曹 軍，郝仲田，張向前，關(guān) 印

（1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452；2. 中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司工程技術(shù)作業(yè)中心，天津 300452）

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一種電纜測(cè)壓數(shù)據(jù)應(yīng)用新方法

曹 軍1，郝仲田2，張向前1，關(guān) 印1

（1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452；2. 中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司工程技術(shù)作業(yè)中心，天津 300452）

摘 要：在渤海油田，電纜測(cè)壓取樣技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。傳統(tǒng)的壓力數(shù)據(jù)解釋主要是將地層壓力與其深度做交會(huì)圖，線性回歸計(jì)算流體密度并判斷流體界面。此文是基于該方法，在多年從事測(cè)壓作業(yè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的一種地層壓力系數(shù)與深度之間的規(guī)律，并推導(dǎo)了壓力系數(shù)與深度之間的關(guān)系式，對(duì)關(guān)系式進(jìn)行了一定的討論，討論結(jié)果恰與事實(shí)規(guī)律相符，可以作為一種對(duì)測(cè)壓數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋的新方法，獲得了幾種測(cè)壓數(shù)據(jù)的新用途。

關(guān)鍵詞：壓力系數(shù)；深度；測(cè)壓數(shù)據(jù)；解釋方法

1 電纜測(cè)壓取樣技術(shù)

目前，電纜測(cè)壓取樣技術(shù)在渤海油田應(yīng)用十分廣泛，其作為探井必測(cè)的測(cè)井項(xiàng)目，在油氣勘探評(píng)價(jià)過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用。電纜測(cè)壓取樣技術(shù)顧名思義具有兩個(gè)主要的作用，一是測(cè)取地層壓力；二是直接抽取地層流體樣品［1］。地層流體樣品直觀可視，具有充分的說(shuō)服力；地層壓力數(shù)據(jù)由專業(yè)人員利用地層壓力的規(guī)律進(jìn)行解釋。多年以來(lái)，渤海油田對(duì)地層壓力數(shù)據(jù)解釋的方法主要是將地層壓力與其深度做線性回歸計(jì)算流體密度來(lái)區(qū)分流體性質(zhì)并判斷流體界面［2-3］。

地層流體密度計(jì)算公式［4］：

式中：ρ為地層流體密度，g/cm3；P1和P2分別為深度點(diǎn)D1和D2的地層壓力，psi（1 psi=6.895kPa）； 1.422為單位換算系數(shù)。

一般情況下利用地層壓力與深度做交會(huì)圖，當(dāng)回歸直線的斜率小于0.98時(shí)認(rèn)為儲(chǔ)層是含有油氣的，當(dāng)油較稠時(shí)，因密度與水接近，很難區(qū)分是純油還是油水混合物，同時(shí)回歸線因斜率相近，也很難通過(guò)回歸線延長(zhǎng)線交點(diǎn)準(zhǔn)確劃分流體界面，在傳統(tǒng)的壓力數(shù)據(jù)解釋方法出現(xiàn)不確定性的情況下，急需一種新的壓力數(shù)據(jù)解釋方法進(jìn)行補(bǔ)充。如圖1左部分為地層壓力與深度交會(huì)圖，圖中各點(diǎn)幾乎都在同一條直線上，似乎流體性質(zhì)是相同的，而在圖1右部分的地層壓力系數(shù)與深度交會(huì)圖上，數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布具有明顯差異。

圖1 深度與地層壓力及地層壓力系數(shù)交會(huì)對(duì)比圖

2 地層壓力系數(shù)與深度的規(guī)律性關(guān)系

在渤海油田直井測(cè)壓作業(yè)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)用地層壓力除以其對(duì)應(yīng)的測(cè)量井深，將獲得的商稱為“地層壓力系數(shù)”。在多年測(cè)壓作業(yè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在測(cè)得的地層壓力數(shù)據(jù)一致性較好的情況下，在同一儲(chǔ)層，當(dāng)流體性質(zhì)相同時(shí)，其地層壓力系數(shù)與深度點(diǎn)在二者交會(huì)圖上成直線排列；當(dāng)流體性質(zhì)不同時(shí)，同一流體性質(zhì)的壓力點(diǎn)，其壓力系數(shù)與深度同樣成直線排列，而且回歸直線的延長(zhǎng)線交點(diǎn)恰好為流體界面。

為什么地層壓力系數(shù)與深度也具有線性關(guān)系呢？為了研究這個(gè)問(wèn)題，以計(jì)算地層流體密度的靜水壓力公式作為理論依據(jù)，在此基礎(chǔ)上將壓力系數(shù)與深度的關(guān)系進(jìn)行推導(dǎo)［4-6］。首先如圖2所示，做推導(dǎo)模型，設(shè)上部地層厚度為H0，流體密度為ρ0，地層底部壓力為P0；又設(shè)A點(diǎn)和B點(diǎn)均為儲(chǔ)層內(nèi)任意點(diǎn)，壓力系數(shù)分別為αA和αB，深度分別為H1和H2，測(cè)得的地層壓力分別為P1和P2。以深度為橫坐標(biāo)，壓力系數(shù)為縱坐標(biāo)做交會(huì)圖，將AB兩點(diǎn)用直線相連，得到的直線斜率設(shè)為k。則有如下方程組：

式中：G為重力常數(shù)。

通過(guò)方程組的推導(dǎo)計(jì)算，得到：

因儲(chǔ)層一般埋藏較深，H1、H2近似于H0，式（6）變?yōu)椋?/p>

則斜率k為一個(gè)常數(shù)，可以得出結(jié)論：在正常壓力系統(tǒng)情況下，同一儲(chǔ)層相同流體壓力點(diǎn)的壓力系數(shù)與對(duì)應(yīng)的深度呈線性關(guān)系。在異常壓力系統(tǒng)情況下，本文暫不做討論。

圖2 計(jì)算深度與地層壓力系數(shù)關(guān)系模型示意圖

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 分析儲(chǔ)層流體性質(zhì)，尋找流體界面［7-8］

通過(guò)上面推導(dǎo)出的式（7），可以看到斜率k的大小主要取決于密度ρ1，在同一壓力系統(tǒng)中，儲(chǔ)層流體密度不同斜率就不同，反過(guò)來(lái)可以把壓力數(shù)據(jù)在壓力系數(shù)與深度交會(huì)圖上進(jìn)行線性回歸，利用回歸直線斜率的不同來(lái)區(qū)分儲(chǔ)層流體性質(zhì)，而不同流體回歸直線的延長(zhǎng)線交點(diǎn)既為流體界面。在正常壓力系數(shù)情況下，ρ0近似于1.02，當(dāng)儲(chǔ)層流體為油氣時(shí)，密度小于1，斜率為負(fù)值，當(dāng)儲(chǔ)層流體為水時(shí)斜率近似為0。油氣與水回歸直線的斜率差異明顯，可以清楚的區(qū)分油氣水層，更利于準(zhǔn)確尋找油氣水界面。

圖3是渤中地區(qū)一口探井的常規(guī)測(cè)井曲線及壓力數(shù)據(jù)與深度的交會(huì)圖，靠左邊的是地層壓力系數(shù)與深度的交會(huì)圖，中間的是地層壓力與深度的交會(huì)圖，靠右邊的是常規(guī)測(cè)井曲線。從常規(guī)測(cè)井曲線上看，1 960～1 976 m層段為明顯的頂油底水特征，測(cè)井解釋油水界面在1 965.9 m；測(cè)壓作業(yè)在該層段測(cè)得6個(gè)有效壓力點(diǎn)，從地層壓力系數(shù)與深度交會(huì)圖上可以看到下面三個(gè)點(diǎn)近豎直排列，為典型的水層特征，上面三個(gè)點(diǎn)也成直線排列，斜率為正值（因深度坐標(biāo)向下是變大的），為油層特征，兩條直線的延長(zhǎng)線相交夾角均很大，近似為正交，交點(diǎn)深度位置明顯，可以準(zhǔn)確的劃分油水界面，從多圖聯(lián)動(dòng)線上可以看到，油水界面位置與常規(guī)測(cè)井解釋是一致的；從地層壓力與深度的交會(huì)圖上同樣可以看到明顯的水線和油線，但是二者的延長(zhǎng)線相交的夾角較小，近似平行，交點(diǎn)深度位置不明確，容易出現(xiàn)偏差。

圖3 渤中某井深度與地層壓力數(shù)據(jù)交會(huì)圖及測(cè)井解釋

3.2 放大數(shù)據(jù)之間的規(guī)律關(guān)系，更適用于解釋和檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量

在地層壓力系數(shù)與深度的交會(huì)圖上對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析相當(dāng)于對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行了放大，壓力數(shù)據(jù)之間的規(guī)律性關(guān)系表現(xiàn)的更為明顯，便于進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)的精細(xì)解釋，同時(shí)因?yàn)閷?shù)據(jù)進(jìn)行放大的同時(shí)也將誤差進(jìn)行了放大，可以清楚地顯示數(shù)據(jù)點(diǎn)質(zhì)量，有助于剔除不可信的壓力點(diǎn)。

圖4左邊為地層壓力與深度交會(huì)圖，右邊為地層壓力系數(shù)與深度交會(huì)圖，從圖上可以看到地層壓力與深度交會(huì)圖上的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)基本上是成直線排列的，看不出那個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)讀數(shù)誤差較大，更看不出數(shù)據(jù)點(diǎn)代表的流體性質(zhì)有何區(qū)別；而在地層壓力系數(shù)與深度交會(huì)圖上，明顯看出壓力點(diǎn)的分布特征：上面三個(gè)點(diǎn)和下面三個(gè)點(diǎn)的流體性質(zhì)不同，上面第一個(gè)點(diǎn)與后兩個(gè)點(diǎn)不在一條直線上且靠下，說(shuō)明可能是有氣頂或者測(cè)量數(shù)據(jù)有誤差；下面三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)靠上的數(shù)據(jù)點(diǎn)與另兩個(gè)不完全在一條直線上，說(shuō)明數(shù)據(jù)質(zhì)量有少許偏差。

3.3 單井進(jìn)行壓力系統(tǒng)的分析

結(jié)合3.1節(jié)的論述，從式（6）不難推導(dǎo)出，在地層壓力系數(shù)與深度交會(huì)圖上，同一油水系統(tǒng)的儲(chǔ)層完整的壓力數(shù)據(jù)點(diǎn)排列特征為：下部水線為近豎直線，上部油線為斜向上的直線，頂部氣線為斜率更大的斜向上的直線。根據(jù)這個(gè)特征可以對(duì)單井儲(chǔ)層與儲(chǔ)層之間是否是同一油水系統(tǒng)或者中間有隔層進(jìn)行分析解釋。

圖4 深度與地層壓力及地層壓力系數(shù)交會(huì)圖

圖5是秦皇島地區(qū)一口探井的常規(guī)測(cè)井曲線及壓力數(shù)據(jù)與深度的交會(huì)圖，同樣，靠左邊的是地層壓力系數(shù)與深度的交會(huì)圖，中間的是地層壓力與深度的交會(huì)圖，靠右邊的是常規(guī)測(cè)井曲線。從常規(guī)測(cè)井曲線上看，從1 075 m到1 120 m之間的儲(chǔ)層特征是上部?jī)?chǔ)層為油層，下部?jī)?chǔ)層為水層，那么這部分井段的各個(gè)儲(chǔ)層是否為同一套油水系統(tǒng)，儲(chǔ)層之間是否有隔層，從常規(guī)測(cè)井曲線和地層壓力與深度交會(huì)圖上是無(wú)法進(jìn)行分析和解釋的。在地層壓力系數(shù)與深度交會(huì)圖上卻可以做單井油水系統(tǒng)和隔層的分析，在圖5的地層壓力系數(shù)與深度的交會(huì)圖上，綠色線是最上面的油層兩個(gè)壓力數(shù)據(jù)點(diǎn)的回歸直線，紅色線是中間厚層油層四個(gè)壓力數(shù)據(jù)點(diǎn)回歸的直線，藍(lán)色線為底水層兩個(gè)點(diǎn)的回歸直線，黑色線為下部水層三個(gè)點(diǎn)的回歸直線，綠色線與紅色線代表的儲(chǔ)層之間隔著兩個(gè)泥巖層和一個(gè)薄層油層，中間無(wú)水層，因二者斜率相近，近乎重合，排除數(shù)據(jù)誤差關(guān)系，二者應(yīng)為同一直線，符合同一壓力系統(tǒng)中相同流體性質(zhì)的地層壓力系數(shù)與深度成直線排列的規(guī)律，說(shuō)明二者之間在井筒外部地層是連通的，屬于同一油水系統(tǒng)。但是，同為水層壓力數(shù)據(jù)回歸線的藍(lán)色線和黑色線，在地層壓力系數(shù)與深度交會(huì)圖上是平行關(guān)系，而且連線之間存在很長(zhǎng)的距離，可以肯定，二者不可能同為一條直線，說(shuō)明二者處于不同的油水系統(tǒng)中，不僅在井筒中，而且在井筒以外區(qū)域，二者之間存在隔層。

圖5 秦皇島某井深度與地層壓力數(shù)據(jù)交會(huì)圖及測(cè)井解釋

4 結(jié)論

應(yīng)用地層壓力系數(shù)與深度的交會(huì)圖對(duì)測(cè)壓數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋很巧妙地將壓力數(shù)據(jù)之間另一方面的規(guī)律性關(guān)系明顯地展示出來(lái)，并且將內(nèi)嵌關(guān)系有效地進(jìn)行了放大，便于對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)解釋，使解釋人員能夠清楚地分辨壓力數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)及流體界面，還可以進(jìn)行壓力系統(tǒng)分析，是值得向測(cè)井解釋人員推薦的一種新方法。但是，應(yīng)用地層壓力系數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確解釋的前提是測(cè)量的壓力數(shù)據(jù)要十分準(zhǔn)確，建議在實(shí)際應(yīng)用中結(jié)合地層壓力與深度交會(huì)圖一起使用，用地層壓力與深度交會(huì)圖做全井段的解釋，對(duì)部分井段使用地層壓力系數(shù)與深度交會(huì)圖做精細(xì)解釋。

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中圖分類(lèi)號(hào)：P631.8+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.062

文章編號(hào)：1008-2336（2016）02-0062-04

收稿日期：2015-12-25；改回日期：2016-02-22

第一作者簡(jiǎn)介：曹軍，男，1982年生，碩士，2005年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，一直從事測(cè)井資料錄取解釋及相關(guān)技術(shù)管理工作。E-mail：caojun3@cnooc.com.cn。

A New Method for Interpretation of Cable Pressure Data

CAO Jun1， HAO Zhongtian2， ZHANG Xiangqian1， GUAN Yin1
（1. Engineering and Technology Branch of CNOOC Energy Development Limited Company， Tianjin 300452， China；2. Engineering and Technical Operations Center of CNOOC Tianjin Branch ， Tianjin 300452， China）

Abstract：Cable pressure sampling technique has been used widely in Bohai Oilfeld. In the conventional method， the interpretation of pressure data is commonly conducted by plotting the cross plot of formation pressure with depth， and calculating the fuid density by linear regression， and then determining the fuid interface. Based on the principles of the conventional method and the experience and inspiration obtained from the pressure measuring operation in many years， the authors summarized the rule of formation pressure coeffcients changing with the depth and inferred the relationship between the pressure coeffcient and the depth. The formula matches with the actual situations well and has been applied successively in practice. Therefore， it can be used as a new method for the interpretation of pressure-measuring data.

Keywords：Pressure coeffcient； depth； pressure-measuring data； interpretation method