高有瑞，尚希濤，唐一丹

(1.中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249;2.中石化勘探開發(fā)研究院，北京 100083;3.中石化國(guó)際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100083)

水濕基質(zhì)性灰?guī)r油藏自由水面的識(shí)別

高有瑞1，2，3，尚希濤3，唐一丹3

(1.中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249;2.中石化勘探開發(fā)研究院，北京 100083;3.中石化國(guó)際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100083)

自由水面的確認(rèn)對(duì)計(jì)算原始石油地質(zhì)儲(chǔ)量和井網(wǎng)部署有著重要的意義，同時(shí)也是合理避水實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)的依據(jù)?；?guī)r油藏RFT測(cè)試中資料的不確定性和地層的復(fù)雜性往往導(dǎo)致自由水面計(jì)算結(jié)果存在一定的偏差。利用毛管力校正和基準(zhǔn)面方法，校正篩選了RFT測(cè)試數(shù)據(jù)，并通過數(shù)學(xué)計(jì)算和概率分析的方法確定了水濕基質(zhì)性灰?guī)r地層的自由水面。實(shí)際應(yīng)用表明，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果符合程度較好，可用于自由水面的確定，研究成果對(duì)油田開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

灰?guī)r油藏;自由水面;原始石油地質(zhì)儲(chǔ)量;RFT測(cè)試

引 言

在油田開發(fā)初期階段，僅有少量的探井和評(píng)價(jià)井，無法準(zhǔn)確定位油水邊界。因此，合理利用鉆探結(jié)果、測(cè)井解釋資料和RFT測(cè)試數(shù)據(jù)確定自由水面，對(duì)于高效合理開發(fā)油田，降低初期開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，提高油田開發(fā)效益都有著重要的研究意義，特別是在海外高風(fēng)險(xiǎn)投資油田評(píng)價(jià)中更具有實(shí)用價(jià)值。

油藏中原始流體飽和度受重力和毛管力的雙重作用，當(dāng)油水毛管力為零時(shí)的水平面即為油藏的自由水面(FWL)。一般情況下，根據(jù)壓力隨深度變化的直線關(guān)系，利用測(cè)量深度和壓力數(shù)據(jù)繪制油層和水層壓力與深度的關(guān)系曲線，通過2條直線的交點(diǎn)確定自由水面［1－2］。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于孔隙介質(zhì)的潤(rùn)濕性、毛管壓力大小及鉆井液類型會(huì)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響［3］，例如鉆井時(shí)采用的油基泥漿會(huì)侵入油藏造成水濕油藏水層測(cè)量壓力高于真實(shí)壓力。另外在測(cè)量過程中的系統(tǒng)誤差，也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際的自由水面存在偏差［4］。因此，在利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行自由水面計(jì)算時(shí)，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的篩選校正，是保證計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。

1 自由水面計(jì)算方法

1.1 線性關(guān)系法

由于在油層或者水層中深度和壓力滿足線性關(guān)系，對(duì)于油層和水層中的某一深度Ho和Hw，可得出如下方程:

式中:po為深度Ho時(shí)的油層壓力，MPa;pw為深度Hw時(shí)的水層壓力，MPa;bo為油層壓力直線對(duì)應(yīng)的截距，MPa;bw為水層壓力直線對(duì)應(yīng)的截距，MPa;Go為油層壓力直線變化的梯度，MPa/m;Gw為水層壓力直線變化的梯度，MPa/m。

在自由水面處，Ho=Hw=Hfwl，且 po=pw=pfwl，式(1)、(2)聯(lián)立求解，可以得到自由水面Hfwl的計(jì)算公式:

式中:Hfwl為自由水面深度，m。

線性關(guān)系法計(jì)算簡(jiǎn)單，但計(jì)算結(jié)果為單一定值，無法對(duì)RFT測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，也無法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。

1.2 基準(zhǔn)面法

在水濕油藏中，油基泥漿進(jìn)入水層后，測(cè)量壓力會(huì)高于實(shí)際壓力，因此需要利用毛管力對(duì)測(cè)試的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。首先將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的毛管力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為油藏條件下的毛管力曲線［5－6］，按照孔隙度大小對(duì)毛管力曲線進(jìn)行區(qū)間劃分(圖1)，確定出毛管力隨孔隙度變化的模板，依據(jù)測(cè)井資料計(jì)算出孔隙度和飽和度［7－9］，通過與圖版的對(duì)比確定出毛管壓力大小，利用毛管力對(duì)RFT測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，校正公式如下:

式中:pc(So)為對(duì)應(yīng)飽和度下毛管力，MPa;pwc為經(jīng)毛管力校正后的壓力，MPa。

圖1 油藏條件下毛管壓力曲線

對(duì)任意基準(zhǔn)面Hd，都可以將地層壓力折算到該基準(zhǔn)面，通過折算后的數(shù)據(jù)對(duì)比即可剔除一些質(zhì)量較差的數(shù)據(jù)，保留能準(zhǔn)確反應(yīng)地層壓力的測(cè)試數(shù)據(jù)。

油層RFT測(cè)試的壓力數(shù)據(jù)點(diǎn)折算到基準(zhǔn)面時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力為:

水層RFT測(cè)試的壓力數(shù)據(jù)點(diǎn)校正后折算到基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的壓力為:

式(5)、(6)聯(lián)立可得到:

式中:Hd為基準(zhǔn)面深度，m;pdo為油層壓力折算到基準(zhǔn)面的壓力，MPa;pdw為水層壓力折算到基準(zhǔn)面的壓力，MPa。

通過基準(zhǔn)面的選取，由式(7)可以得到2種自由水面的計(jì)算方法。

(1)方法1。以油層任一點(diǎn)為基準(zhǔn)面(一般選擇油層頂部)，則在自由水面的計(jì)算中，Ho=Hw=Hfwl，且 po=pwc，式(7)可寫為:

(2)方法2。以自由水面為基準(zhǔn)面，則Hd=Hfwl，pdw=pdo，式(7)可寫為:

對(duì)比方法1和方法2可以看出，方法1以油層某基準(zhǔn)面為參考面，式(8)中已經(jīng)不含校正后的壓力pwc，雖然可以進(jìn)行自由水面的計(jì)算，但仍然是校正前的數(shù)據(jù)結(jié)果，適合校正前測(cè)試壓力的數(shù)據(jù)篩選;方法2應(yīng)用了所有的測(cè)試數(shù)據(jù)，并對(duì)水層壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，在計(jì)算油水界面時(shí)，通過油水層數(shù)據(jù)之間的兩兩組合，可確定出對(duì)應(yīng)的自由水面，再對(duì)計(jì)算的自由水面進(jìn)行概率分析，可求出可靠的自由水面深度。

2 應(yīng)用實(shí)例

伊朗F油藏為大型基質(zhì)性灰?guī)r水濕油藏，油水分布符合重力分異規(guī)律，早期探井采用油基泥漿鉆進(jìn)。油層中深為2 950 m，評(píng)價(jià)井FA－2完井深度為3 500 m，F(xiàn)A－2井在2 850～3 400 m進(jìn)行了RFT測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見圖2。儲(chǔ)層高樣實(shí)驗(yàn)給出的地層原油密度為821.9 kg/m3，地層水密度為1 051 kg/m3，通過常規(guī)的線性關(guān)系法計(jì)算的自由水面為3 120.25 m。

采用2種基準(zhǔn)面計(jì)算方法時(shí)，首先利用毛管力曲線對(duì)測(cè)試的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選校正，用方法1把測(cè)定數(shù)據(jù)折算到基準(zhǔn)面2 839 m(圖3)。

圖3 基準(zhǔn)面折算壓力

從圖3中可以看出，折算后的壓力基本在一個(gè)平面上，測(cè)試數(shù)據(jù)差異性不大，沒有特殊點(diǎn)出現(xiàn)，認(rèn)為測(cè)試的壓力數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，全部數(shù)據(jù)可用于自由水面的計(jì)算。將圖3中的15個(gè)油水壓力點(diǎn)兩兩配對(duì)，計(jì)算出56個(gè)自由水面進(jìn)行概率分析，分析結(jié)果見圖4。

圖4 自由水面概率分析

校正后的自由水面服從正態(tài)分布［10］，計(jì)算的自由水面為3 130.33 m，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差為41.14 m，與校正前結(jié)果相比自由水面增加10.08 m。依據(jù)上述自由水面計(jì)算與測(cè)井解釋結(jié)果，考慮毛管壓力計(jì)算中的油水過渡帶 (約75 m)和計(jì)算偏差41 m，射孔底深限定在3 014 m以上。已完鉆測(cè)試的3口生產(chǎn)井YF1、YF2和YF3井射孔深度確定在2 908 m到3 010 m，測(cè)試過程均不含水，證明了油水界面計(jì)算的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 完鉆井測(cè)試成果表

3 結(jié)論

(1)自由水面的準(zhǔn)確性對(duì)于儲(chǔ)量計(jì)算和井網(wǎng)部署有著重要的作用，尤其是對(duì)處于開發(fā)初期資料有限的油田。

(2)分析了影響RFT測(cè)試數(shù)據(jù)的因素，并通過毛管力校正，篩選了能準(zhǔn)確反應(yīng)地層特性的RFT測(cè)試的數(shù)據(jù)。

(3)通過數(shù)學(xué)計(jì)算和概率分析對(duì)自由水面計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相符，可用于油水關(guān)系的分析。

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Free water level determination for water wet matrix limestone reservoirs

GAO You － rui1，2，3，SHANG Xi － tao3，TANG Yi － dan3
(1．China University of Petroleum，Beijing 102249，China;2．Research Institute of Petroleum Exploration ＆ Development，SINOPEC，Beijing 100083，China;3．International Petroleum Exploration＆ Development Corporation，SINOPEC，Beijing 100083，China)

The determination of free water level is of great importance to the calculation of original oil in place and the deployment of well patterns and it is also the basis for guarding against water and realizing stable oil production．The uncertainty in the RFT test data and the complexity of the formations of limestone reservoirs usually lead to some errors in the calculation of free water level．In this paper，using capillary force calibration and datum level method，the RFT test data were calibrated and selected．In addition，the free water level of water wet matrix limestone formations was determined through mathematical calculation and probability analysis．The application results indicated that the calculated results were in good agreement with the actual results，so the research results will be of guiding significance in the oilfield development．

free water level;OOIP;RFT test

TE349

A

1006－6535(2011)06－0083－03

20110308;改回日期20110328

國(guó)家重大專項(xiàng)“伊朗Yadavaran油田油藏評(píng)價(jià)及開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”(2008ZX05031－003)

高有瑞(1966－)，男，高級(jí)工程師，1991年畢業(yè)于西南石油學(xué)院油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，2003年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)礦產(chǎn)資源普查與勘探專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)為中石化研究院在站博士后，從事含油氣田開發(fā)方面的研究與管理工作。

編輯 孟凡勤