氣水過渡帶在平面構(gòu)造等深圖上的表示方法

譚學群

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院 重點項目技術(shù)支持中心，北京100083）

1 氣水過渡帶的表示方法

在只有氣水兩相存在的氣藏中，由于重力分異氣水分布常有一定的規(guī)律：氣在上，水在下，形成氣水界面［1］。氣水界面對于儲量評價和井位設(shè)計等工作意義重大。在石油天然氣行業(yè)標準中，提供了很多確定垂向上氣水界面的方法［2］，但如何將垂向上的氣水界面在平面構(gòu)造等深圖上表示出來，目前未見相關(guān)報道。

實際上，氣藏中并不存在氣水截然分開的界面，而是有一個氣水飽和度漸變的過渡帶［3］。氣水過渡帶在垂向上用氣水同層頂?shù)酌婧０未股顏肀硎?，在平面上用氣水?nèi)外邊界線作圖深度來表示。

嚴格來講，只要地層傾斜，平面上就可以在氣水過渡帶附近劃分5個區(qū)（圖1）：氣水同層頂面與儲（氣）層的底面交點在平面上的投影為氣水內(nèi)邊界，該點以內(nèi)為①區(qū)純氣層；氣水同層底面與儲（氣）層的頂面交點在平面上的投影為氣水外邊界，該點以外為⑤區(qū)純水層；氣水同層底面與儲（氣）層底面交點投影線與氣水內(nèi)邊界線之間為②區(qū)；氣水同層頂面與儲（氣）層頂面交點投影線與氣水外邊界線之間為④區(qū)；②區(qū)外邊界和④區(qū)內(nèi)邊界之間為③區(qū)。平面上②、③和④區(qū)為氣水過渡帶。從②區(qū)到④區(qū)純氣層越來越薄，純水層越來越厚。

圖1 氣水過渡帶附近存在的5個區(qū)

一般來說，在地層單元劃分較細、氣水同層段較薄（小于10m）的情況下，平面上氣水過渡帶很窄，氣水內(nèi)外邊界線基本重合，通常用一條線來表示氣水界面。但對于地層厚度較大、氣水同層段很厚的情況，就有必要在平面構(gòu)造等深圖上分別畫出氣水內(nèi)、外邊界線，為儲量評價和井位設(shè)計提供參考依據(jù)。

2 平面構(gòu)造圖上確定氣水內(nèi)外邊界的方法

氣水同層頂?shù)椎暮０未怪鄙疃炔⒉痪褪菤馑畠?nèi)外邊界線的平面作圖深度。因為平面構(gòu)造圖反映的是某一地層組的頂面，而不是其中的儲（氣）層的頂面。在實際工作中，通過研究提出了兩種方法，用來確定氣水內(nèi)外邊界線平面作圖深度。一種是剖面投影法，另一種是幾何計算法。

2.1 剖面投影法

該方法又分為氣藏剖面投影法和地震剖面投影法。

氣藏剖面投影法是通過作氣藏剖面圖（至少有一口井是純氣層，另一口井鉆遇了氣水界面，如圖2），按照氣水內(nèi)外邊界的定義，分別確定氣水內(nèi)外邊界投影與兩口井的距離比例關(guān)系。因為兩口井地層頂面深度已知，確定距離比例后在平面構(gòu)造圖上線性內(nèi)插并作構(gòu)造等深線的平行線，即可在平面圖上確定出氣水內(nèi)外邊界線。

圖2 平面構(gòu)造圖上確定氣水內(nèi)外邊界的方法——剖面投影法

這種方法的優(yōu)點是簡單和直觀，并且從幾何上可以證明，即使改變縱橫向的作圖比例也不影響最終的結(jié)果。但兩口井不能相距太遠，否則會因地層的厚度和傾角發(fā)生較大改變而影響結(jié)果。

地震剖面投影法與氣藏剖面投影法道理相同，首先將深度域的井資料轉(zhuǎn)到時間域地震剖面上［4］，然后再通過投影確定平面圖上投影點與兩井點的位置關(guān)系，進而確定出氣水內(nèi)外邊界線。這種方法的優(yōu)點同樣是簡單和直觀，而且基于地震資料這種硬數(shù)據(jù)，對地層的產(chǎn)狀更容易把握。缺點是各井點時深轉(zhuǎn)換存在誤差，一定程度上對結(jié)果產(chǎn)生影響。

2.2 幾何計算法

該方法是根據(jù)一口井的氣水界面資料，通過幾何計算，在平面構(gòu)造等深圖上確定出氣水內(nèi)外邊界線。

2.2.1 公式推導(dǎo)

如圖3所示，在平面構(gòu)造等深圖氣水過渡帶內(nèi)有一口直井，同時鉆遇了氣層、氣水同層和水層，井位處于圖1中的③區(qū)（圖3中陰影部分）。該井某一地層頂面海拔深度為 -5 100m，氣層頂面為G點，氣水同層頂面為F點，氣水同層底面為B點，儲層底面為H點。氣水同層頂面與氣層的底面交點D點在平面上的投影對應(yīng)氣水內(nèi)邊界線，該投影線與氣層頂面交點為E點，投影線的反向延長線與氣水同層底面交點為C點，氣水同層底面與氣層底面交點A點在平面上的投影對應(yīng)氣水外邊界線。

圖3 平面構(gòu)造圖上確定氣水內(nèi)外邊界的方法——幾何計算法

假設(shè)相鄰井的儲層厚度不變，即GH＝ED。

△AEC中和△AFB是相似三角形，有

式中，AB為平面構(gòu)造圖上井點與氣水外邊界的深度差，m；FB、DC為縱向上氣水同層的厚度，m；GH、ED為儲（氣）層的厚度，m。

AC在平面構(gòu)造等深圖上不是氣水內(nèi)外邊界的寬度，而是代表了氣水內(nèi)外邊界深度差，因此可以用FB表示，相當于在兩個坐標系下進行了轉(zhuǎn)換，這一點是該方法的關(guān)鍵。

故由式（1）可得

從式（2）中可以看出，要求得AB，只需要儲（氣）層的厚度和氣水同層的厚度。

AB求出后，用該井地層頂面海拔深度（-5 100 m）減去AB就得到氣水外邊界線的平面作圖深度，該作圖深度加上氣水界面的高度就是氣水內(nèi)邊界線的作圖深度。

2.2.2 誤差分析

圖3中，在③區(qū)范圍內(nèi)（陰影部分）任打一口井，AFE三點的連線并不都是直線，所以存在誤差，這在應(yīng)用時要注意。在儲層厚度不變的情況下地層越平緩，③區(qū)范圍越窄，誤差越小。

這種方法的優(yōu)點是，只根據(jù)一口井的資料就可以確定出平面上氣水內(nèi)外邊界線的作圖深度，不同人按照此方法計算會得到同樣的結(jié)果，比較客觀。誤差主要來自于兩方面的假設(shè)：一方面假設(shè)氣水過渡帶附近儲層厚度相等，另一方面假設(shè)圖3中AFE近似為直線。

以上介紹的兩種方法都比較實用，有各自的優(yōu)點和誤差，在實際應(yīng)用中最好相互驗證，結(jié)合使用。

3 實例分析

某碳酸鹽巖氣田主要含氣目的層為二疊系長興組，在長興組底部鉆遇底水層。該氣田構(gòu)造簡單，整體表現(xiàn)為NNE走向的大型長軸斷背斜型構(gòu)造，地層傾角約為6°。

表1為A井和B井的氣水界面資料及計算結(jié)果。

表1 某氣田長興組氣水界面資料及計算結(jié)果m

從表1可以看出，A井和B井同時鉆遇了純氣層、氣水同層、純水層，說明兩口井都在圖1的③區(qū)范圍內(nèi)，適合應(yīng)用幾何計算法。

應(yīng)用式（2）進行計算。

對于 A 井，F(xiàn)B＝8·4m，GH＝153·9m，所以AB＝0·4m。A井長興組分層頂面為-5 140·4m，故氣水外邊界為-5 140.8m，選-5 140m；氣水內(nèi)邊界為-5 132.4m，選-5 130m。

對于B井，F(xiàn)B＝63m，GH＝139·3m，所以AB＝20m。B井長興組分層頂面為-5 189m，故氣水外邊界為-5 209m，選-5 210m；氣水內(nèi)邊界為-5 146m，選-5 150m。

綜合兩口井資料，氣水內(nèi)邊界線的作圖深度平均為-5 140m，氣水外邊界線的作圖深度平均為-5 175m。

從表1可以看出，兩口井氣水同層厚度不超過63m，說明平面上氣水內(nèi)外邊界高差不大，氣水過渡帶之間任意兩口井儲層厚度變化不會太大；③區(qū)范圍更小，圖3中AFE組成的折線可近似為直線。因此假設(shè)條件不會對結(jié)果產(chǎn)生很大影響，誤差較小。

應(yīng)用剖面投影法計算氣水內(nèi)外邊界，相差不超過15m。

經(jīng)過研究，對該氣田平面上氣水過渡帶的分布有了新的認識，并據(jù)此提出了井位設(shè)計調(diào)整建議。

4 結(jié) 論

（1）氣藏中并不存在氣水截然分開的界面，而是有一個氣水飽和度漸變的過渡帶。氣水過渡帶在垂向上用氣水同層頂?shù)酌婧０未股畋硎?，在平面上用氣水?nèi)外邊界線作圖深度表示。

（2）只要地層傾斜，平面上就可以在氣水過渡帶附近劃分5個區(qū)。對于地層厚度較大、氣水同層段很厚的情況，有必要在平面構(gòu)造等深圖上分別畫出氣水內(nèi)外邊界線。

（3）平面上確定氣水內(nèi)外邊界線的作圖深度有剖面投影法和幾何計算法，各有優(yōu)點和誤差，應(yīng)該結(jié)合使用。

［1］張厚福，方朝亮，高先志，等.石油地質(zhì)學［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002：160.

［2］油氣田開發(fā)專業(yè)標準化委員會.SY／T6 313.2-1998油氣水界面確定方法 氣水界面［S］.北京：中國石油天然氣總公司，1998.

［3］華永川.川東北飛仙關(guān)組鮞灘氣藏氣水界面預(yù)測方法［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（8）：76-77.

［4］吳超，王曉云，葉翠華，等.利用暗點技術(shù)確定氣藏氣水界面—— 以柯克亞E2k氣藏為例［J］.新疆石油地質(zhì)，2002，23（6）：528-529.