姬塬地區長6 儲層流動單元劃分及評價

周 迅，孫 衛，任大忠，任毅軍，李 珊

（1.西北大學大陸動力學國家重點實驗室，陜西西安 710069；2.西北大學地質學系，陜西西安 710069；3.中國石油東方地球物理公司研究院烏魯木齊分院，新疆烏魯木齊 830016）

流動單元（Flow unit）的概念最早由C.L Hearn 等于1984 年提出的，他將其定義為垂向及側向上連續、具有相似滲透率、孔隙度和層面特征的儲集帶[1-2]。本質上，流動單元是具有相似滲流特征的儲集單元，不同的單元具有不同的滲流特征，單元間界面為儲集體內被分隔成若干連通體的滲流屏障界面以及連通體內部的滲流差異“界面”。因此，流動單元也可定義為儲層內部被滲流屏障界面及滲流差異界面所分隔的具有相似滲流特征的儲集單元[3-6]。姬塬地區長6 儲層非均質性強，微觀孔隙結構復雜，滲流特征影響因素眾多，儲層地質特征認識的不夠深入，有必要利用流動單元對儲層進行精細劃分及評價，為研究區儲層高效穩產開發提供理論基礎和實踐依據。以往對流動單元的劃分大多采用流動帶指數法（FZI）進行分析[7-8]，但當研究區孔隙度小于15 %時，FZI 方法會出現失真現象，形成較高的異常值，姬塬地區長6 儲層平均孔隙度小于15 %，故本次流動單元劃分不選用流動單元指數法。

姬塬地區構造位置位于鄂爾多斯盆地天環坳陷東岸、伊陜斜坡西部。沉積環境為穩定的湖相三角洲前緣亞相沉積，發育水下分流河道和分流間灣微相。該區長6 儲層巖性以長石砂巖、巖屑長石砂巖為主，膠結物類型主要有鐵方解石、高嶺石、綠泥石膜等。巖石顆粒細、分選一般、磨圓差，孔隙膠結和薄膜膠結為主，點-線接觸、線接觸為主，總體上儲層成分成熟度和結構成熟度較低。孔隙度（9.39 %）和滲透率（0.44×10-3μm2）低，屬于典型的低孔-低滲儲層。

1 流動單元劃分

本次劃分采用的是結合巖性-物性劃分法和多參數聚類分析法來劃分具有不同特征的流動單元[9]。選取儲層的各種特征參數，通過取心井的聚類分析和判別分析，合理劃分研究區流動單元類型，并建立各類流動單元的判別函數，描述每個流動單元的沉積特征和物性特征，然后根據每個流動單元電測響應的獨特性，對每個流動單元的電測響應進行多元回歸分析，建立流動單元預測模型，進而預測未取心井段的流動單元，最后利用儲層綜合定量分析進行流動單元劃分合理性評價。

考慮到該區取心井取心層位不系統，取芯井位及取樣點數量偏少，實測巖心解釋結果普遍偏低，如果將取心井的聚類分析的結果應用于開發井，必然造成開發井流動單元分類不準確，好的流動單元數量偏多，而差的流動單元偏少，因此直接對所有有物性分析數據的取心和開發井按小層進行全區數據量進行統一聚類分析，此種聚類方法避免了按整體長6 大層統一聚類造成的不精準，使各小層間流動單元的劃分遵照同一標準，有利于進一步認識各小層間儲層物性的分布特點及變化規律，為下一步合理開發提供可靠依據。

1.1 劃分方法

首先是將儲層進行沉積分層，在沉積分層的基礎上，按巖石物理特征對其進行進一步的細分，一般用孔隙度、滲透率、有效厚度、泥質含量、沉積構造及巖石顏色等對儲層進行綜合分析，然后進行多元回歸分析選取權重統計量，以這些統計量為劃分類型的依據，先將N 個樣品各自成一類；然后計算各樣本間的距離，將距離最近的兩個類合并為一類；再計算新類與其余各類的距離，同樣按距離最近原則合并，依此類推，最終將各類歸并為一類，形成聚類譜系圖[9-10]。本次劃分選用譜系聚類離差平方和法以及歐氏距離最小為原則進行分類。如果把在m 個變量上進行觀測的N 個樣品看成m 維空間的N 個點，距離系數（djk）定義為兩樣品點xj與xk 之間在m 維空間的距離：

式中：i，j=1，2，3…n；dij越小，樣品Xi與Xj的性質愈接近。

1.2 參數選取

本次對姬塬地區長6 儲層流動單元的劃分選取以下5 個參數：表征儲層宏觀物性的孔隙度（Φ）、滲透率（K）；表征沉積特征的有效厚度（h）；表征儲層縱向非均質性變化的滲透率縱向變異系數；表征儲層滲流及儲集特征的儲層品質系數（RQI）[11-12]。其中，儲層品質系數（滲透率與孔隙度之比的平方根乘以0.031 4）定義如下

對長6 儲層代表樣品點巖心分析的孔隙度、滲透率進行了儲層品質因子RQI 的求取。根據取心井的壓汞分析資料，建立起儲層品質系數RQI 與排驅壓力（Pd）、中值半徑（R50）關系圖（見圖1、圖2），發現RQI與排驅壓力和中值半徑等微觀孔隙結構特征參數具有較好的相關性，說明儲層品質系數RQI 可以較好的反映該區油藏儲層滲流特性。

圖1 儲層品質系數與中值半徑相關性

圖2 儲層品質系數與排驅壓力相關性

1.3 定量分析

1.3.1 聚類分析 選取孔隙度、滲透率、有效厚度、儲層品質系數、滲透率變異系數5 個參數對研究區長61、長62兩個小層巖心物性分析數據較齊全的124 口井進行樣品聚類，通過SPSS 統計分析軟件將儲層劃為四個類型[15]，即按滲流能力和儲集能力分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類流動單元并得到四類流動單元聚類中心（見表1）。

表1 姬塬地區長6 儲層各類流動單元各參數聚類中心

聚類結果顯示，四類流動單元的滲透率、孔隙度和儲層品質系數平均值依次減小，Ⅰ類孔隙度和滲透率最高，儲層品質系數最高，井數最少，該類儲層物性最好，占總體的2.83 %。Ⅱ類單砂體的厚度和孔滲水平中等，物性相對于Ⅱ類較好，占總體的42.52 %。Ⅲ類儲層的孔隙度和滲透率尤其是滲透率低于Ⅰ類和Ⅱ類，儲層品質系數較低，有效厚度較薄，物性較差，占總體的25.98 %。Ⅳ類儲層的孔隙度和滲透率尤其是滲透率遠低于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，儲層品質系數最差，有效厚度較薄，物性在三類儲層中最差，占總體的8.66 %。

1.3.2 判別分析 本次選用逐步判別分析法，根據每個變量在各組判別式中所起判別作用的重要性不同，從中選出起判別效果最大的變量，使其進入判別式，剔除不起判別作用的變量，將其退出判別式。對前述研究區長6 儲層聚類結果進行SPSS 判別，驗證聚類結果的合理性（91.3 %）[15]，并由Fisher 判別函數系數，得出姬塬地區長6 儲層四類流動單元的判別公式為：

將長6 儲層孔隙度、滲透率、有效厚度、儲層品質系數和滲透率變異系數值按流動單元類型代入流動單元的線性方程，得出與每組參數對應的因變量值，對五個參數和因變量進行數學回歸，得出回歸方程式和流動單元的評價區間（見表2）。

表2 姬塬地區長6 儲層Fisher 判別函數指標及判別函數表

2 流動單元分類特征

在對儲層流動單元綜合評價的基礎上，選取地層系數、存儲系數、面孔率、平均孔徑、中值壓力、中值半徑等參數，綜合沉積相、成巖作用、物性、微觀孔隙微觀結構及其影響因素等對儲層進行綜合分類評價（見表3）。

從四類流動單元聚類中心和綜合分類評價（表1、表3）可以看出，儲層流動單元評價可以正確評價和認識儲層基本特征及差異，巖性、物性、含油性以及毛管壓力曲線等微觀孔隙結構特征，這些特征和參數都是全面綜合評價儲層的重要指標。

表3 姬塬地區長6 儲層綜合評價結果表

Ⅰ類流動單元為最好的儲層類型。以細粒砂巖為主，高嶺石、綠泥石等填隙物總含量較低，早期的碳酸巖膠結（主要是方解石、鐵方解石等）使儲層的抗壓能力增強，又阻止了外來膠結物的進入使得原生孔隙得到了良好的保存，粘土礦物中高嶺石膠結和綠泥石膜增強了骨架顆粒的支撐性和減緩了埋藏過程中的壓實作用，使部分原生孔隙得到保存，有利于晚期溶燭作用進行（見圖3）。在殘余粒間孔基礎上，疊加發育眾多類型的溶孔，孔隙直徑較大，平均孔徑大于31.76 μm，孔隙分布均勻且連通性好，儲集層受溶蝕作用強烈。Ⅰ類主要分布于研究區三角洲前緣亞相水下分流河道砂體中，分布范圍最小，在平面上成塊分布，連片性差，平面上多呈豆狀零星分布在河道中下游，在水下分流河道主體河道中央、河道交匯處砂厚最大的位置，砂體疊置較厚部位尤為發育（見圖4）。

Ⅱ類流動單元主要為細粒砂巖和粗粉砂巖，受晚期溶蝕作用比Ⅰ類稍弱，以殘余粒間孔為主，孔隙連通性較Ⅰ類流動單元稍差，總體孔滲性較好，分布分流河道的發育部位（見圖4）。

Ⅲ類流動單元以細吼道為主，孔隙連通性較差，分布在河道側翼或水下分流河道和分流間灣過渡帶，較Ⅰ、Ⅱ類分布面積大，主要鑲邊狀包繞在Ⅰ、Ⅱ類儲層外圍，連片程度更好，主要分布在河道砂體的邊部至分流間灣的過渡區域（見圖4）。

Ⅳ類是研究區最差的一類流動單元，粘土雜基含量較高，與Ⅲ類流動單元較為接近，此類儲層受壓實作用強，碳酸巖、硅質及粘土礦物膠結較嚴重（見圖3），晚期形成的鐵方解石、鐵白云石主要以連晶式或孔隙式充填，孔隙被充填，卷片狀、搭橋裝伊利石發育，使得吼道分隔彎曲，孔隙連通性差，總體孔滲性差，平面上主要分布于側翼微相地帶，在河道沉積的邊緣或分流間灣處，延伸廣，連續性好，條帶狀、不均勾團塊延伸狀分散在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層四周（見圖4）。

圖4 姬塬地區長6 儲層流動單元分類圖

3 結論

（1）選取孔隙度（Φ）、滲透率（K）、有效厚度（h）、滲透率縱向變異系數和儲層品質系數（RQI）這五個特征參數，使用巖性-物性劃分法和多參數聚類分析法，并結合儲層綜合定量分析把姬塬地區長6 儲層劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類流動單元。對劃分結果進行判別與回歸分析，驗證聚類結果的合理性為91.3 %，說明本次流動單元劃分符合精度要求。

（2）流動單元劃分結果與儲層綜合定量分析具有良好的匹配關系。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類由好到差分別代表著不同流動單元的巖性、物性、含油性、粘土礦物含量以及微觀孔隙結構特征。總體上看，粘土礦物含量及微觀孔隙結構特征是控制不同流動單元發育的主要影響因素，Ⅰ、Ⅱ類好的流動單元長石溶孔很發育，面孔率高，粘土礦物含量相對少，Ⅲ、Ⅳ差的流動單元孔隙多被綠泥石、高嶺石和碳酸鹽膠結物充填，孔隙結構相對復雜，孔隙連通性差。Ⅰ類、Ⅱ類好的流動單元發育的規模和范圍雖然較小，但它們的滲流能力和儲集能力較好，控制著研究區儲層含油有利區分布，是今后進一步生產開發的主力儲層。

［1］ 吳勝和，王仲林.陸相儲層流動單元研究的新思路［J］.沉積學報，1999，17（2）：252-256.

［2］ GuangmingTi，Walt Munly，D.G.Hatzignatiou. Use of Flow Units as a Tool for Reservoir Description：A Case Study，SPE26919-PA，1995.

［3］ 馮楊偉，孫衛，屈紅軍，等.西峰油田合水區塊長8 巖性油藏流動單元劃分［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：223-227.

［4］ 張祥忠，吳欣松，熊琦華，等.模糊聚類和模糊識別法的流動單元分類新方法［J］.石油勘探與開發，2002，26（5）：19-22.

［5］ 姚合法，林承焰，靳秀菊，等.多參數判別流動單元的方法探討［J］.沉積學報，2006，24（1）：90-95.

［6］ 史成恩，解偉，孫衛，等.靖安油田盤古梁長6 油藏流動單元的定量劃分［J］.石油與天然氣地質，2006，27（2）：239-243.

［7］ 高博禹，彭仕宓，陳燁菲.儲層動態流動單元及剩余油分布規律［J］.吉林大學學報（自然科學版），2005，35（2）：182-187.

［8］ 周煒，馬德勝，唐仲華，等.儲層流動單元評價及剩余油分布：以遼河油田沈95 區塊為例［J］.地質科技情報，2013，32（3）：100-105.

［9］ 黃進臘，孫衛.基于灰色定權聚類的微觀水驅油模型實驗特低滲透儲層流動單元劃分及評價［J］. 地質科技情報，2011，30（3）：77-81.

［10］ 吳小斌，侯加根，孫衛，等.基于層次分析方法對姬塬地區流動單元的研究［J］. 吉林大學學報（地球科學版），2011，41（4）：1013-1018.

［11］ 康立明，任戰利.多參數定量研究流動單元的方法-以鄂爾多斯盆地W93 井區為例［J］.吉林大學學報（地球科學版），2008，38（5）：749-756.

［12］ 解偉，孫衛，王國紅.油氣儲層流動單元劃分參數選取［J］.西北大學學報（自然科學版），2008，38（2）：282-284.

［13］ 史華.米脂氣田試采評價及有利區篩選［D］.西安：西安石油大學，2011：5.

［14］ 解偉.低滲透儲層流動單元的劃分［D］.西安：西北大學，2005：5.

［15］ 尹紅佳，孫衛，任大忠，等.白豹油田B306 井區長81儲層流動單元研究［J］.石油地質與工程，2012，26（3）：49-52.