神木气田太原组储层分类评价研究

车桥，何文祥

（油气资源与勘探技术教育部重点实验室（长江大学）长江大学地球环境与水资源学院，湖北 武汉430100）

对储层进行合理的分类是评价储层的基础［1］。储层评价是油气田勘探开发中的基础工作，评价储层的过程就是对储层认识深化的过程［2］。到目前为止，国内有众多学者运用不同的方法对储层评价做了许多深入地研究，同时也提出了一些定量评价的方法：唐骏等［3］根据孔隙度、渗透率、含油饱和度和小层砂岩厚度4个参数制定了储层评价指标，对鄂尔多斯盆地姬塬地区长81储层进行定量评价；马立文等［1］运用Q型聚类分析与判别函数法对冀东老爷庙油田庙28X1区块东一段进行储层评价；杨波等［4］选取孔隙度、渗透率、含油饱和度、砂岩厚度和油层厚度作为评价储层的特征参数，对城壕油田西259井区长32储层进行了分类和评价工作。笔者将根据鄂尔多斯盆地神木气田的地质资料，运用Q型聚类分析法和判别函数分析法对该区域进行储层评价。

1 聚类分析法与判别分析法

1.1 Q型聚类分析原理

现假设有n个样品，每个样品观测了p个参数，以xij表示经过数据变换的第i个样品的第j项参数，则形成如下的数据矩阵：

现把n个样品看成p维空间的n个样品点，则样品间的亲疏程度可用距离来衡量。定义第i个样品与第j个样品间的距离为：

dij的值越小，就说明2个样品之间的相似程度越大。

把n个样品看成p维空间的向量，此时第i个样品向量与第j个样品向量之间的夹角余弦称为相似系数，计算公式如下：

cosθ值的取值范围是［－1，1］，如果其值越接近1，则说明2个样品的相似程度越高。

1.2 判别分析法原理

1）计算每个变量的均值和方差，进行数据标准化：

2）求自相关系数矩阵R＝（rij）p×p，其中：

3）求R的特征值λ1≥λ2≥…≥λp及对应的特征向量U1，U2，…，Up，其中：

4）计算：

5）计算加权系数：

6）令 B＝（bij）p×p，αT＝（a1，a2，…，ap），计算B（BTB）－1α。

7）计算出综合判别函数y＝xTB（BTB）－1α，xT为标准变量。

8）检验聚类分析的结果。

2 储层分类评价的参数选择

鄂尔多斯盆地是一个稳定沉降、坳陷迁移、扭动明显的多旋回克拉通盆地。盆地内部构造简单，地层平缓，油气资源丰富。神木气田位于鄂尔多斯盆地二级构造单元伊陕斜坡东北部，西侧紧邻榆林气田。在沉积研究方面，兰朝利等［5～6］研究了太原组（Pt）沉积特征，提出了太原组以潮控三角洲与碳酸盐岩潮坪沉积，并提供了丰富的岩心分析资料，主要的储集砂体类型是水下分流河道，具有低孔低渗，砂体形态复杂、厚度变化大、储层非均质性较强的特点。由于储层特征的研究是油气田开发工作的基础，对储层进行合理的定量划分是评价储层的基础［7］。因此，展开对神木地区二叠系太原组储层的综合评价研究已成为神木气田天然气开发的一个核心问题。

结合研究区的地质特点，选择了测井、岩心和试验分析等资料丰富的30口井，包括了该区储层所有岩石类型和成岩相类型。表征储层特征的参数很多，包括微观、宏观、非均质及产能等静、动态资料，怎样合理地选择储层分类评价参数，直接影响储层评价的效果与准确度［1］。根据研究区域的资料情况，笔者选用孔隙度、渗透率、含气饱和度和泥质含量4个参数作为储层分类评价的参数，建立储层分类的样品集（见表1）。

3 评价结果分析

3.1 储层聚类结果分析

现应用Q型聚类分析的方法对所选的30口井的样品进行分类处理，试验结果表明可以将30个样品分为3类，即Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类，分类结果如图1所示。

表1 神木气田太原组储层分类标准样品集数据

根据图1分别计算每类标准类型储层的孔隙度均值、渗透率均值、含气饱和度均值以及泥质含量均值，其结果如表2所示。从表2可以看出，Ⅰ类储层是最好的，Ⅱ类储层较好，而Ⅲ类储层是最差的。由Ⅰ类到Ⅲ类储层，孔隙度、渗透率和含气饱和度的值依次减小，泥质含量的值依次增大，即储层质量由好变坏，说明该区域储层非均值性强的特征。结合该区域的沉积相分析结果，Ⅰ类储层主要分布在水下分流河道微相，沉积物的粒度最粗，孔渗物性最好；Ⅱ类和Ⅲ类储层储层主要分布在河口坝微相和支流间湾微相等，沉积物粒度也较细，泥质含量较高，其孔渗物性较差，说明该分类是合理有效的，其地质意义明确。

图1 太原组储层聚类判别分类谱系图

3.2 判别函数分析对储层分类的检验

利用聚类分析所建立的样品集，通过判别分析获得2个标准化系数判别函数：

式中，φ为孔隙度；K为渗透率；Sg为含气饱和度；Vsh为泥质含量。

从表2可以看出，泥质含量与含气饱和度与2个判别函数关系密切。同时利用这2个判别函数在个案上的函数值，作出合并的判别结果分布图（见图2）。

表2 标准储层对应参数分析数据均值统计表

由图2可以看出，聚类分析中Ⅱ类储层中有1个样品点介于Ⅰ类储层和Ⅱ类储层之间，除此之外其他全部样品与Q型聚类分析的结果一致，吻合率高达96.67%以上，说明所建立的评判函数与评判指标的分类标准符合精度要求。根据所建立的判别函数，计算其他的井样品的判别指标，也同样可以确定储层的类型。

4 结论

图2 判别函数在个案上的函数值分布图

1）应用Q型聚类分析对鄂尔多斯盆地神木气田二叠系太原组储层样品进行了分类评价，将其储层划分为3类。从Ⅰ类到Ⅲ类储层的物性逐步变差，Ⅰ类储层主要分布于水下分流河道微相，Ⅱ类和Ⅲ类储层储层主要分布于河口坝微相和支流间湾微相，与平面上沉积微相的展布特征相符。

2）在Q型聚类分析的基础上，应用判别函数分析法对3类评价指标来检验，其检验的结果表明Q型聚类分析对该研究区的储层类别划分指标的选择是合理的（一致率高达96.67%以上），也同样说明所建立的评判函数与评判指标的分类标准符合精度要求。

［1］马立文，窦齐丰，彭仕宓，等.用Q型聚类分析与判别函数法进行储层评价——以冀东老爷庙油田庙28X1区块东一段为例 ［J］.西北大学学报（自然科学版），2003，33（1）：83～86.

［2］刘克奇，徐俊杰，杨喜峰.“权重法”在东濮凹陷卫城81断块沙四段储层评价中的应用 ［J］.特种油气藏，2005，12（1）：46～48，55.

［3］唐俊，王琪，马晓峰，等.Q型聚类分析和判别分析法在储层评价中的应用——以鄂尔多斯盆地姬塬地区长81储层为例 ［J］.特种油气藏，2012，19（6）：28～31，142.

［4］杨波，高清祥，杨杰.聚类分析法在城壕油田西259井区长32储层分类评价中的应用 ［J］.石油天然气学报（江汉石油学院学报），2010，32（6）：22～26.

［5］兰朝利，张永忠，张君峰，等.神木气田太原组储层特征及其控制因素 ［J］.西安石油大学学报（自然科学版），2010，25（1）：7～11，108.

［6］兰朝利，张君峰，陶维祥，等.鄂尔多斯盆地神木气田太原组沉积特征与演化 ［J］.地质学报，2011，85（4）：533～542.

［7］侯瑞云，刘忠群.鄂尔多斯盆地大牛地气田致密低渗储层评价与开发对策 ［J］.石油与天然气地质，2012，33（1）：118～128.