姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐旨霸u價(jià)

周 迅，孫 衛(wèi)，任大忠，任毅軍，李 珊

（1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710069；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069；3.中國石油東方地球物理公司研究院烏魯木齊分院，新疆烏魯木齊 830016）

流動(dòng)單元（Flow unit）的概念最早由C.L Hearn 等于1984 年提出的，他將其定義為垂向及側(cè)向上連續(xù)、具有相似滲透率、孔隙度和層面特征的儲(chǔ)集帶[1-2]。本質(zhì)上，流動(dòng)單元是具有相似滲流特征的儲(chǔ)集單元，不同的單元具有不同的滲流特征，單元間界面為儲(chǔ)集體內(nèi)被分隔成若干連通體的滲流屏障界面以及連通體內(nèi)部的滲流差異“界面”。因此，流動(dòng)單元也可定義為儲(chǔ)層內(nèi)部被滲流屏障界面及滲流差異界面所分隔的具有相似滲流特征的儲(chǔ)集單元[3-6]。姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滲流特征影響因素眾多，儲(chǔ)層地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)的不夠深入，有必要利用流動(dòng)單元對儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)劃分及評價(jià)，為研究區(qū)儲(chǔ)層高效穩(wěn)產(chǎn)開發(fā)提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。以往對流動(dòng)單元的劃分大多采用流動(dòng)帶指數(shù)法（FZI）進(jìn)行分析[7-8]，但當(dāng)研究區(qū)孔隙度小于15 %時(shí)，F(xiàn)ZI 方法會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，形成較高的異常值，姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層平均孔隙度小于15 %，故本次流動(dòng)單元?jiǎng)澐植贿x用流動(dòng)單元指數(shù)法。

姬塬地區(qū)構(gòu)造位置位于鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷東岸、伊陜斜坡西部。沉積環(huán)境為穩(wěn)定的湖相三角洲前緣亞相沉積，發(fā)育水下分流河道和分流間灣微相。該區(qū)長6 儲(chǔ)層巖性以長石砂巖、巖屑長石砂巖為主，膠結(jié)物類型主要有鐵方解石、高嶺石、綠泥石膜等。巖石顆粒細(xì)、分選一般、磨圓差，孔隙膠結(jié)和薄膜膠結(jié)為主，點(diǎn)-線接觸、線接觸為主，總體上儲(chǔ)層成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較低?？紫抖龋?.39 %）和滲透率（0.44×10-3μm2）低，屬于典型的低孔-低滲儲(chǔ)層。

1 流動(dòng)單元?jiǎng)澐?/h2>

本次劃分采用的是結(jié)合巖性-物性劃分法和多參數(shù)聚類分析法來劃分具有不同特征的流動(dòng)單元[9]。選取儲(chǔ)層的各種特征參數(shù)，通過取心井的聚類分析和判別分析，合理劃分研究區(qū)流動(dòng)單元類型，并建立各類流動(dòng)單元的判別函數(shù)，描述每個(gè)流動(dòng)單元的沉積特征和物性特征，然后根據(jù)每個(gè)流動(dòng)單元電測響應(yīng)的獨(dú)特性，對每個(gè)流動(dòng)單元的電測響應(yīng)進(jìn)行多元回歸分析，建立流動(dòng)單元預(yù)測模型，進(jìn)而預(yù)測未取心井段的流動(dòng)單元，最后利用儲(chǔ)層綜合定量分析進(jìn)行流動(dòng)單元?jiǎng)澐趾侠硇栽u價(jià)。

考慮到該區(qū)取心井取心層位不系統(tǒng)，取芯井位及取樣點(diǎn)數(shù)量偏少，實(shí)測巖心解釋結(jié)果普遍偏低，如果將取心井的聚類分析的結(jié)果應(yīng)用于開發(fā)井，必然造成開發(fā)井流動(dòng)單元分類不準(zhǔn)確，好的流動(dòng)單元數(shù)量偏多，而差的流動(dòng)單元偏少，因此直接對所有有物性分析數(shù)據(jù)的取心和開發(fā)井按小層進(jìn)行全區(qū)數(shù)據(jù)量進(jìn)行統(tǒng)一聚類分析，此種聚類方法避免了按整體長6 大層統(tǒng)一聚類造成的不精準(zhǔn)，使各小層間流動(dòng)單元的劃分遵照同一標(biāo)準(zhǔn)，有利于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)各小層間儲(chǔ)層物性的分布特點(diǎn)及變化規(guī)律，為下一步合理開發(fā)提供可靠依據(jù)。

1.1 劃分方法

首先是將儲(chǔ)層進(jìn)行沉積分層，在沉積分層的基礎(chǔ)上，按巖石物理特征對其進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)分，一般用孔隙度、滲透率、有效厚度、泥質(zhì)含量、沉積構(gòu)造及巖石顏色等對儲(chǔ)層進(jìn)行綜合分析，然后進(jìn)行多元回歸分析選取權(quán)重統(tǒng)計(jì)量，以這些統(tǒng)計(jì)量為劃分類型的依據(jù)，先將N 個(gè)樣品各自成一類；然后計(jì)算各樣本間的距離，將距離最近的兩個(gè)類合并為一類；再計(jì)算新類與其余各類的距離，同樣按距離最近原則合并，依此類推，最終將各類歸并為一類，形成聚類譜系圖[9-10]。本次劃分選用譜系聚類離差平方和法以及歐氏距離最小為原則進(jìn)行分類。如果把在m 個(gè)變量上進(jìn)行觀測的N 個(gè)樣品看成m 維空間的N 個(gè)點(diǎn)，距離系數(shù)（djk）定義為兩樣品點(diǎn)xj與xk 之間在m 維空間的距離：

式中：i，j=1，2，3…n；dij越小，樣品Xi與Xj的性質(zhì)愈接近。

1.2 參數(shù)選取

本次對姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層流動(dòng)單元的劃分選取以下5 個(gè)參數(shù)：表征儲(chǔ)層宏觀物性的孔隙度（Φ）、滲透率（K）；表征沉積特征的有效厚度（h）；表征儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)性變化的滲透率縱向變異系數(shù)；表征儲(chǔ)層滲流及儲(chǔ)集特征的儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)（RQI）[11-12]。其中，儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)（滲透率與孔隙度之比的平方根乘以0.031 4）定義如下

對長6 儲(chǔ)層代表樣品點(diǎn)巖心分析的孔隙度、滲透率進(jìn)行了儲(chǔ)層品質(zhì)因子RQI 的求取。根據(jù)取心井的壓汞分析資料，建立起儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)RQI 與排驅(qū)壓力（Pd）、中值半徑（R50）關(guān)系圖（見圖1、圖2），發(fā)現(xiàn)RQI與排驅(qū)壓力和中值半徑等微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)具有較好的相關(guān)性，說明儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)RQI 可以較好的反映該區(qū)油藏儲(chǔ)層滲流特性。

圖1 儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)與中值半徑相關(guān)性

圖2 儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)與排驅(qū)壓力相關(guān)性

1.3 定量分析

1.3.1 聚類分析 選取孔隙度、滲透率、有效厚度、儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)、滲透率變異系數(shù)5 個(gè)參數(shù)對研究區(qū)長61、長62兩個(gè)小層巖心物性分析數(shù)據(jù)較齊全的124 口井進(jìn)行樣品聚類，通過SPSS 統(tǒng)計(jì)分析軟件將儲(chǔ)層劃為四個(gè)類型[15]，即按滲流能力和儲(chǔ)集能力分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類流動(dòng)單元并得到四類流動(dòng)單元聚類中心（見表1）。

表1 姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層各類流動(dòng)單元各參數(shù)聚類中心

聚類結(jié)果顯示，四類流動(dòng)單元的滲透率、孔隙度和儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)平均值依次減小，Ⅰ類孔隙度和滲透率最高，儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)最高，井?dāng)?shù)最少，該類儲(chǔ)層物性最好，占總體的2.83 %。Ⅱ類單砂體的厚度和孔滲水平中等，物性相對于Ⅱ類較好，占總體的42.52 %。Ⅲ類儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率尤其是滲透率低于Ⅰ類和Ⅱ類，儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)較低，有效厚度較薄，物性較差，占總體的25.98 %。Ⅳ類儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率尤其是滲透率遠(yuǎn)低于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)最差，有效厚度較薄，物性在三類儲(chǔ)層中最差，占總體的8.66 %。

1.3.2 判別分析 本次選用逐步判別分析法，根據(jù)每個(gè)變量在各組判別式中所起判別作用的重要性不同，從中選出起判別效果最大的變量，使其進(jìn)入判別式，剔除不起判別作用的變量，將其退出判別式。對前述研究區(qū)長6 儲(chǔ)層聚類結(jié)果進(jìn)行SPSS 判別，驗(yàn)證聚類結(jié)果的合理性（91.3 %）[15]，并由Fisher 判別函數(shù)系數(shù)，得出姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層四類流動(dòng)單元的判別公式為：

將長6 儲(chǔ)層孔隙度、滲透率、有效厚度、儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)和滲透率變異系數(shù)值按流動(dòng)單元類型代入流動(dòng)單元的線性方程，得出與每組參數(shù)對應(yīng)的因變量值，對五個(gè)參數(shù)和因變量進(jìn)行數(shù)學(xué)回歸，得出回歸方程式和流動(dòng)單元的評價(jià)區(qū)間（見表2）。

表2 姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層Fisher 判別函數(shù)指標(biāo)及判別函數(shù)表

2 流動(dòng)單元分類特征

在對儲(chǔ)層流動(dòng)單元綜合評價(jià)的基礎(chǔ)上，選取地層系數(shù)、存儲(chǔ)系數(shù)、面孔率、平均孔徑、中值壓力、中值半徑等參數(shù)，綜合沉積相、成巖作用、物性、微觀孔隙微觀結(jié)構(gòu)及其影響因素等對儲(chǔ)層進(jìn)行綜合分類評價(jià)（見表3）。

從四類流動(dòng)單元聚類中心和綜合分類評價(jià)（表1、表3）可以看出，儲(chǔ)層流動(dòng)單元評價(jià)可以正確評價(jià)和認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層基本特征及差異，巖性、物性、含油性以及毛管壓力曲線等微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征，這些特征和參數(shù)都是全面綜合評價(jià)儲(chǔ)層的重要指標(biāo)。

表3 姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層綜合評價(jià)結(jié)果表

Ⅰ類流動(dòng)單元為最好的儲(chǔ)層類型。以細(xì)粒砂巖為主，高嶺石、綠泥石等填隙物總含量較低，早期的碳酸巖膠結(jié)（主要是方解石、鐵方解石等）使儲(chǔ)層的抗壓能力增強(qiáng)，又阻止了外來膠結(jié)物的進(jìn)入使得原生孔隙得到了良好的保存，粘土礦物中高嶺石膠結(jié)和綠泥石膜增強(qiáng)了骨架顆粒的支撐性和減緩了埋藏過程中的壓實(shí)作用，使部分原生孔隙得到保存，有利于晚期溶燭作用進(jìn)行（見圖3）。在殘余粒間孔基礎(chǔ)上，疊加發(fā)育眾多類型的溶孔，孔隙直徑較大，平均孔徑大于31.76 μm，孔隙分布均勻且連通性好，儲(chǔ)集層受溶蝕作用強(qiáng)烈。Ⅰ類主要分布于研究區(qū)三角洲前緣亞相水下分流河道砂體中，分布范圍最小，在平面上成塊分布，連片性差，平面上多呈豆?fàn)盍阈欠植荚诤拥乐邢掠?，在水下分流河道主體河道中央、河道交匯處砂厚最大的位置，砂體疊置較厚部位尤為發(fā)育（見圖4）。

Ⅱ類流動(dòng)單元主要為細(xì)粒砂巖和粗粉砂巖，受晚期溶蝕作用比Ⅰ類稍弱，以殘余粒間孔為主，孔隙連通性較Ⅰ類流動(dòng)單元稍差，總體孔滲性較好，分布分流河道的發(fā)育部位（見圖4）。

Ⅲ類流動(dòng)單元以細(xì)吼道為主，孔隙連通性較差，分布在河道側(cè)翼或水下分流河道和分流間灣過渡帶，較Ⅰ、Ⅱ類分布面積大，主要鑲邊狀包繞在Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層外圍，連片程度更好，主要分布在河道砂體的邊部至分流間灣的過渡區(qū)域（見圖4）。

Ⅳ類是研究區(qū)最差的一類流動(dòng)單元，粘土雜基含量較高，與Ⅲ類流動(dòng)單元較為接近，此類儲(chǔ)層受壓實(shí)作用強(qiáng)，碳酸巖、硅質(zhì)及粘土礦物膠結(jié)較嚴(yán)重（見圖3），晚期形成的鐵方解石、鐵白云石主要以連晶式或孔隙式充填，孔隙被充填，卷片狀、搭橋裝伊利石發(fā)育，使得吼道分隔彎曲，孔隙連通性差，總體孔滲性差，平面上主要分布于側(cè)翼微相地帶，在河道沉積的邊緣或分流間灣處，延伸廣，連續(xù)性好，條帶狀、不均勾團(tuán)塊延伸狀分散在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層四周（見圖4）。

圖4 姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層流動(dòng)單元分類圖

3 結(jié)論

（1）選取孔隙度（Φ）、滲透率（K）、有效厚度（h）、滲透率縱向變異系數(shù)和儲(chǔ)層品質(zhì)系數(shù)（RQI）這五個(gè)特征參數(shù)，使用巖性-物性劃分法和多參數(shù)聚類分析法，并結(jié)合儲(chǔ)層綜合定量分析把姬塬地區(qū)長6 儲(chǔ)層劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類流動(dòng)單元。對劃分結(jié)果進(jìn)行判別與回歸分析，驗(yàn)證聚類結(jié)果的合理性為91.3 %，說明本次流動(dòng)單元?jiǎng)澐址暇纫蟆?/p>

（2）流動(dòng)單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果與儲(chǔ)層綜合定量分析具有良好的匹配關(guān)系。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類由好到差分別代表著不同流動(dòng)單元的巖性、物性、含油性、粘土礦物含量以及微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征。總體上看，粘土礦物含量及微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征是控制不同流動(dòng)單元發(fā)育的主要影響因素，Ⅰ、Ⅱ類好的流動(dòng)單元長石溶孔很發(fā)育，面孔率高，粘土礦物含量相對少，Ⅲ、Ⅳ差的流動(dòng)單元孔隙多被綠泥石、高嶺石和碳酸鹽膠結(jié)物充填，孔隙結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，孔隙連通性差。Ⅰ類、Ⅱ類好的流動(dòng)單元發(fā)育的規(guī)模和范圍雖然較小，但它們的滲流能力和儲(chǔ)集能力較好，控制著研究區(qū)儲(chǔ)層含油有利區(qū)分布，是今后進(jìn)一步生產(chǎn)開發(fā)的主力儲(chǔ)層。

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