一種單砂體多因素分類評價方法
——以柴達(dá)木盆地扎11井區(qū)下油砂山組為例

李積永， 張 平， 胡光明， 蒲 勇， 王軍林， 祁青山， 吳 濤

(1.中國石油青海油田勘探開發(fā)研究院， 敦煌 736202； 2.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院， 蘭州 730020；3.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 武漢 430100； 4.中國石油青海油田生產(chǎn)運行處， 敦煌 736202； 5.青海油田采油五廠， 敦煌 736202)

油氣勘探開發(fā)過程中的儲層綜合評價涉及兩個方面：一是選擇什么參數(shù)進(jìn)行評價；二是如何確定各種參數(shù)之間的權(quán)重，這兩個方面是儲層綜合評價的核心內(nèi)容[1]。常用的評價參數(shù)包括沉積相、成巖階段、成巖相、物性、儲層厚度、砂地比、孔隙類型、孔隙結(jié)構(gòu)、突進(jìn)系數(shù)、變異系數(shù)、含油飽和度和儲量等[2]，也有學(xué)者采用動靜態(tài)參數(shù)相結(jié)合進(jìn)行評價[3]，選擇哪些參數(shù)主要取決于具體工區(qū)中各種參數(shù)對儲層的影響程度，一般是優(yōu)選出對儲層影響較大的、相互獨立的參數(shù)參與綜合評價[4]。

評價方法主要包括定性評價、半定量評價和定量評價。其中，定性評價主要是根據(jù)經(jīng)驗選出參與評價的參數(shù)，并對不同參數(shù)進(jìn)行分級，然后得出綜合評價的結(jié)論。對于評價對象較少、影響因素較少的儲層，這種方法快捷、簡便，比較實用，但評價結(jié)果容易受到主觀因素影響。因此，科研工作者更傾向于采用半定量、定量評價，這也是儲層評價的發(fā)展趨勢。定量評價是采用數(shù)學(xué)方法篩選出參與綜合評價的參數(shù)和確定各參數(shù)的權(quán)重，如應(yīng)用主成分分析法、Q 型主因子分析法等選出儲層分類的主因子參數(shù), 然后采用聚類分析、逐步判別分析等方法進(jìn)行儲層評價[5-6]，還有模糊綜合評判法[7]、灰色聚類法[8-9]等。這類方法受主觀因素影響較小，因而結(jié)果比較客觀，適用于評價對象較多、控制因素較復(fù)雜的工區(qū)，但定量評價需要自行構(gòu)建復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，往往沒有現(xiàn)成的軟件工具而需要編程，不便于油田工作者使用。因此，借助已有的統(tǒng)計軟件探索簡單易行的評價方法就顯得格外重要了。

1 地質(zhì)背景

2 單砂體特征

3 單砂體分類評價

單砂體分類評價的目的是劃分砂體的優(yōu)劣，確定不同類型油砂體的開發(fā)政策，改善開發(fā)效果，提高采收率。如何優(yōu)選出具有代表性的評價參數(shù)，并科學(xué)地確定各參數(shù)的權(quán)重，是進(jìn)行單砂體分類評價的關(guān)鍵。

3.1 評價參數(shù)的選取

用于砂體分類評價的參數(shù)很多，但由于不同地區(qū)有其自身的特點，在實際應(yīng)用中不可能取全所有參數(shù)，關(guān)鍵是要選出有代表性的參數(shù)。在SPSS中，相關(guān)性分析可選用皮爾遜相關(guān)系數(shù)(Pearson correlation coefficient)評價兩個變量是否在一條線上面，用它來衡量變量間的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)的絕對值越大，相關(guān)性越強，即相關(guān)系數(shù)越接近于1或-1，相關(guān)度越強，相關(guān)系數(shù)越接近于0，相關(guān)度越弱[14]。然后通過顯著性檢驗來對參數(shù)進(jìn)行取舍。

(1)

式(1)中：C為油砂體的周長。

利用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析時，發(fā)現(xiàn)單砂體階段產(chǎn)量(P)與砂體儲量(N)、含油面積(A)與油砂體地層系數(shù)(KH)、長寬比(R)均呈正相關(guān)(表1)，皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為0.843、0.826、0.805、0.444，顯著性檢驗sig≤0.05，說明階段產(chǎn)量與三參數(shù)顯著相關(guān)，而階段產(chǎn)量(P)與形狀因子(S)呈負(fù)相關(guān)，且sig=0.013，雖然也是小于0.05，但遠(yuǎn)大于階段產(chǎn)量(P)與其他參數(shù)之間的sig，說明階段產(chǎn)量(P)與形狀因子(S)相關(guān)性相對較差。 因此，選取了單砂體儲量(N)、含油面積(A)、油砂體地層系數(shù)(KH)及長寬比(R) 4 個具有代表性的參數(shù)進(jìn)行單砂體綜合評價。

3.2 多元回歸分析

多元線性回歸是研究一個變量與多個變量間的相關(guān)關(guān)系一種統(tǒng)計方法，其原理是：①從一組樣本數(shù)據(jù)出發(fā)，確定變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式；②對這些關(guān)系式的可信程度進(jìn)行各種驗證；③根據(jù)一個或幾個變量的觀測值，用求得的關(guān)系式預(yù)測或控制另一特定變量的取值，并給出預(yù)測或控制的精度[14]。本文以單砂體階段產(chǎn)量為因變量，以單砂體特征參數(shù)為自變量，利用多元線性回歸方法求取單砂體各參數(shù)的權(quán)重系數(shù)及其評價模型。

為了消除各參數(shù)的單位影響便于分析，選取的48個單砂體的特征參數(shù)進(jìn)行歸一化處理(表2)，即參數(shù)值除以該參數(shù)最大值。其計算公式為

(2)

式(2)中：Xi、Xmax和X分別為某油砂體的某一參數(shù)值、該參數(shù)的最大值和歸一化值。

利用SPSS軟件將砂體數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析，定義砂體階段產(chǎn)量為因變量(dependent variable)，其他參數(shù)為自變量(independent variable)，采用后剔除法(backward)進(jìn)行分析，分別建立了3個回歸模型(表3)。其中，模型1為P與R、KH、N、A的相關(guān)模型，模型2為P與KH、A、N的相關(guān)模型，模型3為P與KH、N的相關(guān)模型，3個模型的相關(guān)系數(shù)接近且較高，估計標(biāo)準(zhǔn)誤差均低，且D-W(Durbin-Watson)統(tǒng)計量在2左右，說明殘差是服從正態(tài)分布的，模型精度較高。

從3個回歸模型的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)來看(表4)，單砂體特征參數(shù)對階段產(chǎn)量(P)的重要性順序依次為單砂體儲量(N)、地層系數(shù)(KH)、含油面積(A)及油砂體長寬比(R)，說明單砂體儲量(N)影響最大，單砂體長寬比影響最小。由于單砂體儲量與含油面積一定相關(guān)系，因此其重要性較小。3個模型的容差(tolerance)均大于0.1，方差膨脹因子(VIF)均小于10，則說明自變量間不存在嚴(yán)重共線性情況，且標(biāo)準(zhǔn)化殘差圖中的點分布是隨機的(圖1)，沒有出現(xiàn)趨勢性。因此，回歸模型有效。

分析表明模型1參與回歸參數(shù)多，擬合程度最好，復(fù)相關(guān)系數(shù)R最高，為0.906，樣本決定系數(shù)為0.820，修正可決系數(shù)0.803，估計標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.084 22，其回歸系數(shù)分別為0.354、0.149、0.365、0.027，常數(shù)項為-0.041，即單砂體品質(zhì)系數(shù)Q=0.354N+0.149A+0.365KH+0.027R-0.041。

表1 單砂體產(chǎn)量與特征參數(shù)相關(guān)性分析

表2 扎哈泉油田扎11井區(qū)單砂體歸一化參數(shù)統(tǒng)計

表3 不同回歸模型的精度與參數(shù)

表4 模型回歸系數(shù)及共線性檢驗

圖1 扎哈泉油田扎11井區(qū)單砂體評價標(biāo)準(zhǔn)化殘差分析圖

3.3 生產(chǎn)應(yīng)用

利用上述回歸模型對扎哈泉油田扎11井區(qū)379個含油單砂體進(jìn)行評價，其得分范圍為0.186～0.812(圖2)。在此基礎(chǔ)上并結(jié)合油田實際，按其得分將油砂體分為三類(表5)。其中，一類砂體15個，二類砂體34個，三類砂體330個，其儲量占比分別為58.5%、21.9%、19.6%。雖然一二類砂體數(shù)量較少，但是開發(fā)的主體。

圖2 扎哈泉油田扎11井區(qū)單砂體評價得分分布

表5 扎哈泉油田扎11井區(qū)油砂體分類

扎11井區(qū)通過該分類成果結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)狀優(yōu)選各類潛力砂體67個，開展了老井轉(zhuǎn)注、水井補孔、分層酸化、調(diào)驅(qū)等工作量為主體的單砂體注采結(jié)構(gòu)調(diào)整工作工作量84 井次。通過調(diào)整油水井?dāng)?shù)比由2.6下降至 2.1，水驅(qū)儲量控制程度由 78.0% 上升到87.5%，水驅(qū)儲量動用程度由 55.4% 上升至 58.1%；注水見效井增多，注水見效率由 60%上升至 69.2%，油藏自然遞減率呈現(xiàn)下降趨勢由33.2%下降至23.4%，油藏調(diào)整效果初步顯現(xiàn)。

4 結(jié)論

(1)利用多因素分類評價法可以實現(xiàn)單砂體的分類評價，使砂體分類由單因素半定量分類變?yōu)槎嘁蛩囟吭u價，并確保分類結(jié)果的唯一性，減少人為因素的影響，使之更加客觀、科學(xué)。