高超,楊滿平
1.山東科瑞石油工程技術(shù)研究院(山東東營(yíng)257067)2.燕山大學(xué)(河北秦皇島066004)
二連盆地巴48斷塊砂巖儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐盅芯?/p>
高超1,楊滿平2
1.山東科瑞石油工程技術(shù)研究院(山東東營(yíng)257067)
2.燕山大學(xué)(河北秦皇島066004)
儲(chǔ)層流動(dòng)單元的劃分是儲(chǔ)層流動(dòng)單元評(píng)價(jià)的前提,是研究流動(dòng)單元生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)。合理地劃分儲(chǔ)層流動(dòng)單元對(duì)剩余油分布的預(yù)測(cè)、開發(fā)方案的調(diào)整、采收率的提高都具有相當(dāng)重要的意義。從參數(shù)的選取入手,對(duì)劃分儲(chǔ)層流動(dòng)單元的參數(shù)進(jìn)行分類,提出參數(shù)的選取原則并對(duì)參數(shù)進(jìn)行選取;運(yùn)用聚類分析的方法對(duì)儲(chǔ)層流動(dòng)單元進(jìn)行劃分,結(jié)果把儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐譃锳、B、C 3類;通過(guò)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征對(duì)儲(chǔ)層流動(dòng)單元的劃分結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證表明:該種劃分方法較合理,可以指導(dǎo)油田生產(chǎn)。
儲(chǔ)層流動(dòng)單元;參數(shù)分類;劃分方法;劃分驗(yàn)證;聚類分析
在我國(guó)'已開發(fā)的大部分油田都發(fā)現(xiàn)于陸相含油氣盆地內(nèi)'其沉積模式以河流-三角洲沉積為主。在這種沉積環(huán)境中'砂體沉積規(guī)模小'側(cè)向延續(xù)性差'非均質(zhì)性強(qiáng)[1]。儲(chǔ)層流動(dòng)單元的研究為認(rèn)識(shí)和探索這種非均質(zhì)油藏提供了有效手段'可以提高油藏描述精度、確定剩余油分布規(guī)律及改善開發(fā)效果等[2-5]。以巴48斷塊油藏為例'對(duì)儲(chǔ)層流動(dòng)單元進(jìn)行了劃分并運(yùn)用動(dòng)態(tài)資料進(jìn)行驗(yàn)證。
巴48斷塊構(gòu)造處于二連盆地馬尼特坳陷東北部的巴音都蘭凹陷'位于南洼槽巴Ⅰ號(hào)構(gòu)造帶上。內(nèi)部發(fā)育了2條近于平行的北東向正斷層'將斷塊分割為3個(gè)自然區(qū)塊。含油層系主要位于阿四段Ⅲ油組和阿三段AⅡ油組。研究的層段位于阿四段Ⅲ砂層組'自上至下發(fā)育了Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4、Ⅲ-5、Ⅲ-6共6個(gè)小層'屬于扇三角洲沉積'是典型的地層超覆油藏。研究區(qū)儲(chǔ)層物性較差'孔隙度在6.19%~17.88%之間'平均為14.85%;滲透率在(0.22~74.57)×10-3μm2之間'平均為25.04×10-3μm2'屬于中低孔低滲油藏。
2.1 參數(shù)分類及選取原則
通過(guò)大量的資料調(diào)研、分析、統(tǒng)計(jì)'把描述儲(chǔ)層流動(dòng)單元的參數(shù)主要分為5種類型。在描述儲(chǔ)層流動(dòng)單元的每一類型參數(shù)中又包含許多參數(shù),詳見(jiàn)表1。
參數(shù)的選擇是劃分流動(dòng)單元的關(guān)鍵'如果選擇的不恰當(dāng)'劃分出來(lái)的流動(dòng)單元也就沒(méi)有意義'更談不上指導(dǎo)油氣開發(fā)。參數(shù)的選取是準(zhǔn)確劃分儲(chǔ)層流動(dòng)單元的基礎(chǔ)'然而在研究流動(dòng)單元時(shí)都希望盡可能把描述儲(chǔ)層流動(dòng)單元和區(qū)別不同儲(chǔ)層流動(dòng)單元的每一個(gè)參數(shù)拿出來(lái)分析'但是真正完全分析這些參數(shù)是不太可能的'也沒(méi)有必要。選取的參數(shù)能準(zhǔn)確地、全面地刻劃和反映儲(chǔ)層流動(dòng)單元的特征'有時(shí)某一類參數(shù)之間存在很大的相關(guān)性'如果都選取就顯得有些重復(fù)。選取的參數(shù)要在空間上具有一定的可比性'同時(shí)具有易于統(tǒng)計(jì)的操作性。因此'可選擇其中具有代表性的參數(shù)作為表征儲(chǔ)層流動(dòng)單元的參數(shù)[6-7]。
2.2 選取過(guò)程
2.2.1 參數(shù)的來(lái)源分析
通過(guò)對(duì)研究區(qū)的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析'來(lái)自于測(cè)井解釋的成果參數(shù)有泥質(zhì)含量、砂巖厚度、砂巖有效厚度、夾層厚度、孔隙度、滲透率、含油飽和度等;來(lái)自于巖心綜合分析的參數(shù)有層理構(gòu)造、粒度中值、垂直滲透率與水平滲透率之比、孔隙結(jié)構(gòu)類型等;來(lái)自于試油生產(chǎn)資料的參數(shù)有原油黏度、原油密度、體積系數(shù)、膠質(zhì)瀝青質(zhì)的含量等;經(jīng)過(guò)計(jì)算可以獲得的參數(shù)有凈毛比、滲透率變異系數(shù)、滲透率突進(jìn)系數(shù)、滲透率級(jí)差系數(shù)、孔喉半徑、流動(dòng)帶指數(shù)、流動(dòng)系數(shù)、存儲(chǔ)系數(shù)等。
2.2.2 關(guān)系式分析
在描述儲(chǔ)層流動(dòng)單元的參數(shù)中有一些滿足一定的關(guān)系式。如果這些參數(shù)都作為劃分儲(chǔ)層流動(dòng)單元的參數(shù)就顯得多余'只要選擇一個(gè)作為代表即可。例如'砂巖厚度就等于砂巖有效厚度與隔夾層厚度的和、凈毛比等于砂巖有效厚度與砂巖厚度的比等。
2.2.3 相關(guān)程度分析
在描述儲(chǔ)層流動(dòng)單元的參數(shù)中發(fā)現(xiàn)有一些滿足較好的相關(guān)性。例如'在研究區(qū)中的取心井資料分析顯示粒度中值和泥質(zhì)含量存在很好的相關(guān)性'相關(guān)程度為0.965 7(圖1);孔喉半徑與流動(dòng)帶指數(shù)也存在較好的相關(guān)性'相關(guān)程度為0.990 4(圖2)。如果對(duì)應(yīng)的2個(gè)參數(shù)之間存在很好的相關(guān)性'再用兩者共同來(lái)刻劃儲(chǔ)層流動(dòng)單元就會(huì)出現(xiàn)了重復(fù)且還會(huì)對(duì)劃分帶來(lái)不必要的麻煩。粒度中值主要依靠取心資料統(tǒng)計(jì)分析'然而研究區(qū)只是對(duì)部分井段取心導(dǎo)致該參數(shù)統(tǒng)計(jì)的資料不足'為此選擇泥質(zhì)含量作為劃分儲(chǔ)層流動(dòng)單元的參數(shù)。由于許多學(xué)者認(rèn)為流動(dòng)帶指數(shù)物理意義不是很準(zhǔn)確'而孔喉半徑的物理意義相當(dāng)明確'為此選擇孔喉半徑來(lái)作為劃分儲(chǔ)層流動(dòng)單元的參數(shù)。
表1 描述儲(chǔ)層流動(dòng)單元的參數(shù)分類
圖1 粒度中值與泥質(zhì)含量的相關(guān)程度曲線
圖2 孔喉半徑與流動(dòng)帶指數(shù)的相關(guān)程度曲線
2.3 選取結(jié)果
通過(guò)對(duì)參數(shù)的分類及研究區(qū)資料的豐富程度、相關(guān)性的統(tǒng)計(jì)'結(jié)合參數(shù)選取的原則'研究區(qū)儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐值膮?shù)選取孔隙度、滲透率、滲透率變異系數(shù)、孔喉半徑、泥質(zhì)含量、砂巖有效厚度、含油飽和度、流動(dòng)系數(shù)、存儲(chǔ)系數(shù)。
3.1 劃分方法及步驟
聚類分析是把某一對(duì)象的集合分成由類似的對(duì)象組成的多個(gè)類的分析過(guò)程[8-9]。聚類分析的目標(biāo)就是把某一事物在相似的基礎(chǔ)上收集到的參數(shù)進(jìn)行分類。聚類分析是衡量不同數(shù)據(jù)源之間的相似性或相似程度'把數(shù)據(jù)源分類到不同的族中。這種分析正好符合儲(chǔ)層流動(dòng)單元的定義'在同一儲(chǔ)層流動(dòng)單元中'儲(chǔ)層的巖性和物性相同或相似'不同的儲(chǔ)層流動(dòng)單元其巖性和物性有很大的差別。這就是說(shuō)'按照相似的原則把參數(shù)源聚類到不同的儲(chǔ)層流動(dòng)單元里。
運(yùn)用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)軟件中的聚類分析模塊將選取的9個(gè)參數(shù)進(jìn)行聚類。其聚類步驟如下:
1)確定研究對(duì)象。在研究區(qū)內(nèi)一共解釋的砂體有245個(gè)'其中含油(油層、差油層)的單砂體94個(gè)'非含油(致密層、水層)的單砂體162個(gè)。在這162個(gè)砂體中有151個(gè)屬于致密砂體'致密砂體物性條件差(平均孔隙度7.69%;平均滲透率0.667×10-3μm2)且很難參與油水流動(dòng)的過(guò)程'在這里把他們劃分為最差的流動(dòng)單元D類'這里不做研究。因此'在研究區(qū)只對(duì)油層、差油層砂體進(jìn)行儲(chǔ)層流動(dòng)單元的劃分。
2)將選取的9個(gè)參數(shù)進(jìn)行整理加載到SPSS軟件的數(shù)據(jù)編輯器中'分別在數(shù)據(jù)變量編輯窗口下編輯各參數(shù)的名稱、類型、精度(有效數(shù)字)等。
3)在SPSS軟件的數(shù)據(jù)分析窗口中'選擇聚類模塊中的快速聚類進(jìn)行分析;在分析時(shí)多次調(diào)換聚類的數(shù)目、聚類的方法來(lái)查看劃分的結(jié)果是否合理。
4)將聚類分析劃分的結(jié)果導(dǎo)出并處理為標(biāo)準(zhǔn)格式。
3.2 劃分結(jié)果
通過(guò)SPSS軟件的聚類分析和反復(fù)的調(diào)整聚類的數(shù)目、聚類的方法'最終將研究區(qū)儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐譃?類'即A類、B類、C類。通過(guò)聚類分析獲得了各類儲(chǔ)層流動(dòng)單元參數(shù)的凝聚點(diǎn)、分布范圍及劃分標(biāo)準(zhǔn)(表2)'其中凝聚點(diǎn)是以歐氏距離最小為基本原則計(jì)算的。不同類型流動(dòng)單元在地質(zhì)特征上反映不同的巖性、物性及孔隙結(jié)構(gòu)'其描述如下:
表2 不同儲(chǔ)層流動(dòng)單元參數(shù)凝聚點(diǎn)、分布范圍及劃分標(biāo)準(zhǔn)
3.2.1 A類流動(dòng)單元(較好)
從測(cè)井解釋成果來(lái)看'該流動(dòng)單元具有滲透率較大'孔隙度較大'儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度較弱'孔喉半徑較大'泥質(zhì)含量較低'有效厚度較大'含油飽和度的值較高'具有較強(qiáng)的滲流能力和儲(chǔ)集能力。從沉積相上看'A類流動(dòng)單元主要為河口壩和水下分流河道砂體'巖性比較均質(zhì)'以細(xì)砂巖為主'位于A類流動(dòng)單元的油井一般單井產(chǎn)量較高'并且同屬于A類的注采井組水驅(qū)效果比較好。從所占比例來(lái)看'A類流動(dòng)單元占厚度累計(jì)的22.04%。
3.2.2 B類流動(dòng)單元(中等)
從測(cè)井解釋成果來(lái)看:該流動(dòng)單元物性一般'儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度中等'孔喉半徑中等'泥質(zhì)含量相對(duì)于A類有所增加'有效厚度變薄'含油飽和度的值變差'具有一般的滲流能力和儲(chǔ)集能力。從沉積相上看'B類流動(dòng)單元分布特征與A類一致'主要為河口壩和水下分流河道砂體'但要比A類流動(dòng)單元分布的更加廣泛'巖性主要以細(xì)砂巖為主。位于B類流動(dòng)單元的油井產(chǎn)量中等。從所占比例來(lái)看'B類流動(dòng)單元占厚度累計(jì)的36.61%。
3.2.3 C類流動(dòng)單元(較差)
從測(cè)井解釋成果來(lái)看:該類流動(dòng)單元物性較差'儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度偏強(qiáng)'孔喉半徑較小'泥質(zhì)含量相對(duì)最高'有效厚度較薄'含油飽和度的值較低'具有較差的滲流能力和儲(chǔ)集能力。從沉積上看'C類流動(dòng)單元多分布在分水下流河道側(cè)緣、前緣席狀砂以及廢棄河道等的細(xì)粒沉積物中。位于C類流動(dòng)單元的油井產(chǎn)量較差'一般注水表現(xiàn)為不見(jiàn)效或不明顯。從所占比例來(lái)看'C類流動(dòng)單元占厚度累計(jì)的41.35%。
3.3 合理性驗(yàn)證
從儲(chǔ)層流動(dòng)單元的劃分結(jié)果可知'流動(dòng)單元的類別不同'儲(chǔ)層的物性特征也不同。也就是說(shuō)在壓力一定的條件下允許流體通過(guò)的能力不同'在油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征上也有所不同[10]。因此'可以選用油田生產(chǎn)特征來(lái)驗(yàn)證儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐值暮侠硇浴?/p>
3.3.1 初期產(chǎn)能
對(duì)研究區(qū)的射孔層段、試油數(shù)據(jù)和初期產(chǎn)能數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)'并計(jì)算每個(gè)儲(chǔ)層流動(dòng)單元射孔層段的流動(dòng)系數(shù)。由于研究區(qū)目的層段較短且構(gòu)造高度變化較小'忽略了各井之間地層壓力差異對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)能的影響'將初期產(chǎn)油量和初期產(chǎn)液量按照流動(dòng)系數(shù)、吸水指數(shù)的大小匹配到射孔層段'得出各儲(chǔ)層流動(dòng)單元的初期產(chǎn)液量和初期產(chǎn)油量。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(表3):A類流動(dòng)單元的初期產(chǎn)液能力較高'一般大于18m3/d;B類流動(dòng)單元的初期產(chǎn)液能力中等'一般為5~18m3/d;C類流動(dòng)單元的初期產(chǎn)液能力較差'一般小于5m3/d'甚至有不產(chǎn)液現(xiàn)象。
3.3.2 產(chǎn)液狀況
產(chǎn)液剖面統(tǒng)計(jì)表明:A類流動(dòng)單元的產(chǎn)液能力強(qiáng);B類產(chǎn)液能力開始大幅度下降;C類流動(dòng)單元產(chǎn)液能力較差'甚至沒(méi)有產(chǎn)液能力。例如'研究區(qū)的巴48井4個(gè)射孔層段不同時(shí)期的產(chǎn)液能力。表4中的29號(hào)砂體為A類流動(dòng)單元在3個(gè)不同測(cè)試時(shí)期的產(chǎn)液能力較強(qiáng)'平均為7.8m3/d;32號(hào)砂體為B類流動(dòng)單元在3個(gè)不同測(cè)試時(shí)期的產(chǎn)液能力較差'平均為0.7m3/d;30號(hào)砂體和35號(hào)砂體為C類流動(dòng)單元在3個(gè)不同測(cè)試時(shí)期的產(chǎn)液能力'其產(chǎn)液能力最差'甚至出現(xiàn)不產(chǎn)液現(xiàn)象。
表3 儲(chǔ)層流動(dòng)單元類型與初期產(chǎn)能的關(guān)系
表4 巴48井產(chǎn)液能力測(cè)試
3.3.3 吸水狀況
吸水剖面統(tǒng)計(jì)表明'A類流動(dòng)單元的吸水能力較強(qiáng)'一般大于6m3/d;B類吸水能力開始變差'一般為1~5m3/d;C類吸水能力最差'甚至沒(méi)有吸水能力'一般小于1m3/d。但有的層段吸水能力差的主要原因是砂體不連通導(dǎo)致的。例如'研究區(qū)的巴48-20井一共打開5個(gè)層段進(jìn)行注水'其中A類流動(dòng)單元的吸水能力遠(yuǎn)大于B類和C類的吸水能力'吸水占整個(gè)研究井段的72.32%;而B類和C類的吸水能力較差'分別占18.86%和7.14%(表5)。這主要是因?yàn)?8號(hào)和19號(hào)砂體與周圍井的對(duì)應(yīng)層位不連通使大量的注入水被15號(hào)砂體吸收。該砂體與相鄰的巴48井連通的29號(hào)砂體在第3次測(cè)試產(chǎn)液能力時(shí)含水率已經(jīng)達(dá)到68.3%'但下部的30號(hào)、32號(hào)和35號(hào)砂層一直都不見(jiàn)水(表4)。
表5 巴48-20井吸水能力分析
1)通過(guò)對(duì)參數(shù)的分類及研究區(qū)的資料的豐富程度、相關(guān)性的統(tǒng)計(jì)'結(jié)合參數(shù)選取的原則研究區(qū)儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐值膮?shù)'選取9個(gè)參數(shù)來(lái)劃分儲(chǔ)層流動(dòng)單元。
2)采用聚類分析的方法將研究區(qū)的儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐譃?類'并結(jié)合礦場(chǎng)的初期產(chǎn)能、產(chǎn)液狀況、吸水能力等動(dòng)態(tài)資料對(duì)劃分進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明該方法劃分儲(chǔ)層流動(dòng)單元可行'經(jīng)得起實(shí)踐的考驗(yàn)。
3)由于不同的油藏控制流動(dòng)單元的因素不同'選取的參數(shù)也不同。因此'參數(shù)的分類和選取是合理劃分儲(chǔ)層流動(dòng)單元的必要前提。
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Division of reservoir flow unit is a prerequisite for the evaluation of reservoir flow units,and it is also the basis to study the dynamic production of the flow units.The reasonable division of reservoir flow units is of very important significance to the prediction of remaining oil distribution,the adjustment of develop programs and enhancing oil recovery.The parameters for the division of reservoir flow units are classified,the principle for selecting the parameters is proposed and the reasonable parameters are selected.The division of the flow units of Ba-48 fault-block sandstone reservoir is finished using cluster analysis,and the flow units are classified into three types.The flow unit division result is verified by dynamic production characteristics,and it is shown that the flow unit division result is reasonable and can be used for guiding oilfield production.
reservoir flow unit;parameter classification;division method;division verification;cluster analysis
尉立崗
2014-11-25
國(guó)家自然科學(xué)基金“非均質(zhì)油藏不穩(wěn)定注水機(jī)理及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究”(編號(hào):50804041)
高超(1986-)'男'主要從事油藏描述與油氣田開發(fā)理論及應(yīng)用的研究。