[科普中国]-储层流动单元

储层流动单元分类评价方法

一般认为流动单元是在同一流体的流场内, 储层的岩性和物理性质相似, 不同类型的流动单元其岩性和物性有所差别。所以首先在单井划分流动单元层的基础上, 将岩石物理性质相近的流动单元层合并、聚类, 得到单井的流动单元段。过去, 许多人采用的方法是人为地定出一个界限值, 然后进行归类。这种做法的科学性不强, 因为不同的流动单元的性质是一个渐变的过程, 并没有一个明确的界限值。本次研究是采用统计数学中的聚类分析, 定量地划分流动单元类别。1

为了对流动单元进行定量分类, 有两种做法可以选择:

①先应用聚类分析方法对已知样本进行分类, 然后应用逐步判别分析法对未知样品进行判别归类, 得到表征不同流动单元的判别函数, 从而完成油藏范围内的流动单元自动分类;

②直接对所有井资料进行聚类分析, 一步就能划分出流动单元类型。在对研究区流动单元研究中, 对两种做法都进行了尝试,考虑到该区取心井资料较少, 而且,取心层位不系统, 这样,已知样本就不够多, 进行聚类分析加判别分析方法不够理想。最后直接用聚类分析方法直接划分流动单元类别。

流动单元划分和分类标准原则上, 流动单元的划分是采用岩石物理相参数。考虑到研究区特高含水期系统取心井仅两口, 且为邻区井, 而表征岩石物理相的一些基本参数在非取心井中难以获得, 因此, 主要应用测井二次处理与解释所获得的基本储集参数: 孔隙度、粒度中值、渗透率等, 同时计算了表征岩石物理特征的新参数: 储层质量指数和流动带指数 (代表岩石的孔喉特征) 等对研究区进行了流动单元层的划分。

根据上述方法, 考虑到不同开发时期储层参数的变化及其相关分析, 分开初期和开发后期对所有测井二次解释结果, 计算储层的粒度中值、平均孔喉半径、渗透率、孔隙度、储层质量指数和流动带指数, 对每口井进行流动单元段划分, 然后进行聚类划分出 4 种流动单元。在储层“四性”关系研究中, 发现开发初期取心井岩样的孔隙度和渗透率有良好的正相关性, 但开发后期两者的相关性有所降低。出现这一现象的原因是由于长期注水开发对油层孔隙的影响。油层在水洗后, 孔隙变大, 孔隙度、渗透率不同程度的提高。但是由于注入水本身并非纯净水, 其中包含机械杂质等悬浮物和溶解在水中的盐类以及储层中粘土矿物的遇水膨胀、迁移等, 往往使大孔隙越来越通畅, 部分小孔隙有可能被堵塞, 加剧了孔间矛盾。对于孔隙结构非均质的储层而言, 小孔隙和细小喉道的堵塞势必降低了岩石的渗透性。

因此, 长期注水开发, 在使储层的孔隙度和渗透率不同程度的提高的同时,由于孔隙结构的非均质性, 又会使具有相似孔隙度的岩石其渗透率出现差异, 从而导致在开发后期储层的孔隙度和渗透率的相关性降低。研究中还发现在开发后期岩石的粒度中值和渗透率有良好的正相关性。

综上所述, 由于储层岩石物性是渐变的, 一部分数据点相交的现象是正常的。总体而言, 流动单元的分类是清楚的, 这种流动单元划分方法是可行的。

流动单元分布特征分析(一) 流动单元的剖面分布特征

多井剖面上流动单元识别是在单井流动单元识别的基础上,通过地层时间单元对比, 最终识别出流动单元的空间展布。通过高分辨率层序地层的划分与对比, 在研究区上油组各短期基准面旋回中,有利于储层发育的砂体主要位于基准面旋回的下部和顶部(右图)。在短期基准面上升半旋回中河道砂体 (包括心滩、辫状水道砂体) 对应的流动单元多为 E, Q 类, 而位于短期基准面下降半旋回中的河道边缘砂体等对应的流动单元主要以 F,P 类为主, 这是因为泥岩夹层和砂岩中泥质含量高的影响往往使油层的孔渗性降低, 流动单元多为 P 类, 甚至 F 类。横向上砂体向尖灭方向流动单元也依次由 Q 向 P, F 类逐渐过渡, 纵向上河道砂体的下部流动单元多为 E 或 Q 类, 向上过渡为 F, P 等类, 反映出正韵律砂体下部渗透性好于上部, 薄层砂体的孔渗性低于厚砂层的一般规律。

(二) 流动单元平面分布特征

平面流动单元的划分有助于了解不同质量的储层在平面上的分布状况, 以及从平面上分析不同流动单元间注水开发动态和剩余油分布规律。在储层非均质性和储层参数平面分布研究的基础上, 结合流动单元平面分布可以看出: 沉积微相展布控制平面流动单元的分布, 辫状河道的主河道以及心滩微相发育 E, Q 类流动单元, P 类流动单元常常顺河道边缘和主河道侧翼分布, 在靠近道间洼地微相的部位发育 F 类流动单元。流动单元的平面展布也基本上与砂体条带状分布吻合。从岩石物理参数平面分布来看, 在主河道和心滩部位储层质量指数一般大于 0.15, 流动带指数大于 0.5, 而位于河道边缘和道间洼地部位, 储层质量指数一般在 0.1 左右, 流动带指数小于 0.4。储层非均质性也同样影响着流动单元的分布。非均质程度高的区域以 P, F 类流动单元为主, 而非均质程度相对低的部位常为E 类流动单元分布区。由此说明, 不同流动单元类型不仅具有不同的沉积微相特征, 而且具有不同的岩性、物性以及非均质性特征。2

储层流动单元与剩余油分布通过统计, 在不同流动单元中剩余油饱和度值不同。E 类流动单元剩余油饱和度在45%左右, Q, P 类流动单元剩余油饱和度约 40% , 而 F 类流动单元剩余油饱和度小于30%。通过对比开发初期同层流动单元中原始含油饱和度的分布, 开发初期 E 类流动单元原始含油饱和度平均为 65.5% , Q 类平均 54.2% , P 类平均 44.2% , F 类平均 30.3%。对比不同开发时期各沉积微相中含油饱和度的分布也具有类似的规律。由此说明, 长期注水开发, 使得原始含油饱和度高的 E, Q 流动单元中剩余油饱和度相对低, 比开发初期降低了 20%左右; P 流动单元原始含油饱和度相对低, 开发后期该单元采出程度低, 剩余油饱和度比开发初期平均仅降低了 5%左右, 因此其剩余油饱和度相对高; F 流动单元中由于储层的岩性物性较差, 油层处于未动用或基本动用, 所以其中赋存了部分剩余油。实际上, 处于主河道和心滩微相 (流动单元 E, Q) 的油层中剩余油丰度仍较高, 一方面在 E,Q 流动单元中剩余油饱和度平均占 40% , 另一方面主河道和心滩是研究区上油组最主要的储层, 油层厚度大, 分布面积广, 剩余油量也大。河道边缘相带虽然剩余油饱和度相对高, 但由于油层厚度小, 因此其剩余油绝对量比较小, 即剩余油丰度低。

此外, 在流动单元过渡区, 剩余油饱和度相对高。在这些部位岩性变差, 非均质性增强, 剩余油富集。平面渗透率非均质性影响注采效果, 当油、水井均位于高渗区 (E 流动单元分布区) 时, 特别是油井处于高渗向低渗过渡区, 其产量相对较高, 水淹程度弱; 当水井位于高渗区, 油井位于低渗区, 或者油、水井均位于低渗区时, 注水见效差, 油井剩余油饱和度相应较高。

在流动单元内部, 剩余油分布也具有一定的差异性, 这种差异性主要受储层沉积韵律性影响。研究区上油组储层以正韵律和正复合韵律为特征。油层下部水淹程度高, 中上部为剩余油相对富集部位。当底部高渗带厚度相对较小时, 吸水厚度或吸水波及厚度较小,随着注水倍数的增加, 其水淹厚度亦逐渐增大, 但向顶部水淹程度变弱, 剩余油相对富集。如果底部高渗带相对较厚, 油井水淹快, 但顶部与底部物性差异较大, 往往造成底部动用状况良好, 而顶部相对较差。正复合韵律油层中, 剩余油呈多段富集, 当高渗带集中于底部时, 很容易形成底部突进, 顶部不吸水或吸水差, 剩余油分布于顶部。对于高渗带集中于中上部的油层, 初期高渗带吸水, 底部吸水差, 但由于油水密度差异, 水重力的作用, 随着注水时间的推移, 水淹厚度向底部逐渐扩大, 此时油层水洗较彻底, 剩余油含量低或基本无剩余油分布。

断层对流动单元的影响仍不容忽视。平面上封闭性断层两侧流动单元类型相同, 但是由于断层的封闭作用往往造成在相同类型流动单元流体渗流受阻, 加之注采井网的不完善造成部分 E, Q 类型的流动单元内部剩余油饱和度高, 剩余油相对富集。剖面上, 封闭性差或不封闭的断层不仅使流体易沿断层面窜流, 而且断层的落差往往造成不同时间单元沉积的砂体对置, 砂体对置的结构可能使处于不同时间单元储层在断层两侧具有相同的流动单元类型, 或者由于开启性断面使流体的窜流, 即使断层两侧流动单元类型相同, 但由于断面流体的窜流也可能影响同一类型流动单元内的流体渗流, 其结果使地下流体的流动复杂化, 进而影响开发效果。对于复杂断块油藏储层流动单元的研究, 应打破相似沉积条件或沉积单元的限制, 着重从三维空间的角度来认识流动单元, 分析断层对流动单元的影响和控制作用, 有关这方面的研究目前仍处于探索阶段。2