稠油油田開發(fā)中后期儲層非均質(zhì)性評價與應(yīng)用

施尚明 ，房曉萌 ，關(guān)帥 ，馬艷平 ，甘寧

（1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；2.非常規(guī)油氣成藏與開發(fā)省部共建國家重點實驗室培育基地，黑龍江 大慶 163318；3.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠，黑龍江 大慶 163114；4.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠，黑龍江 大慶 163414）

0 引言

稠油油田進入蒸汽驅(qū)開發(fā)中后期，由于儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重，造成剩余油總體分散、局部富集的特點。以往的研究表明，儲層非均質(zhì)性對蒸汽驅(qū)開采效果影響很大，主要原因是，縱向滲透率的差異，導(dǎo)致蒸汽沿高滲層竄流，加上蒸汽超覆作用，最終蒸汽驅(qū)開采效果變差［1］。因此，作為油藏精細描述的核心內(nèi)容之一，對儲層非均質(zhì)性進行精確評價顯得至關(guān)重要。本文引入儲層綜合評價指數(shù)，彌補了以往研究中表征非均質(zhì)性的片面和不足，對剩余油的分布和富集規(guī)律進行了研究，對提高采收率具有重要的現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況

井樓油田是河南油田稠油開發(fā)的主力油田之一，其中井樓一區(qū)為該油田稠油儲量豐度最高的區(qū)塊。在構(gòu)造上，該區(qū)塊位于南襄盆地泌陽凹陷西斜坡帶的井樓背斜，是一個北西—南東走向、西南翼被斷層切割的長軸鞍型背斜（見圖1）。該區(qū)主力開采層位為古近系核桃園組核三段Ⅲ5-6—Ⅳ1-3，共計10個油組。該段地層主要為扇三角洲沉積，油層埋藏淺，壓實及成巖作用差，膠結(jié)疏松?？紫抖?8.6%～33.8%，滲透率0.1～11.2μm2，原始含油飽和度65%～75%。經(jīng)過多年的開發(fā)，主力區(qū)塊儲量動用程度較高，大多數(shù)吞吐井周期產(chǎn)油量少、氣油比高，生產(chǎn)效率變差。

圖1 研究區(qū)地理位置

2 儲層綜合評價指數(shù)的求取

2.1 基本原理

影響儲層非均質(zhì)性的因素很多，且彼此之間有一定的聯(lián)系。本文應(yīng)用數(shù)學(xué)地質(zhì)中的SPSS因子分析法，先進行主因子分析，經(jīng)綜合篩選，確定了孔隙度、滲透率等能夠描述儲層質(zhì)量的參數(shù)以及沉積微相、油層構(gòu)造等能反映儲層幾何形態(tài)的參數(shù)。

主要步驟為：首先分別計算協(xié)方差矩陣、相關(guān)矩陣及其特征值，然后計算因子得分，再求取主成分的累積概率，一般取累積概率值在80%以上的因素作為研究儲層非均質(zhì)性的參數(shù)［2］。儲層綜合評價指數(shù)就是綜合了所有影響儲層質(zhì)量的因素后求取的無量綱參數(shù)，用來表征儲層非均質(zhì)性［3］。

2.2 參數(shù)處理和權(quán)值計算

2.2.1 參數(shù)處理

由于各個參數(shù)的單位不統(tǒng)一，數(shù)值上相差也較懸殊，本文應(yīng)用歸一化處理方法，即統(tǒng)一將所有參數(shù)處理在［0，1］，0 代表非儲層，1 代表極好儲層［4-6］。

1）孔隙度。將所研究儲層孔隙度下限值賦為0，孔隙度最大值賦為1。為保證變換前后變量間的相關(guān)程度不變，本文采用極差變換法對孔隙度進行極差規(guī)格化變換［5-6］，即

2）滲透率。由于儲層滲透率值變化范圍較大，須先將各滲透率值取對數(shù)，再進行極差變換，最后將其規(guī)格化到［0，1］。

3）沉積微相。一般情況下，不同沉積環(huán)境下形成的砂體幾何形態(tài)也不相同，這體現(xiàn)了砂體的差異性［7-8］。研究表明，井樓油田一區(qū)Ⅲ油組共發(fā)育有水下分流河道主河道中心砂體、水下分流河道河側(cè)砂體、河口壩、水下溢岸砂體、前緣席狀砂、重力流砂體、分流間灣及前扇三角洲泥等8種微相。

通過對研究區(qū)390口油井動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)不同微相類型砂體的產(chǎn)液能力大不相同，對研究區(qū)產(chǎn)液能力的貢獻比例存在明顯差異，體現(xiàn)了沉積微相的非均質(zhì)性。

大量統(tǒng)計表明，水下分流河道主河道中心砂體是研究區(qū)產(chǎn)液最好的微相，因而將其賦值為1，然后依據(jù)不同微相砂體產(chǎn)液量與水下分流主河道砂體產(chǎn)液量的相對大小，分別賦予不同的數(shù)值，實現(xiàn)了沉積微相的定量描述。

4）油層構(gòu)造。賦值的依據(jù)是小層構(gòu)造圖，根據(jù)構(gòu)造與剩余油分布之間的關(guān)系，在各個層最低處取0，最高處取1。另根據(jù)不同部位的高程，通過極差變換進行賦值，使賦值結(jié)果在［0，1］［9］。

2.2.2 參數(shù)權(quán)值計算

因子變量確定以后，對于每一個樣本數(shù)據(jù)，希望得到它在不同因子上的具體數(shù)據(jù)值，即參數(shù)權(quán)值。本文應(yīng)用回歸法構(gòu)建變量的線性組合，對各指標(biāo)進行兩兩比較，并以此構(gòu)造判斷矩陣，即

求得孔隙度、滲透率、沉積微相、油層構(gòu)造的權(quán)值分別為 0.25，0.36，0.20 和 0.13。

2.3 儲層綜合評價指數(shù)計算

在完成了所有參數(shù)求取并確定其權(quán)值之后，將各參數(shù)加權(quán)平均便可得到儲層綜合評價指數(shù)：

式中：I為儲層綜合評價指數(shù)；Ri為各參數(shù)權(quán)值。

通過對各小層綜合評價指數(shù)等值線進行分析發(fā)現(xiàn)，各小層砂體的評價指數(shù)平均值基本都大于0.50，說明儲層非均質(zhì)性較強（見圖2）。

圖2 井樓一區(qū)核三段Ⅲ油組小層非均質(zhì)性評價指數(shù)

3 儲層非均質(zhì)性對油藏開發(fā)的影響

3.1 汽竄

隨著油田開發(fā)的不斷深入，經(jīng)過多輪次周期蒸汽吞吐后，井樓稠油油藏一區(qū)汽竄的矛盾逐漸顯現(xiàn)出來?，F(xiàn)場動態(tài)分析資料表明，汽竄對生產(chǎn)的影響不斷加劇，在平面上，尤其是水下分流河道厚砂體發(fā)育、連通性好的中部和東南部高滲層段，全面發(fā)生井間干擾和汽竄，影響了蒸汽的波及體積［10］；縱向上以Ⅲ6-1，Ⅲ6-2，Ⅲ9-1等小層為代表（見圖2）。

由于這些小層儲集條件好，儲層非均質(zhì)性強，膠結(jié)疏松，又經(jīng)過多年的蒸汽吞吐，形成了大孔道，造成蒸汽在大孔道中無效驅(qū)替，而油層中大部分滲透性相對較差的層段卻未曾受到蒸汽波及，最終導(dǎo)致采收率較低［11-13］。因此，可以針對評價指數(shù)超過0.6的層位進行封堵，從而啟動潛力層。

3.2 剩余油預(yù)測

經(jīng)過多輪次蒸汽吞吐以后，井樓油田一區(qū)核三段Ⅲ油組目前已進入蒸汽吞吐后期，地下剩余油分布狀況日趨復(fù)雜。影響剩余油分布的因素有儲層砂體的孔隙結(jié)構(gòu)、滲流系數(shù)、存儲系數(shù)、韻律類型、沉積相等。引入儲層綜合評價指數(shù)能較為準(zhǔn)確地預(yù)測剩余油的分布規(guī)律［14-16］。圖3是利用研究區(qū)160口生產(chǎn)井進行數(shù)值模擬得到的剩余油飽和度分布結(jié)果，能夠比較準(zhǔn)確地反映研究區(qū)塊現(xiàn)今的潛力狀況。

圖3 井樓一區(qū)核三段Ⅲ油組6-2層剩余油飽和度分布

通過將小層儲層綜合評價指數(shù)等值線圖（見圖4）與圖3對比發(fā)現(xiàn)，剩余油主要集中分布在評價指數(shù)為0.3～0.7的區(qū)域，即非均質(zhì)性居中的區(qū)域；小于0.3的區(qū)域儲層物性較差，開發(fā)至今，一直受效不明顯，剩余油潛力有限；而大于0.7的區(qū)域，地層條件和含油情況均較好，是之前的主力區(qū)域，經(jīng)歷長時間的開采，非均質(zhì)性加劇，剩余油儲量很低。由此可知，評價指數(shù)為0.3～0.7的區(qū)域具有較好的地質(zhì)條件，水淹程度低，因此是剩余油進一步挖潛的主要區(qū)域。

圖4 井樓一區(qū)核三段Ⅲ油組6-2層綜合評價指數(shù)分布

4 結(jié)論

1）在稠油油田開發(fā)中后期引入儲層綜合評價指數(shù)，能更準(zhǔn)確地表征儲層動用狀況，對剩余油的分布和富集規(guī)律進行研究，對提高采收率具有重要現(xiàn)實意義。

2）在井樓油田一區(qū)核三段Ⅲ油組開發(fā)中后期，汽竄對生產(chǎn)的影響巨大，可以針對評價指數(shù)在超過0.6的層位進行封堵，從而啟動潛力層。

3）根據(jù)儲層非均質(zhì)性定量表征結(jié)果，總結(jié)了儲層綜合評價指數(shù)與剩余油之間的關(guān)系，提出了一種預(yù)測剩余油分布的新方法，可以從非均質(zhì)的角度預(yù)測剩余油的分布規(guī)律。

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