流動單元優(yōu)選儲層新方法

顧軍鋒，馬磊，蔣紅芬，侯鵬飛

（1.常州大學石油工程學院，江蘇 常州 213100；2.江蘇理工學院計算機學院，江蘇 常州 213000）

流動單元一般指的是在橫向和垂向上連續(xù)的具有相似滲透率、孔隙度和層理等特征的儲集帶[1]。在同一流動單元內流體的流動特性比較相似。利用流動單元可以對儲層進一步細分，從而優(yōu)選出更有利的開發(fā)層位。近年來，國內外關于儲層流動單元的研究在不斷升溫，在小層的細分之中，流動單元這一概念也曾多次被引入。在對儲層的精細描述和合理細分方面，流動單元已經(jīng)成為重要的指標之一。但是，利用定量的測井資料，從流動單元方面對儲層進一步細分還相對較少，本文針對這一方面進行了一些探索。

1 流動單元的劃分方法

根據(jù)Kozeny-Carman方程，孔隙度與滲透率之間符合以下關系[2-3]：

式中：K 為滲透率，10-3μm2；φ為孔隙度；Hc為結構性能常數(shù)（孔隙曲度、形狀系數(shù)、比表面積平方的乘積）。

式（1）還可轉化為

再定義下列參數(shù)。

孔隙體積與顆粒體積之比：

儲層品質因子：

流動單元指標：

從式（5）可以看出，F(xiàn)ZI是對孔隙幾何相進行描述的一個參數(shù)，由它將孔喉特征、礦物地質特征及結構特征結合在一起，由此可以精確描述地層的非均質性。

式（5）兩邊取對數(shù)可得

以大慶油田某區(qū)塊為例，對研究區(qū)內取心井資料進行處理，制作RQI與φz的雙對數(shù)坐標圖（見圖1）。由圖可知，具有相似FZI值的樣品落在同一條直線上，具有不同F(xiàn)ZI值的樣品落在同一組平行線之內。說明同一組平行線內的樣品具有相似孔喉特征，因此屬于同一流動單元。

圖1 大慶油田某區(qū)塊RQI和φz的關系

根據(jù)流動單元進行地層劃分的目標，就是要尋找具有相似流動特性的儲層單元，在現(xiàn)有的儲層劃分理論基礎上，可對小層進行進一步劃分，從而細分出幾個流動特性級別不同的“條帶”[4-5]。

由于具有相似或相同流動特性，不同的巖性或相帶的儲層會被劃分為同一流動單元；相反，因為具有不同的流動特性，相同的巖性或相帶的流動單元會被劃分為不同的流動單元。在油田開發(fā)的后期，因為流體或地層特性的改變，根據(jù)儲層的流動特性對儲層進行更為精細的劃分就顯得尤為必要了。因此，本文提出一種新的利用流動單元優(yōu)選儲層的分層方法。

2 流動單元優(yōu)選儲層的新方法

按照新方法對儲層流動單元進行研究的步驟為：1）對儲層流動單元進行分層；2）利用取心資料確定儲層流動單元的參數(shù)及每個參數(shù)的解釋方法；3）利用測井、錄井和巖心等資料確定儲層流動單元的類型并制定具體的判定規(guī)則；4）將步驟1）—3）規(guī)則延展到非取心井，并進行流動單元的識別。

此方法可概括為“切片判定，相同歸類”，故簡稱切片歸類法，其原理示意見圖2。具體步驟如下：

1）切片。將要進行細分的儲層單元按照一定的厚度均勻切成薄片（一般切片厚度為0.2 m），將每個切片視為一個點，此時可認為每個切片內的流體特性是相同的，儲層是均質的。

2）確定流動單元類型。首先利用取心資料，借助于聚類分析方法，對各個流動單元劃分類型，同時篩選出流動單元的最適參數(shù)組合；然后利用篩選得出的參數(shù)確定流動單元判別公式；最后在非取心井中進行延展，對所需儲層進行識別，劃分出各個流動單元類型。

3）歸類。將非取心井中識別出的流動單元類型進行歸類，即縱向上流動單元類型相同的相鄰儲層歸為同一個流動單元，縱向上相鄰流動單元不同的儲層獨立為一個單獨的流動單元。按此原則從上至下依次合并，在單個儲層單元中，可以細分出不同的流動單元層，起到對儲層進行優(yōu)選細分的目的。

圖2 切片歸類方法原理示意

3 儲層優(yōu)選的石油地質意義

目前國內大多數(shù)油田已經(jīng)進入高含水期，單個儲層中不同層位的流體流動性質或滲流特性均已出現(xiàn)差異[6-7]。利用切片歸類法對儲層進一步細分，可進一步詳細了解儲層，具有重要的石油地質意義。

3.1 精細描述儲層

可將對于流動單元的研究視為小層評價和沉積微相的深化[8-9]。本文提出的新方法，就是在已有分層結果的基礎上對儲層進行更小規(guī)模的細分技術。近年來，小層甚至微相的儲層研究已經(jīng)在很多油田展開，將小層進一步細分為流動單元以達到更加精細地描述儲層的目的。采用該分層方法對某油田1—4號單砂體進行了細致分層，找出了更為有利的開發(fā)層段（見圖3）。

3.2 儲層流動性評價

層內非均質性的強弱決定了儲層在現(xiàn)有分層的基礎上能否進行進一步細分，若層內非均質性不強，利用本文方法對小層細分的意義并不大。

在生產(chǎn)條件下，難以驗證流動單元是否細致分層，因此，在切片歸類技術的基礎上，提出了一種儲層流動評價法。其主要步驟為：1）劃分層內的流動單元；2）將流動單元的類型賦予不同數(shù)值 （如將Ⅰ類流動單元簡單看作數(shù)字“1”）；3）從縱向上考慮，為不同厚度的各流動單元選取加權因子，利用加權平均方法計算出一個新數(shù)值，即為該儲層的流動因子，它是儲層流動性能的總體反映。運用該方法便可將流動單元的分層結果和目前儲層劃分的級別聯(lián)系起來，再根據(jù)對儲層當前的認識，利用儲層流動因子對于當前儲層流動特性進行對比與綜合評價。

3.3 預測剩余油富集區(qū)

對流動單元的研究，能為剩余油的分布提供重要參考[10-12]?；诹鲃訂卧睦碚?，表征流動單元的參數(shù)，尤其是儲層品質因子和流動帶指數(shù)，并不僅僅反映儲層在孔隙度和滲透率意義上的物性，它們還反映了儲層在孔喉級別上的微觀性質。在評價生產(chǎn)動態(tài)方面，表征流動單元的參數(shù)比一般的儲層物性參數(shù)更具有實際意義。

儲層的流動性能在很大程度上能夠影響剩余油的分布狀況，根據(jù)儲層流動因子或流動單元研究成果可預測剩余油富集區(qū)域[13-15]。流動特性較好的流動單元，其水洗程度和產(chǎn)能均較高，剩余油相對較少；流動性能較差的流動單元，其水洗程度和產(chǎn)能均較低，剩余油相對較多，具有較大的挖掘潛力。

圖3 某井段儲層優(yōu)選解釋結果

4 實例分析

基于流動單元的概念，利用切片歸類法對儲層進行細分優(yōu)化，在油田開發(fā)過程中得到了廣泛的應用。例如在大慶油田某區(qū)塊開展的流動單元研究中，通過巖心分析、沉積微相研究以及多種表征參數(shù)的組合優(yōu)選，最后確定了4類不同的流動單元（見圖3）。該井段有4個小層，其中001與003小層為高能河道砂體，005與006小層為低能河道砂體。分別對這幾個小層進行流動單元劃分。001與003小層流動單元類型以Ⅰ類和Ⅱ類為主，說明其儲層物性較好，而005與006小層流動單元以Ⅳ類為主，說明其儲層物性較差，這與微相的結論是一致的。另外，可在每一個小層中，通過切片合并法，將儲層進一步進行細分，得到小層中哪一部分的可采性更高。例如，001小層的上部、003小層的中部和006小層的下部，它們的流動單元類型以Ⅰ類為主，在今后的開發(fā)過程中，應對這些井段進行重點研究。

以該地區(qū)另一口井為例，研究井段有6個小層，依次編號為010—015，其中011與014小層為低能河道砂體，其余均為高能河道砂體。對每一個小層進行流動單元處理后，可以得出010，012及015小層以Ⅰ類流動單元為主，013和014小層以Ⅲ類流動單元為主，011則為Ⅳ類流動單元（見圖4）。

實例分析表明，在沉積微相相同的情況下，流動單元的數(shù)目和類型均可以不同，依靠流動單元的細致劃分可以反映出同一沉積微相流動性能的差異性。同時，015小層經(jīng)切片歸類后仍為一個層，只是賦予了流動單元意義，反映出本層流動性質相對均勻。從流動單元劃分結果可以看出，010，012上部，013下部以及015小層均有不錯的開發(fā)潛力。

圖4 某井段儲層優(yōu)選解釋結果

5 結論

1）根據(jù)Kozeny-Carman方程演繹推導，可利用聚類分析的方法確定出儲層的流動單元類型。

2）利用流動單元進行儲層優(yōu)選，一般適用于儲層內部，即在現(xiàn)有的儲層劃分約束條件下進一步細分優(yōu)選，得到更有利的開發(fā)層段。

3）在儲層內部進行流動單元劃分，當用到的表征參數(shù)多為測井資料解釋時，即可采用本文的切片歸類法對小層進一步劃分，尤其在開發(fā)后期，基于較為詳細的微相解釋和小層對比結果，劃分結果會更為精確。

4）流動單元解釋類型越多，切片厚度越小，則分層越細，儲層優(yōu)選也就越精確，但是分得過細則意義不大。實際資料研究表明，一般切片厚度在0.2 m左右，流動單元劃分為4～6類為佳。

5）研究表明，流動單元的劃分方法還沒有形成統(tǒng)一的認識，本文在流動單元構架的基礎上，采用切片歸類的方法對流動單元進行劃分，在油田開發(fā)的不同時期均具有一定的意義，對于儲層的研究和認識有一定的借鑒價值。

[1]Moss A K，Jing X D，Archer J S.Laboratory investigation of wettability and hysteresis effects on resistivity index and capillary pressure characteristics [J].Journal of Petroleum Science and Engineering，1999，24（3/4）：231-242.

[2]竇之林.儲層流動單元研究[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000：29-46.

[3]閆百泉，馬世忠，王龍，等.單砂體內部流動單元評價[J].大慶石油學院學報，2007，31（6）：11-14.

[4]陳新民.用流動層帶指標劃分流動單元存在的問題及改進方法[J].石油天然氣報，2007，29（3）：370-373.

[5]張福明，査明，李洪奇，等.一種流動單元自動分層新方法及其應用[J].中國石油大學學報：自然科學版，2006，30（4）：42-46.

[6]Amaefule J O， Al Unbay D，Tiab D，et al.Enhanced reservoir description：Using core and log data to identify hydraulic （flow） units and predict permeability in uncored intervals/wells [R].SPE 26436，1993.

[7]康立明，任戰(zhàn)利.多參數(shù)定量研究流動單元的方法[J].吉林大學學報，2008，38（5）：749-756.

[8]穆龍新.油藏描述的階段性及特點[J].石油學報，2000，21（5）：103-108.

[9]李照永.三肇凹陷低滲透扶楊油層流動單元劃分[J].斷塊油氣田，2011，18（1）：65-69.

[10]裘亦楠，王振彪.油藏描述新技術[C].中國石油天然氣總公司油氣田開發(fā)會議文集.北京：石油工業(yè)出版社，1996：62-72.

[11]何永宏.鄂爾多斯盆地姬塬油田長8儲層敏感性研究[J].斷塊油氣田，2014，21（1）：87-91.

[12]付明義，宋元威，于琚，等.英旺油田長8砂巖儲層物性特征研究[J].斷塊油氣田，2014，21（2）：161-164.

[13]佳麗，秦啟榮，林軍，等.克拉瑪依油田J1b5儲層測井精細解釋模型[J].斷塊油氣田，2013，20（5）：597-601.

[14]Wilkinson M，Darby D，Haszeldine R S.Seeondary porosity generation during deep burial assoedated with overpressure leak-of：Fulmar Formation[J].AAPG Bulletin，1997，81（5）：803-812.

[15]武群虎，楊少春.斷塊油田儲集層流動單元研究[J].斷塊油氣田，2006，13（4）：8-10.