延川地区储层特征及综合评价

贺亚维，张荣军，郭永宏

(1.陕西能源职业技术学院 资源与测绘工程学院，陕西 咸阳 712000；2.西安石油大学 石油工程学院，陕西 西安 710065；3.延长油田股份有限公司 青平川采油厂，陕西 延安 717200)

0 引 言

储层分类评价是储层研究的重点，也是储层研究的最终目的。近年来，国内外诸多学者针对储层评价做了大量工作，提出了众多储层评价的方法，特别是在参数的选取及评价标准的建立方面尤为突出[1-7]。Ghadam等利用模糊数学的方法对某大型碳酸盐储层进行了合理的分类评价[8]；Liang等采用灰色关联法对威利斯顿盆地巴肯致密油储层进行了定量分析评价[9]；刘吉余等在对萨尔图油田储层评价时，采用灰色关联分析法解决了单因素评价过程中评价结果出现矛盾性的问题[10]；杨正明等通过模糊评判方法将低渗透储层指标进行集成对大庆外围低渗透油田开展了储层综合评价[11]；涂乙等利用灰色关联分析法对青东凹陷沙三段、沙四段储层进行了合理的评价，解决了在数据量较小的情况下，如何进行储层定量评价的问题[12]。总之，目前的储层定量评价方法仍然以模糊数学或灰色理论为主，但不同学者对评价参数的选择不同，其主要原因在于不同盆地甚至同一盆地的不同层位差异显著，无法形成统一适用的评价模式。因此，要实现对于某一盆地、某一地区、甚至某一储层的准确定量评价，评价过程中参数的选取就非常重要。

针对目前储层评价方法的不确定性问题，以鄂尔多斯盆地延川地区长2储层为研究对象，综合考虑地质特征影响，通过聚类分析法优选储层评价参数，应用灰色关联法计算储层综合评价因子，建立延川地区长2段储层分类评价标准，并对长2储层进行定量划分。

图1 鄂尔多斯盆地构造分区及研究区位置Fig.1 Tectonic units and location of the study area in Ordos Basin

1 储层特征

1.1 储层岩性特征

岩心观察及岩石薄片分析表明(图2)，延川地区长2储层以长石砂岩为主，含少量岩屑长石砂岩。各碎屑成分平均含量约为：长石44.45%，石英30.81%，岩屑12.94%.岩屑类型以火成岩和变质岩岩屑为主。砂岩中填隙物主要包括绿泥石(相对含量53.40%)、高岭石(相对含量23.40%)等粘土矿物，其次为铁方解石、方解石等碳酸盐矿物(平均含量3.92%)。储层砂岩以细-粉砂岩为主，颗粒分选性中-好，磨圆度为次棱-次圆状，以孔隙式和接触式胶结为主。整体上，砂岩成分成熟度较低，结构成熟度中等。

图2 延川地区长2储层砂岩分类Fig.2 Classification of Chang 2 reservoir sandstone in Yanchuan areaⅠ 石英砂岩 Ⅱ 长石石英砂岩 Ⅲ 岩屑石英砂岩Ⅳ 长石砂岩 Ⅴ 岩屑长石砂岩 Ⅵ 长石岩屑砂岩 Ⅶ 岩屑砂岩

1.2 储层物性特征

根据长2储层191块岩心物性统计结果来看(图3)，其孔隙度主要分布在7.5%～15.0%之间，平均值为12.2%.渗透率主要分布在(0.10～1.25)×10-3μm2之间，平均值为1.39×10-3μm2.总体上，延川地区长2储层属于低孔-特低渗储层。

图3 延川地区长2储层孔隙度及渗透率Fig.3 Porosity and permeability frequency distribution of Chang 2 reservoir in Yanchuan area

1.3 储层孔隙结构特征

砂岩储层的孔隙和喉道是影响储层中流体储存与流动的决定因素，孔隙特征影响储集层储集能力，喉道特征控制流体在储集层中的渗流能力[13]。受沉积环境及成岩作用的影响，延川地区长2储层孔隙非均质性较强，对其储层微观孔喉结构特征进行深入研究有助于后期进行合理的储层评价。

根据铸体薄片、扫描电镜等资料分析，延川地区长2段储层发育原生粒间孔、溶蚀孔、晶间孔和微裂隙4种孔隙类型，其中粒间孔最为发育，约占总储集空间的92%，主要为原生孔隙经历成岩作用后残留下来的孔隙，一般具有较为规则的外形，孔径大多介于10～80 μm(图4(a))。溶蚀孔次之，且以粒内溶蚀孔为主，尤其发育长石溶孔，约占总储集空间的6%，镜下表现为长石颗粒沿解理缝发生的溶蚀(图4(b)，4(d))。岩屑溶孔较少发育，主要表现为岩屑颗粒内部易溶组分发生溶蚀，往往不具有明显规则外形(图4(c))，溶蚀孔孔径多位于60～120 μm之间。另外，研究区还存在少量晶间微孔，表现为叶片状绿泥石集合体与自生钠长石晶体共生于孔隙中，形成晶间孔，孔径极小，约3～5 μm(图4(e))。微裂隙在研究区较为罕见(图4(f))，且由于其孔隙微小，对储层的储集性能几乎没有影响，然而由于其能连通微小孔隙(长度一般小于60 μm)，对储层渗流能力有很大改善。

从孔隙分布特征上看(图5)，长2储层孔隙直径主要以小孔隙为主(直径<30 μm)，占总孔隙数量的55.37%，其面积累计频率占比11.66%.其次为中孔隙(直径30～100 μm)，占总孔隙数量的40.83%，面积频率占65.51%.大孔隙(直径>100 μm)数量很少，只占总孔隙数量的3.83%，面积频率占22.83%，说明延川地区长2储层孔隙类型主要为中-细孔。

压汞实验结果显示(表1)，长2储层平均喉道半径分布在0.02～8.14 μm之间，平均为1.43 μm，排驱压力较高，喉道分选性较差，其分布呈现高而窄的尖峰形态，退出效率分布在18.58%～43.43%之间，平均为28.16%.整体上，长2段储层喉道半径较小，分选性差，特低渗储层特征明显。

储层的渗透性受喉道的大小及分布控制，特征参数上主要是平均喉道半径和排驱压力，两者与储层渗透率都有着很好的相关性(图6(a)、图6(b))，随着平均喉道半径的增大，渗透率呈现明显的增加，而排驱压力越大，则表明储层的渗透率越低。

层位平均喉道半径/μm排驱压力/MPaPc50/MPaRc50/μm喉道分选系数峰态歪度退出效率/%长20.02～8.141.430.01～8.000.600.79～7.733.100.10～0.920.332.02～3.322.741.69～3.722.730.06～2.801.2618.58～43.4328.16

图5 延川地区长2储层孔隙分布特征Fig.5 Pore distribution characteristics of Chang 2 reservoir in Yanchuan area

图6 延川地区长2储层渗透率与孔喉半径及排驱压力相关性Fig.6 Correlation between permeability，pore throat radius and displacement pressure of Chang 2 reservoir in Yanchuan area

2 储层综合评价

针对延川地区长2储层低孔—特低渗地质特征，有必要对其进行合理的评价，筛选出有利区及开发潜力区。储层评价的方法有很多，从最初的定性分析到目前的定量分析，其解释精度在逐步提高[14-18]。储层评价的结果精度与参数的选取密切相关，如何合理的选择评价参数，对评价结果的精度至关重要。为实现长2储层的定量评价，本次采用了聚类—灰色关联相结合的方法进行储层评价，主要原因在于想将谱系聚类和灰色关联法各自的优势相结合起来，提高评价结果的准确性。

2.1 评价参数选取

对于低渗透储层评价标准指标主要包括：反映物性特征的经典参数孔隙度、渗透率，反映储层类型的岩性、沉积相，反映储层厚度的砂厚、有效厚度，反映储层微观非均质性的渗透率、变异系数、突进系数等一些列参数。但是，将这些参数全部用于储层评价显然会导致评价过程的繁琐性，而且可能会出现参数之间相互矛盾的情况。因此，在储层评价过程中，应合理的选取参数，这样既可以降低计算过程的复杂性，又能提高结果的精确性[19-21]。

首先应用谱系聚类分析的方法从众多参数中筛选出相对独立的参数。距离系数是聚类分析中常用的一个分类统计量，用于表示各研究对象之间的相似性[22]。最常用的欧氏距离可表示为

(1)

为消除量纲间的差异，采用归一化法对原始数据进行处理，计算公式为

(2)

式中xmax为参数x中的最大值；xmin为参数x中的最小值。针对多项参数，按照最小欧式距离为原则进行聚类，结果如图7所示。

图7 延川地区长2储层聚类分析图谱Fig.7 Pedigree cluster analysis of Chang 2 reservoir in Yanchuan area

综上，文中选择5个相对独立的参数对延川地区长2段储层进行储层评价，包括孔隙度、渗透率、砂厚、泥质含量和突进系数。

2.2 参数权重系数确定

2.2.1 确定母序列与子序列

将对影响储层质量较大的参数确定为母因素，构成关联分析的母序列[23]，即

(3)

子序列是指其他各子因素的有序排列，即

(4)

在本次储层评价过程中，将孔隙度作为母因素，其余参数作为子因素。

2.2.2 母子序列无量纲化处理

由于不同参数代表不同的物理意义，其量纲不同。为避免量纲间的差异，采用极大值标准化法对原始数据进行处理。

对于渗透率、有效厚度等呈正贡献的参数，用单个参数值除以本组参数的极大值；对于泥质含量等呈负贡献的参数，先用本组参数的极大值减去单个参数值，再用其差值除以本组参数的极大值。

2.2.3 计算灰关联系数

子因素与母因素的灰关联系数εi,0表示为

(5)

式(5)中

(6)

(7)

(8)

以上数据分别表示同一观测点各子因素与母因素绝对差值、绝对值差值的最大值和最小值；ρ为分辨系数；ρ∈[0.1，1]，能够降低由于Δmax太大而导致数据失真的影响，一般取ρ为0.5[24]。

2.2.4 计算灰关联度

关联度ri,0定义为

(9)

式中ri,0为子序列i与母序列0的灰关联度；n为评价参数的个数。

灰关联度的取值范围介于0与1之间，其值越接近于1，则表明母子序列间的关系越紧密。

2.2.5 权系数的确定

对灰关联度进行归一化处理后，便可得到各参数的权系数[25]。归一化后的权系数ai表示为

(10)

式中ai为归一化后的权系数；ri,0为子序列i与母序列0的灰关联度。

经计算，5个参数孔隙度、渗透率、有效厚度、砂厚、突进系数的权系数分别为：0.396，0.373，0.258，0.196和0.143.

2.3 储层综合评价因子

对每个评价参数进行极大值标准化处理后，分别乘以各评价参数的权系数，就得到各参数权衡分数，再将各参数的权衡分数累计，便得到储层综合评价因子Q，表达式为

(11)

式中Q为储层综合评价因子；n为评价参数的个数；ai为评价参数的权系数；Xi为储层评价参数[26]。

2.4 储层划分结果

为了对长2储层进行合理的划分，获取了研究区大量的井数据，用于计算各个井的综合评价因子Q，并以此综合因子的大小，建立了延川地区长2段储层划分的标准(表2)。

表2 延川地区长2储层评价分类界限

根据上述划分标准对延川地区长2储层进行划分，从储层划分结果看(图8)，长2储层主要被划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类4类储层。结合长2沉积期沉积微相的展布，可以看出：Ⅰ类储层主要发育在心滩发育的部位，在平面上零星分布，连片性较差，物性最好；Ⅱ类储层环绕于Ⅰ类储层周缘，连片性稍好，发育在心滩附近的河道填积砂体中，砂体发育程度相对心滩较弱，物性较好；Ⅲ类储层在研究区最为发育，分布面积最广，大面积连片分布，大部分属于河道充填沉积形成的砂体，整体物性较差；Ⅳ类储层平面上砂体呈窄片状、细长的条带状展布，分布于河道充填沉积与泛滥盆地过渡地带，砂体发育程度低，泥质含量高，导致整体物性很差，属于不利储层。

图8 延川地区长2储层综合评价Fig.8 Comprehensive evaluation of Chang 2 reservoir in Yanchuan area

3 结 论

1)延川地区长2储层属于低孔-特低渗储层。储集空间主要为粒间孔，约占总孔隙92%，其次为溶蚀孔，约占总孔隙6%.孔-喉组合以中小孔细喉型—小孔特细喉型为主，具有较强非均质性。

2)储层的渗透率由喉道半径大小及分布控制，喉道越大的储层其渗透率越高，显示占据较小空间的大喉道对储层渗透率具有较大的贡献值。

3)应用聚类—灰色关联法不仅能够解决储层评价中参数选择问题，而且可以实现储层定量评价。依据其所建立的评价标准可将长2储层分为4类，其中Ⅰ类、Ⅱ类是最有利的储层。