基于儲層構型的流動單元劃分及對開發(fā)的影響*

熊光勤，劉 麗

1.中國石化江蘇油田地質科學研究院，江蘇 揚州 225009 2.西南石油大學地球科學與技術學院，四川 成都 610500

基于儲層構型的流動單元劃分及對開發(fā)的影響*

熊光勤1，劉 麗2

1.中國石化江蘇油田地質科學研究院，江蘇 揚州 225009 2.西南石油大學地球科學與技術學院，四川 成都 610500

三角洲沉積儲層非均質性強，儲層內部滲流特征復雜，制約油藏高效開發(fā)。以南湖油田E1f43油藏為例，采用基于儲層構型的滲流屏障識別技術及基于多參數聚類分析和逐步判別的流動單元劃分方法，結合開發(fā)動態(tài)資料，開展了滲流屏障分布規(guī)律和儲層流動單元發(fā)育特征研究，分析了不同類型流動單元組合模式的連通關系，總結了滲流屏障和滲流差異對開發(fā)的影響。結果表明：（1）研究區(qū)發(fā)育連片狀和條帶狀2種儲層砂體類型，其中，條帶狀儲層因注采井砂體分別存在于砂體和滲流屏障內而產生注水不受效，剩余油富集；（2）研究區(qū)發(fā)育5類流動單元，以II～III類為主；（3）儲層連通砂體內部存在5種不同的流動單元組合模式，不同模式下的儲層砂體連通關系存在差異，連通砂體內不同流動單元間形成滲流差異界面，使連通體內形成弱連通或差連通關系，制約油藏開發(fā)，造成剩余油大量富集。

儲層構型；流動單元；滲流屏障；滲流差異；三角洲

熊光勤，劉 麗．基于儲層構型的流動單元劃分及對開發(fā)的影響[J]．西南石油大學學報：自然科學版，2014，36（3）：107–114．

Xiong Guangqin,Liu Li．Flow Units Classification Based on Reservoir Architecture and Its Influence on Reservoir Development[J]．Journal of Southwest Petroleum University：Science&Technology Edition，2014，36（3）：107–114．

三角洲沉積儲層是當今世界油氣勘探開發(fā)的重點[1-3]，蘇北盆地古近系阜寧組三角洲儲層具有層薄、連片、細粒沉積等特點[4-6]，儲層非均質性強，滲流規(guī)律復雜，油藏注水開發(fā)效果差，剩余油分布認識不清，制約了油藏高效開發(fā)。南湖油田油藏在油藏開發(fā)中存在以下問題：（1）未進行單砂體級別劃分對比，滲流屏障分布特征不清；（2）流動單元類型認識不足，滲流差異界面分布不明確；（3）部分層位注采不受效，采收率難以提高。為此，采用基于儲層構型的流動單元劃分思路，開展了滲流屏障的識別和滲流界面的分析，并結合動態(tài)資料總結了注采開發(fā)中存在的問題，指明了剩余油分布的方向。這不僅對該油田提高采收率具有重要的指導作用，對其他類似區(qū)塊流動單元及注采效果研究也具有一定的借鑒意義。

1 研究區(qū)概況

南湖油田位于金湖凹陷西斜坡，為一個呈扁平狀長條形的斷鼻構造（圖1），地層平緩，傾角4?～7?。研究區(qū)自下而上發(fā)育白堊系泰州組（Kt）、古近系阜寧組（Ef）、戴南組（Ed）、三垛組（Es）、新近系鹽城組二段（Ny2）和第四系東臺組（Qd）。其中，阜三段亞段和阜二段亞段是研究區(qū)的主要含油層段。

圖1 南湖油田區(qū)域構造位置圖Fig.1 Structure location of Nanhu Oilfield

2 滲流屏障及其對開發(fā)的影響

儲層內部滲流屏障的存在是導致儲層滲流特征復雜并最終制約油藏開發(fā)的關鍵所在。滲流屏障界面為確定的物理界面，在研究區(qū)主要為泥巖屏障、封閉性斷層屏障等，儲層構型單元作為儲層沉積成因單元，對儲層滲流屏障的形成和分布有重要的影響，故本研究以儲層構型單元解剖為手段，探究滲流屏障的分布規(guī)律及其對油藏開發(fā)的影響。

2.1 基于儲層構型的滲流屏障分析

研究區(qū)發(fā)育三角洲前緣沉積，主要的微相類型包括河口壩主體、河口壩側緣和席狀砂，它們構成了研究區(qū)亞段的主要砂體骨架，而分流間灣泥巖則構成了砂體間的滲流屏障。不同微相類型儲集性能和電性特征差異大；河口壩主體滲透性較好，自然電位測井曲線幅度較大，泥質含量較低，自然伽馬值一般小于60 API，厚度一般大于1.0 m，巖性呈現反韻律特征；河口壩側緣滲透性較差，自然電位測井曲線幅度較小，泥質含量較高，自然伽馬值一般大于70 API，厚度一般小于1.0 m，巖性呈反韻律或無韻律特征；前緣席狀砂一般為反韻律特征，沉積厚度一般小于1.8 m，滲透性較差，自然電位測井曲線幅度較小或無幅度，泥質含量較高，自然伽馬值一般為90 API左右；分流間灣泥主要特征為自然伽馬值較高，一般大于110 API。

依據上述沉積特征，從不同沉積微相的沉積成因及空間配置關系入手，開展儲層構型單元解剖，完成對單砂體和泥巖滲流屏障的識別與劃分。儲層構型解剖流程可概括為垂向分期和側向劃界兩步，垂向分期主要依據小層內部韻律的變化以及夾層的測井識別，而壩砂體的側向厚度變化規(guī)律、相鄰壩砂測井曲線形態(tài)差異等[7-10]是側向劃界的主要依據。

圖2 N14—N15井儲層構型單元剖面分布圖Fig.2 Reservoir architecture profile distribution of Well N14—N15

2.2 滲流屏障對開發(fā)的影響

滲流屏障對開發(fā)的影響體現在縱向和橫向兩個方面。在縱向上，油藏上部的單層，由于泥巖滲流屏障厚度較大，空間分布穩(wěn)定，保證了注入水在同一單砂體內部流動，提高了波及效率和油層動用程度；相反，油藏下部的單層，泥巖滲流屏障厚度小，空間分布穩(wěn)定性差，注入水可能出現穿層流動的現象，使得油層動用程度低。在橫向（平面）上，在研究區(qū)單層級別上發(fā)育的兩種儲層結構中，條帶狀砂體受橫向泥巖滲流屏障遮擋的影響，具有更強的平面非均質性，對注入水的平面波及效率影響較大。以圖2所示的N14井為例，N14井的單層內砂體為河口壩壩砂，而對應的注水井N15井該單砂層處于支流間灣泥巖中，注采井分別處于砂體和泥巖中，使得無注入水補充能量，形成有采無注的對應方式，造成剩余油在砂體內富集無法采出。

基于儲層構型的滲流屏障分析在層次上由小層細化單層，較好的刻畫了單砂體間的空間連通性，為油田高效開發(fā)提供了連通體格架。但需要指出的是，單砂體內部由于儲層質量差異，相對均質段之間滲流能力不同，從而形成滲流差異界面，造成看似連通的同一單砂體可能并不連通或連通性較差，使得單砂體級別貌似完善的注采對應關系（如圖2a所示，除和單層外，注采井均位于同一單砂體），實際并不對應。因此，需在單層劃分的基礎上，更進一步刻畫單砂體（連通體）內部的滲流能力差異，從而確定滲流差異界面對開發(fā)的影響。

3 流動單元劃分及其對開發(fā)的影響

本研究采用流動單元表征上述儲層內部滲流的差異性。流動單元是在垂向及側向上連續(xù)、具有相似巖石學特征和滲流特征的儲集體[10-13]，不同類型流動單元間以滲流屏障和滲流差異界面相分隔。應用聚類分析和逐步判別方法，利用優(yōu)選的參數建立了研究區(qū)流動單元分類模型，劃分不同類型流動單元，進而識別滲流差異界面。

3.1 流動單元的劃分

3.1.1 滲流參數的優(yōu)選

本研究從反映儲層微觀孔隙結構和儲層宏觀物性特征的參數以及開發(fā)動態(tài)參數中進行參數優(yōu)選。

（1）流動層指數（FZI）

1993年由Amaefule提出的用FZI方法具有定量識別和劃分流動單元的特點[14]，其劃分流動單元公式如下

其中：?—孔隙度，%；K—滲透率，mD。

該值反映了巖石結構特征和流體滲流能力，具有相同FZI值的樣品具有大致相同的孔喉特征，因而滲流特征也相同，為同一流動單元[15]。

（2）油藏品質指數（RQI）

該值為孔隙體積與顆粒體積之比，其值越大表示儲層滲流條件越好[16]。

（3）R35

為壓汞曲線上進汞達35%時的孔喉半徑，在有巖芯樣品壓汞分析的情況下，可以直接采用壓汞曲線求得R35；在沒有壓汞曲線的情況下，可采用Winland方程計算

該值對流體滲透性有直接反映，同類流動單元R35值分布較均勻，具有相似的巖石物理性質[17]。

在累積概率分布曲線中，具有相同斜率的FZI/RQI值反映了具有相似平均孔喉半徑的儲層[18]，而具相同斜率的R35值的巖石為均勻分布的、具有相似的孔隙幾何形狀的儲集層段[19]。如圖3a～圖3c，上述3個參數在研究區(qū)呈現出良好的規(guī)律性，不同斜率直線的交點反映出不同類型流動單元的界限，可作為劃分流動單元的參數。

圖3 優(yōu)選參數與流動單元類型關系圖Fig.3 Relationship between the selected parameters and flow unit types

反映儲層宏觀物性的參數選擇了滲透率。動態(tài)參數則優(yōu)選了與孔滲分布有較好相關性的吸水強度，如圖3d所示，隨著孔滲值變高，吸水強度增大，可清晰反映出不同滲流能力的儲層段。

3.1.2 分類模型的建立

流動單元的劃分方法包括微觀孔隙結構法、物性特征法和生產動態(tài)資料法等[20]。由于流動單元的形成受控于沉積相、儲層巖石物理特征及微觀孔隙結構等，單一方法難以準確劃分。因此，本次利用優(yōu)選的多種參數，采用聚類分析和逐步判別的方法，建立流動單元解釋模型，進行流動單元劃分。

利用聚類分析的方法，對孔隙結構、物性和生產動態(tài)等數據進行分析，可以得到反映親疏關系的聚類譜系圖。在聚類分析開始時，假設每個數據點自成一類，然后將相關系數最近的合并，直到所有的樣品合為一類為止。通過聚類分析將研究區(qū)取芯井段的巖芯分析數據分為5類（圖4），每類代表一種流動單元類型，不同類型流動單元參數特征存在差異（表1）。

圖4 聚類分析譜系特征圖Fig.4 Characteristic of cluster analysis pedigree

表1 南湖油田不同類型流動單元參數分布Tab.1 Parameters of different flow units in Nanhu Oilfield

在此基礎上，以聚類分析的結果作為學習樣本，采用逐步判別的數學方法，優(yōu)選研究區(qū)465個數據點通過數理統計分析和計算，建立各類流動單元的判別函數，從而實現非取芯井的流動單元定量判別劃分。

建立的5類流動單元判別函數為

將每個深度點的測井解釋值分別帶入上述五類流動單元的判別函數，哪個類別的計算結果數值最大，則該點即為該類型的流動單元。通過對判別結果進行檢驗表明，I～V類流動單元的逐步判別分析結果正確率均大于80%（圖5），證明判別公式相對準確可靠，可用于流動單元類型的判別。據此開展了研究區(qū)的單井流動單元識別，結果表明，南湖油田亞段以II～III類流動單元為主，累積厚度為450 m左右，其次為I類流動單元，累積厚度100 m左右。

3.2 連通性分析

同一砂體內部不同流動單元之間的界面可以形成儲層滲流差異界面，該界面對砂體內部連通性有很大影響。 結合產吸剖面資料進行綜合分析表明，I類～I類流動單元接觸,連通性為極好；其次是I類～II類、II類～II類流動單元接觸，連通性為好；再次為I類～III類和II類～III類流動單元接觸，連通性為較好；而III類～III類、I類～IV類、II類～IV類和III類～IV類流動單元接觸的連通性關系差；IV類～IV類、I類～V類、II類～V類、III類～V類和IV類～V類流動單元接觸的連通性極差。

圖5 I～V類流動單元逐步判別分析正確率分布圖Fig.5 Stepwise discriminant analysis accuracy of I～V flow units

需要說明的是，研究區(qū)多數開發(fā)井為合采合注，當儲層中存在不同級別的流動單元接觸關系時，受層間干擾的影響，次一等級流動單元注采對應關系則相對較差。以采油井N14與注水井N15為例（圖6），N15井對N14井注水，受效為單層內的砂體。其中，單層內河口壩砂體井間的接觸關系為I類～I類流動單元，吸水量為30%左右，為該井最高吸水層，連通關系為極好，連通性未受合采合注影響；單層內兩井為II類～II類接觸關系，連通性本應為好，但受單層內較高等級連通關系的影響，其相對連通性降低，為相對較差，呈現出弱連通；單層內亦是如此，為弱連通。

因此，在具體分析不同類型流動單元接觸的連通性時，要結合其他層位的流動單元對應關系，以作出正確的判斷。

圖6 N14—N15井流動單元分布剖面圖Fig.6 Flow units profile distribution of Well N14—N15

3.3滲流差異對開發(fā)的影響

在同一單砂體（連通體）內部，受不同類型流動單元接觸連通性的差異和層間干擾的影響，雖然注采井間看似砂體對應關系良好，但滲流差異卻導致注采不受效，因此極易賦存大量剩余油。

以位于同一注采井組的N15井（注水井）和N14井（采油井）為例，兩口井的單層內的砂體對應關系良好（均屬于同一單砂體），貌似注采對應關系良好，但N15井不同時期所測吸水剖面證實注水效果并不理想（圖6）。造成這一現象的主要因素在于井間滲流差異：這3個砂體對應的流動單元類型分別為III類～II類、I類～III類和III類～V類接觸，根據前述連通性分析結果，受自身接觸類型和層間干擾的影響，連通關系分別為弱連通、較弱連通和不連通，使得注入水的波及范圍大大降低，造成N14采油井在上述3個單砂體內部存在大量未動用或動用程度低的剩余油，其厚度約占本井油層總厚的42%?？梢?，流動單元間的滲流差異界面對注采開發(fā)產生較大影響，這也是該類油藏在開發(fā)中后期應重點關注的研究對象。

4 結 論

（1）研究區(qū)單砂層級別的儲層構型單元具有連片狀和條帶狀2類，在條帶狀儲層結構中，因注采井分別處于河口壩壩砂和分流間灣滲流屏障中而產生注水不受效，使剩余油在局部富集。

（2）應用反映儲層微觀孔隙結構的參數（FZI、RQI和R35）、儲層宏觀物性的參數（滲透率）和儲層動態(tài)特征參數（吸水強度），采用聚類分析和逐步判別的方法，可以對流動單元進行分類。

（3）研究區(qū)發(fā)育5類流動單元，以II～III類為主。不同類型流動單元間的接觸關系影響砂巖的連通性。不同流動單元接觸關系并存的情況下，較好的流動單元類型因多層合采受層間干擾影響，在連通砂體內形成弱連通或差連通關系，影響注水開發(fā)，造成剩余油大量富集。

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編輯：杜增利

編輯部網址：http：//zk.swpuxb.com

Flow Units Classification Based on Reservoir Architecture and Its Influence on Reservoir Development

Xiong Guangqin1,Liu Li2
1.Geoscience Institute of Jiangsu Oilfield，SINOPEC，Yangzhou，Jiangsu 225009，China 2.School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China

Reservoir heterogeneity is severe and fluid flow is very complex in delta reservoir，which limits the reservoir development.Takingreservoir of Nanhu Oilfield as an example，flowing barrier recognition method based on reservoir architecture and flow unit classification method based on multiparameter cluster analysis and stepwise discriminate analysis are used.Flow barrier distribution and flow unit development rule are studied with the above methods and development data. Connection of different flow unit composite models is analyzed and the influence of flow barrier and flow difference on oil development is summarized.The study revealed that：（1）developed two kinds of reservoir sandbodies，sheet sand and stripped sand.In stripped sand，water injection is usually invalid because the injection well and oil well are separately in sand and flow barrier.This forms remaining oil（.2）Developed 5 types of flow units and types II and III are the main types（.3）There are 5 different flow unit composition model in connected sand bodies which have different connectivity，which form flow difference surfaces inside connected sand bodies and weaken the permeability.These surfaces limit the reservoir development and enrich remaining oil.

reservoir architecture；flow unit；flow barrier；flow difference；delta

http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.11885/j.issn.1674-5086.2014.03.02.01.html

熊光勤，1967生，女，漢族，安徽六安人，高級工程師，碩士，主要從事油田科研管理工作。E-mail：xionggq.jsyt@sinopec.com

劉麗，1978生，女，漢族，遼寧營口人，工程師，博士研究生，主要從事油氣田開發(fā)地質研究工作。E-mail：liulswpu@163.com

10.11885/j.issn.1674-5086.2014.03.02.01

1674-5086（2014）03-0107-08

TE132

A

2014–03–02 < class="emphasis_bold">網絡出版時間：

時間：2014–05–28

“油氣藏地質及開發(fā)工程”國家重點實驗室開放基金（PLC201203）；四川省教育廳自然科學科研重點項目（13ZA0177）；國家重大科技專項（2011ZX05009–003）。