應(yīng)用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法研究中高滲儲(chǔ)層物性差異時(shí)變特征

張 林 張春陽(yáng)

(1.中國(guó)石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院 2.中國(guó)石化勝利油田西部新區(qū)研究中心)

經(jīng)過(guò)數(shù)十年注水開(kāi)發(fā)，勝利油田已進(jìn)入特高含水階段，儲(chǔ)層特征參數(shù)發(fā)生了很大的變化。在這樣的條件下要實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)油控水，就必須對(duì)儲(chǔ)層特征變化規(guī)律進(jìn)行研究，為建立符合地下實(shí)際情況的地質(zhì)模型，分析剩余油分布特征奠定基礎(chǔ)。

研究認(rèn)為，長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于儲(chǔ)層中的流體在儲(chǔ)層中發(fā)生了強(qiáng)烈的、復(fù)雜的、持久的作用，導(dǎo)致儲(chǔ)層微觀屬性發(fā)生了改變，最終體現(xiàn)為儲(chǔ)層宏觀孔隙度、滲透率的改變[1]。本文主要研究由于注入水的沖刷作用，造成儲(chǔ)層孔隙度、滲透率差異時(shí)變的規(guī)律。

1 目前孔隙度、滲透率時(shí)變規(guī)律研究方法

目前描述儲(chǔ)層孔隙度、滲透率變化的方法主要有3種：①利用不同含水階段的取心井資料對(duì)其研究；②通過(guò)建立不同含水階段測(cè)井二次解釋模式來(lái)實(shí)現(xiàn)；③在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行滲流物理模擬實(shí)驗(yàn)[2]。第一種方法能夠統(tǒng)計(jì)出某個(gè)階段儲(chǔ)層參數(shù)的數(shù)值，定性認(rèn)識(shí)其變化規(guī)律；第二種方法能夠根據(jù)二次解釋成果，統(tǒng)計(jì)出儲(chǔ)層物性的平均變化規(guī)律；第三種方法能夠測(cè)量每個(gè)含水階段儲(chǔ)層參數(shù)的數(shù)值，得出其定量變化規(guī)律。但是這三種方法均存在一定局限性，前兩種方法主要依據(jù)取心井資料，由于實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，采用的取心井通常在位置、數(shù)量上沒(méi)有很好的對(duì)比性，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確反映儲(chǔ)層變化規(guī)律。第三種方法能夠求取儲(chǔ)層物性參數(shù)隨含水率變化的定量表達(dá)式，但該方法受實(shí)驗(yàn)所限，不具推廣性，況且某一階段的含水不一定就能代表該階段所有鉆井的含水程度。因此，提出應(yīng)用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法，充分利用靜、動(dòng)態(tài)資料研究中高滲儲(chǔ)層物性差異時(shí)變特征，并以實(shí)際密閉取心井資料驗(yàn)證此種方法的準(zhǔn)確性。

2 建立孔隙度、滲透率預(yù)測(cè)模式

任何一口井某個(gè)部位的孔隙度、滲透率，其變化后的值都與原始(開(kāi)發(fā)初期)孔隙度、滲透率成倍數(shù)關(guān)系?？梢越⑦@樣一個(gè)預(yù)測(cè)模式，即：

Φ=a×Φo

K=b×Ko

式中

Φo—原始孔隙度值；

“草地的四周有高墻圍著，第一塊花木區(qū)過(guò)去是草地滾木球場(chǎng)，過(guò)了滾木球場(chǎng)時(shí)一條長(zhǎng)長(zhǎng)的階徑，再過(guò)去是鐵柵欄，越過(guò)柵欄可以看到毗鄰的荒地上的樹(shù)梢?！盵3]在1813年一月底寫給卡桑德拉的一封信中，奧斯汀說(shuō)：“如果你發(fā)現(xiàn)北安普敦郡是否是四處灌木樹(shù)籬的鄉(xiāng)村，我就會(huì)高興了”(29 January 1813)。此時(shí)她已經(jīng)著手寫作曼斯菲爾德莊園有一段時(shí)間了，小說(shuō)的場(chǎng)景就是在北安普敦郡。伍爾夫（Virginia Woolf）認(rèn)為，由于奧斯汀對(duì)“真實(shí)性”的嚴(yán)苛，“當(dāng)她發(fā)現(xiàn)樹(shù)籬在北安普敦郡并不生長(zhǎng)，她就刪掉，也不冒險(xiǎn)捏造不可能存在的東西”。[4]達(dá)克沃斯（Duckworth）也同意這一說(shuō)法。[5]

Φ—變化后的孔隙度值；

a—孔隙度變化系數(shù)；

Ko—原始滲透率值；

K—變化后的滲透率值；

b—滲透率變化系數(shù)。

對(duì)于任一開(kāi)發(fā)階段的任一口井，其任一部位的孔隙度、滲透率變化系數(shù)均不同。只要能求出這些不同的a、b值，就能分別計(jì)算出不同變化倍數(shù)下的孔隙度、滲透率大小。這樣問(wèn)題的關(guān)鍵就轉(zhuǎn)化為求出有差異的變化系數(shù)a、b值，而a、b值大小又與其變化影響因素密切相關(guān)。

3 孔隙度、滲透率變化影響因素

3.1 沉積微相

不同沉積環(huán)境形成不同類型的沉積砂體，沉積微相類型對(duì)砂體厚度分布具有一定的控制作用[3]。以辮狀河沉積為例，心灘的砂體厚度較辮狀河道、河道邊緣和河漫灘要大，其滲透率值也較高。從心灘、辮狀河道到河道邊緣，高滲透儲(chǔ)層減少，河漫灘的低滲透層較心灘、辮狀河道、河道邊緣微相多。研究表明，高滲透層隨注水開(kāi)發(fā)，其滲透率增加(圖1)，低滲透層在污水注入情況下，滲透率反而降低[4](圖2)。對(duì)中高滲儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，滲透率越大，其變化倍數(shù)也越大。

圖1某研究區(qū)高-特高滲透層滲透率變化比值與過(guò)水倍數(shù)關(guān)系曲線

圖2某研究區(qū)低滲透層滲透率變化比值與過(guò)水倍數(shù)關(guān)系曲線

3.2 層內(nèi)非均質(zhì)

3.3 開(kāi)發(fā)過(guò)程

強(qiáng)注強(qiáng)采的開(kāi)發(fā)模式容易導(dǎo)致孔滲變化快。模擬實(shí)驗(yàn)表明，注采強(qiáng)度越大，作用在巖石顆粒上的壓力梯度越大，孔滲變化越大。實(shí)際地層在長(zhǎng)期高強(qiáng)度的注采速率下，注采強(qiáng)度越大，儲(chǔ)層孔滲變化越大。

4 應(yīng)用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法研究?jī)?chǔ)層物性差異時(shí)變規(guī)律

4.1 儲(chǔ)層物性特征變化系數(shù)評(píng)價(jià)體系建立

依據(jù)儲(chǔ)層孔隙度、滲透率變化影響因素分析，建立物性特征變化系數(shù)評(píng)價(jià)體系(圖3)。

圖3儲(chǔ)層物性特征變化系數(shù)評(píng)價(jià)體系

4.2 計(jì)算變化系數(shù)

確定各指標(biāo)值大小后，采用熵權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重大小。熵權(quán)法的優(yōu)勢(shì)在于完全利用原始指標(biāo)數(shù)據(jù)信息，以指標(biāo)值之間的差異反映指標(biāo)的“信息價(jià)值”來(lái)確定權(quán)重，指標(biāo)值差異越顯著，其熵值越小，權(quán)值越大，該指標(biāo)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)就相應(yīng)的越大，即重點(diǎn)考慮差異性大的指標(biāo)帶來(lái)的影響[5]。

式中：

H(Pj)—指標(biāo)Pj的熵；

J—評(píng)價(jià)指標(biāo)；

bij—第i口井第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的值；

n—井?dāng)?shù)；

E(Pj)—?dú)w一化后的熵；

Wj—第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

4.3 應(yīng)用實(shí)例

試驗(yàn)區(qū)位于勝坨油田勝二區(qū)，目的層為沙二3砂層組，含油面積2.3km2，平均有效厚度8.0m，地質(zhì)儲(chǔ)量340×104t。共分為6個(gè)小層，其中沙二34、沙二35為主力層，沙二31、沙二32、沙二33、沙二36為非主力層，主力層沉積微相主要為心灘和辮狀河道，非主力層沉積微相主要為辮狀河道和河漫灘。于1966年投入開(kāi)發(fā)，1975年轉(zhuǎn)入中高含水階段，1987年至今為特高含水階段。

通過(guò)Visual Foxpro編程，筆者分別對(duì)試驗(yàn)區(qū)145口井的6個(gè)小層上中下不同部位進(jìn)行了孔隙度、滲透率變化系數(shù)計(jì)算。分析統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果(表1、表2)，同一階段主力層心灘沉積微相的孔隙度、滲透率變化系數(shù)較辮狀河道大，心灘下部、中部、上部的變化系數(shù)依次減小；同一階段主力層辮狀河道的變化系數(shù)較非主力層辮狀河道變化系數(shù)大。

表1 勝二區(qū)沙二3砂層組某試驗(yàn)區(qū)孔隙度變化系數(shù)表

表2 勝二區(qū)沙二3砂層組某試驗(yàn)區(qū)滲透率變化系數(shù)表

統(tǒng)計(jì)表明，主力層沙二34+5心灘微相上部、中部、下部初期平均滲透率分別為1520 mD、2550 mD、4800 mD。根據(jù)變化系數(shù)計(jì)算結(jié)果，目前階段心灘上部、中部、下部的平均滲透率分別為2462 mD、4463 mD、10704 mD，和2011年10月的密閉取心井2-2-斜檢313井對(duì)應(yīng)的化驗(yàn)分析結(jié)果2650 mD、4700 mD、11050 mD相差不大。

5 結(jié)論

應(yīng)用動(dòng)靜態(tài)資料，采用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法，平面上分不同沉積微相、縱向上根據(jù)儲(chǔ)層內(nèi)非均質(zhì)性分不同部位，分別計(jì)算出儲(chǔ)層物性特征變化系數(shù)，然后求取目前階段孔隙度、滲透率大小，進(jìn)而建立孔隙度、滲透率時(shí)變地質(zhì)模型，為分析剩余油分布、有效挖潛剩余油奠定了較為精細(xì)的地質(zhì)基礎(chǔ)。

1 宋萬(wàn)超，孫煥泉，孫國(guó)，等.油藏開(kāi)發(fā)流體動(dòng)力地質(zhì)作用[J].石油學(xué)報(bào)，2002,23(3)：52-55.

2 孫煥泉，孫國(guó)，吳素英，等.儲(chǔ)集層參數(shù)動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型的建立[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2004，31增刊(89)：89.

3 胡忠貴，朱忠德，李相明，等.沉積微相對(duì)儲(chǔ)層物性控制作用的定量評(píng)價(jià)[J].油氣地質(zhì)與采收率，2004，11(4)：5-6.

4 姜瑞忠.儲(chǔ)層特征參數(shù)變化對(duì)油藏開(kāi)發(fā)效果的影響[J].油氣田地面工程，2005，24(4)：32.

5 楊少春，楊兆林，胡紅波等，熵權(quán)非均質(zhì)綜合指數(shù)算法及其應(yīng)用[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，28(1)：18-19.