理想点法在致密砂岩储层评价中的应用——以苏里格气田为例

潘晓慧

（中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依市 834000）

致密砂岩气作为非常规天然气的主要类型，成为全球非常规天然气勘探开发的重要领域之一[1-2]。油气勘探开发过程中，通过储层评价对储层进行合理分类，优选有利区带对产能进行预测[3]。早期储层评价主要基于单一参数评价[4]，评价结果与现场实际情况相关度较差。现今储层评价中应用的综合评价方法主要有加权线性和法、聚类分析法、层次分析法、灰色关联法、人工神经网络法、模糊综合法和主成分分析法，且新的综合评价方法不断涌现[5-12]。针对致密砂岩气储层评价，上述评价方法适用性不理想。因此，本文尝试引入一种新的储层综合评价方法——理想点法，通过构造多参数问题的正理想解和负理想解，以被评价对象与正负理想解的接近程度作为判断依据[13]。较现有储层评价方法，理想点法具原理简单、结构合理和分辨率高等优点[14]。

1 区域地质概况

苏里格气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西北部，勘探面积约4×104km2，区内构造相对稳定，总体为北东高、南西低的单斜构造[15]，断层和隆起构造均不发育，仅在宽缓斜坡上存在近NW向的低缓鼻隆，构造幅度小，垂向上构造具良好的继承性。气田主要产层为二叠系山1段-盒8段，区内沉积环境主要为河流相[16]。通过覆压渗透率测试发现，气田85%以上岩心样品覆压渗透率小于0.1×10-3μm2，需压裂改造才能形成工业产能[17]，属典型致密砂岩储层。

2 评价方法的构建及应用

2.1 评价参数优选

储层综合评价首要环节是建立完善的评价参数体系，评价参数的选取一般应遵循以下原则：①全面性。评价参数能较全面反映评价对象特征；②可行性。评价参数体系的建立应在经济和技术层面上切实可行；③独立性。评价参数间应保持一定独立性；④简约性。在满足全面性原则前提下，尽量减少评价参数的数量；⑤区分度。评价参数的取值需将评价对象分出层次，取值应具一定区分度。

在苏里格气田山1段、盒8段储层评价研究中，基于储层评价技术相关文献查阅，结合现场测井资料的系统统计、分析，初选出孔隙度、渗透率、有效厚度、含气饱和度、地层压力、主流喉道半径和泥质含量7个主要参数（表1）。

现有储层评价方法选择的评价参数往往会出现不符合独立性、简约性和区分度原则等问题，无法客观、准确评价储层。因此，采取辨识度分析和冗余度分析方法，对初选出的7个参数进行定量复选。辨识度可用变异系数表征，变异系数越高，说明该参数辨识度越大。冗余度可将各评价参数进行聚类分析测度，参数之间距离越小，说明冗余度越高。

辨识度分析结果表明（表2），含气饱和度和地层压力的变异系数小于0.15，说明其在各评价对象的取值变化较小，故将其排除。冗余度分析结果表明（图1），渗透率和主流喉道半径的距离较小，说明二者相关性较高，这与前人研究成果相符[18-19]。由于致密砂岩渗透率级差较大，采用客观赋权法往往造成渗透率“一家独大”现象，且渗透率主要与主流喉道半径相关，故将渗透率排除，保留主流喉道半径即可。因此，最终优选孔隙度、有效厚度、主流喉道半径和泥质含量作为储层评价参数。

表1 苏里格气田部分关键井储层评价参数数据Table 1 The evaluation parameter datas of some key wells in Sulige gas field

表2 评价参数变异系数分析结果Table 2 The variation coefficient table of evaluation parameters

2.2 评价参数权重计算

在进行储层综合评价时，需对较优评价参数赋予不同的权重值，明确不同评价参数的重要程度。目前，参数权重的确定方法主要包括主观、客观和组合赋权3种。

2.2.1主观赋权法

图1 评价参数聚类分析结果Fig.1 The cluster analysis of evaluation parameters

主观赋权法主要根据赋权者的个人偏好或经验给出评价参数的权重。层次分析法是常用的主观赋权法之一，通过复杂问题层次化处理，将决策者主观判断定量化，经换算得到各评价参数的权重[20]。

构建判断矩阵在确定判断标度基础上（表3），通过评价参数相互比较得到判断矩aij表示第i个评价参数相比于第j个评价参数的重要程度，且满足为评价参数数量。

表3 层次分析法标度Table 3 AHP Weight scale

计算权重求取判断矩阵的最大特征值λmax及其对应的特征向量W，并进行归一化处理，所得新向量中的各元素值即为相应评价参数的权重。

判断矩阵的一致性检验判断矩阵主要通过评价参数间相互比较得到，可能存在主观误差，需进行一致性检验。当一致性指标CI（式1）≤0.1时，其一致性可接受；当CI＞0.1时，需重新建立判断矩阵并计算权重向量。当CI符合一致性需求后，即对平均随机一致性指标CR进行检验（式2），认为CR＜0.1时，判断矩阵的一致性可接受；否则需对判断矩阵进行适当修正。

RI为任意一个成对比矩阵的平均随机一致性指标，其取值取决于表4。

2.2.2客观赋权法

客观赋权法主要基于评价参数的数据信息，通过数理计算得出不同评价参数的权重。变异系数法是常用的客观赋权法之一，通过确定评价参数在所有评价对象处的观测值的变异程度对其进行赋权。

2.2.3组合赋权法

组合赋权法主要将主观赋权法和客观赋权法所得到的权重结果通过数理方法换算求得。该结果可同时体现决策者的经验和数据客观性，相较于单一赋权法的结果更真实可靠(表5)。

2.3 建立评价对象的参数矩阵

设有n个评价对象，每个评价对象选择m个评价参数，得到一个m×n的原始数据矩阵，其中各元素为针对苏里格气田选定21个评价对象，4个评价参数，组成了一个4×21的原始数据矩阵。

2.4 评价参数的同向化

评价参数一般分正向参数和负向参数，正向参数取值越大说明评价对象越好，负向参数取值越大说明评价对象越差。进行综合评价前，需对优选评价参数进行同向化处理（即将正向参数中每个参数取值除以该参数取值的最大值，负向参数取值中的最小值除以该参数的每个取值），得到评价指标正向化后的无量纲矩阵Zm×n，其中各元素为

2.5 无量纲矩阵的标准化

对无量纲矩阵中各元素Zij进行标准化处理，得到标准化矩阵：

2.6 正、负理想点的确定

表4 平均随机一致性指标Table 4 The average random consistency index

表5 评价参数权重计算结果Table 5 The weight of evaluation parameters

对选取的m个评价参数，每个评价参数取n个评价对象中的最大值，得到正理想点ri+=maxirij；每个评价参数取n个评价对象中的最小值，从而得到负理想点

2.7 计算各评价对象与正、负理想解之间的加权距离D和D

式中：Wj是各参数的权重i=1,2,…m;j=1,2,…n。

2.8 相对贴近度的计算

据每个评价对象与正、负理想解之间的加权距离合成相对贴近度Cj。

其中，Cj的取值范围即为各评价对象最终的综合评价值，其值越大，说明评价对象越好。

3 评价结果及分析

基于苏里格气田致密砂岩储层的21口井信息，采用理想点法进行储层评价，得到各评价对象的贴近度（表6）。

评价对象贴近度与无阻流量间相关性分析结果见图2。从图中可看出，理想点法得到的评价参数贴近度与无阻流量的相关性较好，复相关系数达到0.86。同时，对比分析不同评价对象的主要参数和贴近度可知，不同评价参数对储层评价效果的影响程度依次为：泥质含量＞主流吼道半径＞孔隙度＞有效厚度。因此，理想点法的储层综合评价结果能较好地反映储层的实际产能，评价效果较理想。

图2 理想点法评价结果与实际产能相关性分析结果Fig.2 The correlation between evaluation results and production capacity

表6 理想点法评价结果Table 6 The evaluation results of ideal point method

4 结论

（1）系统对比、分析了现有储层评价方法的优缺点，明确了理想点法具有原理简单、结构合理和分辨率高等优点，探讨了其用于储层评价的可行性。

（2）针对苏里格气田山1段、盒8段储层，基于储层评价参数体系优选基本原则，采用定性初选、辨识度分析与冗余度分析复选相结合的方法，优选孔隙度、有效厚度、主流喉道半径和泥质含量作为主要评价参数。

（3）基于主观赋权法和客观赋权法各自存在的优缺点，采用组合赋权法确定各评价参数的权重，并通过评价参数矩阵建立、参数同向化、标准化处理，确定正、负理想点等研究，得出不同评价对象的相对贴近度，完成了评价对象贴近度与无阻流量间相关性分析。

（4）理想点法评价结果与现场无阻流量的相关性较好，复相关系数达到0.86，能较好地反映储层的实际产能。不同评价参数对储层评价效果的影响程度依次为：泥质含量＞主流吼道半径＞孔隙度＞有效厚度。后续建议加强理想点法在储层评价中的研究及推广应用，具有良好的实用价值。