非均质性分维模型在流动单元划分中的应用

非均质性分维模型在流动单元划分中的应用

中国的陆相储层具有很强的非均质性，两口井的砂体连通率低，物理横向变化快等。为了准确反映储层的非均质性，引入了流动单元的研究方法。目前国内外关于流动单元的划分方法已从定性阶段发展到半定量、定量阶段,概念则由原始的纯地质概念发展成为地质和油藏工程通用的概念,具有较强的实用性。本文在众多学者研究流动单元的基础上,利用分形分维方法,对河流—三角洲沉积储集层流动单元展开定量研究,效果较为理想。1流动单元研究方法流动单元研究是储集层非均质性研究的一种方法,是储集层非均质体系研究的一部分,更是储集层非均质性的深层次表征之一。因此,流动单元有一个尺度的概念,它有不同的层次和级别,是对某一级别储集层结构单元渗流非均质性的一种分类表征,流动单元研究必须建立在储集层结构单元划分的基础之上。在裘怿楠及穆龙新等学者的研究成果基础上,进一步用储集层宏微观分维,分别定量表征储集层宏、微观非均质性,并实现储集层非均质性的定量表征从宏观向微观的扩展,摸索出一套定量研究陆相储集层流动单元的方法和流程:在储集层沉积微相研究和储集层层组逐级细分对比的基础上,从取芯井入手,通过聚类分析优选参数,建立储集层非均质性分维模型;应用聚类和判别分析,划分非取芯井的流动单元类型;应用储集层分形随机模拟方法预测井间流动单元,从而定量研究流动单元的空间展布。2储层非均质层分维模型2.1宏观分维—取芯井中储集层非均质性分维模型的获得利用压汞曲线计算出来的分数维作为储集层微观非均质性分维,来定量表征储集层微观孔隙结构的非均质性,不同的微观分维值界定了不同类型的微观孔隙结构类型,同时界定了微观孔隙流体前缘推进的不均匀程度及其渗流的旋回性特征;借助“基于盒维数的测井曲线刻度线网格加密法”,利用单砂体测井曲线计算出来的分数维作为储集层宏观非均质性分维,来定量表征储集层层内、层间及平面等宏观非均质性,不同的宏观分维值界定了不同类型的宏观渗流的旋回性特征。最后按照同一微相、同一单砂体层位将储集层宏、微观非均质性分维联系起来建立储集层非均质性分维模型(图1)。2.2基于多元非线性聚类分析的dfmic预测模型由取芯井压汞资料获得的微观孔隙结构分维Df_mic总是有限的,在大量没有取芯井压汞资料的层段,可以通过常规测井资料获得孔隙度、渗透率及宏观非均质性分维Df_mac等物性数据,然后将研究区取芯井17块岩样压汞资料获得的微观孔隙结构分维Df_mic与同一岩样测定的孔隙度ϕ、渗透率K等物性数据进行R型聚类分析,进而对Df_mic、Df_mac、ϕ和K进行多元非线性统计回归,建立Df_mic的预测模型,见式(1)。lgDf_mic=-0.4986lgDf_mac-0.0332lgJmic+0.5575(1)式中,Df_mic—微观孔隙结构分维,小数;Df_mac—宏观非均质性分维,小数;Jmic—Kmic/ϕmic−−−−−−−−√Jmic—Κmic/ϕmic微观J因子;ϕ—孔隙度,%;K—渗透率,×10-3μm2。上式经过F检验,F检验数为7.3639,复相关R2为0.8312,显著性概率为0。在有了上面的预测模型之后,就可以利用其在没有取芯井压汞资料的层段进行微观孔隙结构分维的预测,进而开展注水前后储集层非均质性的定量表征及储集层的开发地质特征等评价。3储集层宏观分维储集层宏观分维不仅可以定量表征层内非均质性的变化,还可以定量表征层内渗透率的差异程度,综合表征层内流体垂向渗透能力以及层内水洗波及厚度,从而可以定量评价注水开发储集层中的水洗效果,为提高油气采收率服务。统计表明,储集层宏观分维介于1.0~2.0,当1.0<Df_mac<1.5并且趋向于1.0时,储集层层内和层间非均质性逐渐减弱并趋于均质性。储集层微观分维是介于2~3的分数,微观分维越大,则表明微观孔隙结构越复杂,微观非均质性越强,即微观孔隙结构的均质性就越差,微观孔隙流体前缘推进的越不均匀;微观分维越小,则表明微观孔隙结构越趋于简单,微观非均质性越弱,即微观孔隙结构的均质性就越好,微观孔隙流体前缘推进的越均匀。3.1储集层流变学表征利用图1和公式(1)所确定的储集层非均质性分维模型,结合聚类和判别分析结果,对研究区16个层段的单砂体层位进行分类表征,将其分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大类,如表1所示。根据储集层宏观非均质性分维Df_mac和微观非均质性分维Df_mic均减小的趋势,可判断储集层由Ⅰ类→Ⅱ类→Ⅲ类,其宏、微观非均质性均有减弱的趋势;根据微观J因子Jmic、Kmic/ϕmic、油藏品质指数RQI等参数均变大的趋势,可判断储集层由Ⅰ类→Ⅱ类→Ⅲ类,其品质具有由差变好的趋势;综合表征储集层由Ⅰ类→Ⅱ类→Ⅲ类,具有由差→较好→最好的特点,流动单元划分为一、二、三类,其中三类最差,二类较好,一类最好。结合本区生产动态资料,可进一步搞清剩余油的宏微观分布情况。3.2建立试验模型为了研制单砂体内部成因单元或层内非均质级别的精细三维地质模型,还需紧密结合检查井和密井网的动态资料,尤其是露头详细研究所建立的“原型模型”,才能有效地开展工作。根据储集层非均质性分维模型的计算结果及流动单元的划分结果,利用随机建模中的分形随机模拟方法来对井间的流动单元分布特征进行随机模拟与预测,从而定量研究流动单元的空间展布特征(图2),其中(a)、(b)、(c)分别为三个不同实现的流动单元模型。4储集层非均质性空间特征(1)储集层表征的核心内容是非均质性的表征,储集层