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      基于洛倫茲曲線法定量表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性方法的改進(jìn)與應(yīng)用*

      2012-01-23 13:07:18馬奎前李紅英李彥來
      中國(guó)海上油氣 2012年2期
      關(guān)鍵詞:砂組質(zhì)性均質(zhì)

      劉 超 馬奎前 李紅英 李彥來 張 汶

      (中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院)

      儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究是儲(chǔ)層描述和表征的核心內(nèi)容,是油藏評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)最終采收率的重要地質(zhì)依據(jù)。因此,根據(jù)儲(chǔ)層非均質(zhì)特征闡明砂體的縱橫向連通狀況、非均質(zhì)性,揭示儲(chǔ)層中油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律,對(duì)合理選擇開發(fā)層系、指導(dǎo)油田開發(fā)生產(chǎn)具有重要意義[1]。

      洛倫茲曲線分布理論最早由美國(guó)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)學(xué)家M Lorenz提出。該方法是經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要分析方法,通常用于描述分布不均勻等現(xiàn)象,因其解釋正確合理、直觀簡(jiǎn)明,使得應(yīng)用范圍不斷拓展,已被廣泛引入多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,成為一種有效的均衡分析統(tǒng)計(jì)工具。筆者在充分借鑒洛倫茲曲線法原理的基礎(chǔ)上,針對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性常規(guī)研究方法中非均質(zhì)性定量表征參數(shù)存在的缺點(diǎn)和問題,通過數(shù)學(xué)變換處理,定義了一種新的儲(chǔ)層非均質(zhì)性綜合表征參數(shù)。該參數(shù)克服了以往多種非均質(zhì)性參數(shù)表征存在的盲點(diǎn)[2],更具客觀性和可對(duì)比性。應(yīng)用該方法對(duì)M油田開展了儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究,以此指導(dǎo)油田綜合調(diào)整取得了顯著效果。

      1 方法的改進(jìn)

      目前常用滲透率變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)和級(jí)差等參數(shù)定量表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性[2-6],但由于這些參數(shù)存在計(jì)算數(shù)值無界、分類方案人為主觀性強(qiáng)及表征方法定量化程度不高等問題,不能全面、定量地刻畫儲(chǔ)層非均質(zhì)特征[7-8],因此筆者以洛倫茲曲線法原理為基礎(chǔ),定義了一種新的非均質(zhì)綜合表征參數(shù)。

      洛倫茲曲線法基本原理:以任意一組空間分布相對(duì)均勻的滲透率數(shù)據(jù)為例,將數(shù)據(jù)按降序排列,分別計(jì)算出滲透率貢獻(xiàn)率及對(duì)應(yīng)的序數(shù)百分?jǐn)?shù);再以序數(shù)百分?jǐn)?shù)為x軸,以滲透率貢獻(xiàn)率為y軸,在直角坐標(biāo)系中繪制出滲透率洛倫茲分布曲線(圖1)。通常情況下,實(shí)際滲透率累積分布曲線介于直線AC與BC之間,呈上凸形態(tài)的曲線L。曲線L偏離直線AC程度越大,表明巖樣的非均質(zhì)性越嚴(yán)重。將曲線L與直線AC所包絡(luò)的面積與三角形ABC面積之比定義為非均質(zhì)參數(shù)K,以此來定量表征儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度。但是,該參數(shù)不能較好地表征其與儲(chǔ)層質(zhì)量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,而且其值越大代表儲(chǔ)層質(zhì)量越差,因此基于洛倫茲曲線法定量表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性的方法須進(jìn)行一定的改進(jìn)。

      圖1 滲透率洛倫茲分布曲線

      筆者對(duì)洛倫茲曲線法求得的非均質(zhì)綜合表征參數(shù)進(jìn)行e的負(fù)次冪變換,使其與儲(chǔ)層質(zhì)量成正相關(guān),變換后數(shù)據(jù)量綱統(tǒng)一,且均分布于0~1,變量間相關(guān)程度不變。新的歸一化表達(dá)式為

      式(1)中:K為洛倫茲曲線法計(jì)算的非均質(zhì)表征參數(shù),C為本文提出的非均質(zhì)綜合表征參數(shù)。

      該變換方法運(yùn)算簡(jiǎn)單、方便,且經(jīng)變換處理后,非均質(zhì)綜合表征參數(shù)越小,儲(chǔ)層質(zhì)量越差,儲(chǔ)層非均質(zhì)性越強(qiáng),具有較好的表征效果。

      2 方法的應(yīng)用——以M油田為例

      M油田位于渤海遼東灣區(qū)域遼西凹陷中段,向東緊鄰遼西低凸起,是遼西1號(hào)斷層下降盤發(fā)育的斷塊構(gòu)造,以東營(yíng)組二段為主力含油層系,可進(jìn)一步劃分為東二上亞段(E3d2U)和東二下亞段(E3d2L)2套含油層段,共發(fā)育6個(gè)砂組、24個(gè)小層。東二段儲(chǔ)層為三角洲前緣沉積,儲(chǔ)層物性較好,具高孔、中—高滲特征。自2005年投產(chǎn)以來,M油田在油藏開發(fā)過程中存在諸多問題,其中以層間干擾現(xiàn)象較為突出。因此,應(yīng)用本文提出的非均質(zhì)綜合表征參數(shù)定量表征M油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性,直觀評(píng)價(jià)其儲(chǔ)層非均質(zhì)程度,從而有效指導(dǎo)油田綜合調(diào)整研究。

      2.1 層間非均質(zhì)性表征

      M油田東二段1~6砂組層間非均質(zhì)定量表征情況見表1。結(jié)合該油田油藏特征,將儲(chǔ)層非均質(zhì)綜合表征參數(shù)值小于0.6劃定為強(qiáng)非均質(zhì)性,大于0.8劃定為弱非均質(zhì)性,0.6~0.8則為中等非均質(zhì)性。可以看出,M油田整體非均質(zhì)程度中等,1~3砂組和4~6砂組非均質(zhì)綜合表征參數(shù)分別為0.8573和0.6773,表明1~3砂組非均質(zhì)性明顯低于4~6砂組,其中5砂組儲(chǔ)層非均質(zhì)性最弱,而4砂組儲(chǔ)層非均質(zhì)性最強(qiáng)。因此,M油田E3d2U與E3d2L兩套含油層段儲(chǔ)層及流體物性差異較大,開發(fā)過程中應(yīng)作為獨(dú)立的開發(fā)層系生產(chǎn)。本文方法分析結(jié)果與文獻(xiàn)[7]方法的認(rèn)識(shí)基本一致,而且能夠更直觀地反映儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度。

      表1 M油田東二段1~6砂組層間非均質(zhì)定量表征

      2.2 層內(nèi)非均質(zhì)性表征

      M油田具有正韻律、反韻律、復(fù)合韻律、均質(zhì)韻律等沉積韻律模式,其中以反韻律和均質(zhì)韻律為主。以M油田6砂組為例進(jìn)行層內(nèi)非均質(zhì)性表征。6砂組為三角洲前緣亞相沉積,縱向上可分為5個(gè)含油小層。結(jié)合A39井測(cè)井解釋滲透率資料,利用本文方法分別求得6砂組各含油小層非均質(zhì)綜合表征參數(shù)值(圖2)。其中,64含油小層非均質(zhì)綜合表征參數(shù)值最大,為0.7070,表明其非均質(zhì)性最弱;61含油小層非均質(zhì)綜合表征參數(shù)值最小,為0.5210,表明其非均質(zhì)性最強(qiáng)。

      2.3 平面非均質(zhì)性表征

      以M油田東二段6砂組62-2含油小層為例,結(jié)合儲(chǔ)層沉積微相分布特征,通過繪制滲透率等值線圖(圖3)與計(jì)算非均質(zhì)綜合表征參數(shù)來定量表征儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性。從圖3可以看出,位于M油田構(gòu)造低部位的2號(hào)塊區(qū)域滲透率高值集中,至構(gòu)造高部位的1號(hào)塊區(qū)域方向,滲透率明顯降低,說明平面非均質(zhì)性增強(qiáng);而62-2含油小層非均質(zhì)綜合表征參數(shù)值為0.5918,也證實(shí)其平面非均質(zhì)性增強(qiáng)。此外,E3d2L其他各含油小層平面非均質(zhì)性亦有類似展布特征,但其非均質(zhì)強(qiáng)烈程度存在較大差異。

      圖2 M油田東二段6砂組層內(nèi)非均質(zhì)性定量表征(A39井)

      圖3 M油田東二段62-2含油小層滲透率等值線圖

      2.4 油田綜合調(diào)整

      上述非均質(zhì)綜合參數(shù)研究表明,M油田整體非均質(zhì)程度中等,但層間及平面非均質(zhì)性較強(qiáng)。隨著油田的開發(fā)生產(chǎn),初期設(shè)計(jì)的多套砂組大段合采的開發(fā)模式逐漸暴露出諸多矛盾,層間干擾和單層突進(jìn)現(xiàn)象嚴(yán)重,產(chǎn)能未能充分釋放。例如,M油田4砂組非均質(zhì)性比5和6砂組強(qiáng)。從實(shí)際生產(chǎn)情況來看,4~6砂組合采時(shí)比采油指數(shù)僅為1.1 m3/(m·d·MPa),遠(yuǎn)小于各砂組分采時(shí)比采油指數(shù)的平均值2.3 m3/(m·d·MPa),層間干擾現(xiàn)象嚴(yán)重。

      針對(duì)M油田開發(fā)過程中暴露的問題和儲(chǔ)層非均質(zhì)特征,兼顧海上鉆井風(fēng)險(xiǎn)和成本等因素,有針對(duì)性地制定了適合M油田的開發(fā)調(diào)整思路:①E3d2U儲(chǔ)層具非均質(zhì)性較弱、流體性質(zhì)差等特征,實(shí)施以定向井開發(fā)為主、少量水平(分支)井局部挖潛為輔的聯(lián)合開發(fā);②E3d2L儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)、縱向流體物性差異大,結(jié)合同井抽注等工藝技術(shù),將E3d2L分4砂組、5~6砂組2套層系開發(fā),有效減少層間干擾矛盾。同時(shí),在M油田優(yōu)化注水研究中,結(jié)合非均質(zhì)綜合表征參數(shù)特征,實(shí)施分級(jí)分層配注,避免無效注水及高滲層過早水淹等問題,從而提高驅(qū)油效率。通過對(duì)M油田30余口井實(shí)施優(yōu)化調(diào)整,不僅完善了注采井網(wǎng),提高了儲(chǔ)量控制程度,而且通過采取調(diào)剖和注聚合物等增產(chǎn)措施有效降低了層內(nèi)非均質(zhì)性差異和層間矛盾,實(shí)現(xiàn)了在含水率降低9%的同時(shí),日產(chǎn)油量增加約1200 m3的顯著效果。

      3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

      (1)新定義的儲(chǔ)層非均質(zhì)綜合表征參數(shù),其計(jì)算方法簡(jiǎn)單,數(shù)值介于0~1,具有可對(duì)比性強(qiáng)、能定量表征非均質(zhì)程度及適用于任何類型油藏等優(yōu)點(diǎn)。

      (2)M油田儲(chǔ)層非均質(zhì)程度整體屬中等,但層間及平面非均質(zhì)性較強(qiáng)。針對(duì)M油田儲(chǔ)層非均質(zhì)特征,制定了開發(fā)調(diào)整思路,即對(duì)東二上亞段實(shí)施以定向井開發(fā)為主、少量水平(分支)井挖潛為輔的聯(lián)合開發(fā),對(duì)東二下亞段實(shí)施分層系開發(fā)、分級(jí)分層配注的調(diào)整措施。M油田綜合調(diào)整效果顯著,含水率下降了9%,日產(chǎn)油量增加約1200 m3。

      [1] 吳勝和,熊琦華.油氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1998:155-172.

      [2] 張興平,衣英杰,夏冰,等.利用多種參數(shù)定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)層層間非均質(zhì)性——以尚店油田為例[J].油氣地質(zhì)與采收率,2004,11(1):56-57.

      [3] 焦養(yǎng)泉,李思田,李禎,等.碎屑巖儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性的層次結(jié)構(gòu)[J].石油與天然氣地質(zhì),1998,19(2):89-92.

      [4] 何琰,殷軍,吳念勝.儲(chǔ)層非均質(zhì)性描述的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2001,23(3):13-15.

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      [8] 朱小影,周紅,余訓(xùn)兵.滲透率變異系數(shù)的幾種算法——以麻黃山西區(qū)塊寧東油田2、3井區(qū)為例[J].海洋石油,2009,29(2):23-27.

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