劉傳奇

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

儲(chǔ)層真厚度求取新方法

劉傳奇

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

將數(shù)學(xué)方法與地質(zhì)情況相結(jié)合，根據(jù)儲(chǔ)層真厚度的定義、計(jì)算原理和公式，運(yùn)用地球物理的視角和研究方法，運(yùn)用儲(chǔ)層頂面的和底面的深度、構(gòu)造傾角、構(gòu)造傾向以及儲(chǔ)層的鉛垂厚度，推導(dǎo)出精確計(jì)算儲(chǔ)層真厚度的計(jì)算公式，創(chuàng)新地求取了儲(chǔ)層的真厚度。該方法與從井出發(fā)的常規(guī)計(jì)算方法相比，最大的優(yōu)勢(shì)是無需假定儲(chǔ)層的頂?shù)酌媸瞧叫械?，充分利用?chǔ)層底面的構(gòu)造信息，更為準(zhǔn)確地得到儲(chǔ)層的真厚度，具有方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、不易出錯(cuò)的特點(diǎn)。

鉆井視垂厚；真厚度；定向井；構(gòu)造傾角；構(gòu)造傾向

儲(chǔ)層真厚度表示了儲(chǔ)層沉積時(shí)的厚度，因此儲(chǔ)層真厚度的研究對(duì)研究?jī)?chǔ)層沉積時(shí)構(gòu)造的相對(duì)高低有很重要的意義，對(duì)研究定向井的產(chǎn)能及配產(chǎn)都有一定的指導(dǎo)意義。目前，文獻(xiàn)資料中求取儲(chǔ)層真厚度的方法都是從單一一口井的位置考慮，結(jié)合井斜角、方位角、儲(chǔ)層頂面構(gòu)造傾角等因素，選用不同公式進(jìn)行計(jì)算。從列昂托夫斯基的三個(gè)傳統(tǒng)公式到沈忠悅的一個(gè)通用公式，及至目前一些文章新的計(jì)算公式，都是需要對(duì)各井點(diǎn)位置處相關(guān)的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行精確的求取（不同的公式參數(shù)不完全相同，多者達(dá)到需要求取8個(gè)參數(shù)，并且還有參數(shù)規(guī)定正負(fù)的問題），并根據(jù)不同的情況選取相應(yīng)的計(jì)算公式[1-6]。這些方法或者假定儲(chǔ)層的頂面和底面是平行的，或者只考慮運(yùn)用儲(chǔ)層頂面構(gòu)造的傾角信息而忽視儲(chǔ)層底面的構(gòu)造，運(yùn)用信息不夠豐富，過程繁雜，極易出錯(cuò)，因而迫切需要一種新思路新方法計(jì)算儲(chǔ)層真厚度。

1 儲(chǔ)層真厚度求取新方法

根據(jù)真厚度的原始定義，結(jié)合沉積學(xué)的思維方式，充分利用儲(chǔ)層頂面的和底面的構(gòu)造信息，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出真厚度的計(jì)算公式，并利用幾個(gè)特殊角度，運(yùn)用三角公式進(jìn)行驗(yàn)證，得到了完全相同的結(jié)果，證明該公式是正確的。同時(shí)該公式避免了在運(yùn)用過程中需要人為計(jì)算多個(gè)參數(shù)、甚至還需要人為選取某些參數(shù)的正負(fù)值的難題。

1.1 幾個(gè)基本概念

傾向：地層中面狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素之一。垂直于走向線，沿地質(zhì)界面傾斜向下的方向所引的直線稱為傾斜線；傾斜線在水平面上的投影線所指的界面傾斜方向稱為傾向。在數(shù)值上與走向相差90°[7]。

真傾角：即在垂直地質(zhì)界面走向的橫剖面上所測(cè)定的此界面與水平參考面之間的兩面角。也就是傾斜線與其水平投影線之間的夾角[7]。

視傾角：真傾向與視傾向之間夾角在傾斜面上斜交走向線所引的任一直線均為視傾斜線（如在任一斜交巖層走向的露頭斷面上所見），視傾斜線與其在水平參考面上的投影線的夾角，叫視傾角[7]。

鉛垂厚度：過儲(chǔ)層頂面某一位置，其鉛垂線與儲(chǔ)層頂面和底面交點(diǎn)之間的長(zhǎng)度稱為儲(chǔ)層的鉛垂厚度。

真厚度：兩層面之間的距離稱為巖層的真厚度[8]，能真實(shí)表示儲(chǔ)層沉積時(shí)的厚度。

通常認(rèn)為儲(chǔ)層沉積是一個(gè)填平補(bǔ)齊的過程，因此儲(chǔ)層沉積結(jié)束時(shí)，儲(chǔ)層的頂面是水平的，在儲(chǔ)層頂面某位置作垂直于儲(chǔ)層頂面的垂線，該垂線與儲(chǔ)層底面的交點(diǎn)到頂面該點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度，也就是儲(chǔ)層沉積時(shí)的厚度，認(rèn)為是該儲(chǔ)層的真厚度。

圖1 模型的截面圖

1.2 新計(jì)算公式的推導(dǎo)

圖1是一個(gè)過頂面A'處的三角形A'AB'所確定的鉛垂平面的截面圖，該儲(chǔ)層的頂面和底面不需要假定是平行的，也不需要假定儲(chǔ)層的頂面和底面的傾向相同，通過頂面構(gòu)造的傾角、傾向、底面構(gòu)造的傾角和傾向及鉛垂厚度可求出該點(diǎn)處的真厚度。

頂面的A'點(diǎn)處構(gòu)造傾角為α，A'點(diǎn)對(duì)應(yīng)的底面A點(diǎn)處的構(gòu)造視傾角為β，當(dāng)頂?shù)酌娴臉?gòu)造方位角不同時(shí)，構(gòu)造視傾角為β小于底面構(gòu)造的真傾角，此時(shí)需要求出底面構(gòu)造的視傾角β。圖中TV是A點(diǎn)處的鉛垂厚度，TT是A點(diǎn)處的真厚度，A'B'垂直于儲(chǔ)層頂面，三條虛線分別為鉛垂線和水平線。其中TV=DB-DT，DB為儲(chǔ)層底的深度，DT儲(chǔ)層頂?shù)纳疃取?/p>

由三角函數(shù)可知

根據(jù)三角函數(shù)可知

得到

巖層的真傾角和視傾角的關(guān)系可以用數(shù)學(xué)式表示為[7]：

式中：β、λ、θ — 分別為巖層的視傾角、巖層的真傾角、真傾向和視傾向之間的夾角。

從討論中可知，模型中的真傾向和視傾向的夾角就是A點(diǎn)處頂面構(gòu)造的傾向與底面構(gòu)造傾向的夾角。而頂面和底面的傾向可以通過頂面和底面的構(gòu)造很容易的求出來。

綜合上面的推導(dǎo)，最后可以得到一個(gè)統(tǒng)一的公式：式中：DT、DB、α、λ、η、μ—分別為頂面構(gòu)造深度、底面構(gòu)造深度、頂面構(gòu)造傾角、底面構(gòu)造傾角、頂面構(gòu)造傾向、底面構(gòu)造傾向。

1.3 新方法的優(yōu)勢(shì)

從推導(dǎo)出的公式可以看到，公式中參數(shù)只涉及頂面和底面的構(gòu)造深度、頂面和底面的構(gòu)造傾角、頂面和底面的構(gòu)造傾向，就可以計(jì)算出該位置的儲(chǔ)層真厚度。相比文獻(xiàn)中計(jì)算公式每個(gè)井點(diǎn)處都需要計(jì)算6到7個(gè)參數(shù)，該公式更簡(jiǎn)單實(shí)用。同時(shí)對(duì)于油田范圍內(nèi)的儲(chǔ)層真厚度圖，傳統(tǒng)的方法是根據(jù)地球物理得到鉛垂厚度后，再用各井點(diǎn)處計(jì)算得到的真厚度進(jìn)行校正。顯然這是不規(guī)范的，因?yàn)殂U垂厚度與真厚度并非同一個(gè)概念，不能混為一談。

儲(chǔ)層真厚度計(jì)算新方法具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：無需假定儲(chǔ)層頂面和底面是平行的；無需假定定向井軌跡在儲(chǔ)層段是一直線段；無需計(jì)算定向井在儲(chǔ)層段的斜厚度；充分運(yùn)用儲(chǔ)層底面構(gòu)造的信息；避免計(jì)算井軌跡導(dǎo)線的方位角、傾向、傾角；避免根據(jù)井軌跡導(dǎo)線的方位與儲(chǔ)層頂面構(gòu)造的傾向和傾角之間的關(guān)系選取相應(yīng)公式的麻煩。

儲(chǔ)層真厚度計(jì)算新方法運(yùn)用的信息有：油田范圍內(nèi)儲(chǔ)層頂面的和底面的構(gòu)造深度、構(gòu)造傾角、構(gòu)造傾向。

從計(jì)算新方法運(yùn)用的信息可清楚地看到，新方法計(jì)算運(yùn)用的數(shù)據(jù)信息量大，而且各參數(shù)的求取都是計(jì)算機(jī)完成，快速、準(zhǔn)確，不僅提高工作效率，更重要的是提高了計(jì)算的準(zhǔn)確度。按照導(dǎo)線方向與構(gòu)造傾向的方向相同這種最簡(jiǎn)單的情況，當(dāng)儲(chǔ)層的頂面和底面不平行時(shí)，由于傳統(tǒng)的方法沒考慮底面的構(gòu)造傾角，肯定會(huì)存在誤差，并且頂面和底面的傾角相差越大，傳統(tǒng)方法計(jì)算儲(chǔ)層真厚度的誤差也越大。

2 應(yīng)用實(shí)例

通過地震資料的精細(xì)解釋、速度的精細(xì)分析和14口井儲(chǔ)層頂面和底面深度及位置的控制、得到較為準(zhǔn)確的頂面構(gòu)造圖和底面構(gòu)造圖，采用新方法，使用目前成熟商業(yè)軟件中的相應(yīng)模塊，求取砂體頂面各點(diǎn)的構(gòu)造傾角（圖2）、砂體底面各點(diǎn)的構(gòu)造傾角（圖3）、砂體頂面各點(diǎn)的構(gòu)造傾向（圖4）、砂體底面各點(diǎn)的構(gòu)造傾向（圖5），得到渤海A油田某砂體的儲(chǔ)層平面真厚度分布（圖6）。

圖2 砂體頂面構(gòu)造傾角

圖3 砂體底面構(gòu)造傾角

圖4 砂體頂面構(gòu)造傾向

圖5 砂體底面構(gòu)造傾向

圖6 砂體真厚度分布圖

表1為實(shí)鉆井的視垂厚與真厚度的比較，從表中清楚地看到實(shí)鉆井的視垂厚無法真實(shí)反映儲(chǔ)層的真厚度，這是因?yàn)閷?shí)鉆井的視垂厚與井斜、頂面的構(gòu)造傾角、底面的構(gòu)造傾角、井段導(dǎo)線的方位角、頂?shù)酌娴臉?gòu)造傾角有關(guān)。

N3井（表1）為水平井，沒有鉆遇儲(chǔ)層底面深度，實(shí)鉆井無法獲取實(shí)際儲(chǔ)層厚度，運(yùn)用新方法可準(zhǔn)確地求取此處的儲(chǔ)層真厚度。N4井（表1）實(shí)鉆視垂厚與真厚度相差只有1.3 m，N6井（表1）實(shí)鉆視垂厚與真厚度相差8.6 m，從相對(duì)誤差中可見，最大的誤差達(dá)到了58.5%，10口井中有5口井厚度誤差超過10%，這是一個(gè)較大的誤差，在工作中不容忽視。因而不能用實(shí)鉆井的視垂厚來判斷儲(chǔ)層的厚度，特別是在井斜較大、構(gòu)造較陡的位置，實(shí)鉆井的視垂厚分布規(guī)律往往與儲(chǔ)層的真厚度相差較大。只有儲(chǔ)層真厚度才能真實(shí)反映儲(chǔ)層沉積時(shí)的厚度，運(yùn)用儲(chǔ)層真厚度指導(dǎo)鉆井和產(chǎn)能計(jì)算才能合理配產(chǎn)、科學(xué)開采油田。

表1 真厚度與實(shí)鉆儲(chǔ)層視厚度比較

3 結(jié)論

針對(duì)儲(chǔ)層真厚度在地質(zhì)研究中的意義，通過理論模型的合理推導(dǎo)，結(jié)合儲(chǔ)層頂面構(gòu)造信息、底面構(gòu)造信息和實(shí)鉆井的信息，比較準(zhǔn)確地推導(dǎo)出一個(gè)統(tǒng)一的求取真厚度的公式，進(jìn)而求取儲(chǔ)層真厚度的平面展布。通過實(shí)鉆井的視垂厚與真厚度的對(duì)比，在井斜較大、構(gòu)造較陡的位置發(fā)現(xiàn)實(shí)鉆視垂厚相對(duì)儲(chǔ)層真厚度的誤差較大。只有根據(jù)儲(chǔ)層真厚度的平面分布規(guī)律，有針對(duì)性地布署井位和分析產(chǎn)能，才能為后續(xù)的鉆井及配產(chǎn)提供可靠依據(jù)。

[1] 朱志澄，宋鴻林.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[M].北京 ：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1990:328.

[2] 沈忠悅.一個(gè)通用的巖層厚度計(jì)算公式[J].地質(zhì)與勘探，1988，24(1):35-36.

[3] 武漢地質(zhì)學(xué)院.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1979:9-10.

[4] 佟再三.計(jì)算巖層真厚度的最簡(jiǎn)單程序[J].地質(zhì)與勘探，1985，21(3):38-39.

[5] 佟再三，佟潔.巖層真厚度計(jì)算的一個(gè)優(yōu)化程序[J].地層學(xué)雜志，1997，21(3):239-241.

[6] 何昌祥.巖層真厚度計(jì)算的改進(jìn)公式[J].中國(guó)區(qū)域地質(zhì)，1990(1):78-81.

[7] 胡明，廖太平.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007:14-16.

[8] 徐少康.巖層真厚度計(jì)算的新公式[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2006，28(4):209-217.

中海油自主攻破深水表層鉆井瓶頸

9月19日，由中海油研究總院牽頭承擔(dān)的國(guó)家“863計(jì)劃”海洋技術(shù)領(lǐng)域課題——“深水表層鉆井關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究”順利通過國(guó)家科技部組織的驗(yàn)收。自此，中海油獨(dú)立自主掌握了深水表層鉆井關(guān)鍵技術(shù)。

從2008年開始，中海油研究總院聯(lián)合中海油深圳分公司、中海油服、重慶科技學(xué)院、西南石油大學(xué)等企業(yè)和高校，經(jīng)5年攻關(guān)完成了該研究。

該課題成功研制出深水表層動(dòng)態(tài)壓井鉆井裝置、隨鉆環(huán)空壓力溫度監(jiān)測(cè)裝置，開發(fā)深水表層鉆井液及固井水泥漿體系，形成了一套適合深水表層鉆井設(shè)計(jì)和作業(yè)的實(shí)用技術(shù)。其中，深水表層鉆井井下環(huán)空壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及自適應(yīng)控制技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，深水表層無隔水管鉆井設(shè)計(jì)優(yōu)化方法、深水表層鉆井液、水泥漿體系和評(píng)價(jià)技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。目前，課題取得的成果已全部應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。

摘編自《中國(guó)海洋石油報(bào)》2012年10月19日

國(guó)務(wù)院批復(fù)天然氣“十二五”規(guī)劃

國(guó)家能源局局長(zhǎng)劉鐵男近日表示，《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》已獲國(guó)務(wù)院批復(fù)?！兑?guī)劃》明確，“十二五”期間我國(guó)將落實(shí)增加資源供應(yīng)、加快管網(wǎng)和LNG接收站建設(shè)、抓緊儲(chǔ)氣設(shè)施建設(shè)、加強(qiáng)科技創(chuàng)新、實(shí)施節(jié)約替代和提高能效工程等重點(diǎn)任務(wù)。

目前我國(guó)天然氣在能源結(jié)構(gòu)的整體占比遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家24%的平均水平?！兑?guī)劃》為我國(guó)天然氣發(fā)展提供了較好政策環(huán)境。

摘編自《石油商報(bào)》2012年11月5日

The New Calculation methods of True Reservoir Thickness

LIU Chuanqi
（Tianjin Branch of China National Offshore Oil Corporation, Tianjin 300452, China）

According to the def i nition, the calculation principle and formula of the true reservoir thickness, the true thickness of reservoirs has been calculated with mathematics and geophysical methods based on the geological conditions. With the top and bottom depth of the reservoirs, dip angle and trending of structure, the formula for calculation of the true reservoir thickness has been derived. Comparing with the conventional method, it is not necessary to assume that top and bottom surface of the reservoirs are parallel, which is one of the biggest advantages in calculation of the true reservoir thickness. By making full use of the bottom structure information, the true thickness of the reservoir can be calculated more accurately. This method is simple and accurate, with no errors.

apparent vertical thickness; true thickness; directional well; structure dip; structure trending

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2012.04.033

1008-2336（2012）04-0033-05

2012-04-27；改回日期：2012-05-30

劉傳奇，男，1979年生，中級(jí)職稱，碩士，地球物理專業(yè)，主要從事地球物理綜合解釋工作。

E-mail：liuchuanqi@126.com。