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厚油层流动单元划分理论与方法

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大型湖盆河流—三角洲体系厚油层流动单元划分方法研究黄石岩（中国石油化工股份有限公司油田勘探开发事业部，100029）摘要本文分析了储层非均质性的层次性，指出在不同的非均质性层次下，流动单元有不同的内涵。

从影响流体流动的微观孔隙结构出发，以检查井岩心资料为依据，用流动分带指标（FZI）将大庆油田大型湖盆河流—三角洲沉积中的四种不同类型的厚油层砂体划分为七种具有不同渗流特征的流动单元，总结了其岩性、物性、微观孔隙结构和水洗状况等特征，分析了各流动单元的形成条件和控制因素，表明不同沉积微相的厚油层具有不同的流动单元组合特征，并对流动单元在油田开发中的应用进行了探讨。

为建立流动单元三维地质模型和精细油藏数值模拟网格优化提供了科学依据。

关键词储层非均质性流动单元油田开发一、引言精细油藏描述的目标之一是建立能尽可能反映储层非均质性的地质模型，然后通过油藏模拟确定开发、调整方案。

考虑到计算机的速度、机时和经济效益。

要求所建立的地质模型既能反映储层的非均质性特点，又要尽量减少网格。

为此自六十年代以来，尤其是八十年代以来，曾经有多种将大厚层再细分的方法：Bishop(1960年)提出了一种在砂岩内部随意以一定厚度切片的方法，但是其界线有可能穿过沉积微相或沉积单元。

Testerman(1962)提出了一种以统计分析为基础的储层分层技术来划分储层内的自然分层，首先将储层分为两层，然后再分为三层，一直分到层内变化最小，层间差异越大为止。

Cant(1984)提出一种切片技术(slice technique)，首先利用标准层确定目的层的顶底，然后以等厚或比例模式将厚层分为若干小层。

同时他又提出了一种层序分析(sequence analysis)的方法，根据测井曲线形态，确定向上变细或变粗的韵律，参考标准剖面的特征，依韵律特征将厚层分为几个小层，但是其界线可以出现穿时现象。

由于上述方法没有考虑更复杂的地质条件，在使用中有许多局限性；也由于对储层非均质性的认识越来越深入，认识到储层非均质性是影响石油采收率的控制因素，尤其在EOR阶段。

因此要求更精细地描述储层的层内非均质性。

因此面临的问题是如何以尽量少的网格来表征储层的非均质性。

为此，Hearn,C.L(1984)和Ebanks(1987)提出了水力学单元或流动单元(hydraulic unit or flow unit)方法。

流动单元的定义为：在侧向和垂向上连续的具有相同的影响流体流动特征参数的储层单元。

流动单元代表具有相同的渗流特征的相组合。

Weber K.J.(1990)指出，在油藏模拟中每一个流动单元可以作为一个层或垂向上的一个网块。

流动单元方法在储层表征中已被普遍应用，流动单元的定义和研究方法也与初始的定义有所改进，主要有以下几个方面：1．认为流动单元是具有相同渗流特征的相的组合。

其研究方法是首先描述各种微相的特征，解释其形成过程，然后进行组合形成几种不同类型的流动单元。

这是一种宏观的全井段或全剖面的定性或半定量分析。

2．认为流动单元是具有相同孔渗特征参数的微相或岩相组合。

其研究方法是描述砂体的微相和岩相非均质性特征，测量其物性参数然后统计不同微相或岩相的物性空间分布特征(变异函数图及相应的统计指标)，据此划分不同类型的流动单元。

3．考虑影响流体流动的微观孔隙结构特征，以修正的Kozeny-Carman方程和平均流动半径为基础进行流动单元的识别与表征。

该方法能定量表征厚层内部的流动单元，同时可以把微观与宏观参数联系起来。

国内针对陆相油层的特点和不同开发阶段所面对的矛盾和对储层非均质性的认识，对储层中流体流动的控制因素和控制单元进行了许多研究和总结。

大庆油田开发早期认为侧向上、垂向上相互连通的砂体组成“油砂体”是注水开发过程中油水运动的基本单元。

后来通过沉积相分析，发现不同沉积类型的砂体其油水运动规律不同，不同类型砂体的剩余油分布特征差异很大。

因此，大庆油田在八十年代初期开展了在垂向上细分沉积单元，平面上细分沉积相的工作，将成因单元砂体做为油水运动的基本单元，很好地指导了大庆油田的加密调整，改善水驱开发等工作，加强了非主力层和薄油层的开发。

通过检查井取心，人们早就认识到厚油层内部非均质性严重，水洗不均匀，层内驱油效率差异大，厚层的采出程度低。

因此，要提高厚油层的采收率，必须细分厚油层内部的流动单元，然后依据不同沉积类型厚层内部非均质性特征，采取EOR措施综合国外及国内的研究现状，本文针对大型湖盆河流—三角洲厚油层的沉积特点，以沉积学理论为基础利用结构要素分析和层次分析方法，宏观与微观结合研究了不同沉积类型的流动单元划分方法，提出了划分厚油层流动单元的定量指标与划分界限。

二、厚层流动单元划分的理论和方法1． 影响流体运动的储层非均质性的层次性储层非均质性是始终存在的，只有在一定的非均质层次内，在一定的条件下在有限的范围内才可以把储层看成均质的，按油气水在储层中运动时所受的控制条件及相互关系，将储层非均质性从宏观到微观划分为6个层次：第一层次，储层的层间非均质性，体现在不同时间单元的层与层之间在沉积条件、岩石成分、物性特征、甚至原油性质等各方面的非均质性。

这种非均质性在多油层合注合采有情况下表现为严重的层间矛盾。

第二层次，储层的平面非均质性，反映在同一成因单元平面上由于沉积微相不同，造成平面上不同位置储层厚度、油层物性、平面上的连通性的不一样。

这一层次的非均质性在相同的注采条件下表现为严重的平面矛盾。

第三层次，储层的层内非均质，反映同一成因单元储层不同部位内部岩性、韵律、沉积构造、物性参数等的不同，表现在油田开发过程中为油层内部水洗不均，驱油效率不一样等严重的层内非均质性，这一层次的非均质性对于厚油层特别重要。

第四层次为孔间非均质性，它表现为孔隙大小，孔隙配位数不同。

油层孔间非均质性是影响油层孔隙利用系数的主要因素。

第五层次为孔道非均质性，包括孔隙喉道形状、长短、连通关系、孔径及迂曲度的不同，这会影响储层的渗流特征，给孔隙驱油效率带来影响。

第六层次为表面非均质性，即岩石矿物颗粒的表面非均质性，由于岩石颗粒表面极性、粘土矿物的分布情况及束缚水分布状况不同，造成岩石不同颗粒、不同孔隙以致同一孔隙不同位置的润湿性不同。

第四、五、六层次的非均质性属于微观非均质性范畴，它不仅与岩石的沉积、成岩和后期的构造变化有关，还与长期的注水开发过程中冲刷等动态变化有关。

在研究某一层次内的非均质性及解决由此引起的油田开发中的矛盾时，可以把下一层次看成是均质的，即作为油水运动的基本单元(也即流动单元)。

因此，由于储层非均质性的层次性，“流动单元”概念的内涵是变化的（表1）。

针对厚层内部来说，主要是解决层内非均质性造成的矛盾，提高采收率。

因此，厚层的流动单元指的就是岩石物理相或孔隙几何形状相。

2． 厚层流动单元划分的基本理论根据孔隙几何特征的变化可以把厚层划分为流体流动特征相似的若干个流动单元。

厚层内部流体流动特征受孔隙几何形态控制，而这又是岩石矿物成分(即类型、丰度、形状和相对于孔喉的位置)和结构(即粒度、磨圆、分选和压实)的函数。

确定这些孔喉特征是把储层精确划分为流动单元的关键环节。

平均水力单元半径(rmh)概念是连接流动单元和相关的孔隙度、渗透率的桥梁，使我们能够利用孔隙度、渗透率参数就可以划分微观上渗流特征相似的流动单元。

具体阐述如下：r mh ==横剖面面积润湿边界过流面积润湿面积(1)对于一个圆柱形毛细管来说 r rmh =2(2) Kozeny 和Carmen 利用平均水力单元半径概念，把储层岩石考虑为一个毛细管束组成。

然后利用Peissuille 和Darcy 定律推导出孔隙度、渗透率之间的关系式：k r 82(r 2)r 2e e 2e mh 2===φτφτφτ2222( 3 )其中Φe —有效孔隙度τ—孔隙介质的遇曲度平均水力半径r mh 与单元颗粒体积的表面积s gv 和φe 的关系式如下：s r r gv e e mh ee=-=-2111()()φφφφ ( 4)由(4)、(3)可得到以下关系式k s e e gv=-φφτ3211222()[] (5)式中K 为μm 2,Φe 为小数。

Kozeny —Carmen 方程的一般形式为k F s e e s gv=-φφτ322112()[] (6)式中F s 是形状系数(圆柱形为2.0,即为(5)式)F s τ2习惯上作为Kozeny 常数。

对于理想的均匀的非胶结岩石来讲，该值大约为5。

而实际储层岩石中该项值(F s τ2)可能变化在5-100之间。

许多研究者企图用式(6)由孔隙度计算渗透率。

由于在这些计算中对F s τ2取常数值(一般为5)，并且没有考虑S gv 的影响。

因此这些企图都没有成功。

实际上，Kozeny 常数是一个变“常数”，它在一定的流动单元内部是常数，但在流动单元之间是变化的。

据此我们可以通过对Kozeny-Carmen 方程进行适当的变换找到划分流动单元的理论依据与指标。

将(6)两边除以Φe 并开方得：k F s e ees gvφφφτ=-[][]11(7)式中K 为μm 2如果渗透率用×10-3μm 2，则可以定义如下参数：储层质量指标RQI(μm)：R Q I ke=00314.φ (8)孔隙体积与颗粒体积之比：φφφz ee=-1 (9)流动分带指标FZI(μm)由下式给出：F Z I F s R Q Is gvz ==1τφ (10) 将上述参数代入方程(7)。

并两边取对数l o g RQI =l o g z +log FZI φ (11)在RQI 与Φz 的双对数关系图上，具有相同FZI 值的所有样品将落在斜率为1的一条直线上，具有不同FZI 值的样品将落在另外一条与之平行的直线上。

FZI 常数值可由直线的截距确定。

这样落在同一条直线上的样品具有相同的孔喉特征，从而组成一个流动单元。

通过统计分析和地质解释、可以确定不同沉积类型厚油层内部的流动单元数目及相应的FZI 指标，从而可以定量划分厚层的流动单元。

从方程(6)还可以导出渗透率与孔隙度的关系：k F Z I ee =-10141223()[()]φφ (12)（K 用×10-3μm 2，FZI 用μm ，Φ用小数表示）说明渗透率与孔隙度不是线性关系。

3．FZI 的地质意义厚层内的流动单元是受沉积过程中的水动力条件控制的，因此受以下因素影响：(a)地质特征：岩石成分、结构、沉积构造、层面的接触关系和天然的渗透遮挡；(b)孔隙度、渗透率和毛管压力等岩石物理特性。

流动层段指标(FZI)能够在划分厚层流动单元过程中综和反映岩石的成分、结构、构造等地质特征(表2)。

大庆油田的数据统计分析表明FZI与孔隙半径平均值有良好的相关性(图1) ，说明FZI指标能很好地反映储层的微观孔隙结构特征。

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流动单元的划分方法

流动单元的划分方法

流动单元的划分方法1.定义流动单元是横向上和纵向上连续的，具有相似的渗透率、孔隙度和层理特征的储集带。

流动单元定义的提出为砂岩的储集层的划分及作图提出了比较量化的定义，同时为油藏动态的数值模拟提供了一个比较理想的基础。

并且，流动单元是一个相对的概念，从宏观到微观的不同级次上的，影响流体流动的岩石特征和流体本身渗流特征相似的储集岩体，都可以称之为流动单元。

随着开发阶段的深入，根据油田实际地质开发条件的需要，流动单元的级次应该不断细化，一般分为以下4个级次：1）标志层法：用区域上稳定发育的泥岩或夹层进行划分，把泥岩或夹层纵向上分隔开的每一个层都称之为一个流动单元；2）沉积相法：用沉积相进行划分，把某几个相带或某几个相带的组合称之为流动单元；3）成因相法：把在沉积相带研究基础上进一步细分出的成因相或岩相作为流动单元；4）渗流单元划分：具有特定的影响流体流动的岩石物理特征，是一个成因砂体或砂体内部的次级要素，其外界与成因砂体和次级要素的边界相一致，不能穿相。

渗流单元分析的目的是建立符合油藏精细数值模拟所需的三维地质模型。

2.描述储层流动单元的参数分类描述储层流动单元的参数主要有以下几类：沉积特征参数、储层宏观参数、储层微观孔隙结构参数、流体物性参数和综合参数。

表1-1 描述储层流动单元分类参数类型典型代表沉积特征参数层理构造、粒度中值、泥质含量、砂岩厚度、砂岩有效厚度、净毛比、夹层厚度储层宏观参数孔隙度、渗透率、渗透率变异系数、渗透率突进系数、渗透率极差系数、垂直渗透率与水平渗透率之比储层微观孔隙结构参数孔隙结构类型、孔隙半径、平均渗流半径、流动带指数流体物性参数含油饱和度、原油粘度、原油密度、体积系数、胶质沥青质含量综合参数流动系数、存储系数流动单元参数的选取要紧密的和油藏地质和油藏工程，以及生产区的研究目的联系起来，选取流动单元参数尤其重要，一般，这些参数主要有孔隙度、渗透率、粒度中值、泥质含量、地层系数、饱和度、传导系数、存储系数、孔喉半径、孔喉比等。

基于FZI与PNN方法的流动单元划分研究——以NNW油田松700区长6储层为例

基于FZI与PNN方法的流动单元划分研究——以NNW油田松700区长6储层为例

概 率 神 经 网 络 （Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ，简称 ＰＮＮ）是 由美 国加 州大 学 Ｓｐｅｃｈｔ博 士 于 １９８９年提 出的 ， 它 是一 种前 馈 型神经 网络 ，采用 Ｐａｒｚｅｎ提 出的 由高斯 函 数 为 基 函数 来 形 成联 合 概 率 密度 分 布 的估 计 方 法 和贝 叶斯优 化规 则 ，构造 了一 种概 率密 度分 类估 计 和并行 处 理 的神 经 网络 。因 此 ，ＰＮＮ既具 有 一 般 神 经 网 络所 具 有 的特 点 ，又具有很 好 的泛化 能力及 快速学 习能 力喁］。
流动单元的概念是有Ｈｅａｎ等于 １９８４年提出的，他们 将 流动 单元 定 义为 “影 响流体 流动 的岩 性 和岩石 物 理性 质在内部相似的 、垂向上和横向上连续的储集带”口 ］。目 前流动单元 的划分方法总体上可分定性和定量两类方 法 。定性 方 法 主 要是 露 头 沉 积接 口分 析法 和 沉 积微 相 划 分 法 ，定 量 方法 是 在 定性 方 法 的基 础 上 进行 的 ，目前 比较常用 的针对 取芯井 的流动单元定量划分 方法有 ：修改 的地层 Ｌｏｒｅｎｚ图（ＳＭＬＰ）法 、流动带指标 （ＦＺＩ）法 、非 均质 综合指数 （ＩＲＨ）法 、孑Ｌ喉 几何 形状 法 。
ＮＮＷ 油 田松 ７００区域构 造位置位 于鄂尔多斯盆 地一级构造单元陕北斜坡 的中部 。油藏类 型为受岩性 控 制 的岩性 油藏 ，井 区主要 含油 层 系为 三叠 系延 长 组 。该 油 藏 位 于 延 安 三 角 洲 上 ，其 主力 油层 段 延 长组 长 ６以 三 角 洲 前 缘 沉 积 为 主 ，长 ４＋５为 三 角 洲 平 原 沉 积 。长 ６储层厚度为 １１５～１４５ｍ，储集空间主要为粒间 孔一溶孔 与溶孑Ｌ一粒 间孑Ｌ，储层岩性主要为灰色细粒 长 石 砂 岩 ，其 次 为 中粒 及 中一 细 粒 ，细一 中粒 长 石 砂 岩 ，长 ６砂 岩 的结 构 特 点 为 碎 屑颗 粒 较 均 一 ，主要 粒 级 （０．１～０．３ｒａｍ）占 ８０％以上 ，分 选 好 ，磨 圆度 为 次 圆一 次 棱角 状 ，具有 低成 分 成熟 度 、高结 构成 熟 度特 征 。
储层流动单元划分方法与应用

储层流动单元划分方法与应用

储层流动单元划分及其对产能动态的影响———以鄂尔多斯盆地元 54区长 1油层组为例宋广寿 1 , 2,孙 卫 1,高 辉 1,莫建武 1( 1. 西北大学 地质学系 /大陆动力学国家重点实验室 ,陕西 西安710069; 2. 中国石油长庆油田公司 ,陕西 西安 710021) 摘要 :目的 对有效提高产能和注水开发效果的措施进行分析 ,提出合理化建议 。

方法 通过沉积微相 、储层综合定量分析 、产层生产动态资料进行综合评价 。

结果 本次划分 ,选取了有效厚度 、孔 隙度 、渗透率 、突进系数 、流动带指数等参数 ,以元城油田元 54 区长 1 油层组为例 ,将储层划分为E 、G 、M 、P 4类流动单元 。

结论 各类流动单元与储层沉积微相 、岩性 、物性和油层初始产能具有很好的对应关系 ,能够真实客观地反映特低渗砂岩储层物性差 、非均质性强的地质特点 。

关 键 词 :鄂尔多斯盆地 ;特低渗透砂岩储层 ;流动单元划分 ;产能动态评价 中图分类号 : TE33 + 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 2274 Ⅹ ( 2010 ) 02 20299 205The cl a s si f i c a t i o n of fl ow u n i ts and i ts i n fluence o n deli v er abili ty performance : A ca s e of the Ch ang 1 forma t i o n of Y u an 54 Area s i n O r dos Ba si nS ON G Guang 2shou 1 , 2 , S UN W e i 1 , G AO H u i 1 , M O J ian 2wu 1( 1. D e p a r tm e n t of G eo l o g y / The Sta t e Key L a b o r a t o r y of C on t inen t a l D y nam ic s , No r thwe st U n i ve r sity, X i ′an 710069 , Ch i na;2. Chan g q ing O ilfie ld Comp a ny, Pe t r och i na, X i ′an 710021, Ch i na )T o ana l yze and p r opo s e the ra t i o na l m e a s u r e s of enhanc i ng the p r oduc t i o n and fl o od i ng deve l o p 2A b s tra c t : A i m m e n t effec t effec t i ve l y i n a l l k i nd s of fl o w un its . M e thod sB a s ed on comp rehen s i ve quan t ita t i ve ana l ysis and eva l u 2a ti o n of sed i m en ta ry m i c r ofac i e s and re se rvo ir . Re su lts Tak i ng Yuan 54 A rea s Chang 1 f o r m a ti o n i n Y uancheng o i lfi e l d a s an examp le, fi ve p a ram e te rs, i nc l ud i ng effi c i ency th ickne ss, po r o sity, p e r m eab ility, da sh fac t o r and fl o w 2z one i ndex a re se l ec ted f o r . The f o r m a ti o n is fi ne l y d i vi ded i n t o 4 typ e s of fl o w un its, i nc l ud i ng E, G, M , P . C o n 2c lu s i on The re su lts can be ve rifi ed w ith p r oduc ti o n behavi o r da ta each o the r and show tha t the se l ec ted va l u e s ofp a ram e te rs, comp rehen si ve eva l ua ti o n func ti o n s and i ndex e s f o r the fl o w un it d i vis i o n can tru l y and ob j ec t i v e l y r e 2flec t the geo l o gi c fea tu re s of u ltra 2l o w p e r m eab ility re se rvo ir, such a s poo r p r op e rty cha rac te risti c s and str o ng he t e r 2ogene i ty .Key word s :O rdo s B a s i n; u ltra 2l o w p e r m e ab i lity sand re s e r vo i r; fl o w un its subd i visi o n; de l i ve r ab i lity p e r f o r m a nce eva l ua t i o n1319 % ,平均空气渗透率 7111 ×10 - 3μm 2,孔隙类型以粒间孔和溶蚀孔为主 ,属成岩性低孔 、特低渗透油 藏 。

流动单元的划分方法

流动单元的划分方法

流动单元的划分方法1.定义流动单元是横向上和纵向上连续的，具有相似的渗透率、孔隙度和层理特征的储集带。

流动单元定义的提出为砂岩的储集层的划分及作图提出了比较量化的定义，同时为油藏动态的数值模拟提供了一个比较理想的基础。

并且，流动单元是一个相对的概念，从宏观到微观的不同级次上的，影响流体流动的岩石特征和流体本身渗流特征相似的储集岩体，都可以称之为流动单元。

随着开发阶段的深入，根据油田实际地质开发条件的需要，流动单元的级次应该不断细化，一般分为以下4个级次：1）标志层法：用区域上稳定发育的泥岩或夹层进行划分，把泥岩或夹层纵向上分隔开的每一个层都称之为一个流动单元；2）沉积相法：用沉积相进行划分，把某几个相带或某几个相带的组合称之为流动单元；3）成因相法：把在沉积相带研究基础上进一步细分出的成因相或岩相作为流动单元；4）渗流单元划分：具有特定的影响流体流动的岩石物理特征，是一个成因砂体或砂体内部的次级要素，其外界与成因砂体和次级要素的边界相一致，不能穿相。

渗流单元分析的目的是建立符合油藏精细数值模拟所需的三维地质模型。

2.描述储层流动单元的参数分类描述储层流动单元的参数主要有以下几类：沉积特征参数、储层宏观参数、储层微观孔隙结构参数、流体物性参数和综合参数。

表1-1 描述储层流动单元分类参数类型典型代表沉积特征参数层理构造、粒度中值、泥质含量、砂岩厚度、砂岩有效厚度、净毛比、夹层厚度储层宏观参数孔隙度、渗透率、渗透率变异系数、渗透率突进系数、渗透率极差系数、垂直渗透率与水平渗透率之比储层微观孔隙结构参数孔隙结构类型、孔隙半径、平均渗流半径、流动带指数流体物性参数含油饱和度、原油粘度、原油密度、体积系数、胶质沥青质含量综合参数流动系数、存储系数流动单元参数的选取要紧密的和油藏地质和油藏工程，以及生产区的研究目的联系起来，选取流动单元参数尤其重要，一般，这些参数主要有孔隙度、渗透率、粒度中值、泥质含量、地层系数、饱和度、传导系数、存储系数、孔喉半径、孔喉比等。