冀東油田南堡2－3區(qū)館陶組儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

劉偉，謝東，何雄坤 趙崇志，熊強(qiáng)強(qiáng) （中石油冀東油田分公司南堡油田作業(yè)區(qū)，河北 唐山063200）

儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)是油藏開發(fā)的基礎(chǔ)。在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)過程中，不同的研究者從儲(chǔ)層發(fā)育特征、物性特征、非均性特征等方面對(duì)儲(chǔ)層展開研究，并提出了相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]。但在評(píng)價(jià)過程中，采用單因素評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的結(jié)果常常會(huì)出現(xiàn)矛盾，如物性指標(biāo)評(píng)價(jià)一個(gè)單砂層級(jí)別為好，而厚度指標(biāo)評(píng)價(jià)同一個(gè)單砂層結(jié)果則為差。評(píng)價(jià)參數(shù)越多，不同指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果出現(xiàn)矛盾的機(jī)率就越大。

針對(duì)儲(chǔ)層單因素評(píng)價(jià)過程中出現(xiàn)的上述問題，筆者利用灰色關(guān)聯(lián)分析對(duì)南堡2－3區(qū)塊館陶組 （Ng）儲(chǔ)層開展了儲(chǔ)層綜合定量評(píng)價(jià)，有效解決了單因素儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果相互矛盾的問題。

1 基本概況

南堡2－3區(qū)塊位于南堡2號(hào)構(gòu)造北部，為一整體呈北東向展布的斷鼻構(gòu)造。自上而下發(fā)育第四系平原組 （Qp），新近系明化鎮(zhèn)組 （Nm）、館陶組 （Ng），古近系東營(yíng)組 （Ed）、沙河街組 （Es），奧陶系馬家溝組 （Om）潛山等多套含油層系，其中以館陶組 （Ng）和東營(yíng)組 （Ed）為最主要的含油層系。

Ng主體為湖盆拗陷期發(fā)育的辮狀河沉積，地層厚度600～800m。巖性特征上，Ng地層具有四分的特點(diǎn)。頂部為塊狀含礫砂巖，上部為灰白色細(xì)砂巖與灰綠色泥巖不等厚互層，下部為深灰色玄武質(zhì)泥巖、玄武巖、灰白色安山巖發(fā)育段，底部為塊狀礫巖、含礫砂巖發(fā)育段。據(jù)此可進(jìn)一步劃分出NgⅠ、NgⅡ、NgⅢ、NgⅣ等4個(gè)油組，23個(gè)小層，其中以NgⅠ4、NgⅠ6、NgⅡ5、NgⅡ6、NgⅡ13、NgⅢ、NgⅣ為7個(gè)主力含油小層。目前上述主力含油小層均投入開發(fā)，下部的NgⅡ13、NgⅢ、NgⅣ等3個(gè)小層已開始注水開發(fā)。

2 單因素儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

2.1 發(fā)育特征

剖面上，南堡2－3區(qū)Ng地層整體上呈現(xiàn)出頂?shù)缀瘢虚g薄的發(fā)育特征。下部NgⅣ地層為沖積扇沉積，主體屬扇中辮狀河河道亞相，主要發(fā)育砂礫巖、含礫砂巖和粗砂巖。砂體單層厚度較大，連續(xù)性好。中部NgⅡ5、NgⅡ6、NgⅡ13、NgⅢ小層為辮狀河沉積，與NgⅣ油組相比，砂巖的粒度相對(duì)較細(xì)，厚度明顯變薄，且受河道多次變更的影響，砂體連續(xù)性變差。上部NgⅠ4、NgⅠ6小層也為辮狀河沉積，此階段構(gòu)造活動(dòng)減弱，較之NgⅡ油組沉積期水體更為穩(wěn)定，河道寬度明顯增加，砂體厚度變大，連續(xù)性變好。

平面上，受物源方向控制，各層系內(nèi)砂體均呈近南北向延展。形態(tài)上可分為席狀、土豆?fàn)?、條帶狀，以條帶狀砂體為最主要的形態(tài)類型。砂體厚度從河道中心部位向邊部逐漸減薄，砂地比也隨之降低?？傮w上，心灘砂體厚度最大，河道砂體次之，河道邊緣最小。

2.2 物性特征

2.2.1 孔滲特征

受壓實(shí)作用的控制，Ng主力含油小層從上至下呈現(xiàn)出物性逐漸變差的特征 （表1）。主力含油小層電測(cè)解釋平均孔隙度為26.2%，平均滲透率356.8mD，砂巖巖心分析主要孔隙度分布區(qū)間29.8%～33.5%，平均孔隙度31.7%；滲透率分布區(qū)間215～3180mD，平均滲透率1451mD，整體屬于高孔中－高滲型儲(chǔ)層。

表1 南堡2－3區(qū)主力含油層系儲(chǔ)層特征統(tǒng)計(jì)表

2.2.2 非均質(zhì)性特征

受沉積微相的控制，南堡2－3區(qū)Ng儲(chǔ)層表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性。平面上，高滲砂體沿河道方向呈近南北向發(fā)育，厚度較大的NgⅠ4、NgⅠ6、NgⅣ高滲砂體呈分枝帶狀展布。厚度較小的NgⅡ13、NgⅢ砂體連續(xù)性差，高滲帶呈土豆?fàn)罟铝⒋嬖?；在類型上，心灘砂體物性好于河道砂體，河道邊緣砂體物性最差；剖面上，NgⅡ13、NgⅢ兩套儲(chǔ)層由于厚度薄，沉積相帶多變，平面非均質(zhì)性最強(qiáng)，滲透率級(jí)差超過25。NgⅠ4、NgⅠ6非均質(zhì)性相對(duì)較弱，高滲砂體呈條帶狀或分支條帶狀沿河道中心發(fā)育。

2.3 單因素評(píng)價(jià)結(jié)果分析

在儲(chǔ)層單因素特征刻畫的基礎(chǔ)上，依據(jù)文獻(xiàn) [1]的儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)南堡2－3區(qū)Ng儲(chǔ)層進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

從單因素評(píng)價(jià)結(jié)果可初步判斷，NgⅠ4、NgⅠ6儲(chǔ)層各項(xiàng)指標(biāo)明顯好于其他層系，但在部分層系中，各項(xiàng)單因素指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果存在明顯的出入。如NgⅡ13儲(chǔ)層厚度屬特厚級(jí)別，但非均質(zhì)性強(qiáng)，依據(jù)單因素評(píng)價(jià)結(jié)果較難全面認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層。

表2 南堡2－3區(qū)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果

3 綜合評(píng)價(jià)

正如前面所述，單因素砂巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)的指標(biāo)涉及到巖性、巖相、成巖作用、物性、孔隙結(jié)構(gòu)、含油性、非均質(zhì)性等內(nèi)容，評(píng)價(jià)結(jié)果難免出現(xiàn)不一致。為此，有必要在單因素評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)并進(jìn)行分類。

3.1 評(píng)價(jià)方法及計(jì)算過程

綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算公式[2]為：

式中：IRE為儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)；n為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)的個(gè)數(shù)；ai為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)的權(quán)系數(shù)；xi為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)。

儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)為已知參數(shù)，儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)的權(quán)系數(shù)是未知數(shù)，只要求出權(quán)系數(shù)，則儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)就可以計(jì)算出來。

權(quán)系數(shù)的確定采用灰色關(guān)聯(lián)法。首先確定母序列，即參考數(shù)列，記為｛Xi（0）｝＝1，2，…，n；然后根據(jù)研究需要確定比較數(shù)列，記為｛Xi（p）｝＝1，2，…，m；i＝1，2，…n。

利用參考數(shù)列與比較數(shù)列，建立原始數(shù)據(jù)矩陣[2]：

采用最大值法對(duì)原始矩陣進(jìn)行歸一化處理，得矩陣X′，計(jì)算處理后的數(shù)據(jù)各子因素 （比較數(shù)列）與主因素之間的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)。計(jì)算公式如下[2，3]：

式中：Δi（k）＝｜X′i（p）－X′（0）｜；分辨系數(shù)ρ一般取值0.5。

利用公式：

可求取比較序列與參考序列的關(guān)聯(lián)度[3]ri，0，歸一化處理后即為儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)時(shí)各參數(shù)的權(quán)重系數(shù)[4～6]，即式（1）中ai。

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果及驗(yàn)證

3.2.1 剖面綜合評(píng)價(jià)

目前整個(gè)權(quán)重系數(shù)的確定過程已實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算[3]。為便于與單因素評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以各層平均采油指數(shù)為參考列，對(duì)上面進(jìn)行過研究的砂巖厚度、滲透率、延伸長(zhǎng)度、突進(jìn)系數(shù)等4項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)無量綱處理后，得矩陣X′，見表3。

表3 南堡2－3區(qū)主力儲(chǔ)層基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)計(jì)算，各項(xiàng)比較序列權(quán)重系數(shù)依次為0.22，0.28，0.23，0.27。依據(jù)所計(jì)算的權(quán)系數(shù)，對(duì)南堡2－3區(qū)主力儲(chǔ)層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見表4。

對(duì)各層段評(píng)價(jià)結(jié)果情況進(jìn)行分析，將儲(chǔ)層分為3個(gè)級(jí)別。

表4 南堡2－3區(qū)主力儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表

1）Ⅰ類儲(chǔ)層 綜合權(quán)衡分?jǐn)?shù)大于0.6。發(fā)育于NgⅠ4、NgⅠ6小層中。儲(chǔ)層厚度大，分布穩(wěn)定，單層厚度大于10m。受成巖作用影響，埋深較淺的2套儲(chǔ)層物性較好，平均滲透率均大于400mD。

2）Ⅱ類儲(chǔ)層 綜合權(quán)衡分?jǐn)?shù)0.4～0.6。發(fā)育于NgⅡ5、NgⅡ6、NgⅣ小層中。NgⅡ5、NgⅡ6小層儲(chǔ)層受水體頻繁變化影響，厚度較薄，發(fā)育面積較小，發(fā)育特征影響了儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。而NgⅣ雖儲(chǔ)層厚度最大，發(fā)育面積最廣，但受壓實(shí)作用影響，儲(chǔ)層物性普遍較差，物性特征影響了儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

3）Ⅲ類儲(chǔ)層 綜合權(quán)衡分?jǐn)?shù)小于0.4。發(fā)育于NgⅡ13和NgⅢ小層中。2個(gè)小層中儲(chǔ)層各項(xiàng)指標(biāo)均較差。

研究區(qū)只在NgⅡ13、NgⅢ、NgⅣ等3個(gè)小層中注水，水井吸水剖面情況與各層系滲透率、厚度（射開厚度）、非均質(zhì)性等單因素指標(biāo)均不一致，而與儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)得分相一致 （圖1），即NgⅣ好于NgⅢ，而NgⅢ好于NgⅡ13，驗(yàn)證了綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的可信性。

圖1 注水層吸水剖面與單因素評(píng)價(jià)及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比圖

3.2.2 平面綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)各單井產(chǎn)油能力 （采油指數(shù)）與儲(chǔ)層厚度、孔隙度、變異系數(shù)、距油水界面的距離等參數(shù)的關(guān)系，可對(duì)平面上不同地區(qū)的儲(chǔ)層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

選取了南堡2－3區(qū)Ng的22口油井，將采油指數(shù)作為參考列，孔隙度、距油水邊界距離、射開厚度、變異系數(shù)作為比較列，經(jīng)灰色相關(guān)性綜合分析，各參數(shù)權(quán)重系數(shù)分別為0.31、0.23、0.25、0.21。在此基礎(chǔ)上，可綜合評(píng)價(jià)各小層儲(chǔ)層平面優(yōu)劣。評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示。

各小層儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：

1）自上而下，I、Ⅱ類儲(chǔ)層發(fā)育面積整體呈變小的趨勢(shì)。與儲(chǔ)層剖面綜合評(píng)價(jià)結(jié)果一致。NgⅠ、NgⅡ油組Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層連片發(fā)育，至NgⅢ、NgⅣ油組，Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層呈孤立塊狀展布。

2）各層系內(nèi)Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層發(fā)育位置受沉積相帶與構(gòu)造位置共同控制，呈北東向展布，與主河道方向基本一致。NP203X1井區(qū)是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層繼承性發(fā)育的位置。

3）同一層系內(nèi)，Ⅱ類儲(chǔ)層油井初期產(chǎn)量和累計(jì)產(chǎn)油量明顯高于Ⅲ類儲(chǔ)層。NgⅠ4、NgⅠ6底水油藏中，Ⅱ類儲(chǔ)層油井含水上升明顯快于Ⅲ類儲(chǔ)層，應(yīng)是采油速度因素所致。

圖2 南堡2－3區(qū)Ng主力小層儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)圖

4 結(jié)論

1）南堡2－3區(qū)Ng儲(chǔ)層單因素及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比表明，利用灰色關(guān)聯(lián)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，并在此基礎(chǔ)上，利用權(quán)重系數(shù)法開展儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)能有效地降低單因素法評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性，提高評(píng)價(jià)精度。

2）評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，剖面上南堡2－3區(qū)Ng主力含油小層中以NgⅠ4、NgⅠ6最優(yōu)，NgⅡ5、NgⅡ6、NgⅣ次之，NgⅡ13、NgⅢ相對(duì)較差。

3）平面上，各小層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育受沉積和構(gòu)造雙重控制，整體呈北東向展布，自上而下發(fā)育面積逐漸變小。NP203X1井區(qū)是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層繼承性發(fā)育區(qū)。

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