低渗透砂岩气藏储层分类评价方法研究

低渗透砂岩气藏储层分类评价方法研究

有效开发低渗透砂岩含水量储层的一项重要技术是选择富集区。储层综合评价是富集区选择的基础。四川盆地川中地区上三叠统须家河组低渗透砂岩气藏开发过程中气井产水现象普遍,产能受产水影响严重。常规低渗透储层评价方法不能完全反映该气藏特征。因而,以孔隙度、渗透率、含气饱和度和有效厚度为参数的常规储层评价方法对该气藏的储层评价准确度低。需要寻求能全面反映气藏储层特点和开发特征的新评价参数体系,建立相应的储层评价方法。笔者结合气藏储层静、动态特征提出了新的储层分类评价参数体系,应用模糊分析法和灰色关联度分析法建立了储层综合评价方法。1储层评价参数常规储层评价参数中的孔隙度、含气饱和度和有效厚度综合反映了储量大小的信息,渗透率反映了储量动用后渗流速度的信息。由于中、高渗透气藏储量动用率高,有了储量和动用速度这两方面的信息就能够满足储层评价的要求,因而常规储层评价方法能够适用中、高渗透气藏。而对于低渗透气藏来讲,储量可动用性和储量大小及动用速度同样重要,常规储层评价方法中没有反映储量可动用性的评价参数,因而不适用,需要采用一套能综合反映这3方面信息的储层评价参数体系才能够正确评价低渗储层。储量大小的信息能够由常规储层评价参数中的孔隙度、含气饱和度和有效厚度综合反映。需要补充能反映低渗透储层储量可动性方面的评价参数,由于川中地区须家河组气藏高含水且产水现象普遍,因而包括气相的可动性和水相的可动性。另外,低渗透气藏渗透率与孔隙度没有明显的正相关关系,表明渗流能力受到微观孔喉结构特征的控制,需要从微观孔隙结构特征方面补充反映储层动用速度方面的评价参数。根据川中地区须家河组低渗透砂岩含水气藏储层、渗流及开发的静、动态特征,参考常规油气藏储层评价参数,在孔隙度、渗透率、含气饱和度和储层有效厚度4个常规评价参数的基础上又引进了3个新评价参数,即主流喉道半径、阈压梯度和可动水饱和度,构建了须家河组低渗透砂岩含水气藏储层综合分类评价的7参数体系。1.1中值半径与渗透率的关系喉道大小及分布是控制储层渗流能力的关键。定义对渗透率累积贡献达95%以前喉道半径的加权平均值为主流喉道半径。须家河组不同储层岩样主流喉道半径和中值半径与渗透率关系表明(图1),主流喉道半径随渗透率的增加而增加,二者之间存在非常好的正相关关系;但是中值半径与渗透率之间的相关性较差。这说明主流喉道半径不仅能表征储层基质的渗透能力,而且能够反映储层微观孔隙结构特征。储层微裂缝不发育时,渗透率和主流喉道半径都能反映储层的渗流能力;当微裂缝发育时,渗透率反映整个储层的宏观渗流能力,而主流喉道半径反映了储层基质的孔隙结构特征和渗流能力。因此,主流喉道半径应作为须家河组低渗透砂岩气藏储层综合评价参数之一。1.2岩心渗透率及说低渗透砂岩含水气藏岩样渗流实验表明,当含水饱和度较高时,气体渗流出现非达西流现象,存在阈压梯度。阈压梯度与岩心渗透率及含水饱和度相关(图2),岩心渗透率越低,含水饱和度越高,阈压梯度越大。阈压梯度可作为衡量储层流动性强弱的指标,也是影响储量动用程度的重要参数,因此,将阈压梯度作为低渗含水储层评价参数是必要的。1.3可动水的复合性可动水饱和度是表征储层中原生水可动程度的重要参数。川中地区须家河组致密砂岩气藏原生水饱和度较高,部分水束缚于岩石表面和微细孔喉内,而赋存于较大孔喉内的水在一定的工艺措施和压力下能随气体运移,成为可动水。储层可动水饱和度能有效表征储层产水特征,将其作为储层评价参数,能反映储层产水对产能的负面效应。2层的分类评估方法根据低渗透砂岩储层分类参数和分类要求,应用模糊分析法和灰色关联度分析法对川中地区须家河组低渗储层进行分类评价和对比分析。2.1模糊分析模糊分析法分类评价的主要步骤如下。1r-1r3mrij的计算A=(a11a12⋯a1ma21a22⋯a2m⋮⋮⋮an1an2⋯anm)(1)A=⎛⎝⎜⎜⎜⎜a11a21⋮an1a12a22⋮an2⋯⋯⋯a1ma2m⋮anm⎞⎠⎟⎟⎟⎟(1)将矩阵A转换成R阵:R=(r11r12⋯r1mr21r22⋯r2m⋮⋮⋮rn1rn2⋯rnm)(2)R=⎛⎝⎜⎜⎜⎜r11r21⋮rn1r12r22⋮rn2⋯⋯⋯r1mr2m⋮rnm⎞⎠⎟⎟⎟⎟(2)rij的计算方法是,对于参数指标愈大愈好时:rij=aij-min1≤i≤naijmin1≤i≤naij-min1≤i≤naij(3)对于参数指标愈小愈好时:rij=min1≤i≤naij-aijmin1≤i≤naij-min1≤i≤naij(4)2要以ri2为前提,以G=(max1≤i≤nri1‚max1≤i≤nri2‚⋯,max1≤i≤nrim)(5)由取小法则得:B=(min1≤i≤nri1‚min1≤i≤nri2‚⋯,min1≤i≤nrim)(6)3储层分类指标W=(w1,w2,…,wm)(7)wi愈大,说明评价指标i的影响越大。(4)计算储层分类指标Vi,按Vi值分类排序或分类。即Vi=11+(m∑j=1wj(gj-rij)m∑k=1wj(rij-bj))2(8)由式(8)可以看出,储层模糊评价值Vi介于0~1之间,Vi值越大,储层物性越好。2.2关联系数的定义灰色关联度法用于储层分类研究的步骤如下。1)确定比较数列和参考数列。2)求关联系数。设X0={X0(k)|k=1,2,…,m}为参考序列(又称母序列),Xi={Xi(k)|k=1,2,…,m}(i=1,2,…,n)为比较数列(又称子数列),则Xi(k)与X0(k)的关联系数定义为:δi(k)=minimink|X0(k)-Xi(k)||X0(k)-Xi(k)|+ρmaximaxk|X0(k)-Xi(k)|+ρmaximaxk|X0(k)-Xi(k)||X0(k)-Xi(k)|+ρmaximaxk|X0(k)-Xi(k)|(9)式中ρ为分辨系数,ρ越小表示分辨率越大,ρ的取值区间为,一般取0.5;minimink|X0(k)-xi(k)|为所有比较序列各个指标绝对差的最小值;minimink|X0(k)-xi(k)|为所有比较序列各个指标绝对差的最大值;|X0(k)-xi(k)|为第i个序列第k个指标与参考序列绝对差值。3)求关联度,按关联度大小排序分类。ri=m∑k=1ωkδi(k)(10)式中ω为加权系数,由专家评判法给出。在求得关联度后,即可对其进行排序,关联度越大,储层物性越好。3储层类型及其开发效果应用模糊分析法和灰色关联度分析法对川中地区须家河组18口气井井控储层进行了分类评价,所得的储层分类评价标准如表1所示。将储层分为4类:Ⅰ类储层开发效果好,模糊评价值为0.86~1.00,灰色关联度值为0.87~1.00;Ⅱ类储层开发效果较好,模糊评价值为0.65~0.86,灰色关联度值为0.65~0.87;Ⅲ类储层开发效果较差,模糊评价值为0.33~0.65,灰色关联度值为0.50~0.65;Ⅳ类储层无工业开发价值,模糊评价值为0~0.33,灰色关联度值为0.33~0.50。4储层分类评价将储层分类评价结果与常规分类结果及对应气井产能进行了对比分析。结果表明,新分类评价结果与对应气井的实际开发效果基本一致,符合率接近90%,比常规评价方法准确度提高了40%。应用储层评价方法对广安2井区须六段储层和广安106井区须四段储层进行了分类评价(图3、4)。从图中可以看出,广安2井区须六段储层中部南北向储层为Ⅰ、Ⅱ类储层;向东、西两翼发展储层逐渐变差,为Ⅲ、Ⅳ类储层。因而,中部南北向为气藏富集区,是气藏开发的重点区域。广安106井区须四段储层整体为Ⅲ、Ⅳ类储层,西北翼和南部储层相对较好。5模糊性分析在储层分类评价中的应用1)结合川中地区须家河组低渗透砂岩气藏