流动单元专题

2023/2/6储层表征与建模流动单元专题2023/2/6储层表征与建模

概述流动单元识别流动单元分类评价流动单元非均质性流动单元形成与分布规律流动单元模式流动单元与剩余油2023/2/6储层表征与建模一、流动单元概述2023/2/6储层表征与建模概念研究的目的意义主要研究内容2023/2/6储层表征与建模1、概念自1984年C.L.Hearn提出流动单元的概念以来，很多学者应用这一概念开展了油气藏地质表征研究。不同学者对流动单元概念有不同理解，并根据自己的理解对流动单元概念进行定义。Hearn：垂向上及侧向上连续，并具有相似的渗透率、孔隙度及层面特征的储集带。W.J.Ebanks：垂向上及侧向上连续并影响流体流动的岩石地质、物理性质相似的储集岩体。J.O.Amaefule：给定岩石中水力特征相似的层段。2023/2/6储层表征与建模裘亦楠：指由于储集层的非均质性的隔档及窜流旁通条件，使得注入水沿着地质结构引起的一定途径驱油，并自然形成的流体流动通道。穆龙新：指一个油砂体及其内部因受边界限制、不连续的薄的隔档层、各种沉积微界面、小断层及渗透率差异等因素造成的渗透特征相同，水淹的特征一致的储集单元。焦养泉：指沉积体系的内部按地下水动力条件进一步划分的建筑块体。2023/2/6储层表征与建模流动单元是指在空间上连续分布，其内部具有相似的岩石物理特征和流体渗流特征的储集体。垂向上和侧向上，流动单元与流动单元以不连续的薄的隔挡层作为边界。流动单元是地下储集层的岩石物理和渗流特征的综合反映。同一流动单元具有相似的水动力学特征。其油层水淹的特征亦具有相似性，因此其剩余油分布规律相似。这比单纯的沉积特征研究更加深入了一步，为实现储集层的准确描述与预测，及动静态结合进行油藏表征，建立准确的地质模型奠定了坚实基础。2023/2/6储层表征与建模2、目的意义深化对储集层的非均质性的认识，指导剩余油开发，表现为：(1)、合理划分储集层，预测储集层分布流动单元是多种地质作用综合所形成的储集体成因单元，是沉积作用、成岩作用和后期改造作用等相互作用的综合产物。流动单元的研究与划分，可合理划分和评价储层，进而预测储层分布和剩余油气的宏观和微观分布规律。(2)、提高渗透率的解释精度渗透率的解释精度是影响油藏描述和剩余油定量描述成果水平的关键因素。非均质性严重的油气层，因岩石孔隙结构的差异很大，导致相同孔隙度的岩石其渗透率变化很大。相同的流动单元，孔隙度与渗透率具有较好的正相关关系，用此关系可极大提高渗透率估算的精度。2023/2/6储层表征与建模(3)、确定加密调整和挖潜的对象水洗程度差异与流动单元的流动特性有很好的一致性。流动单元研究，可提高水淹层解释精度。(4)、确定剩余油宏观微观分布规律(5)、提高油藏数值模拟的精度(6)、深化储层非均质性认识流动单元可将储集层的非均质性定量描述、刻化和表征，能充分揭示陆相储集层非均质性。2023/2/6储层表征与建模3、主要研究内容流动单元研究应以石油地质学、沉积岩石学、层序地层学、油层物理以及渗流力学等学科的理论为指导，综合应用油田静态和动态资料，以储集层的非均质性特征和储集层流体的渗流特征为主线，对地下油气藏进行综合研究和评价。综合应用地质、地震、测井和油藏工程等资料，研究流动单元的几何形态、非均质性特征、微观特征、渗流特征、流体性质和分布规律，建立流动单元的四维定量动态模型，研究油田开发过程中不同含水期流动单元的变化规律及剩余油的宏观、微观及可动油分布规律。不同地质背景的油气藏、油气藏在不同开发阶段及各油气藏存在问题不同，流动单元研究内容有所区别，但非均质性研究是流动单元研究永恒的主题和难题。

2023/2/6储层表征与建模二、流动单元识别2023/2/6储层表征与建模流动单元特征流动单元识别标志单井流动单元识别剖面流动单元对比平面流动单元分布2023/2/6储层表征与建模1、流动单元特征(1)、流动单元与流动单元间常常以不连续薄隔挡层、各种沉积微界面、物性差异面和小断层等地质界面为界，这些界面是识别和划分流动单元的基础和依据。(2)、开发过程中有明显渗流差异的储集体，应分属于不同的流动单元。(3)、流动单元在垂向上必须有一定的厚度，平面上必须有一定的延展范围。(4)、不同区块、不同层位、不同开发阶段的流动单元有不同特征和规律。(5)、流动单元可以是复合和联合地质作用形成的储集复合体，流动单元界面不具等时性，可以是穿时界面。(6)、流动单元的岩石物性特征、渗流特征及空间分布随开发而发生变化。2023/2/6储层表征与建模2、流动单元识别标志主要依据是储层沉积特征和岩石物理参数。(1)、地质标志岩性标志：在油区内具有稳定发育分布的泥岩、致密岩性、沉积微界面、封闭性小断层等，是流动单元区分的最主要的和最明显的标志，也是识别和划分流动单元的首要标志。2023/2/6储层表征与建模物性标志：研究储层的物性差异是流动单元研究与传统油藏描述研究的主要区别。渗流标志：不同流动单元间的渗流特征存在差异是流动单元的主要特征之一，通过对取芯井的岩样进行分析可获得有关渗流特征的参数，由此可进行流动单元识别。2023/2/6储层表征与建模不同流动单元毛管压力曲线对比

2023/2/6储层表征与建模(2)、测井曲线标志微电极曲线特征：微电极测井是一种用来划分渗透性地层的重要手段，幅度差的大小可以用来划分流动单元，但还须考虑注水对微电极的影响。自然电位和自然伽玛曲线特征：它们可以识别地层中的岩性，若岩性有较大差别，应为不同流动单元，但精度相对较低。声波测井曲线特征：因声波测井能够识别储集层的物性，故可进行流动单元识别和划分，但易受其它因素的影响。2023/2/6储层表征与建模利用测井资料识别流动单元必须遵循以下原则：①流动单元分界处测井曲线发生突变。②流动单元内部测井曲线相对稳定。③垂向上相邻流动单元的测井数值有一定变化幅度。上述规则为便于计算机自动识别，可用下列数学语言描述：①流动单元分界处的测井曲线二阶导数为0。②流动单元分界处的测井曲线一阶导数的绝对值大于某一常数C1。③相邻流动单元的测井数值之差的绝对值与极差之比大于常数C2。这样可根据流动单元识别的要求，调整C1和C2。从而使流动单元的识别和划分更为合理和准确。2023/2/6储层表征与建模(3)、开发标志①水淹特征，同一流动单元具有常常一致的水淹特征，而不同的流动单元内水淹特征应有明显区别。②注水见效特征，好的流动单元通常注水见效快，而差的流动单元往往注水见效慢，油田在开发过程中常采用添加示踪剂的方法来研究井间流动单元的对应关系。③渗流特征，同一流动单元内油藏储层孔喉网络流体的渗流特征和渗流场多为一致，而不同的流动单元内的渗流特征和渗流场存在差异。2023/2/6储层表征与建模3、单井流动单元识别(1)、单井流动单元地质识别方法单参数法：根据单一的参数来识别和区分流动单元，常用的参数主要有：①岩石韵律性：岩石韵律性的变化对岩石物理特征和渗流特征的变化起控制作用。②渗透率和孔隙度③孔喉结构参数：孔喉类型、几何形状、大小和分布，孔喉配置关系等是影响储集岩的岩石物理特征和渗流特征的重要因素，不同流动单元有不同的孔喉结构参数特征。2023/2/6储层表征与建模④流动层段指标2023/2/6储层表征与建模综合参数：是利用多个参数进行一定方式综合从而得出一个新的参数，用这个新的参数进行流动单元的识别和划分，目前这类方法和参数主要有：①流动系数（kh/μ）：式中k为储层渗透率，h为油藏有效厚度，μ为流体粘度。这是反映储层产能的一个参数，反映流体通过地下储集岩体的能力。②存储系数（φhCt）：式中φ为储层孔隙度，h为储层厚度，Ct为岩石压缩系数。该参数反映储层存储空间的大小。

2023/2/6储层表征与建模(2)、单井流动单元的测井识别测井曲线是地下岩层的岩石物理性质和流体性质的综合反映，故不同的流动单元在测井曲线上的反映是有所区别的.利用测井资料进行流动单元研究包含两方面含义。一方面是如何利用测井资料直接进行流动单元识别，另一方面是将测井资料经过处理和解释转化为地质参数，然后利用地质参数进行流动单元的识别和区分，即间接方法。输出流动单元识别结果输入测井曲线预处理和特征提取传感器结构分析分类学习模式识别系统结构示意图

2023/2/6储层表征与建模定量识别：是根据测井曲线测量数值的大小及测量点与测量点之间数值差异的大小等来进行流动单元识别的一系列方法。①最优分割法：对有序样品进行分割的一种统计方法。设有n个按一定顺序排列的样品，每个样品有m个指标，将这n个样品分成L个流动单元，要求不破坏原有顺序，使各流动单元内部样品之间的差异最小，而流动单元之间的差异性最大。方差分析数学模型可知，样品的总离差平方和等于组内离差平方和与组间离差平方和之和。若总离差平方和不变，则层内离差平方和越小，层间离差平方和越大。a．R→0则此时层段间无显著差异，应归为同一流动单元。b．R→1此时层段间差异明显，应划分为不同流动单元。这里当R＜0时，需要综合分析，若可进一步细分，则应进一步细分再确定流动单元，若无法细分则应归为同一流动单元。当R介于0~1之间时，需要结合其它资料进行综合判别。

2023/2/6储层表征与建模②马氏距离法：单条测井曲线很难满足流动单元划分的需要，必须利用多条测井曲线进行综合判断，可以通过计算Mahalanolois距离(马氏距离)进行流动单元的识别和划分。2023/2/6储层表征与建模③熵函数法：定义测井曲线的熵为对采样间隔为∆H的数字测井曲线：在进行流动单元识别时往往给定一门槛值，在门槛值之外认为存在流动单元界面。实际工作中可以根据测井曲线的理论曲线计算熵，找出流动单元界面的熵值与最大熵的关系，然后依据这些关系确定单元的分界面。2023/2/6储层表征与建模④拐点法：对于形态对称于岩层中部的测井曲线(如自然电位)，曲线拐点处即为界面，界面两侧测井数据均值差异最大，此时存在，据此可利用测井资料进行流动单元识别。

给定门槛值就可确定流动单元界面。通过调整n和门槛值的大小，可控制流动单元识别精度。⑤极值法：某些测井曲线的极值点往往对应于具一定意义的分界面，据此可用它来识别和区分流动单元，根据沉积环境和区域地质情况就可以给定某一门槛值，把符合条件的界线找出来，把它们作为流动单元界线，从而完成流动单元识别和区分。

2023/2/6储层表征与建模⑥层内差异法：流动单元内岩石物理特征应相对稳定，相应的测井数据也应相对稳定。其变化应在一定范围内，而不同流动单元的测井值差异较大。流动单元内测井值的均值反映其真实值，流动单元内各采样值的差异反映了非地层因素引起的随机误差，由概率统计理论可知，该误差满足契比雪夫不等式，即

ε为流动单元非地层因素的允许误差。取ε=Bσi根据实际地质情况通过适当选取B值，可有效识别流动单元，一般而言对河流相储层B可适当取大些，而对三角洲储层B可适当取小些。2023/2/6储层表征与建模识别效果除与所选的识别方法有关外，还应注意一定技巧：如窗口选择，搜索的方法等，另外还要注意所识别的流动单元的数目，流动单元分得太少不利于研究和分析，而流动单元分得太细，往往要花费大量的计算机机时。2023/2/6储层表征与建模4、剖面流动单元对比剖面识别和对比的准确性直接影响流动单元整体研究的精度，也影响对地下储层岩石物性和渗流特征和渗流规律的认识。（1）、流动单元剖面对比原则逐级细分对比原则充分应用沉积学理论等时面对比原则相变识别对比原则闭合对比原则复合与联合体对比原则旋回分级对比原则

2023/2/6储层表征与建模（2）剖面对比流程①以取心井为主干，进行单井流动单元划分和识别；②通过反复对比，建立流动单元的初期对比方案；③对流动单元初期划分和对比方案进行修改、调整和完善，并建立的剖面流动单元的最终划分和对比方案。

地质数据库钻井数据库地震数据库倾角数据库数据整理单井流动单元划分多井流动单元对比流动单元对比方案结果整理，输出压力系统油水系统非均质性隔夹层检查2023/2/6储层表征与建模（3）、地球物理方法地震2023/2/6储层表征与建模测井方法相关对比图形识别人工智能动态规划岩相序列对比特点针对曲线形态相似程度曲线特点、沉积特征模拟人工对比提取信息，采用计算方法提取信息，采用计算方法井间距小小不定不定不定层厚影响大大小小通用性差一般较好好好2023/2/6储层表征与建模2023/2/6储层表征与建模5、平面流动单元分布2023/2/6储层表征与建模2023/2/6储层表征与建模三、流动单元分类评价2023/2/6储层表征与建模流动单元分类原则流动单元分类方法流动单元类型流动单元评价2023/2/6储层表征与建模1、流动单元分类原则对流动单元进行分类是流动单元研究的基础，只有进行正确分类才能很好地研究和识别流动单元的特征、分布规律和控制因素。流动单元分类应从储层岩石物理性质、孔隙结构性质、渗流特征和非均质性特征等四方面进行流动单元的分类和评价。

2023/2/6储层表征与建模2、流动单元分类方法聚类分析法聚合法聚类分析图论法聚类分析逐步判别分析法2023/2/6储层表征与建模3、流动单元类型特征分类法：将流动单元分为3、4、5类成因分类法：沉积环境紧密结合，对渗流特征考虑不周。尽量少用成因分类。流动单元E流动单元G流动单元M流动单元P2023/2/6储层表征与建模4、流动单元评价流动单元综合评价是在开展流动单元综合研究的基础对流动单元的分布状况、流动单元岩石物性性质和渗流特征等作出综合评价，指出有利的流动单元类型、特征及其分布规律，从而指导油田的开发。灰关联分析多信息的迭合方法神经网络法

2023/2/6储层表征与建模四、流动单元非均质性2023/2/6储层表征与建模流动单元非均质性内涵流动单元非均质性研究方法流动单元非均质性综合评价2023/2/6储层表征与建模1、流动单元非均质性内涵在自然界中非均质是绝对的、无条件的、无限的，而均质是相对的、有条件的、有限的。流动单元研究也不例外，流动单元的非均质性是永恒的，只有在一定的条件下，有限的范围内才可以把流动单元看成是均质的储集体。非均质性研究是流动单元研究的核心内容之一，通过非均质性研究揭示流动单元在纵、横向上的连通性、流动单元的展布特征，揭示流体在流动单元中的渗流规律，从而为合理划分开发层系，预测产能与生产动态，改善油田开发效果，进行二次、三次采油提供可靠地质依据。流动单元的非均质性是指流动单元在形成过程中因沉积环境、成岩作用、构造作用等的影响，在空间分布及内部各种属性及储层性质上都存在不均匀的变化。2023/2/6储层表征与建模2、流动单元非均质性研究方法宏观非均质研究方法沉积旋回性与粒度韵律性流动单元几何形态和各向连续性渗透率和孔隙度的非均质程度隔层和夹层最高渗透率在流动单元内的位置微裂缝研究2023/2/6储层表征与建模微观非均质性孔喉几何特征孔喉大小及分布频率直方图、频率分布曲线及累积频率分布曲线孔喉分布特征(最大连通喉道、孔喉、最大非流动孔喉)半径等孔喉分选程度(分选、变异、均质)系数、歪度、峰度等孔喉连通性和控制流体运动特征的参数孔喉配位数、孔喉比、退汞效率等微观非均质性研究方法及参数粘土矿物2023/2/6储层表征与建模3、流动单元非均质性综合评价多方法综合应用非均质综合指数法2023/2/6储层表征与建模五、流动单元形成与分布2023/2/6储层表征与建模流动单元形成机制流动单元分布规律流动单元控制因素2023/2/6储层表征与建模1、流动单元形成机制流动单元形成机制是研究流动单元形成的地质动力学机制和动力学环境，从成因上揭示流动单元的特征、空间分布规律和控制因素。流动单元的形成受多因素控制，其中与沉积环境很密切，不同沉积环境形成的流动单元的特征及分布规律存在明显差异。2023/2/6储层表征与建模2、流动单元分布规律垂向流动单元分布规律流动单元内、流动单元间隔夹层分布规律2023/2/6储层表征与建模流动单元平面分布2023/2/6储层表征与建模3、流动单元控制因素沉积环境水动力条件及物源构造2023/2/6储层表征与建模六、流动单元模式2023/2/6储层表征与建模以三角洲储层为例介绍流动单元模式1、三角洲储层流动单元的主要特征2、三角洲储层流动单元模式2023/2/6储层表征与建模1、三角洲储层流动单元的主要特征(1)、垂向分布特征(2)、隔夹层三角洲储层流动单元平面分布受三角洲沉积环境的控制，从整体来看，在三角洲平原，其流动单元平面分布与河流相流动单元相似，在三角洲前缘沉积中，其流动单元平面分布常呈扇环形或扇形，扇环中心指向物源区。流动单元内部平面非均质性较弱，常连续性较好，分布范围较广。2023/2/6储层表征与建模2、流动单元模式从岩性、物性、电性、微观和非均质性及平面、剖面分布7方面归纳流动单元模式。(1)、流动单元E岩性：多为细砂岩以上级，岩石颗粒粒度较粗，粒度中值大，分选性较好，成份成熟度和结构成熟度较高。沉积构造以斜面层理及交错层理为主，还有水平层理等。物性：储层孔渗性好，孔隙度大，渗透率大。电性：自然电位异常明显，幅值大，微电极曲线幅值大，幅度差大，流动单元较厚时自然电位曲线呈箱形和钟形，流动单元较薄时常对应自然电位箱形和钟形曲线的斜坡处。2023/2/6储层表征与建模微观特征：孔隙半径较大，孔隙结构以中孔中喉及大孔中喉型为主，还有大孔大喉型，毛管压力曲线为外凸型、平直型。

2023/2/6储层表征与建模非均质特征：流动单元内夹层少，夹层厚度小延伸范围小，故内部非均质性较弱，多为中等非均质至弱非均质，该流动单元常会形成窜流动现象。剖面分布规律：多位于沉积旋回的中上部。平面分布规律：多位于三角洲前缘至河口坝一带，以及湖滩砂部位，常呈扇环形、条带状，分布范围不大。2023/2/6储层表征与建模(2)、流动单元G岩性：多为细砂岩和粉砂岩，分选性最好，结构成熟度和成份成熟度高；在CM图上多为斜层段，内部结构以斜层理为主，还有交错层理及水平层理等多种沉积结构。

2023/2/6储层表征与建模物性：孔渗性中等，对油气形成和分布有利。电性：自然电位曲线有明显异常，而异常幅度较大。微电极曲线幅值大而两条微电极曲线幅度差也大，并相互平行，若流动单元G模式较厚，自然电位曲线常呈箱形和钟形。微观：孔隙结构以中孔中喉及中孔细喉为主，偶见中大孔中喉和细孔细喉。毛管压力曲线为外凸型。2023/2/6储层表征与建模非均质特征：流动单元内部非均质性在三角洲储层流动单元中是最弱的，流动单元内部较少发育夹层，即使有夹层分布范围也是很小，注水推进常比较均匀，不易发生窜流或者注水不见效的情况，是开发效果较好的储层。剖面分布：多位于沉积旋回的中上部。分支河道沉积环境也常发育部份流动单元G模式。平面分布：多分布在三角洲前缘席状砂至河口坝，以及湖滩砂等沉积微相中，及分支河道沉积环境，故其平面分布形状多为席状、带状。2023/2/6储层表征与建模(3)、流动单元M岩性：以粉砂岩为主，岩石颗粒较细，分选性中等，结构成熟度中等，成份成熟度较高，在CM图上为RS段，沉积构造以水平层理、斜层理为主。2023/2/6储层表征与建模物性：孔渗性均较差。不利于注水开发。电性：自然电位有异常，但异常幅度不大，形态多为钟形、漏斗形和台阶型，微电极曲线幅值减小，两条曲线的幅度差减小。微观：孔隙半径较小，孔隙结构以细孔细喉为主要特征，毛管压力曲线特征不很明显。

2023/2/6储层表征与建模非均质特征：具较强非均质性，常发育较多的流动单元夹层和隔层，常出现注水见效差甚至注水不见效的情况，可以形象地称之为“鸡肋”。剖面分布：多位于沉积旋回的中下部，分支河道决口扇及湖滩砂侧缘等部位。平面分布：分布在三角洲前缘席状砂侧缘、河口坝侧缘、分支河道决口扇及湖滩砂侧缘等部位，在平面上的分布多呈条带状、土豆状，该类流动单元的长宽比较大。2023/2/6储层表征与建模(4)、流动单元P岩性：以粉砂岩及泥质粉砂岩为主，在CM图上为RS段，在粒度概率图上为悬浮总体，沉积构造以水平层理为主。物性：物性最差，不利于油田注水开发。电性：自然电位异常幅度不大，形态多为漏斗形、台阶型和钟形，微电极幅差小，有时会发生两条曲线重合的现象。

2023/2/6储层表征与建模微观：孔隙半径很小，孔隙结构为细孔细喉。2023/2/6储层表征与建模非均质特征：非均质性强，隔挡层十分发育，注水常不见效。剖面分布：多位于沉积旋回的下部，主要发育在三角洲底积层的上部及前积层的底部，以及前积层中的部份物性夹层和水下分流河道间等部位。平面分布：平面分布范围常较小，主要分布在前三角洲，三角洲前缘席状砂侧缘、河口坝侧道、分支河道间等部位，平面分布常呈条带状、网状、土豆状。2023/2/6储层表征与建模