模糊识别在胡尖山长4＋5油藏压裂选井选层中的应用

李得立，邓虎成，雷 涛 （成都理工大学能源学院，四川 成都610059）

黄婷婷 （川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，四川 成都610051）

张昊天 （成都理工大学能源学院，四川 成都610059）

模糊识别在胡尖山长4＋5油藏压裂选井选层中的应用

李得立，邓虎成，雷 涛 （成都理工大学能源学院，四川 成都610059）

黄婷婷 （川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，四川 成都610051）

张昊天 （成都理工大学能源学院，四川 成都610059）

胡尖山长4＋5油藏是典型的特低渗油藏，压裂改造是该类油藏开发获得工业油流的必须手段。为了避免传统压裂选井选层的经验性和盲目性，首先基于以往该区178口单井的压裂实施效果进行了统计分析，找出了影响压裂效果的主要地质因素和施工因素；在此基础上运用模糊数学分析方法建立了适合该区压裂选井选层的数学模型，并根据油田现场生产要求确定了该模型的判识标准。最后通过对模型进行了应用，与该地区实际压裂施工结果具有很好的符合性，这为现场该类油藏压裂选井选层提供了依据和指导。

胡尖山油田；模糊数学；压裂；选井选层

随着我国低渗透油藏的不断发现，压裂作为一种重要的改造、增产措施越来越受到研究者的重视。压裂效果的好坏与选井选层密切相关。目前现场主要依靠传统经验来选择施工井层，具有一定的主观性、盲目性［1］，不能保证压后获得很好的增产效果。前人运用模糊识别进行压裂选井选层方面的研究，证实了该方法在油田选井选层中的应用是可行的［2，3］。笔者以胡尖山长4＋5油藏为研究对象，根据该油藏几年来压裂增产实施数据的统计与分析，运用模糊数学基本原理建立了适合该区的压裂选井选层数学模型和判识标准，为该区乃至鄂尔多斯盆地该类油藏压裂工作提供了一个有效的定量化研究思路。

1 基本地质特征

图1 鄂尔多斯盆地构造单元划分及研究区位置

鄂尔多斯盆地作为我国含油气远景最为丰富的大型沉积盆地之一，具有纵向上多层系含油气的特点。胡尖山油田 （图1）位于陕西省定边、吴起二县，区域构造属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中部西段。区域内长4＋5油藏位于盐池－定边三角洲前缘，储集砂体以三角洲前缘水下分流河道为主；据岩心样品测试物性资料统计，长4＋5储层渗透率在 （0.1～13.14）×10－3μm2之间，平均1.02×10－3μm2，属特低渗油藏。

该区油藏严格受沉积相带和储层物性控制，油藏两侧被分流间湾泥岩或粉砂质泥岩遮挡，油层展布形态与砂岩主体带分布一致。河道砂体延伸方向上油层厚度稳定，向两侧减薄至尖灭，横向上油层呈层状。该区压后效果的影响主要表现在沉积相类型、岩石成分结构、相边界、沉积韵律及隔夹层分布等方面。如沉积相类型及展布控制了储集砂体的分布，是储层厚度和物性控制的重要因素，因此好的沉积类型对应了优质储层，是影响压后效果的一个重要因素。

2 数学模型建立

压裂选井选层是决定压裂效果的关键，成功的选井选层可提高压裂的成功率和有效率，产生更高的经济效益。运用模糊数学进行压裂选井选层具有简单明了而且有效的特点［4，5］。其评价方法可分为4个步骤：①确定影响压裂效果的各项因素，并确定理想样本的范围；②计算参数评价的模糊矩阵；③求解欧氏贴近度；④利用贴近度算术平均值与实际压裂增产效果建立模糊识别选井选层标准。

2.1 基本原理

模糊识别是模糊集合论应用的重要方面之一，其主要目的是让计算机仿照人的思维方式对客观事物进行识别、判断与归类。对大多数研究对象和模式来说，受到多因素影响，对带有模糊性的事物进行识别即为模糊识别［5，6］。

设A是由n－1个压裂待选井层A1，A2，…，An－1及理想的压裂井层A＊n组成的集合，P是对应于压裂待选井层A1，A2，…，An－1及理想的压裂井层A＊n的m个特征参数P1，P2，…Pm组成的集合。由集合A到集合P的一个模糊关系为R，因A、P都为有限论域，故R可用矩阵表示为：

式中，rij表示压裂待选井层或理想压裂井层Ai具有参数Pj特征的隶属度。

按最大最小法求集合A到集合P之间的模糊关系R：

式中，x为压裂待选井层或理想压裂井层的任一特征参数；a1为压裂待选井层或理想压裂井层的任一特征参数的最小值；a2为压裂待选井层或理想压裂井层的任一特征参数最大值。

将模糊矩阵R划分为n个次级模糊矩阵R1，R2，…，Rn－1及R＊n（R1，R2，…，Rn－1，R＊n分别表示压裂待选井层及理想的压裂井层与其各自特征间的模糊关系）。求解Rj（j＝1，2，…，n－1）与R＊n的接近程度，可采用欧氏贴近度来表示：

根据欧氏贴近度的计算结果并结合压后井实际资料，就可对待压裂井层作出合理的判断。

2.2 影响参数及理想样本确定

利用油气藏渗流和压裂酸化改造规律，结合地质、开发、施工等几个方面分析了胡尖山油田178口单井压裂影响因素。结果表明，主要影响因素为有效厚度、渗透率、孔隙度、含油饱和度、砂比、砂量、入地总液量7个参数。以相关度 （采用线性相关、灰色关联、秩相关等方法）作为各参数对压裂效果的影响标准进行排序，排序结果为：有效厚度、渗透率、孔隙度、入地总液量、砂量、含油饱和度、砂比 （图2）。

应用上述确定的模糊识别数学模型进行压裂选井选层判识的关键是确定理想压裂井A＊n的特征参数｛Pj｝的范围，并将｛Pj｝中的各项特征参数作为相应的参照指标［7］。通过该区已完成压裂井施工资料的数学统计与分析可知胡尖山油田理想井层各项影响参数的范围，当有效厚度 （h）大于20m时压裂效果好，压后3个月平均日产量超过3.34t（图3 （a））。虽然理论上是有效厚度越厚越好，但考虑该区储层有效厚度一般不超过30m，而且厚度过大也可能造成压裂措施针对性不强，因此理想的压裂井层有效厚度为15～30m。由于研究区孔隙度 （）普遍偏低，主要分布在11%～14%，因此孔隙度的变化不是很大，但图3（b）表明当孔隙度在12%～15%时压后效果均超过4t/d，因此理想的孔隙度取值范围为12%～15%。渗透率 （K）的统计表明，渗透率大于2×10－3μm2的井层压裂后效果较好 （图3（c）），根据胡尖山储层物性特征，渗透率一般不超过5×10－3μm2，因此理想压裂井层的渗透率为 （2～5）×10－3μm2。另外，从不同含油饱和度 （So）的压后产量统计结果 （表1）可以得出，当含油饱和度大于45%时比较理想，而该区含油饱和度普遍小于60%，因此含油饱和度的理想取值为45%～60%。

按照上述思路对研究区压裂施工参数砂量、砂比、入地总液量的理想样本取值进行确定：理想的压裂砂量为30～40m3，理想砂比范围为30%～35%，理想施工注入总液量为130～150m3。

图2 胡尖山油田压裂影响因素综合排序结果

图3 不同参数范围对应的压后效果图

2.3 模糊判识标准确定

模糊判识标准是一个具有变化性的指标，与现场油气开发成本及油气市场价格相关，这里就目前油田现场的实际情况及油价进行确定，因此采用了目前油田现场压后3个月平均日产量2.5t作为压裂选择效果标准。根据研究区已压裂井的参数计算了与理想样本的贴近度，并将计算所得贴近度与压后3个月平均日产量进行相关统计，对应2.5t的贴近度标准应为0.4（图4）。因此以前文所构建的理想样本作为基础，针对胡尖山油田压裂选井选层的模糊识别方法进行压裂选井选层的贴近度判识标准目前按照0.4进行取值。

图4 胡尖山油田单井贴近度与压后产量关系

表1 胡尖山油田不同含油饱和度压裂效果简表

3 应用分析

以胡尖山油田7口井作为实例，其特征参数如表2所示。取理想样本各特征参数的最低和最高界限值，分别利用式（2）计算出集合A到集合P之间的模糊关系R为R1和R2。

表2 胡尖山153井区7口压裂式样井各项特征参数

按式（3）分别计算出Rj（j＝2，3，…，8）与之间的欧氏贴近度值：

取2个欧氏贴近度的平均值作为单井的贴近度与压后3个月平均日产量进行对比（表3），贴近度与压后3个月平均日产量具有很好的正相关性。对应7口单井的压后3个月平均日产量，按0.4的照贴近度标准进行井层的选择，贴近度大于0.4的井压后3个月平均日产量都大于2t。应用表明，模型的建立与目前判识标准的确定的有效性。

表3 胡尖山油田7口井贴近度与实际压后效果对比表

4 结 论

1）分析了研究区影响压裂效果的主要因素，并对其重要性进行了排序，认为有效厚度、渗透率和孔隙度是影响压裂选井选层的主要因素；其次为孔隙度、入地总液量、砂量；含油饱和度、砂比的影响相对较弱。

2）基于模糊识别理论建立了适合该区压裂选井选层数学模型，并确定了该模型的理想样本的参数取值，并在现有油田开发成本和经济条件下确定了模型的判识标准。

3）通过模型在胡尖山长4＋5油藏中的实际应用，表明所建立的模型及相关研究思路的有效性，该方法对现场压裂选井选层具有一定的指导意义；同时为压裂选井选层的定量化研究提供了一条思路。

［1］吴建发，郭建春，赵金洲，等.模糊分析方法优选压裂井层 ［J］.天然气工业，2005，25（2）：84～86.

［2］蒋廷学.重复压裂选井选层的模糊识别方法 ［J］.石油钻采工艺，1997，19（3）：60～62.

［3］曹鼎洪.模糊识别方法在葡萄花油田压裂选井选层中的应用 ［J］.世界地质，2004，23（4）：371～375.

［4］钟诗胜.工程方案设计中的模糊理论与技术 ［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.

［5］刘育骥，耿新宇，肖辞源.石油工程模糊数学 ［M］.成都：成都科技大学出版社，1994.

［6］郭秀英，张泡云.油 （气）田开发方案优选的模糊决策方法 ［J］.西南石油学院学报，2002，24（2）：71～74.

［7］吕传炳，郭建春，赵金洲，等.模糊识别方法在乌里亚斯太凹陷油藏压裂中的应用 ［J］.石油钻采工艺，2006，28（3）：64～68.

Application of Fuzzy Recognition in Well and Layer Selection of Reservoir Chang 4＋5Fracturing in Hujianshan Area

LI De－li，DENG Hu－cheng，LEI Tao，HUANG Ting－ting，ZHANG Hao－tian（First Author's Address：College of Energy Resources，Chengdu University Technology，Chengdu610059，Sichuan，China）

Reservoir Chang 4＋5of Hujianshan Oilfield was a typical low permeability reservoir，therefore，wells needed to be fractured to obtain industrial oil flow.In order to avoid the blindness of traditional reservoir fracturing，based on the effect of single well fracturing of 178wells，statistical analysis was performed，the major geologic and operating factors influencing fracturing were determined.On the basis stated above，fuzzy analysis method was used to establish a mathematical model for well selection in the studied area and according to the oilfield requirements，the identification standards for the model was determined.The application results show that the established selection criteria fits the practical data in oilfields well，it provides a basis for well and layer selections in the studied area.

Hujianshan Oilfield；fuzzy mathematics；fracturing；well and layer selection

TE357.1

A

1000－9752（2011）06－0116－05

2011－05－09

四川省教育厅自然科学基金项目 （09ZC027）。

李得立 （1981－），男，2002年大学毕业，博士生，现主要从事沉积地质学、数学地质方面的研究工作。

［编辑］ 萧 雨