茲曲線法。

1.2.2 儲層地質建模法 儲層地質建模可以實現對油氣儲層的定量表征及對各級非均質性的刻畫，但是建模精度受到取心井和取心井段資料的限制[7]。儲層地質建模主要有三種途徑：經驗公式法、確定性建模和隨機建模。

1.2.3 生產信息描述法 同一油氣田內不同井的產量等數據差異較大，可以通過油氣井的生產數據很好地推斷出儲層的非均質特征[8]。但生產信息描述法只適用于油氣田的開發5段，而且只能輔助性地表征儲層非均質性，要全面、系統地表征儲層的非均質性，必須通過實地求取表征參數或儲層建模的方法。

1.2.4 新技術、新方法的應用 近年來，隨著核磁共振[9]、示蹤技術[10]、色譜-質譜儀[11]、GIS 技術[12]等新技術和新方法的出現及其在儲層非均質性表征研究中的應用，儲層研究更精細、更多樣。

1.3 儲層宏觀非均質性表征參數存在的問題

目前定量表征儲層非均質性的參數主要有滲透率變異系數、滲透率突進系數及級差。這三個參數都是在油田開發實際情況的基礎上，從不同的角度和側重點對儲層的非均質性進行表征。從這三種參數的算法上看，理論上其計算數值的分布都是無界的，不便于定量評價非均質程度[13](見圖1)。

上述參數在實際應用中存在著一定的表征盲點：

(1)滲透率變異系數：對于兩個滲透率變化幅度近似而滲透率均值差別較大的砂體，滲透率均值小的砂體所計算出的滲透率變異系數總是更大，相對忽略了對非均質程度的考慮(見圖1(a))。

(2)滲透率突進系數：在其計算中忽略了滲透率變化過程，對于非均質程度不同的儲層，可能得到相同的突進系數(見圖1(b))。

圖1 儲層宏觀非均質定量表征參數缺陷[13]

(3)級差：該參數強調滲透率最大值和最小值之間的絕對差異，而忽略了滲透率的變化過程，因此導致級差并不能反映儲層的非均質程度(見圖1(c))。

(4)儲層非均質的常用表征參數(級差、變異系數和突進系數)是對樣本差異性的整體表征，沒考慮樣本的排布，而樣本的排布恰恰更關鍵。馬勇新[14]、王增林[15]、周煦迪等[16]的研究也說明儲層非均質的排布對油田開發有著重要的影響。縱向非均質的排布嚴重影響到層系劃分和分采分注工藝，橫向非均質的排布嚴重影響到注采井網井距優化。

2 儲層非均質系數的提出

2.1 定義

綜上所述，當前常用來表征儲層非均質性的參數對于儲層宏觀非均質程度的定量刻畫能力都相對較弱。對此，本文提出一個表征儲層宏觀非均質程度的新參數—滲透率非均質系數。

本文滲透率非均質系數是指某地層中一單層的滲透率與其相鄰單層的滲透率之差的平均值，其計算公式為：

式中：ki-統計層段內第i個單層的滲透率值，μm2；kk-滲透率非均質系數；n-統計層段內滲透率值的個數。

由滲透率非均質系數的計算公式可知，當儲層為均質儲層時，kk等于零。

2.2 應用效果對比

DZ40059井長4+5的滲透率值(見圖2)。該段地層劃分為五小層，根據其滲透率值，計算每小層的滲透率變異系數、突進系數、級差、非均質系數及平均滲透率(厚度加權平均)，計算結果(見圖3)。

根據圖3，五個小層的滲透率變異系數、級差、突進系數、平均滲透率的計算結果幾乎相同，滲透率非均質系數差別較為明顯。

圖2 DZ40059井長4+5滲透率

圖3 滲透率非均質參數計算結果

結合圖2與圖3，有以下分析：

(1)參考表1有，此段地層均為非均質型地層。

(2)五個小層的滲透率值大小相似，但其排布不同，計算所得非均質參數中，只有滲透率非均質系數的計算結果差別明顯。這正印證了上文所述，現有非均質參數在實際應用中忽略了滲透率的變化過程，而本文所提出的滲透率非均質系數可以。

參考文獻[16]研究表明，滲透率最大值層的位置對油田開發影響較大：隨著滲透率最大值層從油藏底部向頂部移動，正旋回型油藏的水驅采收率先保持不變，然后逐漸下降至一個最小值，最后迅速上升。

查看圖2可以知道，五個小層按各自的滲透率最大值在該小層的位置距離底部由近及遠的順序為：4+55、4+51、4+53、4+54、4+52。結合圖 3 中滲透率非均質系數計算結果，有以下結論：

(1)五個小層的滲透率非均質系數由小到大為：4+55、4+51、4+53、4+54、4+52，這與其滲透率最大值所在位置到其所在層底部位置遠近順序一致，滲透率最大值所在位置越靠近底部，該層滲透率非均質系數越小。

(2)4+55與4+51、4+53與4+54滲透率最大值所處位置距所在小層的距離分別相同，但4+53與4+54滲透率非均質系數大小相近，4+55與4+51的滲透率非均質系數大小相差較大。4+55的滲透率值變化較小，是由小及大地變化，而4+51的滲透率忽大忽小無規律變化。所以，滲透率變化越小，滲透率非均質系數越小；反之，滲透率變化越大、越不規律，滲透率非均質系數越大。

根據文獻[16]的研究結論，結合以上分析，滲透率最大值所在位置越靠近油層底部，滲透率非均質系數越小，采出程度越大。所以，在進行開發層系劃分與重組時，滲透率非均質系數越小越好。

3 結論

(1)滲透率變異系數、突進系數和級差在實際應用中忽略了滲透率的變化過程。

(2)滲透率非均質系數在滲透率變化趨勢改變時改變。滲透率變化越小，滲透率非均質系數越小；反之，滲透率變化越大、越不規律，滲透率非均質系數越大。

(3)滲透率非均質系數越大，水驅油藏采出程度越小。

(4)本文提出的滲透率非均質對開發層系的劃分與重組有重要的意義。

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