利用灰色關(guān)聯(lián)度法分析南梁西區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層產(chǎn)能影響因素

白雪晶，趙天林，李 杪，齊恒玄

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

油氣產(chǎn)能是油氣儲(chǔ)層生產(chǎn)潛力和各種影響因素之間在相互制約過(guò)程中達(dá)到的某種動(dòng)態(tài)平衡［1］，是刻畫(huà)油氣儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)特征的一個(gè)綜合指標(biāo)［2］。因此，油氣井產(chǎn)能分析是氣藏工程研究和氣藏開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的重要研究?jī)?nèi)容。在油氣田的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，分析與研究影響油氣產(chǎn)能的主要控制因素，能為油氣藏開(kāi)發(fā)方案、開(kāi)發(fā)規(guī)模與投資規(guī)模等方案的調(diào)整與設(shè)計(jì)提供可靠的科學(xué)依據(jù)［2－7］。

灰色關(guān)聯(lián)分析方法是根據(jù)各因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似或相異的程度來(lái)衡量因素間的關(guān)聯(lián)程度的一種方法，本方法對(duì)樣本量要求不高，也不需要典型的分布規(guī)律，且不會(huì)出現(xiàn)定性和定量分析不一致的現(xiàn)象，是一種比較理想的分析方法［8－10］。筆者應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度法，對(duì)鄂爾多斯盆地南梁西區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的孔隙度(Ф)、滲透率(k)、含油飽和度(So)、地層的電阻率、地層系數(shù)(Kh)、表皮系數(shù)(S)、裂縫半長(zhǎng)(xf)、油層中部靜壓多個(gè)因素進(jìn)行綜合分析，從而對(duì)該儲(chǔ)層產(chǎn)能的影響因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

南梁油田位于鄂爾多斯盆地南部沉積中心，主要包括華64、梁102、梁108、南梁西四個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)塊。南梁油田三疊系延長(zhǎng)組是一套以碎屑巖為主的內(nèi)陸湖泊 －三角洲沉積，三角洲分流河道和河口壩砂體是油氣的良好儲(chǔ)層，盆地沉積中心的暗色湖相泥巖、油頁(yè)巖是良好的生油巖，半深湖及沼澤相泥巖為主要蓋層［11］。其中，南梁西區(qū)塊是長(zhǎng)慶油田第一采油廠(chǎng)2007年以來(lái)開(kāi)發(fā)的高產(chǎn)高效區(qū)塊，經(jīng)過(guò)近6年的勘探開(kāi)發(fā)，目前，南梁西油田從侏羅系延安組延7、延8、延9和上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)7和長(zhǎng)8油層組均發(fā)現(xiàn)了較好的油氣顯示［11］，尤其在延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5等油層組中取得了工業(yè)油流及較好的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)效果。該區(qū)長(zhǎng)4+5油藏是典型的低滲、低壓、低產(chǎn)—“三低”油藏，儲(chǔ)層砂巖的實(shí)測(cè)孔隙度在1.0% ～18.4%之間，平均為10.6%;實(shí)測(cè)滲透率主要分布在0.004×10－3μm2－24.404 ×10－3μm2之間，平均為 0.81 ×10－3μm2，為低孔特低滲透油藏。其中最致密的層位還被冠以“磨刀石”之名［12］。鉆探結(jié)果表明，研究區(qū)長(zhǎng)4+5含油層在平面上呈團(tuán)塊狀、局部呈零星分布，油水關(guān)系復(fù)雜，產(chǎn)量變化較大。

2 產(chǎn)能影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

2.1 確定分析序列

本次研究選取影響產(chǎn)能的因素包括:儲(chǔ)層的孔隙度(Ф)、滲透率(k)、含油飽和度(So)、地層的電阻率、地層系數(shù)(Kh)、表皮系數(shù)(S)、裂縫半長(zhǎng)(xf)、油層中部靜壓 8個(gè)參數(shù)。設(shè)因變量數(shù)據(jù)儲(chǔ)層單位厚度產(chǎn)能構(gòu)成參考數(shù)列x0={x0(1)，x0(2)…x0(19)};影響產(chǎn)能的各因素構(gòu)成比較數(shù)列 xi={xi(1)，xi(2)…xi(19)}(i=1，2…10)。選取研究區(qū)已施工的 10口井的相關(guān)原始數(shù)據(jù)(表1)進(jìn)行分析。

2.2 原始數(shù)據(jù)處理

由于各種數(shù)據(jù)的量綱不同，數(shù)量級(jí)相差較懸殊，為了消除這種影響，使數(shù)據(jù)具有可比性，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，稱(chēng)為“灰生成”［13］。常用的灰生成方法有初值化、均值、上限效果測(cè)度、下限效果測(cè)度、適中效果測(cè)度等［8，13］。本文對(duì)指標(biāo)采用均值化處理。均值化是用數(shù)列的平均值去除該數(shù)列中每一個(gè)數(shù)據(jù)，以得到一個(gè)占平均值百分比為多少的數(shù)列。計(jì)算公式如(1):

2.3 關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算

關(guān)聯(lián)性實(shí)質(zhì)上是曲線(xiàn)間幾何形狀的差別，因此，將以曲線(xiàn)間差值的大小作為關(guān)聯(lián)程度的衡量尺度［8］。鄧氏灰色關(guān)聯(lián)度分析法用關(guān)聯(lián)系數(shù)來(lái)表示比較曲線(xiàn) xi與參考曲線(xiàn)x0的相對(duì)差值。關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算公式如(2)［8］:

表1 南梁西區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5油藏10口井的相關(guān)原始數(shù)據(jù)

2.4 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

關(guān)聯(lián)度(ri)是對(duì)各點(diǎn)關(guān)聯(lián)系數(shù)求平均值，計(jì)算公式如(3):

即，ri是曲線(xiàn)xi對(duì)參考曲線(xiàn)x0的關(guān)聯(lián)度。

2.5 關(guān)聯(lián)度排序

對(duì)關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，如果 γ0a＞γ0b，則表示 Xa與 X0的關(guān)聯(lián)程度大于 Xb與 X0的關(guān)聯(lián)程度;如果 γ0a＜γ0b，則表示Xa與 X0的關(guān)聯(lián)程度小于 Xb與 X0的關(guān)聯(lián)程度;如果 γ0a=γ0b，則表示Xa與 X0的關(guān)聯(lián)程度與 Xb與 X0的關(guān)聯(lián)程度相當(dāng)［10］。

南梁西區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層產(chǎn)能各影響因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度計(jì)算及排序結(jié)果如表2所示。

2.6 結(jié)果分析

關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明，各影響因素與產(chǎn)能關(guān)聯(lián)程度由大到小依次是:孔隙度(Ф)、含油飽和度(So)、電阻、油層中部靜壓、滲透率(k)、裂縫半長(zhǎng)(xf)、地層系數(shù)(Kh)、表皮系數(shù)(S)。

孔隙度(Ф)與滲透率(k):南梁西區(qū)長(zhǎng)4+5實(shí)測(cè)孔隙度平均值為 10.8% ，實(shí)測(cè)滲透率平均值為 0.87 × 10－3μm2，面孔率為0.4% ～15.6%，平均 4.8%。薄片鑒定結(jié)果顯示南梁西區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層孔隙主要為各種溶孔，及少量原生剩余粒間孔，此外含油少量微裂縫，孔隙之間的連通性好。低產(chǎn)地區(qū)方解石膠結(jié)發(fā)育，致使儲(chǔ)層孔隙度和滲透率下降;高產(chǎn)地區(qū)高嶺石膠結(jié)發(fā)育，方解石含量較少，發(fā)育少量微裂縫，其存在能大大改善儲(chǔ)層的連通性和滲透性。

含油飽和度(So):油井的產(chǎn)能與含油飽和度相關(guān)性高，隨著含油飽和度的增大，油井產(chǎn)量增加，含油飽和度越高，油井產(chǎn)量越高?？梢?jiàn)，研究區(qū)目的層油井的產(chǎn)能與儲(chǔ)層產(chǎn)量正相關(guān)。

電阻:地層電阻率與油井產(chǎn)能具有較好相關(guān)性，其實(shí)質(zhì)上反映的是:儲(chǔ)層為有效儲(chǔ)層(具有一定有效孔隙度和滲透率)條件下，儲(chǔ)層含油性差異對(duì)油井產(chǎn)能的影響是多參數(shù)影響的結(jié)果［5］。通常，儲(chǔ)層電阻率與含有飽和度正相關(guān)，電阻率低異常的井可能為含水層，一般不會(huì)有較高的產(chǎn)能。

油層中部靜壓:靜壓能夠反映地層能量的高低。只有當(dāng)?shù)貙佑凶銐蚰芰康那闆r下，地層中的流體才能較好的流進(jìn)井筒，從而活的較高的產(chǎn)能。

裂縫半長(zhǎng)(xf):由壓裂縫半長(zhǎng)和產(chǎn)能數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)裂縫半長(zhǎng)＜100 m能夠改善儲(chǔ)層滲透率，提高儲(chǔ)層產(chǎn)量;當(dāng)裂縫半長(zhǎng)＞100 m時(shí)壓裂縫長(zhǎng)度進(jìn)一步增加對(duì)產(chǎn)能的貢獻(xiàn)較小。

地層系數(shù)(Kh):地層系數(shù)為油層有效厚度與有效滲透率的乘積，它反映油層物性的好壞，Kh越大，油層物性越好，出油能力越大。

表皮系數(shù)(S):研究區(qū)目的層表皮系數(shù)基本為負(fù)，即流體流過(guò)近井地層時(shí)產(chǎn)生的附加阻力壓差為負(fù)，說(shuō)明地層污染狀況較輕，對(duì)產(chǎn)能的影響較低。

表2 南梁西區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層產(chǎn)能各影響因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度及關(guān)聯(lián)度計(jì)算排序結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

(l)灰色關(guān)聯(lián)分析法簡(jiǎn)單，對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)量要求不高，且結(jié)果比較準(zhǔn)確，是一種較好的系統(tǒng)分析方法。

(2)通過(guò)關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，南梁西區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層產(chǎn)能的各影響因素與產(chǎn)能關(guān)聯(lián)程度由大到小依次是:孔隙度(Ф)＞含油飽和度(So)＞電阻＞油層中部靜壓＞滲透率(k)＞裂縫半長(zhǎng)(xf)＞地層系數(shù)(Kh)＞表皮系數(shù)(S)。

(3)通過(guò)關(guān)聯(lián)分析表明，南梁西區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層產(chǎn)能的影響因素中，孔隙度(Ф)、含油飽和度(So)、電阻、油層中部靜壓、滲透率(k)等因素對(duì)產(chǎn)能影響較高，開(kāi)采前對(duì)這些因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析能夠?yàn)槔麉^(qū)預(yù)測(cè)提供依據(jù)。裂縫半長(zhǎng)(xf)在一定范圍內(nèi)能夠有效改善儲(chǔ)層滲透率，提高儲(chǔ)層產(chǎn)量，但裂縫半長(zhǎng)最佳范圍仍需進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。地層系數(shù)(Kh)越大油層物性越好，出油能力越大。表皮系數(shù)(S)與產(chǎn)能相關(guān)性稍差，說(shuō)明地層污染狀況較輕，對(duì)產(chǎn)能的影響較低。

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