流动单元优选储层新方法

顾军锋，马磊，蒋红芬，侯鹏飞

（1.常州大学石油工程学院，江苏 常州 213100；2.江苏理工学院计算机学院，江苏 常州 213000）

流动单元一般指的是在横向和垂向上连续的具有相似渗透率、孔隙度和层理等特征的储集带[1]。在同一流动单元内流体的流动特性比较相似。利用流动单元可以对储层进一步细分，从而优选出更有利的开发层位。近年来，国内外关于储层流动单元的研究在不断升温，在小层的细分之中，流动单元这一概念也曾多次被引入。在对储层的精细描述和合理细分方面，流动单元已经成为重要的指标之一。但是，利用定量的测井资料，从流动单元方面对储层进一步细分还相对较少，本文针对这一方面进行了一些探索。

1 流动单元的划分方法

根据Kozeny-Carman方程，孔隙度与渗透率之间符合以下关系[2-3]：

式中：K 为渗透率，10-3μm2；φ为孔隙度；Hc为结构性能常数（孔隙曲度、形状系数、比表面积平方的乘积）。

式（1）还可转化为

再定义下列参数。

孔隙体积与颗粒体积之比：

储层品质因子：

流动单元指标：

从式（5）可以看出，FZI是对孔隙几何相进行描述的一个参数，由它将孔喉特征、矿物地质特征及结构特征结合在一起，由此可以精确描述地层的非均质性。

式（5）两边取对数可得

以大庆油田某区块为例，对研究区内取心井资料进行处理，制作RQI与φz的双对数坐标图（见图1）。由图可知，具有相似FZI值的样品落在同一条直线上，具有不同FZI值的样品落在同一组平行线之内。说明同一组平行线内的样品具有相似孔喉特征，因此属于同一流动单元。

图1 大庆油田某区块RQI和φz的关系

根据流动单元进行地层划分的目标，就是要寻找具有相似流动特性的储层单元，在现有的储层划分理论基础上，可对小层进行进一步划分，从而细分出几个流动特性级别不同的“条带”[4-5]。

由于具有相似或相同流动特性，不同的岩性或相带的储层会被划分为同一流动单元；相反，因为具有不同的流动特性，相同的岩性或相带的流动单元会被划分为不同的流动单元。在油田开发的后期，因为流体或地层特性的改变，根据储层的流动特性对储层进行更为精细的划分就显得尤为必要了。因此，本文提出一种新的利用流动单元优选储层的分层方法。

2 流动单元优选储层的新方法

按照新方法对储层流动单元进行研究的步骤为：1）对储层流动单元进行分层；2）利用取心资料确定储层流动单元的参数及每个参数的解释方法；3）利用测井、录井和岩心等资料确定储层流动单元的类型并制定具体的判定规则；4）将步骤1）—3）规则延展到非取心井，并进行流动单元的识别。

此方法可概括为“切片判定，相同归类”，故简称切片归类法，其原理示意见图2。具体步骤如下：

1）切片。将要进行细分的储层单元按照一定的厚度均匀切成薄片（一般切片厚度为0.2 m），将每个切片视为一个点，此时可认为每个切片内的流体特性是相同的，储层是均质的。

2）确定流动单元类型。首先利用取心资料，借助于聚类分析方法，对各个流动单元划分类型，同时筛选出流动单元的最适参数组合；然后利用筛选得出的参数确定流动单元判别公式；最后在非取心井中进行延展，对所需储层进行识别，划分出各个流动单元类型。

3）归类。将非取心井中识别出的流动单元类型进行归类，即纵向上流动单元类型相同的相邻储层归为同一个流动单元，纵向上相邻流动单元不同的储层独立为一个单独的流动单元。按此原则从上至下依次合并，在单个储层单元中，可以细分出不同的流动单元层，起到对储层进行优选细分的目的。

图2 切片归类方法原理示意

3 储层优选的石油地质意义

目前国内大多数油田已经进入高含水期，单个储层中不同层位的流体流动性质或渗流特性均已出现差异[6-7]。利用切片归类法对储层进一步细分，可进一步详细了解储层，具有重要的石油地质意义。

3.1 精细描述储层

可将对于流动单元的研究视为小层评价和沉积微相的深化[8-9]。本文提出的新方法，就是在已有分层结果的基础上对储层进行更小规模的细分技术。近年来，小层甚至微相的储层研究已经在很多油田展开，将小层进一步细分为流动单元以达到更加精细地描述储层的目的。采用该分层方法对某油田1—4号单砂体进行了细致分层，找出了更为有利的开发层段（见图3）。

3.2 储层流动性评价

层内非均质性的强弱决定了储层在现有分层的基础上能否进行进一步细分，若层内非均质性不强，利用本文方法对小层细分的意义并不大。

在生产条件下，难以验证流动单元是否细致分层，因此，在切片归类技术的基础上，提出了一种储层流动评价法。其主要步骤为：1）划分层内的流动单元；2）将流动单元的类型赋予不同数值 （如将Ⅰ类流动单元简单看作数字“1”）；3）从纵向上考虑，为不同厚度的各流动单元选取加权因子，利用加权平均方法计算出一个新数值，即为该储层的流动因子，它是储层流动性能的总体反映。运用该方法便可将流动单元的分层结果和目前储层划分的级别联系起来，再根据对储层当前的认识，利用储层流动因子对于当前储层流动特性进行对比与综合评价。

3.3 预测剩余油富集区

对流动单元的研究，能为剩余油的分布提供重要参考[10-12]。基于流动单元的理论，表征流动单元的参数，尤其是储层品质因子和流动带指数，并不仅仅反映储层在孔隙度和渗透率意义上的物性，它们还反映了储层在孔喉级别上的微观性质。在评价生产动态方面，表征流动单元的参数比一般的储层物性参数更具有实际意义。

储层的流动性能在很大程度上能够影响剩余油的分布状况，根据储层流动因子或流动单元研究成果可预测剩余油富集区域[13-15]。流动特性较好的流动单元，其水洗程度和产能均较高，剩余油相对较少；流动性能较差的流动单元，其水洗程度和产能均较低，剩余油相对较多，具有较大的挖掘潜力。

图3 某井段储层优选解释结果

4 实例分析

基于流动单元的概念，利用切片归类法对储层进行细分优化，在油田开发过程中得到了广泛的应用。例如在大庆油田某区块开展的流动单元研究中，通过岩心分析、沉积微相研究以及多种表征参数的组合优选，最后确定了4类不同的流动单元（见图3）。该井段有4个小层，其中001与003小层为高能河道砂体，005与006小层为低能河道砂体。分别对这几个小层进行流动单元划分。001与003小层流动单元类型以Ⅰ类和Ⅱ类为主，说明其储层物性较好，而005与006小层流动单元以Ⅳ类为主，说明其储层物性较差，这与微相的结论是一致的。另外，可在每一个小层中，通过切片合并法，将储层进一步进行细分，得到小层中哪一部分的可采性更高。例如，001小层的上部、003小层的中部和006小层的下部，它们的流动单元类型以Ⅰ类为主，在今后的开发过程中，应对这些井段进行重点研究。

以该地区另一口井为例，研究井段有6个小层，依次编号为010—015，其中011与014小层为低能河道砂体，其余均为高能河道砂体。对每一个小层进行流动单元处理后，可以得出010，012及015小层以Ⅰ类流动单元为主，013和014小层以Ⅲ类流动单元为主，011则为Ⅳ类流动单元（见图4）。

实例分析表明，在沉积微相相同的情况下，流动单元的数目和类型均可以不同，依靠流动单元的细致划分可以反映出同一沉积微相流动性能的差异性。同时，015小层经切片归类后仍为一个层，只是赋予了流动单元意义，反映出本层流动性质相对均匀。从流动单元划分结果可以看出，010，012上部，013下部以及015小层均有不错的开发潜力。

图4 某井段储层优选解释结果

5 结论

1）根据Kozeny-Carman方程演绎推导，可利用聚类分析的方法确定出储层的流动单元类型。

2）利用流动单元进行储层优选，一般适用于储层内部，即在现有的储层划分约束条件下进一步细分优选，得到更有利的开发层段。

3）在储层内部进行流动单元划分，当用到的表征参数多为测井资料解释时，即可采用本文的切片归类法对小层进一步划分，尤其在开发后期，基于较为详细的微相解释和小层对比结果，划分结果会更为精确。

4）流动单元解释类型越多，切片厚度越小，则分层越细，储层优选也就越精确，但是分得过细则意义不大。实际资料研究表明，一般切片厚度在0.2 m左右，流动单元划分为4～6类为佳。

5）研究表明，流动单元的划分方法还没有形成统一的认识，本文在流动单元构架的基础上，采用切片归类的方法对流动单元进行划分，在油田开发的不同时期均具有一定的意义，对于储层的研究和认识有一定的借鉴价值。

[1]Moss A K，Jing X D，Archer J S.Laboratory investigation of wettability and hysteresis effects on resistivity index and capillary pressure characteristics [J].Journal of Petroleum Science and Engineering，1999，24（3/4）：231-242.

[2]窦之林.储层流动单元研究[M].北京：石油工业出版社，2000：29-46.

[3]闫百泉，马世忠，王龙，等.单砂体内部流动单元评价[J].大庆石油学院学报，2007，31（6）：11-14.

[4]陈新民.用流动层带指标划分流动单元存在的问题及改进方法[J].石油天然气报，2007，29（3）：370-373.

[5]张福明，査明，李洪奇，等.一种流动单元自动分层新方法及其应用[J].中国石油大学学报：自然科学版，2006，30（4）：42-46.

[6]Amaefule J O， Al Unbay D，Tiab D，et al.Enhanced reservoir description：Using core and log data to identify hydraulic （flow） units and predict permeability in uncored intervals/wells [R].SPE 26436，1993.

[7]康立明，任战利.多参数定量研究流动单元的方法[J].吉林大学学报，2008，38（5）：749-756.

[8]穆龙新.油藏描述的阶段性及特点[J].石油学报，2000，21（5）：103-108.

[9]李照永.三肇凹陷低渗透扶杨油层流动单元划分[J].断块油气田，2011，18（1）：65-69.

[10]裘亦楠，王振彪.油藏描述新技术[C].中国石油天然气总公司油气田开发会议文集.北京：石油工业出版社，1996：62-72.

[11]何永宏.鄂尔多斯盆地姬塬油田长8储层敏感性研究[J].断块油气田，2014，21（1）：87-91.

[12]付明义，宋元威，于琚，等.英旺油田长8砂岩储层物性特征研究[J].断块油气田，2014，21（2）：161-164.

[13]佳丽，秦启荣，林军，等.克拉玛依油田J1b5储层测井精细解释模型[J].断块油气田，2013，20（5）：597-601.

[14]Wilkinson M，Darby D，Haszeldine R S.Seeondary porosity generation during deep burial assoedated with overpressure leak-of：Fulmar Formation[J].AAPG Bulletin，1997，81（5）：803-812.

[15]武群虎，杨少春.断块油田储集层流动单元研究[J].断块油气田，2006，13（4）：8-10.