马岭油田长81储层流动单元划分及生产动态分析

赵冰瑶，孙卫，张相春，桑宇

（西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系，陕西西安710069）

马岭油田长81储层流动单元划分及生产动态分析

赵冰瑶，孙卫，张相春，桑宇

（西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系，陕西西安710069）

马岭油田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的西南部，是典型的低孔低渗油藏，非均质性强。选取渗透率、孔隙度、含油饱和度、砂厚、流动带指数五个参数，借助SPSS数据分析软件对马岭长81储层进行流动单元划分，分为E、G、M、P四类。判别分析的结果表明，聚类分析的划分精度在92.87%以上。E类流动单元，其物性好，渗透能力和储存能力强，开采程度较高；G类流动单元其性质好，分布面积大，是油田开发的主力产层，有助于大面积的注水开发；M类流动单元储层物性较差，非均质强，开采程度较低，剩余油的分布面积大，可以采用合理手段进一步开发和挖潜；P类流动单元物性很差，且分布在砂体的边缘部位，难以开采。

马岭油田；流动单元；渗流特征；生产动态

流动单元的概念首次被提出是在1984年，C.L. Hearn等将流动单元定义为砂体内部在横向和垂向上连通的，并且具有相似的孔隙度、层理等岩石物理特征的储集体。对此，国内外众多学者都展开了研究并提出许多观点。

流动单元是表征储层非均质性的一个方面，不仅对于储层的准确评价有重要意义，并且能够科学的调整油田开发方案，为剩余油的有效挖潜和提高采收率提供可靠的地质依据［1-7］。

1　地质概况

鄂尔多斯盆地是一个典型多旋回叠合盆地，位于华北克拉通西部，总面积约为32×104km2，是我国第二大沉积盆地。马岭油田位于鄂尔多斯盆地西南部，甘肃省环县、庆城县境内，总面积约为2 500×104km2。构造上横跨伊陕斜坡和天环坳陷带，构造平缓，坡度不足0.5°［8，9］。鄂尔多斯盆地三叠系主要发育陆相湖盆沉积，马岭地区长8沉积期属于陆相三角洲沉积体系，主要发育三角洲前缘相，包括水下分流河道微相和分流间湾微相等［10，11］。

2　流动单元的划分

2.1划分原理与方法

流动单元是具有似岩石物理相的三维地质体，而沉积相是岩石物理特征的控制因素，因此，岩石物理参数和储层沉积特征应作为划分流动单元的主要依据。在进行流动单元的划分时，首先确定连通体和泥岩隔挡层、胶结带隔挡层及封闭性断层等渗流屏障的空间位置；其次结合地质、地震和测井资料圈定出砂体范围，并确定砂体的空间展布和单井流动单元；最后在对取心井段的流动单元划分的基础上，结合处理结果分析研究未取心井段的流动单元识别。通过对储层流动单元的划分与识别，进一步提高对油藏的描述精度，为剩余油的挖潜和提高采收率提供合理的依据。

流动单元的划分方法最初是在宏观上的以沉积相、隔夹层等控制边界来划分，而现今已逐步发展为从微观的渗流特征、孔隙结构等为依据的标准进行定量的划分。目前对于流动单元的划分方法有很多，本文对马岭油田长81油层的流动单元划分，采用岩性-物性法和流动层指数法作为流动单元划分的主要方法。其中，流动带指数综合了矿物特征和孔喉特征，是反映储层非均质性的参数［12-15］。

对马岭油田长81储层进行流动单元划分时，首先，结合研究区的沉积结构特征和测井地质解释，确定沉积界面、连通体及隔挡层的位置；然后，选取能够反映储层特征等的地质参数，利用数据统计软件对砂体进行聚类分析；最后，用判别分析对所有井的资料进行验证，判断流动单元划分的合理性。

2.2参数选取

由于研究区三角洲沉积成因机制的复杂性，不能仅依靠一种参数进行流动单元的划分，需要综合储层物性、流体性质、岩石物理性质等多种参数综合考虑。对马岭长81储层进行流动单元划分时，优选孔隙度、含油饱和度、砂厚、渗透率、流动带指数5个参数对研究区内139口取心井的样品进行聚类分析。将聚类分析的结果与地质解释进行反复对比分析，确保分类准确。其中，孔隙度和渗透率反映了储层的宏观特征，含油饱和度反映储层的渗流特征，流动带指数反映了储层的非均质性，砂体厚度反映储层的沉积环境。

2.3划分步骤

对选取的孔隙度、渗透率、含油饱和度、有效砂厚、流动带指数5个参数进行加权处理分析，并对数值进行合理筛选。利用SPSS数据统计分析对研究区139口取心井的样品进行Q型聚类分析，并对聚类的结果进行基于Fisher准则的逐步判别，定量评价研究区流动单元的平面分布规律。

2.3.1聚类分析聚类分析方法的划分原理是按照所选用的用于对样品进行分类的参数在性质上的远近关系，对样品定量分类的综合分析方法。在聚类分析初始，每个样品被视为一个类，然后按照某种可以表示样品的距离远近关系的分类依据，从而把所有样品中距离最接近的样品聚合成为一类，在这个基础上，根据这些类别之间的远近关系继续进行分类，直到全部的样品都被聚合成为一个大类为止。聚类分析方法综合考虑了能够对样品造成重要影响的多元参数，并且在聚类分析中，样品不会受到已有的分类构架的影响。

通过对马岭地区长81储层岩心物性分析数据齐全的139口井进行Q型样品聚类分析，按渗流能力和储集能力差异将流动单元划分为E类（极好）、G类（很好）、M类（中等）、P类（较差）四类流动单元。从表1可以看出，该地区除了砂厚，各参数的聚类中心之间都有明显的界限，从各类流动单元的分类区间图中（见图1），可以看出研究区砂体被分为四类流动单元划分是合理的。

表1　马岭地区长81储层各类流动单元各参数聚类中心

图1　马岭地区长81储层流动单元分类区间图

2.3.2判别分析应用SPSS数据统计分析软件对上述聚类结果进行Fisher判别分析，得到了马岭油田长81储层各类流动单元的判别函数：

E=H×0.22+φ×9.60-K×14.59+FZI×57.24+SO×1.73-119.48 G=H×0.78+φ×9.44-K×14.37+FZI×57.93+SO×1.49-113.26 M=H×0.16+φ×9.78-K×14.53+FZI×56.26+SO×1.19-91.88 P=H×0.86+φ×9.5-K×13.15+FZI×52.26+SO×0.99-90.39

式中：H-有效砂体厚度，m；K-渗透率，10-3μm2；φ-孔隙度；SO-含油饱和度；FZI-流动层指数，μm。

对马岭油田长81储层的所有单砂体进行流动单元聚类分析结果的判别（见表2），E类流动单元正判率为100%；G类流动单元正判率为92.98%；M类流动单元正判率为96.97%；P类流动单元正判率为100%。可以看出，马岭地区长81储层流动单元的判别精度在92.98%以上，精度很高，符合要求，说明聚类分析所选取的权重参数是有效的，划分是合理的。

表2　马岭地区长81储层各类流动单元判别结果

2.4划分结果

根据流动单元分类结果，做出马岭长81流动单元平面展布图（见图2），与研究区沉积微相（见图3）显示出很好的对应关系。

E类流动单元是储层物性最好的流动单元类型，主要分布在水下分流河道微相的主流线附近部位，砂体厚度大，连续性好，渗流能力强。

G类流动单元分布范围较大，连片程度好，物性较好，发育于水下分流河道微相的主干砂体附近区域，渗流能力较强。

M类流动单元储层质量较差。成连片带状，分布较广，主要分布在水下分流河道微相的边部砂体区域，砂体连续性较好，渗流能力较差，非均质性较强。

P类流动单元物性最差，分布于水下分流间湾微相，连续性和渗流能力差，非均质性强。

3　不同类型流动单元的渗流特征及生产动态

在低渗储层中，砂岩的孔隙结构对孔隙内部流体的微观渗流特征的影响十分重要，真实砂岩微观水驱油实验是流体在岩石孔隙内部渗流特征的直观反映［16，17］。结合岩心分析和生产动态资料，对研究区四类流动单元微观渗流特征进行评价。

图2　马岭地区长81流动单元图

图3　马岭地区长81沉积微相图

3.1E类流动单元

E类流动单元储层质量很好，渗透率平均值约为1.45×10-3μm2，孔隙度平均值约为10.85%，含油饱和度平均值63.79%。毛细管压力曲线（见图4a）上中间平缓段长，排驱压力低（＜0.3 MPa），平均为0.12 MPa，中值压力低（＜3.5 MPa），平均为1.46 MPa。真实砂岩微观模型水驱油实验中，水驱油类型为均匀驱替型，水从多条线路均匀驱替进入岩样，随着压力的增大，水的波及范围逐渐扩大，最终几乎全部波及到，驱油效率很高（见表3）。该类流动单元储集能力和渗流能力好。

从单井生产曲线可以看出（见图5a），E类流动单元渗流和储存能力最强，日产油量高。开采程度较高，在注水开发的过程中，水会沿着孔喉粗的较高的渗透带突进，因此初期产量高但高产期较短。后期进入水淹阶段，含水率很高，开发效率高。

表3　马岭油田长81储层不同类型流动单元真实砂岩微观水驱油实验结果

3.2G类流动单元

G类流动单元储层质量较好，渗透率平均值0.82× 10-3μm2，孔隙度平均值约为10.90%，含油饱和度平均为54.5%。毛细管压力曲线上中间平缓段较为明显，整体形态与E类流动单元类似（见图4b），排驱压力低（0.2 MPa～1.0 MPa），平均为0.51 MPa；中值压力低（1.0 MPa～10.0 MPa），平均为4.88 MPa。真实砂岩微观模型水驱油实验中，水驱油类型为网状驱替型，驱油过程中水驱前缘呈网状突进，随着驱替的进行压力的升高，水网逐渐变密，水的波及面积也有所增加，驱油效率较高（见表3）。该类流动单元储集能力和渗流能力较好。

G类流动单元物性好且分布面积广大，是油田适合大面积注水开发的主力产层。根据单井生产曲线（见图5b），在注水开发的过程中，水线推进均匀，产油量高，开采较为稳定，开采程度相对较高，地层含水率低，稳产周期较长。

图4　马岭油田长81储层不同类型流动单元毛管压力曲线

图5　马岭地区长81储层不同类型流动单元单井生产曲线

3.3M类流动单元

M类流动单元渗透率平均值为0.82×10-3μm2，孔隙度平均值为10.15%，含油饱和度平均为42.94%。毛细管压力曲线略偏向图右上方，较G类流动单元有明显上倾趋势（见图4c），排驱压力低（1.0 MPa～3.5 MPa），平均为1.68 MPa；中值压力低（4.0 MPa～50.0 MPa），平均为10.86 MPa。真实砂岩微观模型水驱油实验中，水驱油类型为指状驱替型，驱油初期水呈指状或舌状沿着连通性好的粗孔喉进入岩样，随着驱替的进行，注入压力增加，指状水驱突进带逐渐变宽，连成一片，而没有连片的区域就形成了绕流残余油。可以看出，这类流动单元在水驱过程中可形成大面积的残余油，导致最终驱油效率较低（见表3）。

M类流动单元开采程度相对较低，在注水开发的过程中，水线推进较为均匀，日产油量和含水率低（见图5c），剩余油分布面积广大，可以采取措施进一步挖潜和开发。

3.4P类流动单元

P类流动单元渗透率平均值约为0.64×10-3μm2，孔隙度平均值为9.76%，含油饱和度平均值为35.06%，储集能力和渗流能力最差。毛细管压力曲线偏向图右上方，几乎没有平缓段（见图4d），排驱压力低（＞2.0 MPa），平均为4.58 MPa；中值压力低（＞25.0 MPa）或无，平均为40.87 MPa。真实砂岩微观模型水驱油实验中，水驱油类型为指状驱替，驱油过程中水的波及范围很小，仅仅沿着大孔喉突进，随着压力升高，水的波及范围无明显增加，最终驱油效率很低（见表3）。

P类流动单元物性差，对油田开采的贡献少。注水开发过程中，水线推进缓慢，日产油量很低，且由于小孔喉多剩余油难以被驱替出来，导致采收率低难以开采（见图5d）。

4　结论

（1）马岭油田长81储层划分为E、G、M、P四类流动单元，对聚类结果进行判别分析，结果表明精度在92.87%以上，说明流动单元划分合理。

（2）E类流动单元储渗能力强，M类流动单元和G类流动单元渗流能力和储集能力较好，分布范围很广且是剩余油富集的有利区带，应加强研究，采取各项工艺措施进行合理开发，进一步挖潜剩余油，以提高采收率。

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Flow unit classification and production dynamic analysis of Chang 81reservoir in Maling oilfield

ZHAO Bingyao，SUN Wei，ZHANG Xiangchun，SANG Yu
（Key Laboratory of Continental Dynamics of Ministry of Education/Department of Geology，Northwest University，Xi'an Shanxi 710069，China）

Maling oilfield in the southwest of the Yi Shan slope of Ordos basin is the typical low-porosity and low-permeability reservoir with strong heterogeneity.This study selects five parameters，permeability，porosity，oil saturation，effective thickness and flow zone exponent. SPSS data analysis software is applied to cluster analysis for these pameters.The flow units can be divided into class E，class G，class M，class P.Various flow units are distinguished through the use of discriminant function and the accurate rate is 92.87%.Class E flow unit has a good physical properties，penetration ability and capacity，and developed highly in the study area.Class G flow unit has a good physical properties，large distribution area and developed highly in the study area.Class M flow unit has a relatively poor physical properties，strong heterogeneity and it is an enrichment zone of remaining oil，which can be further developed by some reasonable means.Class P flow unit has a very poor physical properties，distributed in the edge of the sand bodies which difficult to developed.

Maling oilfield；flow unit；percolation feature；production dynamics

TE311

A

1673-5285（2016）09-0009-06

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.09.003

2016－07-21

国家科技重大专项大型油气田及煤层气开发，项目编号：2011ZX05044。