熵權(quán)法判別水淹層在埕東東區(qū)的應(yīng)用

陳寧寧

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257000)

1 埕東東區(qū)概況

埕東油田1974年投入開發(fā),整個油田被一條二級正斷層分為東西2個區(qū),其中埕東東區(qū)館上段是埕東油田的主力開發(fā)區(qū)塊。依據(jù)現(xiàn)場巖心描述、沉積結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征將研究區(qū)館上段23～34層沉積相類型定為辮狀河亞相。主力層河心砂壩和辮狀河道發(fā)育,呈長條形或連片分布;非主力層河心砂壩和辮狀河道不發(fā)育,大都呈短長條形或不規(guī)則透鏡狀。

埕東東區(qū)主要有自然電位、2.5 m梯度電阻率、側(cè)向電阻率、井徑、感應(yīng)、聲波時差等測井資料。通對對水淹層測井響應(yīng)特征分析發(fā)現(xiàn)埕東東區(qū)館上段油藏水淹后測井?dāng)?shù)據(jù)變化表現(xiàn)為自然電位曲線基線偏移、聲波時差比油層的增大、自然伽馬曲線漸趨光滑、電阻率值明顯下降等等。

目前埕東東區(qū)已全面進(jìn)入三高開發(fā)階段,層間矛盾突出、注采井網(wǎng)不完善、近幾年產(chǎn)量明顯下降。如何認(rèn)識并開采剩余油已成為特高含水后期油藏一個十分重要而又亟待解決的問題。通過動態(tài)監(jiān)測資料和礦場挖潛資料證明,埕東油田特高含水后期仍存在剩余油富集區(qū),要實現(xiàn)開發(fā)后期的有效挖潛,定量判別水淹層尤為重要,測井資料提供了認(rèn)識和評價水淹層的豐富信息[1-4],用數(shù)學(xué)理論定量解釋水淹層[5-6]可起到好的效果。

2 熵權(quán)法判別水淹層應(yīng)用

熵權(quán)法是一種多對象、多指標(biāo)的綜合評價方法,依據(jù)客觀資料,避免單參數(shù)間表征結(jié)果不一致的情況,同時在很大程度上避免主觀因素的影響[7-8]。利用熵權(quán)法去同留異的特點,發(fā)揮算法優(yōu)勢,建立能夠定量表征埕東東區(qū)水淹特征的參數(shù),實現(xiàn)儲層的水淹狀況定量刻畫,從而指導(dǎo)剩余油的挖潛工作。

基于埕東東區(qū)地質(zhì)特點和開發(fā)狀況,采用基于熵權(quán)的水淹層定量判別方法(圖1),根據(jù)水淹級別不同某些特征參數(shù)不同的特點,提取水淹層的相關(guān)測井參數(shù),依據(jù)不同水淹級別特征參數(shù)的變化規(guī)律來確定水淹程度。結(jié)合沉積微相、儲層物性等影響油層水淹狀況的其他因素,在測井處理和解釋成果的基礎(chǔ)上,用熵權(quán)法定量判別埕東東區(qū)水淹層,建立水淹模式。

水淹層控制因素分析發(fā)現(xiàn)孔隙度、滲透率、含油飽和度、電阻率以及沉積微相對埕東東區(qū)水淹層有影響,選擇這5個參數(shù)作為埕東東區(qū)水淹層定量評價參數(shù),將不同量綱、不同數(shù)量級的指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理,歸一化到(0～1),0代表水淹最弱,1代表水淹最強(qiáng)。利用隸屬函數(shù)求取參數(shù)決策因子的大小,得到模糊評判矩陣。

(1)

圖1 水淹層定量判別流程

為確定埕東東區(qū)水淹層定量評價參數(shù)的權(quán)重,首先要在參數(shù)歸一化的基礎(chǔ)上,通過以下公式計算出各評價參數(shù)的熵值,其結(jié)果作為每個評價參數(shù)所對應(yīng)的權(quán)重值。

(2)

(3)

(4)

通過計算,埕東東區(qū)水淹層判別指數(shù)權(quán)重向量W為

Wi=(w微相指數(shù),w電阻率,w孔隙度,w滲透率,w含油飽和度)=

(0.029 656,0.193 92,0.196 199,0.204 483,0.195 743).

(5)

將埕東東區(qū)水淹指數(shù)定義為一個多元一次方程,確定水淹指數(shù)計算公式Ifw=WBT,建立水淹指數(shù)數(shù)據(jù)庫(表1)。比對水淹指數(shù)與試油資料,根據(jù)多元統(tǒng)計方法將埕東水淹層分為4個等級:當(dāng)水淹指數(shù)≤0.35時,判斷為弱水淹;當(dāng)0.35<水淹指數(shù)≤0.6時,判斷為中等水淹;當(dāng)0.6<水淹指數(shù)≤0.75時,判斷為較強(qiáng)水淹;當(dāng)0.75>水淹指數(shù)時,判斷為強(qiáng)水淹。

表1 水淹指數(shù)與試油資料判別水淹層對比

分別以取心井和新井為例,建立水淹剖面圖(圖2、3)。由圖可知垂向上水淹程度的變化與這一層沉積韻律基本一致;層內(nèi)水淹指數(shù)變化導(dǎo)致水驅(qū)油不均勻。

從水淹剖面圖看出,埕東東區(qū)主要存在3種水淹模式:

(1)均質(zhì)韻律油層水淹模式。埕東東區(qū)油田均質(zhì)韻律油層水淹模式表現(xiàn)為物性相對均勻,上部水淹指數(shù)略小于下部水淹指數(shù)。在重力作用下,注入水呈均勻或者略偏下的水線模式來推進(jìn),相對而言,油層下部水淹厚度較大,水淹程度較高。油層頂部有剩余油富集。

(2)正韻律油層水淹模式。埕東東區(qū)正韻律油層水淹模式表現(xiàn)為儲層底部物性較好,孔隙度大,滲透率高,向上物性變差,滲透率變小,且上部水淹指數(shù)小于下部水淹指數(shù)。在重力作用下,注入水會沿著地層底部高滲透層段突進(jìn),導(dǎo)致正韻律油層的底部水淹嚴(yán)重,所以油層中上部儲量動用狀況很差,剩余油富集。

圖2 埕7-檢9井水淹剖面圖

(3)復(fù)合正韻律油層水淹模式。埕東東區(qū)復(fù)合正韻律油層水淹模式表現(xiàn)為多個正韻律油層的組合。每個正韻律層段內(nèi)上部水淹指數(shù)小于下部水淹指數(shù),這是由于物性或巖性夾層的存在所造成的多段式水洗。各正韻律層段底部水淹程度較高,油層頂部有剩余油富集。

圖3 埕8-斜更7井水淹剖面圖

3 結(jié) 論

(1)熵權(quán)法定量解釋水淹層的客觀條件容易滿足,只要選準(zhǔn)測井?dāng)?shù)據(jù),即可定量判別該區(qū)塊水淹層的水淹級別。

(2)水淹層判斷中依賴測井?dāng)?shù)據(jù),這是目前油田測井信息分析地下水淹情況的一個方向,根據(jù)實際采油情況,加入其他特征綜合分析更能提高判斷率。