样本排布对储层非均质表征的影响分析

2018-04-19张鑫

石油化工应用 2018年3期

张鑫

(西安石油大学石油工程学院，陕西西安 710065)

储层非均质性是储层的岩性、物性、电性、含油气性及微观孔隙结构等在三维空间上分布的不均一性和变化，是储层的普遍特性[1]。储层非均质性分为孔隙非均质性、平面非均质性、层内非均质性和层间非均质性。储层非均质性主要表现为渗透率的差异，是影响油气采收率的主要因素。目前，主要定量表征渗透率非均质性的参数有：渗透率变异系数、突进系数和级差。但是，这些参数都存在一个共同的缺陷，即忽略了储层渗透率的变化过程及变化方向。因此本文提出一个新的非均质参数来定量表征储层渗透率非均质性。

1 储层宏观非均质描述方法及其存在的问题

描述储层宏观非均质性，主要从表征参数和表征方法两个方面展开[1]。

1.1 表征参数

1.1.1 单一参数在储层非均质性研究中，储层非均质性的集中表现为渗透率的变化，通过求取渗透率的变异系数、突进系数和级差等参数来定量表征储层非均质性[2]。

根据中国石油天然气总公司颁布的标准[3-5]，目前储层非均质的评价标准(见表1)。

表1 储层非均质划分标准

1.1.2 综合参数将多个单一参数进行一定的技术处理求得一个综合性参数来表征储层非均质性，以此避免单一参数表征的片面性。当前，主要有加权平均法、变差函数法、模糊数学法等方法，并都在实际储层研究中得到了有效的应用。

1.2 表征方法

1.2.1 表征参数法表征储层非均质性最直观的、最基础的方法，即直接求取反映储层非均质性的表征参数值[6]。当前，直接求取参数值的方法主要有统计学方法和劳伦兹曲线法。

1.2.2 储层地质建模法储层地质建模可以实现对油气储层的定量表征及对各级非均质性的刻画，但是建模精度受到取心井和取心井段资料的限制[7]。储层地质建模主要有三种途径：经验公式法、确定性建模和随机建模。

1.2.3 生产信息描述法同一油气田内不同井的产量等数据差异较大，可以通过油气井的生产数据很好地推断出储层的非均质特征[8]。但生产信息描述法只适用于油气田的开发5段，而且只能辅助性地表征储层非均质性，要全面、系统地表征储层的非均质性，必须通过实地求取表征参数或储层建模的方法。

1.2.4 新技术、新方法的应用近年来，随着核磁共振[9]、示踪技术[10]、色谱-质谱仪[11]、GIS 技术[12]等新技术和新方法的出现及其在储层非均质性表征研究中的应用，储层研究更精细、更多样。

1.3 储层宏观非均质性表征参数存在的问题

目前定量表征储层非均质性的参数主要有渗透率变异系数、渗透率突进系数及级差。这三个参数都是在油田开发实际情况的基础上，从不同的角度和侧重点对储层的非均质性进行表征。从这三种参数的算法上看，理论上其计算数值的分布都是无界的，不便于定量评价非均质程度[13](见图1)。

上述参数在实际应用中存在着一定的表征盲点：

(1)渗透率变异系数：对于两个渗透率变化幅度近似而渗透率均值差别较大的砂体，渗透率均值小的砂体所计算出的渗透率变异系数总是更大，相对忽略了对非均质程度的考虑(见图1(a))。

(2)渗透率突进系数：在其计算中忽略了渗透率变化过程，对于非均质程度不同的储层，可能得到相同的突进系数(见图1(b))。

图1 储层宏观非均质定量表征参数缺陷[13]

(3)级差：该参数强调渗透率最大值和最小值之间的绝对差异，而忽略了渗透率的变化过程，因此导致级差并不能反映储层的非均质程度(见图1(c))。

(4)储层非均质的常用表征参数(级差、变异系数和突进系数)是对样本差异性的整体表征，没考虑样本的排布，而样本的排布恰恰更关键。马勇新[14]、王增林[15]、周煦迪等[16]的研究也说明储层非均质的排布对油田开发有着重要的影响。纵向非均质的排布严重影响到层系划分和分采分注工艺，横向非均质的排布严重影响到注采井网井距优化。

2 储层非均质系数的提出

2.1 定义

综上所述，当前常用来表征储层非均质性的参数对于储层宏观非均质程度的定量刻画能力都相对较弱。对此，本文提出一个表征储层宏观非均质程度的新参数—渗透率非均质系数。

本文渗透率非均质系数是指某地层中一单层的渗透率与其相邻单层的渗透率之差的平均值，其计算公式为：

式中：ki-统计层段内第i个单层的渗透率值，μm2；kk-渗透率非均质系数；n-统计层段内渗透率值的个数。

由渗透率非均质系数的计算公式可知，当储层为均质储层时，kk等于零。

2.2 应用效果对比

DZ40059井长4+5的渗透率值(见图2)。该段地层划分为五小层，根据其渗透率值，计算每小层的渗透率变异系数、突进系数、级差、非均质系数及平均渗透率(厚度加权平均)，计算结果(见图3)。

根据图3，五个小层的渗透率变异系数、级差、突进系数、平均渗透率的计算结果几乎相同，渗透率非均质系数差别较为明显。

图2 DZ40059井长4+5渗透率

图3 渗透率非均质参数计算结果

结合图2与图3，有以下分析：

(1)参考表1有，此段地层均为非均质型地层。

(2)五个小层的渗透率值大小相似，但其排布不同，计算所得非均质参数中，只有渗透率非均质系数的计算结果差别明显。这正印证了上文所述，现有非均质参数在实际应用中忽略了渗透率的变化过程，而本文所提出的渗透率非均质系数可以。

参考文献[16]研究表明，渗透率最大值层的位置对油田开发影响较大：随着渗透率最大值层从油藏底部向顶部移动，正旋回型油藏的水驱采收率先保持不变，然后逐渐下降至一个最小值，最后迅速上升。

查看图2可以知道，五个小层按各自的渗透率最大值在该小层的位置距离底部由近及远的顺序为：4+55、4+51、4+53、4+54、4+52。结合图 3 中渗透率非均质系数计算结果，有以下结论：

(1)五个小层的渗透率非均质系数由小到大为：4+55、4+51、4+53、4+54、4+52，这与其渗透率最大值所在位置到其所在层底部位置远近顺序一致，渗透率最大值所在位置越靠近底部，该层渗透率非均质系数越小。

(2)4+55与4+51、4+53与4+54渗透率最大值所处位置距所在小层的距离分别相同，但4+53与4+54渗透率非均质系数大小相近，4+55与4+51的渗透率非均质系数大小相差较大。4+55的渗透率值变化较小，是由小及大地变化，而4+51的渗透率忽大忽小无规律变化。所以，渗透率变化越小，渗透率非均质系数越小；反之，渗透率变化越大、越不规律，渗透率非均质系数越大。

根据文献[16]的研究结论，结合以上分析，渗透率最大值所在位置越靠近油层底部，渗透率非均质系数越小，采出程度越大。所以，在进行开发层系划分与重组时，渗透率非均质系数越小越好。