基于灰色理论的J71区块长63储层流动单元划分

刘 鼎 李国雄 陈向东 任颖惠 牛嘉伟

(1. 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室， 西安 710069；2. 延长油田股份有限公司富县采油厂， 陕西 延安 727500)

J71区块位于陕北斜坡中部，其储集性能和渗流结构差异较大，非均质性强。为了更好地研究与评价该区储层，本次研究利用J71区块长63储层目的层段油田开发资料，确定储层评价参数，建立评价参数的解释标准，对J71区块长63储层流动单元进行分类。

1 储层流动单元评价体系

1.1 分类评价参数

J71区块长63储层沉积相主要为三角洲前缘亚相沉积，其微观孔隙类型多样、结构复杂，储集性能相差悬殊，非均质性强，孔渗关系复杂，储层研究的难度较大。在本次研究中，进行储层流动单元划分，选用流动层带指标(FZI)、单渗砂层厚度、有效厚度、渗透率、孔隙度、含油饱和度、储能参数、泥质含量等8项参数进行综合评价。这些参数侧重点各不相同，可不同程度地反映主要地质特征[1]。

1.2 分类特征

在确定流动单元评价标准时，着重分析该区上述8项参数及相应地质条件对储层流动单元的控制作用。利用流动层带指标和岩性 - 物性划分相结合的划分方法，将J71区块长63油层组储层流动单元划分为3类流动单元，分别为Ⅰ类流动单元、Ⅱ类流动单元、Ⅲ类流动单元[2]。其中Ⅰ类流动单元的渗流能力和储集能力较好；Ⅱ类流动单元的渗流能力和储集能力一般；Ⅲ类流动单元的渗流能力和储集能力较差。表1所示为J71区块长63油层流动单元分类及储层评价参数。

表1 J71区块长63油层流动单元分类及储层评价参数

2 灰色模型的评价原则与方法

2.1 分类评价指标

采用灰色理论储层流动单元的分类原则和处理方法，通过8项参数对研究区不同类别的低渗透储层流动单元进行统计，以其平均数据列作为储层流动单元评价划分指标。如式(1)所示：

Xoi={Xoi(1),Xoi(2),…,Xoi(n)}

(1)

式中：Xoi为统计平均数据列；n为评价参数的总数；i=1,2,…,m-1，m为分类总数。

其评价标准权系数的建立可以通过准确率和分辨率联合求取。

(2)

式中：Yoi为评价标准权系数数据列；σi为标准差；k=1,2,…,n。

将研究区储层分为3类，则分类总数m等于3。对于相邻的权系数(i=1,2,…,m-1)，采用左右平均值来处理：

(3)

对边际权系数分左、右两边进行如下处理：

左边：Yoi(k)=Yoi(k)，i=1

右边：Yoi(k)=Yoi-1(k)，i=m

最后，对研究区流动单元评价指标的权系数进行标准化处理：

(4)

得到评价指标数据列Xoi和权系数数据列Yi后，依据研究区流动单元分布特征及其分析方法，通过精确率与分辨率联合分析赋予每个评价指标以不同的权系数，并结合研究区具体地质特征和分类流动单元地层参数进行参数分析统计和调整[3]。建立研究区长63储层流动单元综合评价指标体系，表2所示为J71油藏长63储层流动单元评价参数。该体系中包括8项地层参数：流动层带指标、最大单渗砂层厚度、有效厚度、储能参数、渗透率、孔隙度、含油饱和度、泥质含量，其权系数分别为1.9、1.6、1.6、1.6、1.3、1.2、1.0、0.8。

表2 J71油藏长63储层流动单元地层参数

2.2 定量评价方法

运用灰色系统理论[4]，能够较准确地划分流动单元。评价当中，需要评价数据列X、被比较数据列Xoi及需要进行定量分类评价时对应的权系数数据列Yi，分别用式(5)、(6)、(7)表示：

X={X(1),X(2),…,X(n)}

(5)

Xoi={Xoi(1),Xoi(2),…,Xoi(n)}

(6)

Yi={Yi(1),Yi(2),…,Yi(n)}

(7)

对目标层的地层参数进行标准化处理，将需评价的数据列X和被比较数据列Xoi均值化，使其成为无量纲且标准化后的数据列Xo(k)和Xi(k)，用式(8)、(9)表示：

(8)

(9)

经过标准化处理后的Xo、Xi用式(10)表示：

Xo={Xo(1),Xo(2),…,Xo(n)}

(10)

Xi={Xi(1),Xi(2),…,Xi(n)}

(11)

最后，运用层点标准指标绝对差极值加权组合放大技术计算灰色多元加权系数，如式(12)所示：

(12)

Δi(k)=|Xo(k)-Xi(k)|

(13)

式中：Pi(k) —— 数据列Xo与Xi在k点的灰色多元加权系数；

Δi(k) —— 第k点Xo与Xi的标准指标绝对差；

Yi(k) —— 第k点参数的权系数；

A—— 灰色分辨系数，在0.5～1.0之间选取，通常取0.5。

在此基础之上可以得到灰色加权系数序列Pi(k)：

Pi(k)={Pi(1),Pi(2),…,Pi(n)}

(14)

在此过程中，由于涉及的系数较多，反映的信息过于分散，故不便于优选和比较；因此，采用综合归一的技术来解决这类问题，即将各个数据点集中为单值。 其表达式如下：

(15)

式中，Pi为灰色多元加权归一系数的行矩阵。

由此，得到关联度序列：

Pi={P1,P2,…,Pn}

(16)

最后，按照最大隶属原则计算特征向量的最大值，由上述行矩阵数据列得到最终结果：

(17)

式中，Pmax为特征向量的最大值。

以上述分析结果作为采用灰色理论综合评价预测储层流动单元的结论，通过灰色理论集成，可实现对目的层段流动单元的综合评价与定量分析，从而划分出研究区储层流动单元。

2.3 实例分析

以研究区T225-55井长63层为例，对评价参数、标准和权系数进行处理。根据以上流动单元的评价指标及对应层点数值，列出式(18)所示评价灰色多元加权分析处理矩阵：

(18)

根据评价参数及层段标准化方法，通过式(8)、(9)计算标准化矩阵；运用目的层点标准指标绝对差的方法，按式(13)计算储层流动单元评价特征值处理的标准化距离矩阵。

应用层段标准指标绝对差极值加权组合放大技术，根据式(14)计算评价特征值处理的的灰色多元加权系数序列；利用综合归一技术，按式(15)计算多元归一系数矩阵：

P(5)=[0.897 0.672 0.524]

(19)

最后根据上述最大隶属原则，得出评价处理灰色多元加权归一系数。其特征值向量中的最大值Pmax为：

Pmax=max{P(5)}=0.897

(20)

评价结果表明，铁225-55井与Ⅰ类流动单元关联程度最大，其储层流动单元可以划分为Ⅰ类。最后，对这些系数特征值向量按照大小排列，其结果进一步验证了评价结果的可靠性。

3 储层流动单元的评价

采用上述灰色系统储层流动单元综合评价方法，运用灰色多元加权归一分析和处理技术，对J71油藏长6储层流动单元进行分类。长63层段储层流动单元分类评价统计结果显示：Ⅰ类流动单元的井数比例为4.1%；Ⅱ类流动单元的井数比例为60.8%；Ⅲ类流动单元的井数比例为35.1%。该区Ⅱ类储层流动单元占主导地位，其渗流能力和储集能力弱于I类流动单元，但仍是该区发育的有利流动单元[5]。

通过上述储层流动单元研究，实现了对研究区长63储层的分类描述。图1所示为J71油藏长63储层流动单元分类评价成果图。

在J71油藏长63层段，Ⅰ类流动单元甜点很少，零星分布，表明整体储渗条件相对一般。Ⅱ类流动单元在平面上的分布面积较大，连片程度较好，由北东向南西方向分布，主要分布于油藏中部。Ⅱ类流动单元是控制研究区勘探开发最主要的方向。Ⅲ类流动单元主要分布于河道砂体的边部和河道侧翼微相带上，呈延伸状分散在Ⅰ类、Ⅱ类流动单元四周及边侧部位。

4 结 语

利用不同类别岩性、物性、储层参数的综合分析评价结果，建立了流动单元多参数定量分类综合评价指标体系。运用灰色理论及储层流动单元定量评价的分类原则和评价方法，通过8项参数对流动单元进行定量评价，从而得出J71长63储层的定量综合评价。

针对长63储层各井筛选出的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类流动单元，按其渗流能力和储集能力评价分为较好、一般和较差3类。该区Ⅰ类流动单元主要有T225-55、T226-57和T227-56及其周围控制区域，其分布数量很少，且较为零散；而Ⅱ类流动单元在整个油藏分布广泛，主要沿北东向南西方向分布，Ⅱ类流动单元是控制研究区勘探开发最主要的方向。Ⅲ类流动单元主要分布在河道砂体的边部和河道侧翼微相带上，其渗砂体厚度相对较小，孔隙度、渗透率、含油饱和度较低，物性差，非均质程度相对较高，呈延伸状分散在Ⅰ类、Ⅱ类流动单元四周及边侧部位。

图1 J71油藏长63储层流动单元分类评价成果图