表征储层动用程度的方法探讨

王永平 梁 爽 韩雪芳 文佳涛 王欣然

1. 中海石油(中国)有限公司天津分公司, 天津 300459;2. 东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室, 黑龙江 大庆 163318

0 前言

评价储层动用程度,明确剩余可采储量分布和规模,是油气藏挖潜调整方案编制的重要依据。影响注水开发油藏储层动用程度的因素,除井网、井距、开采方式、注采参数、储层连通状况、非均质性外,沉积相的影响也至关重要。某油田目前进入高含水、高采出程度、高井网密度的“三高”开发期[1-4],各类油层动用程度差异很大。目前主要采用产吸剖面评价动用程度[5],而关于沉积相对储层动用程度影响的研究一般停留于储层物性好的动用程度一般较高的定性认识,而对沉积相变化如何影响动用程度以及如何用数值来表征动用程度的研究却较少,尚无一种有效方法能表征沉积相变和动用程度的关系[6-12]。

1 沉积相变对储层动用程度的影响

M区块S、P为主力油层,油层埋藏深度为800～1 200 m,砂岩总厚度为58.9 m,有效厚度为16.2 m。表外储层相对比较发育,平均渗透率0.021 μm2,平均孔隙度21.9%;表内储层平均渗透率0.312 μm2,平均孔隙度25.3%。地质储量采油速度和采出程度分别为0.8%和45.9%,综合含水90.1%。以M区块一个典型区域为研究对象,根据各小层沉积相分布情况,将沉积相之间的分布方式分为表内非主体—表外型(Ⅰ型)、表外—尖灭型(Ⅱ型)、大片的表内非主体或大片的表内主体型(Ⅲ型)三种类型,见图1～4。

a)S32-1

a)S213B

a)S211-1A

利用区块内水井2009年以后的全部吸水剖面资料计算各小层的动用程度,研究不同沉积相分布方式对储层动用程度的影响,见表1。

表1 各类型小层及小层动用情况统计表Tab.1 Statistics of utilization of different types of layers

由表1可得,由于表内非主体的物性要好于表外物性,因此Ⅰ型动用程度大于Ⅱ型动用程度。由于小层内存在大量物性较好的表内主体和表内非主体,而表外和尖灭较少,因此Ⅲ型的平均动用程度以及各小层动用程度相对较大。

2 相变系数引入

以上分析可知相的变化对储层的动用是存在影响的,通过调研大量文献发现目前还没有一种方法能有效描述沉积相变,为此以沉积相分布为研究对象,提出相变系数KAh的概念。

(1)

考虑到各种沉积相对相变系数的影响程度可能不同,为了更好地描述相变情况,用权重λ表示各种沉积相对相变系数的影响程度大小,然后计算相变系数,分析相变系数与动用程度之间的关系。

3 实例计算

确定各个沉积相对产油量的贡献,用灰色关联法确定各个沉积相的权重[13-20],相关数据表格中只列取一部分。

3.1 确定参考数列和比较数列

本文累计产油量为参考数列,非主体砂厚、主体砂厚、表外砂厚、河道砂厚为比较数列，数据见表2。

表2 参考数列和比较数列数据表Tab.2 Data of reference and comparison series

3.2 初值法归一化

由于各指标原始数据量纲不同,数量级差也悬殊,为使各原始数据消除量纲,合并数量级,使其具有可比性,利用公式(2)对指标进行初值法处理,结果见表3。

表3 参考数列和比较数列归一化处理结果表Tab.3 Normalization results of reference and comparative series

(2)

3.3 计算参考数列与比较数列差的绝对值

Δ0i(tj)=|X0(tj)-Xi(tj)|

(3)

利用公式(3)对指标进行计算,结果见表4。

表4 参考数列和比较数列的差序列表Tab.4 Difference series between reference and comparison series

3.4 求取关联系数

(4)

表5 参考数列和比较数列的关联系数表Tab.5 Relation coefficients of reference and comparison series

3.5 求关联度

计算关联系数的平均值见公式(5)。

(5)

求的产油量与影响因素之间的关联度按降序排列:河道有效厚度0.95>表内主体有效厚度0.94>表内非主体有效厚度0.75>表外有效厚度0.59。

3.6 求权重

(6)

最终求得河道、表内主体、表内非主体、表外各个沉积相的权重分别为0.283、0.281、0.259、0.177。

通过计算得到典型区域的各小层的动用程度和各个沉积相相变系数,结果见表6。

表6 典型区域小层动用程度及各个沉积相相变系数值统计表Tab.6 Statistics of the utilization degree of small layers and the values of KAh for each sedimentary face in typical area

表6 典型区域小层动用程度及各个沉积相相变系数值统计表Tab.6 Statistics of the utilization degree of small layers and the values of KAh for each sedimentary face in typical area

层位动用程度㊞KA㊣主体/(10-6 μm2·km2)㊞KA㊣非主体/(10-6 μm2·km2)㊞KA㊣表外/(10-6 μm2·km2)㊞KA㊣尖灭/(10-6 μm2·km2)㊞KAh㊣/(10-9 μm2·km2·km)S211-1A14.12%2 367.541 398.2895.62—7.83S2128.24%—2 568.52123.62—4.12S213B3.53%—385.90215.460.000.71S214A3.53%——201.650.000.09S31-12.35%——212.500.000.10S323.53%787.90651.7783.50—2.92S32-112.94%—968.44258.420.001.65S32-29.41%—0.0095.910.000.04S33-19.41%472.762 829.8036.08—5.61S342.35%—0.00164.110.000.07S35A30.59%7 708.603 327.14——23.41

图5 动用程度和KAh关系图Fig.5 Relationship of utilization degree and KAh

为进一步验证相变系数和动用程度之间存在关系,选取M区块全区作为研究对象,利用M区块全区2009年以后的吸水资料,采用相变系数法计算相变系数对动用程度的影响,相关计算结果见图6。

由图6可知,全区的相变系数和动用程度有着密切联系,随着相变系数的增大,动用程度不断增大。

图6 全区相变系数和动用程度的关系图Fig.6 Relationship of block KAh and utilization degree

综上，无论是典型区域或者是M区块全区,经相变系数法求解出的相变系数都与储层的动用程度之间存在着密切关系,随着相变系数KAh的增大,储层的动用程度也不断增大。通过以上两个区域相变系数的计算可以发现相变系数KAh可以表征储层动用程度的高低。动用程度低的小层是首要挖潜方向,例如:Ⅲ型中的S32小层,物性好但动用程度低,部署水平井进行剩余油挖潜;而针对Ⅱ型中存在储层尖灭的S31-1的小层,由于注采关系不完善造成的剩余油富集,实施补孔改善平面驱替完善注采;针对差油层动用差和层间干扰形成的剩余油,实施压裂挖潜;针对Ⅰ型物性较差小层S34造成的动用差和层间干扰形成的剩余油,实施压裂改造储层挖潜。

4 结论

1)根据沉积相之间的分布方式可将沉积相划分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型,动用程度大小顺序为Ⅲ型>Ⅰ型>Ⅱ型。

2)动用程度的大小与区域内的沉积相物性好坏关系有直接关系,物性好的动用程度高。

3)沉积相的变化对动用程度存在影响,沉积相分布情况不同储层的动用程度不同。

4)引入相变系数对储层的动用程度进行分析,相变系数可以很好地表征储层的动用程度。