古莉，赵军，胡洪，杨永杰

（1．西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都610500；2．西安石文软件有限公司，陕西 西安710075；3．中国石油集团测井有限公司，陕西 西安710077）

0 引 言

港西地区属于陆相碎屑岩油藏，经过长期注水开发，油藏储层孔隙结构发生了较大变化，尤其是进入中高含水期注水开发的油田出砂严重，注入水利用率低，开发效益低。通过对港西地区地质概况以及储层宏观和微观性质的研究，对开发前期和开发后期的水驱油效果进行对比，总结出大孔道对水驱油效果的影响因素，选取适当的着眼因素对储层中存在的大孔道进行综合识别。国内外主要利用试井、测井以及岩心分析等手段对大孔道进行定性或定量识别。王祥等［1］将根据注水剖面测井资料的异常响应特征总结出识别地层大孔道的方法，如时间推移测井方法、同位素追踪法等应用于现场资料解释，提高了注水剖面测井资料解释精度；史有刚等［2］采用注水井井口压降双对数曲线诊断大孔道的存在，方法简单且资料容易取得，其可行性也在对生产井的封堵调剖中得到证实。本文提出运用模糊决策理论识别大孔道的方法。该方法综合了多种表现因素对大孔道进行识别，实现了分层次加权，最大程度地体现出综合识别方法的优越性，在一定程度上避免了错判与漏判，在实际应用中取得了良好的效果。

1 大孔道形成机理与影响因素

油藏注水采收的过程中注入水在储层中的流动以及压力和流速的改变，使得储层性质发生了一系列的变化，促使了大孔道的形成［3－4］。

1．1 大孔道形成的微观特征

图1为开发初期以及高含水阶段港西某井岩心薄片的扫描电镜图像，从图1可见，经过长期的注水冲刷，储层孔隙结构已经发生了显著变化，黏土矿物受注入水冲刷明显减少，岩石骨架溶蚀现象普遍，孔隙喉道增大，形成了大孔道，连通性变好。

图1 港西某井扫描电镜图

1．2 储层宏观变化规律

通过港西地区注水前后储层层内和层间非均质参数的对比分析发现，注水开发过程中储层宏观非均质性变化较为明显，注水开发后大部分水淹层的层内和层间变异系数都比未水洗层大，层内和层间非均质性均有所增强。

粒度的变化在储层宏观性质中变化也较为明显。图2为统计的港西某层段不同注水时期的粒度分布图。可见粒度分布随注水开发发生显著变化。粒度随注水开发时间的增长向高粒度中值集中，说明储层微粒随注入水冲刷发生了运移。此外，储层平均孔隙度、渗透率、含油饱和度以及润湿性等也随着水驱油的进程而产生相应的规律性变化。

1．3 大孔道形成的影响因素

（1）对于泥质胶结的疏松砂岩油藏，由于注入水长期冲刷，油藏中的黏土矿物膨胀、分散、运移而被冲走或冲散，储层微观孔隙结构、黏土矿物含量和产状等均发生了很大变化，使储层孔隙度、渗透率、泥质含量也产生了明显变化，促进了大孔道的形成。

图2 港西某层段注水前后粒度分布图

（2）正韵律沉积，非均质性严重，随着注水时间增加，注入水主要沿高渗透层突进，增加了层内层间矛盾，加剧了大孔道的形成［5］。

（3）港西地区相应工区为典型的河流相沉积，在水驱油过程中，注入水总是优先进入河道，并沿河道向下游方向突进，到特高含水期易形成大孔道。

（4）港西开发区早期以注清水为主，未经脱氧。注入水携带的溶解氧使原油受到一定程度的氧化，原油性质变坏，黏度变大，注水后水沿高渗透带“指进”严重，至特高含水期成为水的渗流通道，冲刷淘洗形成大孔道。

（5）采用强采强注方式，注水倍数增加，也会加剧大孔道的形成［6－7］。

2 大孔道模糊层次分析识别法

模糊综合评判是应用模糊变换原理和贴近度原则，考虑与被评价事物相关的各个因素，对其作综合评价［8－9］。对大孔道进行模糊识别，首先需要确定着眼因素，建立着眼因素集和权重集，通过模糊矩阵运算确定评判标准，将模糊层次分析得出需要进行识别的样本计算值与解释标准进行对比，可以得到识别结果。

2．1 着眼因素选择［10－12］

大孔道形成后储层的物性参数、黏土矿物、非均质性及流体性质等方面发生许多变化。这些变化在新钻调整井的常规测井、生产测井以及生产动态监测等方面明显区别于一般储层的测井响应特征。总结这些响应的特点能够为实现大孔道的测井识别提供重要依据。

图3 西×井注水后测井曲线图

自然电位曲线主要测量流体界面的离子交换能力，其幅度值升高表明油层内流体交换能力增强。一般水淹情况下，自然电位值会降低，但在注入水长期强力冲刷形成大孔道后，含水率上升，油层的泥质含量和含油饱和度都大幅降低，大大减小了离子交换阻力，使水淹油层显示出某些水层的响应特征，从而引起自然电位值增大（如图3中港西×井1068～1077m井段）。

声波时差曲线受储层物性、流体性质影响，随着孔隙度的增大，岩石纵波速度呈降低趋势。在长期注水开采中，蒙脱石等黏土矿物会吸水膨胀，产生蚀变，使岩石结构发生变化，总孔隙度增加，这往往造成声波时差值较大孔道形成之前增大（如图3中港西×井1068～1077m井段）。

电阻率曲线主要反映距井眼较远处油层的电阻情况，岩石骨架及其中的流体是电阻率的主要贡献者。大孔道形成以后，孔隙中的油被注入水代替，岩石润湿性转变为亲水，降低了岩石骨架电阻率。通过重合电阻率曲线，大孔道形成后测得的电阻率曲线值较开发初期显著降低。大孔道形成前所测电阻率曲线与形成后的电阻率曲线重合程度差（见图3）。

2．2 确定评判标准

2．2．1 评判决策模型建立

根据模糊数学原理［13］，如果用于评判一个事物的因素只由单层因素组成，则评判决策模型为

式中，B为模糊综合判别矩阵；A为评判因素权重集（简称权重集）；R为评价矩阵。

大孔道的模糊判别由2个层次的因素组成，故决策模型也应由2个层次构成，即

式中，A1、R1、A2、R2、A3、R3分别为测井、生产和地质因素的权重集和评价矩阵，在这里称作次级权重集和评价矩阵。

2．2．2 确定次级评判因素权重集

在大孔道模糊综合评判系统中采用主客观综合法确定各评判因素权重，即综合主观和客观评判的意见对大孔道进行识别。

主客观综合法中的主观权重B可以采用九标度法和方根法计算。将每一结构层次内各指标两两比较其重要性的大小，写成矩阵形式，得到一个判断矩阵，并用方根法计算权重，最后进行归一化，可得到主观权重B。

采用变异系数法计算各指标的客观权重H。设有n个参评样本分别对其m个指标进行评定。为便于衡量各指标重要程度，首先根据同一结构层次内的各因素实际值，根据其分级标准，分别得到其隶属度值，得到隶属度矩阵。

分别计算各指标隶属度的均值r和方差S。各指标变异系数为

对Vj归一化，得各指标的权数［h1，h2，…，hm］。

根据九标度法和变异系数法计算得到的主观权重和客观权重得到综合权重。主客观综合法计算因素权重的数学表达式为

式中，α、β分别为主观权重和客观权重在综合权重计算中所占的比例系数，这里分别取0．4和0．6。

2．2．3 构造评价矩阵

不同的着眼因素数值量纲不同，在构造评价矩阵之前必须对量纲不同的测井数据进行标准化处理。计算方法为

式中，X为测井数据值；Xmax、Xmin分别为测井响应的最大值和最小值；X′为标准化之后的输出值。

对着眼因素集中的单因素进行评判；结合评语集中的结论得到单一因素对评语集的映射；将各个次级因素综合起来，构造成评价矩阵。以测井因素为例，含有的次级因素有4种（自然电位、深感应、中感应、声波时差），评语集中的结论有2种（大孔道、非大孔道），式（2）中的评价矩阵R1应为一个2×4的矩阵，即

同理，生产因素和地质因素的评价矩阵R2、R3分别为2×2和2×4型矩阵。一级评价矩阵R为2×3型矩阵。模型中，取测井因素、生产因素和地质因素的权重分别为0．3、0．3、0．4，经过全面分析，大孔道判别标准：

若综合判断值≥0．88，判断对象为大孔道层；

若综合判断值＜0．88，判断对象为非大孔道。

2．3 判别模型的适用

将所选井段地层的各评价因素指标值（相应数值或经标准化校正后的值）按照设定权重进行加权运算，求得第1层次评价因素的指标值，然后按2．2．3节中所述的权重（测井因素0．3、生产因素0．3、地质因素0．4）进行相加，将得到的数值与判别标准进行比照，可以得到判别结果。

表1为大孔道模糊综合评判采用现场资料计算结果。从表1中可以看出，采用模糊综合评判方法得到的结论跟现场解释结论符合得比较好，基本能满足现场应用的要求。

表1 模糊综合判别法计算实例

3 结 论

（1）水驱油藏大孔道的形成与地质条件及储层的物性变化有着密切联系。通过对地质概况和储层性质的研究，对储层各宏观和微观参数变化的分析可以得出大孔道的形成机理及影响因素，便于模糊层次模型的建立和评价权重的分配。

（2）声波时差、中感应、深感应、自然电位等测井方法对孔隙度或者地层流体性质响应明显，可以作为模糊层次分析中用于识别大孔道的重要因素。

（3）模糊层次分析法综合了多种表现因素对大孔道进行识别，避免了使用单因素识别大孔道的局限性，实现了分层次加权，最大程度地体现出综合识别方法的优越性，在一定程度上避免了错判与漏判，在实际应用中取得了良好的效果。

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