灰色关联分析法在巴彦查干储层评价中的应用_陈怀毅.pdf

收稿日期：；修订日期：。作者简介：陈怀毅（），男，在读硕士研究生，现从事沉积地质及储层地质研究。：。基金项目：国家自然科学基金项目“源下型陆相致密油富集机理及地质 工程甜点评价技术研究”（）。文章编号：（）灰色关联分析法在巴彦查干储层评价中的应用陈怀毅，张云峰（东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆）摘要：巴彦查干地区扶余油层组储层致密，非均质性强，采用常规方法评价时难以获得客观结果，利用灰色关联分析法，选取 个参数作为评价指标，求取储层综合评价因子“”，进而对储层进行综合评价。结果表明，依据储层综合评价因子“”可将储层划分为类储层（）、类储层（）、类储层（），灰色关联分析法可有效避免储层评价结果出现相互矛盾的问题，且评价结果更加符合地质实际，表明该方法在致密储层评价或其他地质学领域具有一定应用前景。关键词：储层评价；储层分类；灰色关联分析法；权重系数；储层综合评价因子中图分类号：文献标识码：，（，）：，（），（），（）（），：；（）储层评价在油田开发生产中十分重要，前人也开展了一系列相关研究。朱颜等人利用 模型的横波预测方法研究致密砂岩储层脆性评价问题；裴向兵等人总结了定性、定量、多因素综合、宏微观结合的储层总体评价思路；姜平等人综合地质统计学方法与聚类分析方法对低渗透储层进行分类研究；孟雅蕾等人利用计算机技术通过基于改进的群组 方法构建判断矩，最后通过评价向量、各层指标权重对储层进行综合评价。通过这些研究可以看出储层评价的思路、方法已经获得了一定成效，但就我国目前情况来看，多数以陆相沉积为主的含油气盆地已经进入开发后期，储层具有孔喉尺寸细小、物性较差、非均质性强等特点，此时常规评价方法已经无法获得预期效果，急需一种新颖、有效的方法对于此类储层进行有效客观评价。近年来，灰色关联分析法在地质学领域应用广泛，李占东等通过结合灰色关联分析（）和支撑矢量机（），建立了复杂地质条件下的流变储层预测模型；文华等运用灰色关联分析和基于指数尺度的层次分析法确定了注水井动态和静态影响因 年 月石 油 地 质 与 工 程 第 卷 第 期素权重；李帅等利用灰色关联分析法解决了页岩脆性影响因素多、权重分配模糊等问题；李雪晨等利用灰色关联分析法计算的权重为致密油储层压裂选井提供更客观和科学的选井方案；吴育平等利用聚类分析和灰色关联分析法对姬塬地区长 储层进行综合评价。在此经验之上，本文利用灰色关联分析法，对巴彦查干地区扶余油层 井、井、井、井、井、井、井等 口代表井进行实验研究，选取渗透率、孔隙度、深度、孔喉半径平均值、分选系数、半径均值、溶蚀作用、泥质含量、排驱压力、含水饱和度等 个参数作为评价指标对储层进行综合评价，分别求取灰色关联系数、灰关联度、权重系数、储层质量综合评价因子（）对储层进行综合分类。此方法数据量小，操作简单，使评价结果更加客观合理，提高了储层评价的准确性，值得深入推广。区域背景巴彦查干地区位于黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县境内的巴彦查干乡，东北为龙西油藏，西至嫩江，南接英台地区，构造上位于松辽盆地北部中央坳陷区西部，主体部分位于龙虎泡 大安阶地中部，两条大断裂延伸方向一致，区内研究目的层为扶余油层，扶余油层顶面高点海拔为 ，低点海拔为 。年在巴彦查干地区扶余油层圈定含油面积 ，提交预测石油地质储量 ；年在巴彦查干地区扶余油层提交预测石油地质储量 ，含油面积 ；表明研究区历史勘探成果较好，但由于区内储层岩石渗透率主要以超低渗为主，超低孔、特低孔比较发育，因此对储层进行正确评价显得十分重要。沉积特征通过岩心颜色、结构、构造、岩性等岩石学特征和古生物化石、测井相要素、单砂体特征、沉积背景、相带空间配置关系等综合分析认为：松辽盆地扶余油层发育典型的敞流型河控浅水三角洲相，由于扶余油层沉积时期地形平坦，气候主要以干旱型为主，物源供给较强，河流沉积作用占主导因素，沉积微相类型及分布具有明显的河控特征，并进一步识别出三角洲前缘和三角洲平原两类沉积亚相和水上分流河道、决口扇、溢岸薄层砂、河漫沼泽、水下分流河道、水下分流间湾、河口坝、席状砂等 类沉积微相。通过对多井同一沉积微相的测井相要素特征总结分析，建立巴彦查干地区扶余油层“相 亚相 微相”的测井微相模式（图），其特征如表 所示。储层特征 岩石学特征根据岩心观察、薄片鉴定等结果，确定区内储层多为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩。从样品薄片鉴定结果看，碎屑成份主要为石英、长石、岩屑。储层石英含量一般为 ，平均含量 ；长石平均含量 ，其中钾长石含量为 ，平均含量 ；斜长石含量为 ，平均含量 ；岩屑含量约占 ，平均，主要为酸性喷出岩碎屑。从三者含量来看，岩屑含量较高，石英、长石含量基本相同。黏土矿物主要为伊利石、绿泥石和伊蒙混层，其中，伊利石约占 ；绿泥石约占 ；伊蒙混层约占 （图）。储层宏微观特征根据国家“石油天然气储量规范”储层孔渗分级标准，研究区储层岩石渗透率分布在低渗 超低渗等级，且主要以超低渗为主；孔隙度分布在中孔 超低孔等级，中孔、低孔、特低孔均较发育，由此可知研究区储层物性较差。区内储层可识别出原生孔隙、次生孔隙、微裂缝三类孔隙类型，根据其成因进一步分为 种具体类型（表）。储层分类评价灰色关联分析法是一种分析研究对象受其他因素影响相对强弱的方法，通过求取一系列系数得到相对权重，并按其将这些影响因素排序。利用灰色关联分析法对储层进行综合评价，可减少单一因素对评价结果的影响，使结果更加客观准确。作为一种预测与评价手段，近年来广泛用于储层评价。评价指标的选择通过统计巴彦查干地区储层资料，选取渗透率、孔隙度、深度、孔喉半径平均值、分选系数、半径均值、溶蚀作用、泥质含量、排驱压力、含水饱和度等 个因素作为评价指标对储层进行综合评价。石 油 地 质 与 工 程 年 第 期图 巴彦查干地区扶余油层测井相模式表 巴彦查干地区扶余油层测井相特征相亚相微相岩性韵律性电性特征平面展布形态河控浅水三角洲相三角洲平原水上分流河道细砂岩、粉砂岩正韵律高幅度差或齿化钟形、箱形，厚度减小条带状分布，连续性较好决口扇粉砂岩或泥质粉砂岩复合韵律中等幅度值钟形片状分布，不规则椭圆分布溢岸薄层砂薄层粉砂岩、泥质粉砂岩小反韵律中低幅度值薄层指状片状分布河漫沼泽粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩复合韵律中低幅度值齿形线组合片状分布三角洲前缘水下分流河道粉砂岩、细砂岩正韵律或复合韵律钟形、箱形条带状分布，连续性较好河口坝粉砂岩、泥质粉砂岩正韵律或反韵律中高幅值漏斗形不规则椭圆分布席状砂粉砂岩、泥质粉砂岩复合韵律或反韵律中低幅度值薄层指状片状分布水下分流间湾泥岩均质韵律低幅度值齿形线组合片状分布 将一个能够定量地反映被评判对象性质的参数进行有序排列，从而能反映出被评判目标与其影响因素之间的关系，称为母序列；除母因素外，影响被评判对象性质的因素称为子序列。（），（）（），；，（）式中：为评价对象个数；为评价参数个数；（）为母序列。通过母序列与子序列可以得到原始数据矩阵：（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）式中：为原始数据矩阵；（）为子序列。陈怀毅等 灰色关联分析法在巴彦查干储层评价中的应用图 黏土矿物成分组成通过对不同参数的性质分析后，将渗透率作为母序列，其他参数作为子序列，得到原始数据表（表）。表 孔隙类型划分及特征孔隙类型主要特征原生孔隙原生粒间孔压实作用形成，碎屑颗粒之间的空间，可呈三角形、多边形，边界平直原生粒内孔矿物颗粒原生孔隙，主要包括原生型晶间孔，自生矿物晶间孔次生孔隙粒间溶孔颗粒边缘被溶蚀而致，形状不规则，边界多为港湾状、参差状粒内溶孔长石、岩屑颗粒内部被溶蚀形成，呈蜂窝状或零星状分布。微裂缝层理溶蚀缝 沿着层理溶蚀，形成细小的裂缝粒内溶蚀缝 颗粒内部溶蚀形成细小裂缝，呈细长状粒缘溶蚀缝 沿着颗粒接触面溶蚀而形成细长裂缝构造裂缝在外力作用下而发生破裂而形成的不规则裂缝表 巴彦查干扶余油层选取井评价参数数据井号渗透率孔隙度 深度 孔喉半径平均值 分选系数半径均值 溶蚀作用 泥质含量 排驱压力 含水饱和度 评价指标的无量纲处理由于所选评价参数单位不统一所以需要进行标准化处理。采用极大值标准化方法，根据参数对储层的影响分为以下三种类型：评价指标与储层品质正相关：计算方法为用单个参数数据除以本指标的最大值，如孔渗、孔喉半径平均值等；评价指标与储层品质负相关：计算方法为用本参数的极大值减去单项参数数据，用其差值再除以极大值，如泥质含量、含水饱和度等；评价指标数值排序后中间值代表储层较好：计算方法为用单个参数数据减去中间值并求取绝对值，再用它与各项指标的差值除以最大绝对值。原始数据通过极大值化处理可以获得标准化数据表（表）。灰关联系数与关联度的计算数据标准化之后可以通过以下公式计算出母因素与各个子因素之间的灰关联系数，从而计算出它们之间的关联度。关联系数的计算，（，），（）（，）（）（）（）其中，（）（）（），（）（）（）式中：，为关联系数；，为子序列与母序列差值绝对值的极值；为偏差系数（可提高关联石 油 地 质 与 工 程 年 第 期系数之间的差异性），文中取值 ；（，）为同一时刻子因素与母因素之间绝对差值；（）为标准化后母序列数值；（）为标准化后子序列数值。经过式（）计算获得灰关联系数（表）。表 巴彦查干扶余油层选取井原始数据处理后标准化数据井号渗透率孔隙度 深度 孔喉半径平均值 分选系数半径均值溶蚀作用 泥质含量 排驱压力 含水饱和度 表 巴彦查干扶余油层选取井评价参数关联系数井号渗透率孔隙度 深度 孔喉半径平均值 分选系数半径均值 溶蚀作用 泥质含量 排驱压力 含水饱和度 关联度的计算，（）式中：，为所求取的子序列与母序列之间的关联度。根据式（）计算出渗透率、孔隙度、深度、孔喉半径平均值、分选系数、半径均值、溶蚀作用、泥质含量、排驱压力、含水饱和度的关联度分别为 、。权重系数的计算权重系数就是各个参数对于储层质量的影响程度，计算公式为：陈怀毅等 灰色关联分析法在巴彦查干储层评价中的应用，（）式中：为评价参数权重系数。利用式（）求出各个评价参数的权重系数分别为 、。计算得出每个评价指标对于储层质量的影响程度，即渗透率 含水饱和度 深度 孔喉平均半径 分选系数 孔隙度 排驱压力 泥质含量 溶蚀作用 半径均值。综合评价因子的计算利用标准化后的数值与各个参数的权重值的乘积之和来表示储层的综合评价因子“”（表）。（）式中：为参数标准化后数值。表 巴彦查干扶余油层选取井储层综合评价 表井号渗透率孔隙度 深度 孔喉半径平均值 分选系数半径均值 溶蚀作用 泥质含量 排驱压力 含水饱和度 分类 结果分析与讨论依据计算得出的综合评价指标 可以将储层分为三类：类（优）储层 大于 ，类（中等）储层 为 ，类（差）储层 小于。类储层主要为中砂岩、细砂岩，多为分流河道砂体，孔喉属于微米级尺度，半径达 以上，分选相对较好，孔喉连通性较好，渗透率一般大于 ，孔隙度大于，排驱压力为 ，为低孔、超低渗储层；孔隙类型主要是粒间溶蚀孔（图）和粒内溶蚀孔（图），综合评价为优质储层，但该类储层在研究区扶余油层所占比例较小。类储层主要为细砂岩、粉砂岩，主要发育于河口坝、决口扇，孔喉属于亚微米级、微米级尺度，半径为 ，分选中等偏好，连通性中等；孔隙度主要为 ，渗透率为 ，排驱压力为 ，孔隙类型主要是原生粒间孔隙（图）和粒内溶孔（图），属于低孔、特低渗储层，综合评价为中等偏好储层；该类储层在扶余油层所占比例较大，是区内主要储层类型。类储层主要为泥质粉砂岩、粉砂岩，多为席状砂、溢岸砂，孔喉集中程度较差，分选较差，连通性也较差，孔喉半径小，主要为 ，渗透率为 ，孔隙度为 ，排驱压力大于 ，孔隙类型主要是粒内溶蚀孔（图）和微裂缝（图），属于特低孔、特低渗储层，综合评价为差储层，为不予重点研究的类型。在常规评价方法中，孔隙度和半径均值对于评价结果至关重要，但在此次研究中可以看出，孔隙度和半径均值的变化与其他指标相比，其变化波动较小，无法对储层产生建设性的评价作用，此方法减少了单一因素对储层评价的影响，弊端可能受限于评价参数与数据