姬塬地区长6 储层流动单元划分及评价

周 迅，孙 卫，任大忠，任毅军，李 珊

（1.西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069；2.西北大学地质学系，陕西西安 710069；3.中国石油东方地球物理公司研究院乌鲁木齐分院，新疆乌鲁木齐 830016）

流动单元（Flow unit）的概念最早由C.L Hearn 等于1984 年提出的，他将其定义为垂向及侧向上连续、具有相似渗透率、孔隙度和层面特征的储集带[1-2]。本质上，流动单元是具有相似渗流特征的储集单元，不同的单元具有不同的渗流特征，单元间界面为储集体内被分隔成若干连通体的渗流屏障界面以及连通体内部的渗流差异“界面”。因此，流动单元也可定义为储层内部被渗流屏障界面及渗流差异界面所分隔的具有相似渗流特征的储集单元[3-6]。姬塬地区长6 储层非均质性强，微观孔隙结构复杂，渗流特征影响因素众多，储层地质特征认识的不够深入，有必要利用流动单元对储层进行精细划分及评价，为研究区储层高效稳产开发提供理论基础和实践依据。以往对流动单元的划分大多采用流动带指数法（FZI）进行分析[7-8]，但当研究区孔隙度小于15 %时，FZI 方法会出现失真现象，形成较高的异常值，姬塬地区长6 储层平均孔隙度小于15 %，故本次流动单元划分不选用流动单元指数法。

姬塬地区构造位置位于鄂尔多斯盆地天环坳陷东岸、伊陕斜坡西部。沉积环境为稳定的湖相三角洲前缘亚相沉积，发育水下分流河道和分流间湾微相。该区长6 储层岩性以长石砂岩、岩屑长石砂岩为主，胶结物类型主要有铁方解石、高岭石、绿泥石膜等。岩石颗粒细、分选一般、磨圆差，孔隙胶结和薄膜胶结为主，点-线接触、线接触为主，总体上储层成分成熟度和结构成熟度较低。孔隙度（9.39 %）和渗透率（0.44×10-3μm2）低，属于典型的低孔-低渗储层。

1 流动单元划分

本次划分采用的是结合岩性-物性划分法和多参数聚类分析法来划分具有不同特征的流动单元[9]。选取储层的各种特征参数，通过取心井的聚类分析和判别分析，合理划分研究区流动单元类型，并建立各类流动单元的判别函数，描述每个流动单元的沉积特征和物性特征，然后根据每个流动单元电测响应的独特性，对每个流动单元的电测响应进行多元回归分析，建立流动单元预测模型，进而预测未取心井段的流动单元，最后利用储层综合定量分析进行流动单元划分合理性评价。

考虑到该区取心井取心层位不系统，取芯井位及取样点数量偏少，实测岩心解释结果普遍偏低，如果将取心井的聚类分析的结果应用于开发井，必然造成开发井流动单元分类不准确，好的流动单元数量偏多，而差的流动单元偏少，因此直接对所有有物性分析数据的取心和开发井按小层进行全区数据量进行统一聚类分析，此种聚类方法避免了按整体长6 大层统一聚类造成的不精准，使各小层间流动单元的划分遵照同一标准，有利于进一步认识各小层间储层物性的分布特点及变化规律，为下一步合理开发提供可靠依据。

1.1 划分方法

首先是将储层进行沉积分层，在沉积分层的基础上，按岩石物理特征对其进行进一步的细分，一般用孔隙度、渗透率、有效厚度、泥质含量、沉积构造及岩石颜色等对储层进行综合分析，然后进行多元回归分析选取权重统计量，以这些统计量为划分类型的依据，先将N 个样品各自成一类；然后计算各样本间的距离，将距离最近的两个类合并为一类；再计算新类与其余各类的距离，同样按距离最近原则合并，依此类推，最终将各类归并为一类，形成聚类谱系图[9-10]。本次划分选用谱系聚类离差平方和法以及欧氏距离最小为原则进行分类。如果把在m 个变量上进行观测的N 个样品看成m 维空间的N 个点，距离系数（djk）定义为两样品点xj与xk 之间在m 维空间的距离：

式中：i，j=1，2，3…n；dij越小，样品Xi与Xj的性质愈接近。

1.2 参数选取

本次对姬塬地区长6 储层流动单元的划分选取以下5 个参数：表征储层宏观物性的孔隙度（Φ）、渗透率（K）；表征沉积特征的有效厚度（h）；表征储层纵向非均质性变化的渗透率纵向变异系数；表征储层渗流及储集特征的储层品质系数（RQI）[11-12]。其中，储层品质系数（渗透率与孔隙度之比的平方根乘以0.031 4）定义如下

对长6 储层代表样品点岩心分析的孔隙度、渗透率进行了储层品质因子RQI 的求取。根据取心井的压汞分析资料，建立起储层品质系数RQI 与排驱压力（Pd）、中值半径（R50）关系图（见图1、图2），发现RQI与排驱压力和中值半径等微观孔隙结构特征参数具有较好的相关性，说明储层品质系数RQI 可以较好的反映该区油藏储层渗流特性。

图1 储层品质系数与中值半径相关性

图2 储层品质系数与排驱压力相关性

1.3 定量分析

1.3.1 聚类分析 选取孔隙度、渗透率、有效厚度、储层品质系数、渗透率变异系数5 个参数对研究区长61、长62两个小层岩心物性分析数据较齐全的124 口井进行样品聚类，通过SPSS 统计分析软件将储层划为四个类型[15]，即按渗流能力和储集能力分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类流动单元并得到四类流动单元聚类中心（见表1）。

表1 姬塬地区长6 储层各类流动单元各参数聚类中心

聚类结果显示，四类流动单元的渗透率、孔隙度和储层品质系数平均值依次减小，Ⅰ类孔隙度和渗透率最高，储层品质系数最高，井数最少，该类储层物性最好，占总体的2.83 %。Ⅱ类单砂体的厚度和孔渗水平中等，物性相对于Ⅱ类较好，占总体的42.52 %。Ⅲ类储层的孔隙度和渗透率尤其是渗透率低于Ⅰ类和Ⅱ类，储层品质系数较低，有效厚度较薄，物性较差，占总体的25.98 %。Ⅳ类储层的孔隙度和渗透率尤其是渗透率远低于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，储层品质系数最差，有效厚度较薄，物性在三类储层中最差，占总体的8.66 %。

1.3.2 判别分析 本次选用逐步判别分析法，根据每个变量在各组判别式中所起判别作用的重要性不同，从中选出起判别效果最大的变量，使其进入判别式，剔除不起判别作用的变量，将其退出判别式。对前述研究区长6 储层聚类结果进行SPSS 判别，验证聚类结果的合理性（91.3 %）[15]，并由Fisher 判别函数系数，得出姬塬地区长6 储层四类流动单元的判别公式为：

将长6 储层孔隙度、渗透率、有效厚度、储层品质系数和渗透率变异系数值按流动单元类型代入流动单元的线性方程，得出与每组参数对应的因变量值，对五个参数和因变量进行数学回归，得出回归方程式和流动单元的评价区间（见表2）。

表2 姬塬地区长6 储层Fisher 判别函数指标及判别函数表

2 流动单元分类特征

在对储层流动单元综合评价的基础上，选取地层系数、存储系数、面孔率、平均孔径、中值压力、中值半径等参数，综合沉积相、成岩作用、物性、微观孔隙微观结构及其影响因素等对储层进行综合分类评价（见表3）。

从四类流动单元聚类中心和综合分类评价（表1、表3）可以看出，储层流动单元评价可以正确评价和认识储层基本特征及差异，岩性、物性、含油性以及毛管压力曲线等微观孔隙结构特征，这些特征和参数都是全面综合评价储层的重要指标。

表3 姬塬地区长6 储层综合评价结果表

Ⅰ类流动单元为最好的储层类型。以细粒砂岩为主，高岭石、绿泥石等填隙物总含量较低，早期的碳酸岩胶结（主要是方解石、铁方解石等）使储层的抗压能力增强，又阻止了外来胶结物的进入使得原生孔隙得到了良好的保存，粘土矿物中高岭石胶结和绿泥石膜增强了骨架颗粒的支撑性和减缓了埋藏过程中的压实作用，使部分原生孔隙得到保存，有利于晚期溶烛作用进行（见图3）。在残余粒间孔基础上，叠加发育众多类型的溶孔，孔隙直径较大，平均孔径大于31.76 μm，孔隙分布均匀且连通性好，储集层受溶蚀作用强烈。Ⅰ类主要分布于研究区三角洲前缘亚相水下分流河道砂体中，分布范围最小，在平面上成块分布，连片性差，平面上多呈豆状零星分布在河道中下游，在水下分流河道主体河道中央、河道交汇处砂厚最大的位置，砂体叠置较厚部位尤为发育（见图4）。

Ⅱ类流动单元主要为细粒砂岩和粗粉砂岩，受晚期溶蚀作用比Ⅰ类稍弱，以残余粒间孔为主，孔隙连通性较Ⅰ类流动单元稍差，总体孔渗性较好，分布分流河道的发育部位（见图4）。

Ⅲ类流动单元以细吼道为主，孔隙连通性较差，分布在河道侧翼或水下分流河道和分流间湾过渡带，较Ⅰ、Ⅱ类分布面积大，主要镶边状包绕在Ⅰ、Ⅱ类储层外围，连片程度更好，主要分布在河道砂体的边部至分流间湾的过渡区域（见图4）。

Ⅳ类是研究区最差的一类流动单元，粘土杂基含量较高，与Ⅲ类流动单元较为接近，此类储层受压实作用强，碳酸岩、硅质及粘土矿物胶结较严重（见图3），晚期形成的铁方解石、铁白云石主要以连晶式或孔隙式充填，孔隙被充填，卷片状、搭桥装伊利石发育，使得吼道分隔弯曲，孔隙连通性差，总体孔渗性差，平面上主要分布于侧翼微相地带，在河道沉积的边缘或分流间湾处，延伸广，连续性好，条带状、不均勾团块延伸状分散在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层四周（见图4）。

图4 姬塬地区长6 储层流动单元分类图

3 结论

（1）选取孔隙度（Φ）、渗透率（K）、有效厚度（h）、渗透率纵向变异系数和储层品质系数（RQI）这五个特征参数，使用岩性-物性划分法和多参数聚类分析法，并结合储层综合定量分析把姬塬地区长6 储层划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类流动单元。对划分结果进行判别与回归分析，验证聚类结果的合理性为91.3 %，说明本次流动单元划分符合精度要求。

（2）流动单元划分结果与储层综合定量分析具有良好的匹配关系。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类由好到差分别代表着不同流动单元的岩性、物性、含油性、粘土矿物含量以及微观孔隙结构特征。总体上看，粘土矿物含量及微观孔隙结构特征是控制不同流动单元发育的主要影响因素，Ⅰ、Ⅱ类好的流动单元长石溶孔很发育，面孔率高，粘土矿物含量相对少，Ⅲ、Ⅳ差的流动单元孔隙多被绿泥石、高岭石和碳酸盐胶结物充填，孔隙结构相对复杂，孔隙连通性差。Ⅰ类、Ⅱ类好的流动单元发育的规模和范围虽然较小，但它们的渗流能力和储集能力较好，控制着研究区储层含油有利区分布，是今后进一步生产开发的主力储层。

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