基于勞倫茲曲線法定量表征儲層非均質(zhì)性研究①

張 瑞, 趙永剛, 王 博, 王印章

(1.西安石油大學地球科學與工程學院,陜西 西安 710065;2.西安石油大學陜西省油氣成藏地質(zhì)學重點實驗室,陜西 西安 710065)

0 引 言

對儲層非均質(zhì)性進行研究是儲層描述及油藏評價的一項關(guān)鍵環(huán)節(jié),儲層非均質(zhì)性具體是指儲層巖性、物性、含油性以及電性等基本性質(zhì)在地層當中的三維空間分布所表現(xiàn)出的不均一性或各向異性[1],通常情況下以儲層滲透率研究為主要內(nèi)容。目前,進行儲層非均質(zhì)性研究主要從層內(nèi)、層間和平面三個方面展開,遵從裘亦楠所提出的分類方案。其中,層內(nèi)非均質(zhì)性是通過計算滲透率變異系數(shù)、滲透率突進系數(shù)以及滲透率極差來定量表征[2]。在實際應(yīng)用中,由于這三項參數(shù)計算數(shù)據(jù)分布無界、表征角度各異而難以在統(tǒng)一標準下衡量儲層非均質(zhì)性[3]。為此,采用勞倫茲曲線法對隴東ZH342井區(qū)延10油層組進行層內(nèi)非均質(zhì)性定量評價,以期提高該井區(qū)的地質(zhì)認識為后期開發(fā)調(diào)整提供可靠依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

ZH342井區(qū)地處于隴東地區(qū)中部,區(qū)域上屬于陜北斜坡西南部,行政隸屬甘肅省西峰市慶城縣,整個形態(tài)為一西傾單斜,局部構(gòu)造位屬于慶陽鼻褶帶[4]。長慶油田將該區(qū)下侏羅統(tǒng)延安組按照巖性及旋回特征自上至下劃分為延1至延10共十個油層組,作為主力開發(fā)層位的延10油層組成藏類型屬于巖性-構(gòu)造油藏,巖性主要以厚層狀細砂巖、中砂巖為主,厚度可達8～9m,可見薄層狀泥質(zhì)粉砂巖、泥巖(如圖1)。受中侏羅世古地貌控制,研究區(qū)在該時期發(fā)育砂質(zhì)辮狀河沉積,鎮(zhèn)北支河谷的二級河谷作為其沉積基底自南向北展布,決定了該區(qū)的物源方向[5,6]。亞相類型有河道和河漫兩種亞相,微相類型為心灘、河道砂、河漫灘和河漫沼澤四種微相,其中主要儲集體為心灘和河道砂微相所控制的砂體。

圖1 研究區(qū)延10油層組地層綜合柱狀圖

2 勞倫茲曲線法

二十世紀初,意大利統(tǒng)計學家(Lorenz M O)勞倫茲首次使用累計頻率曲線研究財富的集中化程度,這種曲線稱之為勞倫茲曲線[7]。隨后該種方法被應(yīng)用于儲層非均質(zhì)性的定量評價當中,克服了傳統(tǒng)計算方法的缺陷,并實現(xiàn)統(tǒng)一標準下的儲層非均質(zhì)性定量表征[8-10]。

其計算過程為:第一步,統(tǒng)計研究層位滲透率數(shù)據(jù),將數(shù)值由高到低排序;第二步,分別計算出各組數(shù)據(jù)的滲透率貢獻率(即累積百分數(shù))及相應(yīng)的序數(shù)百分數(shù);第三步,將序數(shù)百分數(shù)作為橫坐標值(X)、滲透率貢獻率作為縱坐標值(Y)進行投點,在二維直角坐標系即可顯示出滲透率勞倫茲分布曲線Q,如圖2所示。值得注意的是,在作圖時需保證橫坐標軸和縱坐標軸長度相等,使繪圖區(qū)呈正方形。若所有點的滲透率數(shù)據(jù)均為同一數(shù)值,則說明該層屬于極端均質(zhì)儲層,其勞倫茲曲線表現(xiàn)為一條直線MN;若滲透率數(shù)據(jù)集中分布在某一點,則說明該層屬于極端非均質(zhì)儲層,勞倫茲曲線表現(xiàn)為一條折線MPN;一般情況下,該曲線介于MPN與MN之間,表現(xiàn)為上凸形態(tài),曲線Q偏離直線M N程度越高,即與直線MN所圍成的面積越大,說明儲層非均質(zhì)程度越強。

圖2 滲透率勞倫茲分布曲線

對滲透率貢獻率(累積百分數(shù))及其相應(yīng)的序數(shù)百分數(shù)各自取倒數(shù),依次在二維直角坐標系中投點,擬合對應(yīng)層位的線性回歸方程,即可得不同斜率(α)的直線,如圖3所示。其中,極端均質(zhì)儲層(MN)斜率值是1,擬合直線與X軸呈45°夾角;極端非均質(zhì)儲層(PN)斜率值是0,擬合直線與X軸平行;常規(guī)情況下斜率值α的取值范圍為0～1(如Q),定義該斜率值α為非均質(zhì)程度系數(shù),其特征是與非均質(zhì)程度呈負相關(guān),如此在統(tǒng)一標準下衡量儲層非均質(zhì)性得以實現(xiàn)。

圖3 非均質(zhì)程度系數(shù)分布圖

3 應(yīng)用實例

運用勞倫茲曲線法對隴東ZH342井區(qū)延10油層組進行層內(nèi)非均質(zhì)性定量研究。如圖1所示,該區(qū)延10油層組可根據(jù)區(qū)域輔助標志層劃分為三個砂層組,從上至下依次是延101砂層組、延102砂層組和延103砂層組,根據(jù)電性特征可識別出延101砂層組中Y1011砂體,延102砂層組中Y1021砂體,延103砂層組中Y1031砂體和Y1032砂體。分別統(tǒng)計該四段砂體(單砂層)中滲透率數(shù)值,降序排序后計算各單砂層的滲透率貢獻率,在直角坐標系中投點得到滲透率累積分布曲線。由圖4可知,各單砂層滲透率累積分布曲線上凸程度由大到小依次是Y1031,Y1032,Y1021,Y1011,可定性判斷出單砂層內(nèi)非均質(zhì)程度由弱到強分別是Y1011,Y1021,Y1032,Y1031。

圖4 延10油層組各單砂層勞倫茲曲線

對各點坐標進行倒數(shù)變換后再次投點,各單砂層對應(yīng)的數(shù)據(jù)散落在一條直線附近,求出各自的線性回歸方程,其斜率α值即為對應(yīng)單砂層的非均質(zhì)程度系數(shù)。由圖5所示,單砂層Y1011非均質(zhì)程度系數(shù)最大為0.4665;其次是單砂層Y1021,非均質(zhì)程度系數(shù)為0.2422;再次是單砂層Y1032,非均質(zhì)程度系數(shù)為0.1555;單砂層Y1031非均質(zhì)程度系數(shù)最小為0.0726。非均質(zhì)程度系數(shù)在統(tǒng)一衡量標準下定量表征了研究區(qū)延10油層組中單砂層非均質(zhì)程度由Y1031,Y1032,Y1021,Y1011依次減弱。

圖5 延10油層組各單砂層非均質(zhì)程度系數(shù)分布圖

4 結(jié) 論

1)通過勞倫茲曲線法對隴東地區(qū)ZH342井區(qū)延10油層組中砂體(單砂層)層內(nèi)非均質(zhì)性進行研究,單砂層Y1031非均質(zhì)性最強,非均質(zhì)程度系數(shù)是0.0726;單砂層Y1011非均質(zhì)性最弱,非均質(zhì)程度系數(shù)是0.4665。所對應(yīng)的延101砂層組、延102砂層組、延103砂層組儲層非均質(zhì)性依次增強。

2)從單砂層所對應(yīng)的控砂微相來看,非均質(zhì)程度系數(shù)相對較高的Y1011單砂層、Y1021單砂層和Y1032單砂層,非均質(zhì)程度相對較弱,由心灘微相所控制;非均質(zhì)程度系數(shù)相對較低的Y1031單砂層,非均質(zhì)程度相對較強,由河道砂微相所控制。表明控砂微相與砂體非均質(zhì)性有關(guān),心灘沉積砂體較為均質(zhì),河道沉積砂體較為非均質(zhì)。

3)勞倫茲曲線法評價儲層非均質(zhì)性,其計算方法考慮到數(shù)據(jù)自身的無界性,彌補了傳統(tǒng)算法的固有缺陷,所得出的非均質(zhì)程度系數(shù)使在統(tǒng)一標準下衡量儲層非均質(zhì)性得以實現(xiàn),是評價儲層非均質(zhì)性的有效參數(shù)。該方法減少了人為判斷的主觀性,能夠更為客觀準確地研究儲層非均質(zhì)特征,得到更加可靠的地質(zhì)認識。