譚學群

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院 重點項目技術支持中心，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造等深圖上表示出來，目前未見相關報道。

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底面海拔垂深來表示，在平面上用氣水內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邊界，該點以內為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，就有必要在平面構造等深圖上分別畫出氣水內、外邊界線，為儲量評價和井位設計提供參考依據。

2 平面構造圖上確定氣水內外邊界的方法

氣水同層頂底的海拔垂直深度并不就是氣水內外邊界線的平面作圖深度。因為平面構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），按照氣水內外邊界的定義，分別確定氣水內外邊界投影與兩口井的距離比例關系。因為兩口井地層頂面深度已知，確定距離比例后在平面構造圖上線性內插并作構造等深線的平行線，即可在平面圖上確定出氣水內外邊界線。

圖2 平面構造圖上確定氣水內外邊界的方法——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系，進而確定出氣水內外邊界線。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據，對地層的產狀更容易把握。缺點是各井點時深轉換存在誤差，一定程度上對結果產生影響。

2.2 幾何計算法

該方法是根據一口井的氣水界面資料，通過幾何計算，在平面構造等深圖上確定出氣水內外邊界線。

2.2.1 公式推導

如圖3所示，在平面構造等深圖氣水過渡帶內有一口直井，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氣水內邊界線，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氣水外邊界線。

圖3 平面構造圖上確定氣水內外邊界的方法——幾何計算法

假設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在平面構造等深圖上不是氣水內外邊界的寬度，而是代表了氣水內外邊界深度差，因此可以用FB表示，相當于在兩個坐標系下進行了轉換，這一點是該方法的關鍵。

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（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，只根據一口井的資料就可以確定出平面上氣水內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果，比較客觀。誤差主要來自于兩方面的假設：一方面假設氣水過渡帶附近儲層厚度相等，另一方面假設圖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，在實際應用中最好相互驗證，結合使用。

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。該氣田構造簡單，整體表現為NNE走向的大型長軸斷背斜型構造，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果。

表1 某氣田長興組氣水界面資料及計算結果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，適合應用幾何計算法。

應用式（2）進行計算。

對于 A 井，FB＝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；氣水內邊界為-5 132.4m，選-5 130m。

對于B井，FB＝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；氣水內邊界為-5 146m，選-5 150m。

綜合兩口井資料，氣水內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。因此假設條件不會對結果產生很大影響，誤差較小。

應用剖面投影法計算氣水內外邊界，相差不超過15m。

經過研究，對該氣田平面上氣水過渡帶的分布有了新的認識，并據此提出了井位設計調整建議。

4 結 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底面海拔垂深表示，在平面上用氣水內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，有必要在平面構造等深圖上分別畫出氣水內外邊界線。

（3）平面上確定氣水內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，應該結合使用。

［1］張厚福，方朝亮，高先志，等.石油地質學［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.川東北飛仙關組鮞灘氣藏氣水界面預測方法［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（8）：76-77.

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