**篇油气储层驱替单元渗流理论
第1章驱替单元基本概念
1.1驱替单元概念的提出
自从Hearn等于1984年提出流动单元(flow unit)的概念以来[1，2]，其已被广泛应用于油田的勘探、开发领域[3-5]。如今，基于流动单元发展而兴起的驱替单元的研究对油田开发特别是二次采油和三次采油具有实际意义，它不仅促进了地质体描述定量化，而且促进了地质与油藏的结合[6]。
1.静态的流动单元方法
储层流动单元研究是国外20世纪80年代中后期兴起的一种储层研究方法，90年代国内才开始对其进行探索性研究[7，8]。这类研究包括对地下油水分布规律进行分析、对剩余油分布进行预测，其对油田开发特别是二次采油和三次采油具有很强的实际意义[9，10]。然而，由于具体的地质条件和实际资料的限制及研究问题的出发点不同，对流动单元的认识及研究方法也不完全一致。以往对流动单元的研究方法一般分为以地质研究为主的流动单元划分方法(沉积相法、层次分析法、非均质综合指数法)和以数学手段为主的储层参数分析法[流动分层指标(FZI)法[11]、孔喉几何形状R35法、生产动态参数法、多参数综合法]两类[12]。流动单元是在流体研究中提出的，目前，对流动单元的概念、划分方法及控制因素等方面尚未完全达成共识。
流动单元是一个影响流体流动的岩性和岩石物理性质在内部相似的储集岩体，并与其他岩体的岩石物理性质有一定的差别。按照这一概念，一个储集岩体可以划分为若干个岩石物理性质各异的流动单元块体。在块体内部，影响流体流动的地质参数(储层孔隙度、渗透率、孔隙结构、表面性质及相对渗透率*线)相似，块体间则表现出岩性、岩石物理性质的差异性，从而具有不同的流体流动特征[13]。
20世纪90年代，我国学者开始对流动单元进行研究。裘怿楠教授认为流动单元是砂体内部建筑结构的一部分，同时还指出流动单元是一个相对的概念，应根据油田的实际地质、开发条件而定。1996年、1999年裘怿楠教授和穆龙新教授又进一步阐述了这个思想，并提出油田在不同开发阶段面临的储层非均质矛盾是不同的，在开发初期合注合采条件下，流动单元即油砂体；在细分层系开发条件下，流动单元为成因单元砂体组合；在加密井网开发条件下，流动单元为成因单元砂体；在厚油层提高采收率条件下，流动单元为孔隙单元[14，15]。
总之，自从流动单元的概念提出以来，很多学者应用这一概念开展了储层表征或储层评价研究。然而，不同学者对这一概念的认识仍存在着一定的分歧。
2.地质体储量等级(地质甜点)思想
与静态的流动单元方法类似，人们也提出了地质甜点的方法。所谓“甜点”是从国外油气勘探开发界的“sweet heart”一词直接翻译而来，表示地下油气富集且具有经济开采价值的区域(包括油气藏内垂向的深度范围或平面的某一区域)。在油气勘探开发过程中，“甜点”意味着在大面积的含油气区或长距离含油气层段中，往往有一部分是在当前经济、技术条件下具有较好开发效益的部分，这些发育较好的部分在纵、横向上分布可能都不成片，所以称为“甜点”。寻找“甜点”是油气勘探开发工程中不懈追求的目标，而在油气藏开发过程中，“甜点”不仅是一种静态的指标，还具有动态的内涵。其分布和规模意味着动态的地质储量。
油气藏的储量通常按照储量的可靠程度进行分级。根据石油、天然气储量的规范，已发现的油气藏的储量按照探明程度由低到高，依次分为预测储量、控制储量和探明储量三级。
预测储量是指在圈闭预探阶段获得了油流、气流或综合解释有油气存在时，对有进一步勘探价值的、可能存在的油气藏估算求得的、确定性很低的地质储量。这种储量计算的参数是由类比法确定的，因此可估算一个储量范围值。预测储量是制定评价勘探方案的依据。
控制储量是在某一圈闭内预探井中发现工业油气流后，以建立探明储量为目的，在评价钻探阶段钻了少数评价井后所计算的储量。该级储量通过地震详查和综合勘探技术查明圈闭形态，对所钻的评价井已做详细的单井评价。通过地质、地球物理综合研究，已初步确定油藏类型和储层的沉积类型，以及大体控制含油面积和储层厚度的变化趋势，对油藏复杂程度、产能大小和油气质量已做初步评价，其相对误差不超过±50%。
探明储量是在油气田评价钻探阶段完成或基本完成后计算的储量，并在现代技术和经济条件下可提供开采并能获得社会经济效益的可靠储量。探明储量是编制油田开发方案，进行油田开发建设投资决策和油气田开发分析的依据。对于油田的探明储量，应尽可能充分利用现代地球物理勘探技术和油藏探边测试方法，查明油藏类型、含油构造形态、储层厚度、岩性、物性及含油性变化和油气水边界等数据，并对储量做出更进一步的评价，其相对误差不超过±20%。
不过，这三种储量等级都属于静态储量，在油气田开发过程中，还应充分重视动态储量，即“剩余储量”。剩余储量指的是油田投入开发后，探明储量与累计采出量之差，是截至某一日期保有的可采储量。因此，剩余储量都将带有一个时间点，这是静态储量所不具备的特点。对剩余储量的衡量，就要通过油藏方法精确地确定“剩余油”的位置及规模。这些剩余油便成为油藏开采时随时间变化的地质“甜点”。油藏在开发全过程中，应分阶段地不断深化对油藏的认识，特别是要注意油藏投产后再也难以取准的资料，精确地认识剩余储量的大小及其分布，才能把各部分的储量*大限度地利用起来。尤其是针对已经开采较长时间后的油藏，如已至高含水或超高含水期的油藏，找寻剩余油成为这类老油田挖潜的主要研究工作，这一工作的意义尤为重大。所以，寻找有效的地质“甜点”成为长效资源接替*有力的方法之一。
3.驱替单元渗流理论的提出
驱替单元渗流理论是基于流动单元的概念而提出的，考虑油气开采过程中储层特性、多相流体变化、开采方法与工艺手段、流场结构变化等全过程，从渗流场动态的角度出发研究油气开发规律，与流动单元的研究方法有本质区别。此前的流动单元研究方法都属于静态方法，这种方法的流动单元一般分为三个层次。其中，**个层次为连通体，第二个层次为部分连通单元(简称流动单元)，第三个层次为驱替单元(狭义的流动单元)。
连通体为流动单元的**个层次。在连通体内部，虽然储层质量有差别，但各处是连通的。连通体外缘被层间隔层、横向隔挡体和(或)封闭断层所限定，连通体之间不发生流体渗流[16]。
在连通单元内部往往存在着一定规模、一定数量的渗流屏障，将连通体分割成若干个部分连通的储集单元，即部分被渗流屏障所遮挡，但另一部分又与其他单元相连通。这些在连通体内部被渗流屏障部分分割的单元称为部分连通单元，简称流动单元，如*流河点坝内的侧积体。在注水开发过程中，这一层次的单元影响着注采对应关系，易导致剩余油富集，是油田开发中后期的重点研究单元[17，18]。
在连通单元内部，储层孔隙结构及渗透率可能发生动态变化。为表达这种差异，需将连通单元进一步细分，将其分为若干个具有相似储层质量与渗流特征的单元，即驱替单元，此为流动单元的第三个层次，也就是狭义的流动单元[19]。
从本质上讲，流动单元是具有相似渗流特征的储集单元，不同的单元具有不同的渗流特征，单元间的界面为储集岩体内分割若干连通体的渗流屏障界面及连通体内部的渗流差异“界面”。
然而，不同学者对流动单元的概念有不同的理解。*初提出的流动单元的概念主要强调储集体内部性质的差异性，流动单元的划分是将差异性较大的储集岩体划分成若干个块体，使在同一块体内影响流体流动的岩性和岩石物理性质相似，不同块体的岩性和岩石物理性质有一定的差别。现有的流动单元的概念大多从静态参数出发，没有从渗流的角度考虑问题。储层流动单元的研究重点在于储层表征或储层评价研究[18，20，21]，背离了流动单元的本质和通过储层流动单元分析地下油水运动规律、预测剩余油分布的初衷。
因此，目前储层流动单元研究的主流方向是驱替单元的研究，流动单元可定义为“储层内部被渗流屏障界面及渗流差异界面所分割的具有相似渗流特征的储集单元”。
储层流动单元的分类实质上是驱替单元的分类，通过合理的划分方法及准则，将流动单元分为若干个类别，以体现同类流动单元内渗流特征的相似性及不同类流动单元渗流特征的差异性。然而，此前所采用的静态方法主要存在以下特点。
(1)从研究对象出发，静态的流动单元研究方法主要为单井识别法与多井识别法。然而，原油的驱替过程是在储层多孔介质中进行的，现有的流动单元研究方法无法反映流体储层中的流动规律。
(2)从研究手段出发，静态的流动单元研究方法主要有两类[3，4]：以地质研究为主，通过地质静态参数划分的流动单元无法反映不同开发阶段的油水分布规律；以数学手段为主的储层参数法划分的各流动单元不具有明确的物理含义。
(3)除此之外，油田开发后期，由于长期的注水开发，注入水低效无效循环问题严重，使水驱波及范围降低，采收率下降。然而，作为一种地质体描述定量化手段，静态的流动单元研究方法并没有很好地将地质与油藏结合起来，无法描述与解决开发后期无效驱动的问题，为油田开发调整提供依据。
综上，静态的流动单元并没有体现出不同单元“流动”的特点，只能作为一种评价储层好坏的手段，无法反映不同开发阶段的油水分布规律，以及分析储层开发后期无效驱替的范围及影响。
如何科学地对流动单元进行分类，通过划分流动的快慢，描述驱替过程中的有效驱动与无效驱动，使之与开发效果相匹配，是静态流动单元研究中无法解决的问题。流动单元，顾名思义需要反映流体流动的特征。因此，流动单元具有动态性，在油田开发过程中，储层孔隙结构和渗透率可能发生动态变化，从而导致渗流差异的变化，因此驱替单元的类型也会有所变化。从这一点出发，流动单元应该视为一个动态的概念。流动单元的动态性只涉及流动单元的第三个层次，即驱替单元，因为在开发过程中，连通体及渗流屏障不会发生变化，变化的只是储层质量[12]。
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