基于AHM法的低滲透砂巖儲層綜合評價

董鳳娟，盧學(xué)飛，靳文博

(西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065)

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基于AHM法的低滲透砂巖儲層綜合評價

董鳳娟，盧學(xué)飛，靳文博

(西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065)

以丘陵油田三間房組儲集層為例，應(yīng)用AHM法，選取孔隙度、滲透率、粒度中值、飽和度中值壓力、退汞效率和含油飽和度等6個參數(shù)，將研究區(qū)儲集層劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類流動單元。研究表明，Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類儲集層所處相帶位置不同，其物性和含油性依次變差；評價結(jié)果與油氣實際產(chǎn)能具有很好的一致性。AHM模型簡單，容易掌握，計算量少，不需要進行一致性檢驗及對矩陣進行調(diào)整判斷，對多因素、多層次的復(fù)雜問題評判效果較好，為儲集層綜合評價提供了一條新方法和途徑。

AHM；權(quán)重；評價指標；儲層；綜合評價

儲層綜合評價方法目前常用的包括模糊數(shù)學(xué)法、層次分析法、灰關(guān)聯(lián)分析法主因子分析法、聚類分析法和變差函數(shù)法等[1-7]。這些方法基本上都沒有考慮工程和開發(fā)方面的因素,是純靜態(tài)的,與傳統(tǒng)的儲層評價方法沒有本質(zhì)區(qū)別；但是，無論采用哪一種評價方法，其評價體系的評價指標、評價指標的權(quán)值確定，均是諸評價方法的核心內(nèi)容。評價指標權(quán)值的大小直接反映了評價程度及結(jié)果中各指標的相對重要程度，權(quán)值確定的合理與否直接影響評價結(jié)果的合理性。因此，為了使儲層綜合評價進一步定量化，尋求一種計算簡便的決策方法進行儲集層評價，成為國內(nèi)外眾多學(xué)者關(guān)注的熱點?；诖?，本次研究以丘陵油田三間房組儲層為例，采用AHM法對儲層綜合評價體系中的各個評價指標進行量化分析、綜合評判，確定各指標的相對權(quán)重，從而對儲層進行綜合評價研究，并進行了生產(chǎn)動態(tài)驗證，為合理開發(fā)、利用油氣資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 運用AHM法確定權(quán)重的基本思想

及其步驟[8-14]

低滲透砂巖儲層綜合評價是在確定表征儲層非均質(zhì)性的各項參數(shù)相對重要性的基礎(chǔ)上，從而進行儲層質(zhì)量的評價。因此，必須分析這個較為復(fù)雜的評價系統(tǒng)中各個因素之間的相互關(guān)系，從而分解為相互支配的若干層次或子系統(tǒng)，即建立層次結(jié)構(gòu)模型，然后構(gòu)造屬性判斷矩陣，最后確定出評價模型中各因素的相對權(quán)重。

1.1 評價指標的選取

本次研究是在綜合考慮了丘陵油田的地質(zhì)、工程和油田實際開發(fā)因素, 有機地把靜態(tài)和生產(chǎn)動態(tài)結(jié)合起來的基礎(chǔ)上，選取孔隙度(Φ)、滲透率(K)、含油飽和度(So)、飽和度中值壓力(PC50)、退汞效率(SHg)、砂體厚度(H)以及泥質(zhì)含量(Vsh)共7個參數(shù)作為研究對象。其中, 泥質(zhì)含量反映沉積相及沉積環(huán)境；砂體厚度反映了地層的沉積速率和物源供應(yīng)情況；孔隙度和滲透率既是儲層巖石物性參數(shù), 也是聯(lián)系儲層宏觀與微觀分類的橋梁, 可以從測井解釋和取心資料分析獲得；飽和度中值壓力(PC50)、退汞效率(SHg)反映儲集層微觀孔隙結(jié)構(gòu)及滲流特征，進而影響到采收率；含油飽和度是一個動態(tài)參數(shù)，在一定程度上可以反映儲層剩余油情況。

1.2 建立指標評價體系

在評價系統(tǒng)中，以低滲透砂巖儲層綜合評價作為目標層(A)；以儲層的微觀特征、物性特征和沉積環(huán)境作為準則層(B)；選取孔隙度、滲透率、泥質(zhì)含量、砂體厚度、飽和度中值壓力、退汞效率和含油飽和度等7個參數(shù)作為評價指標(C)；最底層為單砂體作為方案層(D)。低滲透砂巖儲層綜合評價系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，見圖1。

圖1 低滲透砂巖儲層綜合評價系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型

1.3 主觀權(quán)重的確定

設(shè)B 為一個準則，b1，b2，…，bn為n 個元素，對于準則B，比較兩個不同元素bi和bj(i≠j)，bi和bj對準則B的相對重要性分別記為uij和uji。按屬性測度的要求，uij和uji滿足：

uij≥0，uji≥0，uij+uji=1，i≠j

(1)

uij=0，i=j，1≤i≤n，1≤j≤n

(2)

滿足(1)、(2)式的uij稱為相對屬性測度，其組成的n階矩陣(uij)1≤i≤n稱為屬性判矩陣。(uij)1≤i，j≤n可由層次分析法判斷矩陣轉(zhuǎn)換得到，轉(zhuǎn)換公式可規(guī)定如公式(3)，其中k為大于等于1的正整數(shù)，aij的值可由1-9比例標度確定。

(3)

準則B下元素ui的相對屬性測度和屬性權(quán)重分別用uij、Wb表示。屬性判斷矩陣具有一致性，因此不需要計算矩陣的特征根和特征向量，也不需要進行一致性檢驗。

其中，屬性權(quán)重Wb的計算公式為：

(4)

2 低滲透砂巖儲層綜合評價

本次研究中，孔隙度、滲透率、泥質(zhì)含量、砂體厚度、飽和度中值壓力、退汞效率和含油飽和度這7個評價指標，采用文獻[15-16]中各參數(shù)的化驗分析結(jié)果(見表1)，運用AHM法對研究區(qū)三間房組儲層進行了綜合評價，并通過對不同類型儲層的分布規(guī)律、儲層特征以及生產(chǎn)動態(tài)等特征的分析，驗證了AHM法對儲層進行綜合評價的實用性。

表1 巖心樣品各參數(shù)的原始分析化驗結(jié)果

飽和度中值壓力(PC50)可以由下式計算得到[15]：

PC50=16.636×K(-1.0443)

(5)

相關(guān)系數(shù)：R=0.872 6

退汞效率(Ew)可以由下式計算得到[15]：

Ew=741.23×e(-0.1866×K)

(6)

相關(guān)系數(shù)：R=0.687 3，其中，PC50，為飽和度中值壓力，Mpa；K，為滲透率，×10-3μm2；Ew，退汞效率，%。

這里，由于篇幅有限，僅以取心井為例來闡述運用AHM法進行低滲透砂巖儲層綜合評價的過程。

采用專家打分法，將標準層7個元素指標進行分析，兩兩比較按1-9比例標度進行重要性評分，建立準則層對目標層、指標層對準則層的AHP判別矩陣，見式(7～10)。

1) 準則層的AHP判斷矩陣

(7)

2) 物性特征的AHP判斷矩陣

(8)

3) 微觀特征的AHP判斷矩陣

(9)

4) 沉積特征的AHP判斷矩陣

(10)

然后，通過(3)式把各AHP的判斷矩陣轉(zhuǎn)換成AHM的測度判斷矩陣，并由(4)式計算出各指標的單層相對權(quán)重，結(jié)果見式(11～14)，其中Wc代表權(quán)重。

5) 準則層的AHM屬性判斷矩陣

(11)

由上述判屬性斷矩陣計算出B1、 B2、B3對于A 的相權(quán)值為Wb=[0.5，0.25,0.25]T。

6) 物性特征的AHM屬性判斷矩陣

(12)

由上述屬性判斷矩陣，計算出元素C1～C3的對準則層B1的相對權(quán)重為：Wc1= [0.139,0.528,0.333]T。

7) 微觀特征的AHM屬性判斷矩陣

(13)

由上述屬性判斷矩陣計算出元素C4、C5對準則層B2的相對權(quán)重為：Wc2=[0.5，0.5]T。

8)沉積特征的AHM判斷矩陣

(14)

由上述屬性判斷矩陣計算出元素C6、C7對準則層B3的相對權(quán)重為Wc3=[0.75，0.25]T。

由于評價系統(tǒng)由多個目標層次構(gòu)成,計算相對權(quán)重時需考慮同一層次中所有因素對最高目標的相對重要性,例如C1對總目標的綜合權(quán)重Wc=0.5×0.153=0.076 5，則各指標對目標層的相對權(quán)重值為：Wc=[0.0695, 0.264, 0.1665, 0.125, 0.125, 0.1875，0.0625]T。

然后，按照以下原則對數(shù)據(jù)處理進行處理[17]：(1)對于數(shù)值與儲層儲集性能正相關(guān)的參數(shù)，直接除以本參數(shù)的最大值；(2)對于數(shù)值與儲層儲集性能負相關(guān)的參數(shù)，則用本參數(shù)的最大值減去單項參數(shù)之差再除以最大值。這樣各個參數(shù)就可以在同一準則下進行比較、賦分值，其所得分值越大，表明儲層質(zhì)量越好，反之，亦然。

最后，根據(jù)樣本綜合得分的正態(tài)分布規(guī)律分析，給出儲層分類標準(見表2)，同時結(jié)合沉積微相研究對儲層進行分類，其劃分結(jié)果見表3。

表2 儲層綜合評價標準

對于非取心井，首先利用測井資料求取儲層孔隙度、滲透率、含油飽和度、泥質(zhì)含量、砂體厚度等參數(shù)，然后利用式(5、6)計算飽和度中值壓力、退汞效率。將非取心井每個砂體的7個代表性參數(shù)標準化處理后，運用AHM法對儲層進行綜合評價。

表3 丘陵油田三間房組儲層綜合評價結(jié)果

3 不同類型儲層特征及其生產(chǎn)動態(tài)分析

Ⅰ類儲集層的質(zhì)量、滲透性均好，是工區(qū)最好的儲集層流動單元，流體易流動。該類儲層其砂體數(shù)目相對較少，僅占到9.8%，主要發(fā)育于水下分支河道中心部位，粒間孔和粒間溶孔較發(fā)育，粗孔喉占絕對優(yōu)勢。這類儲層一般是油田首批投產(chǎn)的對象，初始日產(chǎn)油量、產(chǎn)液量以及比吸水指數(shù)(均值達0.35 m3/(m·MPa·d))均相對較高，且含水率很低。

Ⅱ類儲集層的質(zhì)量、滲透性均中等。該類儲層其砂體數(shù)目相對較多，占到66.9%，在水下分河道或是河口壩微相較發(fā)育，泥質(zhì)含量較少，物性好。儲集層粒間孔、溶蝕孔較發(fā)育，連通性較好，接觸方式以點到線接觸為主，以中孔喉為主，日初始產(chǎn)油量、產(chǎn)液量以及比吸水指數(shù)(絕大多數(shù)在0.2～0.3 m3/(m·MPa·d))相對較低，是注水開發(fā)中期的主力產(chǎn)油層。

Ⅲ類儲集層的質(zhì)量、滲透性均較差。Ⅱ類儲集層其砂體數(shù)目相對較多，占到33.3%。Ⅲ類儲集層的物性差，在水下分流河道邊部較發(fā)育，粒間孔、溶蝕孔不發(fā)育，晶間孔、細孔喉較發(fā)育，接觸方式以線接觸為主，連通性較差，有些甚至呈星點狀分布，幾乎不連通，呈“死胡同孔隙”，動用的層日產(chǎn)液、產(chǎn)油量和比吸水指數(shù)均很低，含水率較高，有的甚至不產(chǎn)液、不吸水。在注水開發(fā)過程中，注入水很難波及到，甚至有的儲層在目前的工藝下很難開采，是油田注水開發(fā)中后期的開發(fā)對象。

4 結(jié)語

(1)對丘陵油田三間房組低孔低滲儲層進行了宏觀、微觀孔隙結(jié)構(gòu)和沉積綜合分類評價， 總體上把儲層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，并且儲層分類評價結(jié)果與實際生產(chǎn)動態(tài)分析結(jié)果符合率基本吻合，體現(xiàn)了儲層宏觀、微觀孔隙結(jié)構(gòu)和沉積特征與產(chǎn)能的統(tǒng)一。因此，可以根據(jù)不同類型儲層的垂向和平面展布特征, 進行儲層非均質(zhì)性表征，從而進一步指導(dǎo)油田開發(fā)生產(chǎn)。

(2) 實例分析結(jié)果表明， AHM法既集中了專家們的經(jīng)驗，具有一定的實用性和可操作性，同時AHM模型簡單，計算量小，不需要進行一致性檢驗，及對矩陣進行調(diào)整判斷，對于多因素、多層次的復(fù)雜問題的評判效果較好，是儲層評價一種有效的方法。

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TE122.2

B

1004-1184(2016)06-0168-03

2016-05-13

董鳳娟(1980-)，女，陜西西安人，講師，主要從事油氣田地質(zhì)與開發(fā)方面研究。