特低滲儲層產(chǎn)能模糊綜合評價方法研究

王文濤，劉鵬超，李 標(biāo)，鐘家峻，舒 杰

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引 言

南海西部油田北部灣盆地發(fā)育較大規(guī)模的特低滲油藏，隨著近年來特低滲油藏的面紗逐步揭開，對其儲層進(jìn)行合理的產(chǎn)能評價，從而指導(dǎo)制訂合理的開發(fā)方案是油藏工程師面臨的一個難題。目前常規(guī)的油井產(chǎn)能評價方法存在各類問題(理論公式無法準(zhǔn)確獲取計算參數(shù)，實際測試無法逐口井展開)，無法合理、準(zhǔn)確地評價特低滲儲層產(chǎn)能。由于不同的沉積環(huán)境及其成巖作用，特低滲儲層孔喉關(guān)系發(fā)育往往更加復(fù)雜[1]，儲層物性解釋資料可能存在一定不確定性[2]，單從定量方面對產(chǎn)能進(jìn)行評價很難獲得具有代表性的儲層參數(shù)。前人對特低滲油藏已有一定研究，張繁[3]研究了特低滲油藏產(chǎn)能預(yù)測技術(shù)，結(jié)果表明特低滲儲層地層因素具有較強(qiáng)復(fù)雜性；吳俊晨[4]研究了測井資料對儲層產(chǎn)能評價方面的影響，結(jié)果表明孔喉結(jié)構(gòu)是影響不同儲層油井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素之一； Profice等人[5]論述了低滲儲層物性測量方面存在的問題，并對不同實驗研究結(jié)果進(jìn)行了對比，指出低滲儲層物性測量存在不確定性；Korovin等人[6]提出對滲透率及其梯度帶進(jìn)行矢量分析才可獲得關(guān)于儲層滲透率非均質(zhì)性的可靠數(shù)據(jù)?？偨Y(jié)前人經(jīng)驗，以實際生產(chǎn)井真實測試產(chǎn)能為基礎(chǔ)，從影響產(chǎn)能評價的定量和定性2個方面關(guān)鍵因素著手，采用模糊綜合評價方法進(jìn)行研究，相對更加全面的考慮了多種因素對單井產(chǎn)能的綜合影響。

1 模糊綜合評價體系的建立

模糊綜合評價方法是在建立合理的產(chǎn)能評價指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，對特定儲層作出的綜合評估[7-8]。產(chǎn)能模糊綜合評價方法的主要步驟為：①確定影響綜合評價結(jié)果的多級、多因素綜合評價體系；②確定各級評價因素的權(quán)重集(權(quán)向量)；③確定評語集及隸屬函數(shù)；④確定各參數(shù)合理的評價標(biāo)準(zhǔn)；⑤選取模糊算子逐級計算評價結(jié)果。

研究及長期現(xiàn)場實踐表明，影響儲層產(chǎn)能的定性評價因素主要包括沉積相、井位、最小振幅屬性、儲層連通性，此類因素不易直接量化，但對儲層產(chǎn)能評價的影響比較直觀；定量評價因素主要包括排驅(qū)壓力、中值壓力、儲層滲透率、地層原油黏度，此類因素可以精確量化，是評價儲層產(chǎn)能的關(guān)鍵因素。

不同沉積環(huán)境下的儲層具有一些類似的規(guī)律，三角洲前緣水下分流河道沉積主河道方向相對于河道邊緣儲層發(fā)育往往較好，儲層非均質(zhì)性通常也相對較弱，因此，位于不同河道位置的采油井的產(chǎn)能也必然有所不同。大量實際油田數(shù)據(jù)表明，儲層最小振幅屬性強(qiáng)度是儲層砂體發(fā)育情況的一種外在表現(xiàn)形式，儲層最小振幅屬性越強(qiáng)則儲層物性、厚度或含油性通常越高(不同類型儲層規(guī)律可能略有差異，往往隨著實鉆井?dāng)?shù)的增加其代表性也越強(qiáng))；反之則越低。毛管壓力實驗得到的排驅(qū)壓力(閥壓)可以表征儲層滲透性，排驅(qū)壓力越低，表明流體越容易進(jìn)入巖樣，從而說明儲層滲透率越高。排驅(qū)壓力對滲透率的表征是對儲層真實物性的反映，與測井解釋結(jié)果相比更加具有代表性。中值壓力是對儲層孔喉關(guān)系及產(chǎn)油能力的綜合評價指標(biāo)，中值壓力越小則表明喉道半徑越大、儲層中流體的滲流能力越強(qiáng)。測井滲透率是鉆后表征儲層物性的第一手資料，但是由于測井方式的局限性，很難將儲層中未連通孔隙分離出來，故直接用來評價儲層產(chǎn)能存在一定不確定性，綜合評價過程中可降低其權(quán)重值，從而減少可能存在的誤差。地層原油黏度對產(chǎn)能的影響呈反比關(guān)系，常規(guī)輕質(zhì)原油范圍內(nèi)黏度數(shù)值的略微變化對產(chǎn)能的影響小于儲層非均質(zhì)差異引起的變化，故綜合評價過程中權(quán)重相對較小。

基于篩選出影響儲層產(chǎn)能的關(guān)鍵參數(shù)，建立多級綜合評價指標(biāo)體系(圖1)，進(jìn)行模糊綜合評價的基礎(chǔ)。

圖1 模糊綜合評價指標(biāo)體系

2 權(quán)重集的確定

層次分析法[9]是求取權(quán)重集的常用方法。方法步驟如下：依據(jù)評價標(biāo)度表(表1)采用兩兩對比打分的方式確定多因素評價矩陣；求取矩陣最大特征值對應(yīng)的特征向量作為一級評價因素的權(quán)向量。

表1 層次分析法評價標(biāo)度

結(jié)合建立的綜合評價體系(圖1)，采用層次分析法可得定性評價因素權(quán)向量評價矩陣(表2)、定量評價因素權(quán)向量評價矩陣(表3)、二級評價參數(shù)權(quán)向量評價矩陣(表4)，對應(yīng)的權(quán)向量分別為(0.11，0.31，0.58)、(0.39，0.39，0.14，0.08)、(0.15，0.85)。由表2、3、4分析可知，儲層連通性是定性評價的主要影響因素，排驅(qū)壓力、中值壓力是定量評價的主要影響因素，測井滲透率、地層原油黏度次之。對于最終評價結(jié)果，定量評價占比較高，起決定性作用。

表2 定性評價因素權(quán)向量評價矩陣

表3 定量評價因素權(quán)向量評價矩陣

表4 二級評價參數(shù)權(quán)向量評價矩陣

3 評語集和隸屬函數(shù)的選取

評語集是對評價結(jié)果進(jìn)行描述的術(shù)語集[10]，常用的級別有3級、5級等，分別對應(yīng)(好，中，差)、(好，較好，相當(dāng)，較差，差)，計算復(fù)雜性及評價精度逐級遞增。針對產(chǎn)能評價的需要，結(jié)合實際開發(fā)中簡潔高效的原則，選用3級評語集進(jìn)行相關(guān)研究。

隸屬函數(shù)的確定方法主要分為模糊統(tǒng)計法、指派法及專家經(jīng)驗法等多種方法[9]?；趯χ行臉O限定理的認(rèn)知，考慮到地質(zhì)成藏過程中砂巖發(fā)育的隨機(jī)性，采用能夠反映沉積過程中漸變性特征的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)進(jìn)行計算[11](式1)，函數(shù)曲線如圖2所示。

(1)

式中：x為參數(shù)變量；a為均數(shù)，用于描述參數(shù)的集中趨勢；δ為標(biāo)準(zhǔn)差，用于描述數(shù)據(jù)的離散程度。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)曲線(a=0，δ=1)

4 確定合理的評價標(biāo)準(zhǔn)

毛管壓力曲線上對應(yīng)的排驅(qū)壓力和中值壓力無法直觀評判儲層質(zhì)量，實際應(yīng)用中需要結(jié)合區(qū)域規(guī)律進(jìn)行研究。南海西部北部灣區(qū)域WS19-2-1井流沙港組屬于低孔、低滲—特低滲儲層，分析巖心壓汞數(shù)據(jù)和現(xiàn)場DST測試數(shù)據(jù)可知，當(dāng)排驅(qū)壓力在1.50 MPa且中值壓力在30.00 MPa左右時，實際產(chǎn)能測試基本不出液。WZ18-6-1井角尾組屬于高孔高滲儲層，巖心壓汞數(shù)據(jù)及實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明排驅(qū)壓力平均值為0.05 MPa，中值壓力大多集中在0.10 MPa。將上述2口井巖心實驗結(jié)果作為區(qū)域上排驅(qū)壓力和中值壓力的評價標(biāo)準(zhǔn)，滲透率和地層原油黏度可結(jié)合低滲儲層評價標(biāo)準(zhǔn)及常規(guī)輕質(zhì)原油評價標(biāo)準(zhǔn)[12-13]進(jìn)行確定。

5 計算最終綜合評價結(jié)果

建立油井產(chǎn)能模糊綜合評價方法，首先需找到一個合理的類比目標(biāo)，通過指派方法將類比目標(biāo)井的所有單因素評價結(jié)果全部指派為中等(0，1，0)，則最終計算結(jié)果(0，1，0)就可作為待評價目標(biāo)的類比基礎(chǔ)。

對定性評價因素采用專家指派方法計算實際單因素評價結(jié)果，并結(jié)合表2確定的權(quán)向量采用綜合評價型模糊算子[14-15](·，+)，并通過Excel或者mathcad等數(shù)學(xué)軟件[16-17]進(jìn)行計算，之后做歸一化處理。同理，對定量評價因素的4個參數(shù)采用隸屬函數(shù)進(jìn)行計算后，結(jié)合表3確定的權(quán)向量進(jìn)行計算。定性評價結(jié)果和定量評價結(jié)果組成綜合評價矩陣，結(jié)合表4確定的權(quán)向量計算最終評價結(jié)果。值得注意的是，由于類比對象的評價結(jié)果全部指派為中等，所以采用隸屬函數(shù)計算過程中針對中等程度的均數(shù)a必須取值類比對象的實際油藏參數(shù)，計算結(jié)果才可表明待評價目標(biāo)與類比對象之間的離散程度。

6 實例應(yīng)用

WZ6-1-A2H井位于潿洲6-1油田L(fēng)1Ⅲ油組，測井解釋滲透率僅為5.7 mD，試井解釋滲透率為3.6 mD，屬于典型的特低滲油藏。發(fā)育三角洲前緣水下分流河道沉積，井點位于河道中央，儲層巖性以粉細(xì)砂巖為主，生產(chǎn)穩(wěn)定后實測采油指數(shù)為9.71 m3/(d·MPa)，為研究的待評價井。WZ6-2-B2H井位于潿洲6-2油田L(fēng)1Ⅱ油組，測井解釋滲透率僅為9.0 mD，屬于典型的特低滲油藏。發(fā)育扇三角洲滑塌濁積扇沉積，井點位于外扇相對優(yōu)勢的水道位置，儲層巖性以粉細(xì)砂巖為主，生產(chǎn)穩(wěn)定后實測采油指數(shù)為10.20 m3/(d·MPa)，為研究的目標(biāo)井。具體油藏參數(shù)見表5。

采用指派方法將WZ6-2-B2H井的所有單因素評價因素全部指派為中等(0，1，0)，則最終計算結(jié)果(0，1，0)為待評價目標(biāo)的類比基礎(chǔ)。

表5 待評價井及目標(biāo)井儲層關(guān)鍵參數(shù)

表6 2口生產(chǎn)井產(chǎn)能評價結(jié)果對比

7 結(jié) 論

(1) 針對低滲透儲層測井滲透率誤差導(dǎo)致的產(chǎn)能評價難題，從影響儲層產(chǎn)能評價的定性和定量2個方面因素進(jìn)行研究，建立了模糊綜合評價指標(biāo)體系并形成了一套相對完善的低滲-特低滲儲層產(chǎn)能評價方法。

(2) 實際評價結(jié)果表明，模糊綜合評價方法在不同類型儲層計算得到的單井產(chǎn)能評價結(jié)果與實測結(jié)果相對誤差低于3.8%，結(jié)果相對可靠。