高有瑞，尚希濤，唐一丹

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

水濕基質(zhì)性灰?guī)r油藏自由水面的識別

高有瑞1，2，3，尚希濤3，唐一丹3

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

自由水面的確認對計算原始石油地質(zhì)儲量和井網(wǎng)部署有著重要的意義，同時也是合理避水實現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)的依據(jù)。灰?guī)r油藏RFT測試中資料的不確定性和地層的復(fù)雜性往往導(dǎo)致自由水面計算結(jié)果存在一定的偏差。利用毛管力校正和基準面方法，校正篩選了RFT測試數(shù)據(jù)，并通過數(shù)學計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。實際應(yīng)用表明，計算結(jié)果與實際結(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)儲量;RFT測試

引 言

在油田開發(fā)初期階段，僅有少量的探井和評價井，無法準確定位油水邊界。因此，合理利用鉆探結(jié)果、測井解釋資料和RFT測試數(shù)據(jù)確定自由水面，對于高效合理開發(fā)油田，降低初期開發(fā)風險，提高油田開發(fā)效益都有著重要的研究意義，特別是在海外高風險投資油田評價中更具有實用價值。

油藏中原始流體飽和度受重力和毛管力的雙重作用，當油水毛管力為零時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條直線的交點確定自由水面［1－2］。但在實際應(yīng)用中，由于孔隙介質(zhì)的潤濕性、毛管壓力大小及鉆井液類型會對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響［3］，例如鉆井時采用的油基泥漿會侵入油藏造成水濕油藏水層測量壓力高于真實壓力。另外在測量過程中的系統(tǒng)誤差，也會導(dǎo)致計算結(jié)果與實際的自由水面存在偏差［4］。因此，在利用這些數(shù)據(jù)進行自由水面計算時，對測量數(shù)據(jù)進行必要的篩選校正，是保證計算結(jié)果準確性的基礎(chǔ)。

1 自由水面計算方法

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時的油層壓力，MPa;pw為深度Hw時的水層壓力，MPa;bo為油層壓力直線對應(yīng)的截距，MPa;bw為水層壓力直線對應(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的計算公式:

式中:Hfwl為自由水面深度，m。

線性關(guān)系法計算簡單，但計算結(jié)果為單一定值，無法對RFT測試數(shù)據(jù)進行篩選，也無法對測量數(shù)據(jù)進行校正。

1.2 基準面法

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

式中:pc(So)為對應(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

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

油層RFT測試的壓力數(shù)據(jù)點折算到基準面時對應(yīng)的壓力為:

水層RFT測試的壓力數(shù)據(jù)點校正后折算到基準面對應(yīng)的壓力為:

式(5)、(6)聯(lián)立可得到:

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

通過基準面的選取，由式(7)可以得到2種自由水面的計算方法。

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

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

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

2 應(yīng)用實例

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。油層中深為2 950 m，評價井FA－2完井深度為3 500 m，F(xiàn)A－2井在2 850～3 400 m進行了RFT測試，測試結(jié)果見圖2。儲層高樣實驗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)系法計算的自由水面為3 120.25 m。

采用2種基準面計算方法時，首先利用毛管力曲線對測試的壓力數(shù)據(jù)進行篩選校正，用方法1把測定數(shù)據(jù)折算到基準面2 839 m(圖3)。

圖3 基準面折算壓力

從圖3中可以看出，折算后的壓力基本在一個平面上，測試數(shù)據(jù)差異性不大，沒有特殊點出現(xiàn)，認為測試的壓力數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，全部數(shù)據(jù)可用于自由水面的計算。將圖3中的15個油水壓力點兩兩配對，計算出56個自由水面進行概率分析，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］，計算的自由水面為3 130.33 m，計算標準偏差為41.14 m，與校正前結(jié)果相比自由水面增加10.08 m。依據(jù)上述自由水面計算與測井解釋結(jié)果，考慮毛管壓力計算中的油水過渡帶 (約75 m)和計算偏差41 m，射孔底深限定在3 014 m以上。已完鉆測試的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，測試過程均不含水，證明了油水界面計算的準確性和實用性。測試結(jié)果見表1。

表1 完鉆井測試成果表

3 結(jié)論

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

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

(3)通過數(shù)學計算和概率分析對自由水面計算的結(jié)果進行了對比，計算結(jié)果與實際結(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

國家重大專項“伊朗Yadavaran油田油藏評價及開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”(2008ZX05031－003)

高有瑞(1966－)，男，高級工程師，1991年畢業(yè)于西南石油學院油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲碩士學位，2003年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(北京)礦產(chǎn)資源普查與勘探專業(yè)，獲博士學位，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