儲層流動單元

一般認為流動單元是在同一流體的流場內, 儲層的巖性和物理性質相似, 不同類型的流動單元其巖性和物性有所差別。所以首先在單井劃分流動單元層的基礎上, 將岩石物理性質相近的流動單元層合併、聚類, 得到單井的流動單元段。過去, 許多人採用的方法是人為地定出一個界限值, 然後進行歸類。這種做法的科學性不強, 因為不同的流動單元的性質是一個漸變的過程, 並沒有一個明確的界限值。本次研究是採用統計數學中的聚類分析, 定量地劃分流動單元類別。 ^[1] 

為了對流動單元進行定量分類, 有兩種做法可以選擇:

①先應用聚類分析方法對已知樣本進行分類, 然後應用逐步判別分析法對未知樣品進行判別歸類, 得到表徵不同流動單元的判別函數, 從而完成油藏範圍內的流動單元自動分類;

②直接對所有井資料進行聚類分析, 一步就能劃分出流動單元類型。在對研究區流動單元研究中, 對兩種做法都進行了嘗試,考慮到該區取心井資料較少, 而且,取心層位不繫統, 這樣,已知樣本就不夠多, 進行聚類分析加判別分析方法不夠理想。最後直接用聚類分析方法直接劃分流動單元類別。

原則上, 流動單元的劃分是採用岩石物理相參數。考慮到研究區特高含水期系統取心井僅兩口, 且為鄰區井, 而表徵岩石物理相的一些基本參數在非取心井中難以獲得, 因此, 主要應用測井二次處理與解釋所獲得的基本儲集參數: 孔隙度、粒度中值、滲透率等, 同時計算了表徵岩石物理特徵的新參數: 儲層質量指數和流動帶指數 (代表岩石的孔喉特徵) 等對研究區進行了流動單元層的劃分。

根據上述方法, 考慮到不同開發時期儲層參數的變化及其相關分析, 分開初期和開發後期對所有測井二次解釋結果, 計算儲層的粒度中值、平均孔喉半徑、滲透率、孔隙度、儲層質量指數和流動帶指數, 對每口井進行流動單元段劃分, 然後進行聚類劃分出 4 種流動單元。在儲層“四性”關係研究中, 發現開發初期取心井巖樣的孔隙度和滲透率有良好的正相關性, 但開發後期兩者的相關性有所降低。出現這一現象的原因是由於長期注水開發對油層孔隙的影響。油層在水洗後, 孔隙變大, 孔隙度、滲透率不同程度的提高。但是由於注入水本身並非純淨水, 其中包含機械雜質等懸浮物和溶解在水中的鹽類以及儲層中粘土礦物的遇水膨脹、遷移等, 往往使大孔隙越來越通暢, 部分小孔隙有可能被堵塞, 加劇了孔間矛盾。對於孔隙結構非均質的儲層而言, 小孔隙和細小喉道的堵塞勢必降低了岩石的滲透性。

因此, 長期注水開發, 在使儲層的孔隙度和滲透率不同程度的提高的同時,由於孔隙結構的非均質性, 又會使具有相似孔隙度的岩石其滲透率出現差異, 從而導致在開發後期儲層的孔隙度和滲透率的相關性降低。研究中還發現在開發後期岩石的粒度中值和滲透率有良好的正相關性。

綜上所述, 由於儲層岩石物性是漸變的, 一部分數據點相交的現象是正常的。總體而言, 流動單元的分類是清楚的, 這種流動單元劃分方法是可行的。

(一) 流動單元的剖面分佈特徵

多井剖面上流動單元識別是在單井流動單元識別的基礎上,通過地層時間單元對比, 最終識別出流動單元的空間展布。通過高分辨率層序地層的劃分與對比, 在研究區上油組各短期基準面旋迴中,有利於儲層發育的砂體主要位於基準面旋迴的下部和頂部(右圖1所示)。在短期基準面上升半旋迴中河道砂體 (包括心灘、辮狀水道砂體) 對應的流動單元多為 E, Q 類, 而位於短期基準面下降半旋迴中的河道邊緣砂體等對應的流動單元主要以 F,P 類為主, 這是因為泥岩夾層和砂岩中泥質含量高的影響往往使油層的孔滲性降低, 流動單元多為 P 類, 甚至 F 類。橫向上砂體向尖滅方向流動單元也依次由 Q 向 P, F 類逐漸過渡, 縱向上河道砂體的下部流動單元多為 E 或 Q 類, 向上過渡為 F, P 等類, 反映出正韻律砂體下部滲透性好於上部, 薄層砂體的孔滲性低於厚砂層的一般規律。

(二) 流動單元平面分佈特徵

平面流動單元的劃分有助於瞭解不同質量的儲層在平面上的分佈狀況, 以及從平面上分析不同流動單元間注水開發動態和剩餘油分佈規律。在儲層非均質性和儲層參數平面分佈研究的基礎上, 結合流動單元平面分佈可以看出: 沉積微相展布控制平面流動單元的分佈, 辮狀河道的主河道以及心灘微相發育 E, Q 類流動單元, P 類流動單元常常順河道邊緣和主河道側翼分佈, 在靠近道間窪地微相的部位發育 F 類流動單元。流動單元的平面展布也基本上與砂體條帶狀分佈吻合。從岩石物理參數平面分佈來看, 在主河道和心灘部位儲層質量指數一般大於 0.15, 流動帶指數大於 0.5, 而位於河道邊緣和道間窪地部位, 儲層質量指數一般在 0.1 左右, 流動帶指數小於 0.4。儲層非均質性也同樣影響着流動單元的分佈。非均質程度高的區域以 P, F 類流動單元為主, 而非均質程度相對低的部位常為E 類流動單元分佈區。由此説明, 不同流動單元類型不僅具有不同的沉積微相特徵, 而且具有不同的巖性、物性以及非均質性特徵。 ^[2] 

通過統計, 在不同流動單元中剩餘油飽和度值不同。E 類流動單元剩餘油飽和度在45%左右, Q, P 類流動單元剩餘油飽和度約 40% , 而 F 類流動單元剩餘油飽和度小於30%。通過對比開發初期同層流動單元中原始含油飽和度的分佈, 開發初期 E 類流動單元原始含油飽和度平均為 65.5% , Q 類平均 54.2% , P 類平均 44.2% , F 類平均 30.3%。對比不同開發時期各沉積微相中含油飽和度的分佈也具有類似的規律。由此説明, 長期注水開發, 使得原始含油飽和度高的 E, Q 流動單元中剩餘油飽和度相對低, 比開發初期降低了 20%左右; P 流動單元原始含油飽和度相對低, 開發後期該單元採出程度低, 剩餘油飽和度比開發初期平均僅降低了 5%左右, 因此其剩餘油飽和度相對高; F 流動單元中由於儲層的巖性物性較差, 油層處於未動用或基本動用, 所以其中賦存了部分剩餘油。實際上, 處於主河道和心灘微相 (流動單元 E, Q) 的油層中剩餘油丰度仍較高, 一方面在 E,Q 流動單元中剩餘油飽和度平均佔 40% , 另一方面主河道和心灘是研究區上油組最主要的儲層, 油層厚度大, 分佈面積廣, 剩餘油量也大。河道邊緣相帶雖然剩餘油飽和度相對高, 但由於油層厚度小, 因此其剩餘油絕對量比較小, 即剩餘油丰度低。

此外, 在流動單元過渡區, 剩餘油飽和度相對高。在這些部位巖性變差, 非均質性增強, 剩餘油富集。平面滲透率非均質性影響注採效果, 當油、水井均位於高滲區 (E 流動單元分佈區) 時, 特別是油井處於高滲向低滲過渡區, 其產量相對較高, 水淹程度弱; 當水井位於高滲區, 油井位於低滲區, 或者油、水井均位於低滲區時, 注水見效差, 油井剩餘油飽和度相應較高。

在流動單元內部, 剩餘油分佈也具有一定的差異性, 這種差異性主要受儲層沉積韻律性影響。研究區上油組儲層以正韻律和正複合韻律為特徵。油層下部水淹程度高, 中上部為剩餘油相對富集部位。當底部高滲帶厚度相對較小時, 吸水厚度或吸水波及厚度較小,隨着注水倍數的增加, 其水淹厚度亦逐漸增大, 但向頂部水淹程度變弱, 剩餘油相對富集。如果底部高滲帶相對較厚, 油井水淹快, 但頂部與底部物性差異較大, 往往造成底部動用狀況良好, 而頂部相對較差。正複合韻律油層中, 剩餘油呈多段富集, 當高滲帶集中於底部時, 很容易形成底部突進, 頂部不吸水或吸水差, 剩餘油分佈於頂部。對於高滲帶集中於中上部的油層, 初期高滲帶吸水, 底部吸水差, 但由於油水密度差異, 水重力的作用, 隨着注水時間的推移, 水淹厚度向底部逐漸擴大, 此時油層水洗較徹底, 剩餘油含量低或基本無剩餘油分佈。

斷層對流動單元的影響仍不容忽視。平面上封閉性斷層兩側流動單元類型相同, 但是由於斷層的封閉作用往往造成在相同類型流動單元流體滲流受阻, 加之注採井網的不完善造成部分 E, Q 類型的流動單元內部剩餘油飽和度高, 剩餘油相對富集。剖面上, 封閉性差或不封閉的斷層不僅使流體易沿斷層面竄流, 而且斷層的落差往往造成不同時間單元沉積的砂體對置, 砂體對置的結構可能使處於不同時間單元儲層在斷層兩側具有相同的流動單元類型, 或者由於開啓性斷面使流體的竄流, 即使斷層兩側流動單元類型相同, 但由於斷面流體的竄流也可能影響同一類型流動單元內的流體滲流, 其結果使地下流體的流動複雜化, 進而影響開發效果。對於複雜斷塊油藏儲層流動單元的研究, 應打破相似沉積條件或沉積單元的限制, 着重從三維空間的角度來認識流動單元, 分析斷層對流動單元的影響和控制作用, 有關這方面的研究目前仍處於探索階段。 ^[2]