特低滲儲層產能模糊綜合評價方法研究

王文濤，劉鵬超，李 標，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育較大規模的特低滲油藏，隨著近年來特低滲油藏的面紗逐步揭開，對其儲層進行合理的產能評價，從而指導制訂合理的開發方案是油藏工程師面臨的一個難題。目前常規的油井產能評價方法存在各類問題(理論公式無法準確獲取計算參數，實際測試無法逐口井展開)，無法合理、準確地評價特低滲儲層產能。由于不同的沉積環境及其成巖作用，特低滲儲層孔喉關系發育往往更加復雜[1]，儲層物性解釋資料可能存在一定不確定性[2]，單從定量方面對產能進行評價很難獲得具有代表性的儲層參數。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能預測技術，結果表明特低滲儲層地層因素具有較強復雜性；吳俊晨[4]研究了測井資料對儲層產能評價方面的影響，結果表明孔喉結構是影響不同儲層油井產能的關鍵因素之一； 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果進行了對比，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行矢量分析才可獲得關于儲層滲透率非均質性的可靠數據。總結前人經驗，以實際生產井真實測試產能為基礎，從影響產能評價的定量和定性2個方面關鍵因素著手，采用模糊綜合評價方法進行研究，相對更加全面的考慮了多種因素對單井產能的綜合影響。

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能評價指標體系基礎上，對特定儲層作出的綜合評估[7-8]。產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果的多級、多因素綜合評價體系；②確定各級評價因素的權重集(權向量)；③確定評語集及隸屬函數；④確定各參數合理的評價標準；⑤選取模糊算子逐級計算評價結果。

研究及長期現場實踐表明，影響儲層產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，但對儲層產能評價的影響比較直觀；定量評價因素主要包括排驅壓力、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，是評價儲層產能的關鍵因素。

不同沉積環境下的儲層具有一些類似的規律，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育往往較好，儲層非均質性通常也相對較弱，因此，位于不同河道位置的采油井的產能也必然有所不同。大量實際油田數據表明，儲層最小振幅屬性強度是儲層砂體發育情況的一種外在表現形式，儲層最小振幅屬性越強則儲層物性、厚度或含油性通常越高(不同類型儲層規律可能略有差異，往往隨著實鉆井數的增加其代表性也越強)；反之則越低。毛管壓力實驗得到的排驅壓力(閥壓)可以表征儲層滲透性，排驅壓力越低，表明流體越容易進入巖樣，從而說明儲層滲透率越高。排驅壓力對滲透率的表征是對儲層真實物性的反映，與測井解釋結果相比更加具有代表性。中值壓力是對儲層孔喉關系及產油能力的綜合評價指標，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。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能存在一定不確定性，綜合評價過程中可降低其權重值，從而減少可能存在的誤差。地層原油黏度對產能的影響呈反比關系，常規輕質原油范圍內黏度數值的略微變化對產能的影響小于儲層非均質差異引起的變化，故綜合評價過程中權重相對較小。

基于篩選出影響儲層產能的關鍵參數，建立多級綜合評價指標體系(圖1)，進行模糊綜合評價的基礎。

圖1 模糊綜合評價指標體系

2 權重集的確定

層次分析法[9]是求取權重集的常用方法。方法步驟如下：依據評價標度表(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的特征向量作為一級評價因素的權向量。

表1 層次分析法評價標度

結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向量評價矩陣(表2)、定量評價因素權向量評價矩陣(表3)、二級評價參數權向量評價矩陣(表4)，對應的權向量分別為(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。對于最終評價結果，定量評價占比較高，起決定性作用。

表2 定性評價因素權向量評價矩陣

表3 定量評價因素權向量評價矩陣

表4 二級評價參數權向量評價矩陣

3 評語集和隸屬函數的選取

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

隸屬函數的確定方法主要分為模糊統計法、指派法及專家經驗法等多種方法[9]。基于對中心極限定理的認知，考慮到地質成藏過程中砂巖發育的隨機性，采用能夠反映沉積過程中漸變性特征的標準正態分布函數進行計算[11](式1)，函數曲線如圖2所示。

(1)

式中：x為參數變量；a為均數，用于描述參數的集中趨勢；δ為標準差，用于描述數據的離散程度。

圖2 標準正態分布函數曲線(a=0，δ=1)

4 確定合理的評價標準

毛管壓力曲線上對應的排驅壓力和中值壓力無法直觀評判儲層質量，實際應用中需要結合區域規律進行研究。南海西部北部灣區域WS19-2-1井流沙港組屬于低孔、低滲—特低滲儲層，分析巖心壓汞數據和現場DST測試數據可知，當排驅壓力在1.50 MPa且中值壓力在30.00 MPa左右時，實際產能測試基本不出液。WZ18-6-1井角尾組屬于高孔高滲儲層，巖心壓汞數據及實際生產數據表明排驅壓力平均值為0.05 MPa，中值壓力大多集中在0.10 MPa。將上述2口井巖心實驗結果作為區域上排驅壓力和中值壓力的評價標準，滲透率和地層原油黏度可結合低滲儲層評價標準及常規輕質原油評價標準[12-13]進行確定。

5 計算最終綜合評價結果

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

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

6 實例應用

WZ6-1-A2H井位于潿洲6-1油田L1Ⅲ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，儲層巖性以粉細砂巖為主，生產穩定后實測采油指數為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L1Ⅱ油組，測井解釋滲透率僅為9.0 mD，屬于典型的特低滲油藏。發育扇三角洲滑塌濁積扇沉積，井點位于外扇相對優勢的水道位置，儲層巖性以粉細砂巖為主，生產穩定后實測采油指數為10.20 m3/(d·MPa)，為研究的目標井。具體油藏參數見表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)，則最終計算結果(0，1，0)為待評價目標的類比基礎。

表5 待評價井及目標井儲層關鍵參數

表6 2口生產井產能評價結果對比

7 結 論

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

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