水湿基质性灰岩油藏自由水面的识别

高有瑞，尚希涛，唐一丹

(1.中国石油大学，北京 102249;2.中石化勘探开发研究院，北京 100083;3.中石化国际石油勘探开发有限公司，北京 100083)

水湿基质性灰岩油藏自由水面的识别

高有瑞1，2，3，尚希涛3，唐一丹3

(1.中国石油大学，北京 102249;2.中石化勘探开发研究院，北京 100083;3.中石化国际石油勘探开发有限公司，北京 100083)

自由水面的确认对计算原始石油地质储量和井网部署有着重要的意义，同时也是合理避水实现油田稳产的依据。灰岩油藏RFT测试中资料的不确定性和地层的复杂性往往导致自由水面计算结果存在一定的偏差。利用毛管力校正和基准面方法，校正筛选了RFT测试数据，并通过数学计算和概率分析的方法确定了水湿基质性灰岩地层的自由水面。实际应用表明，计算结果与实际结果符合程度较好，可用于自由水面的确定，研究成果对油田开发具有一定的指导意义。

灰岩油藏;自由水面;原始石油地质储量;RFT测试

引 言

在油田开发初期阶段，仅有少量的探井和评价井，无法准确定位油水边界。因此，合理利用钻探结果、测井解释资料和RFT测试数据确定自由水面，对于高效合理开发油田，降低初期开发风险，提高油田开发效益都有着重要的研究意义，特别是在海外高风险投资油田评价中更具有实用价值。

油藏中原始流体饱和度受重力和毛管力的双重作用，当油水毛管力为零时的水平面即为油藏的自由水面(FWL)。一般情况下，根据压力随深度变化的直线关系，利用测量深度和压力数据绘制油层和水层压力与深度的关系曲线，通过2条直线的交点确定自由水面［1－2］。但在实际应用中，由于孔隙介质的润湿性、毛管压力大小及钻井液类型会对测量数据产生影响［3］，例如钻井时采用的油基泥浆会侵入油藏造成水湿油藏水层测量压力高于真实压力。另外在测量过程中的系统误差，也会导致计算结果与实际的自由水面存在偏差［4］。因此，在利用这些数据进行自由水面计算时，对测量数据进行必要的筛选校正，是保证计算结果准确性的基础。

1 自由水面计算方法

1.1 线性关系法

由于在油层或者水层中深度和压力满足线性关系，对于油层和水层中的某一深度Ho和Hw，可得出如下方程:

式中:po为深度Ho时的油层压力，MPa;pw为深度Hw时的水层压力，MPa;bo为油层压力直线对应的截距，MPa;bw为水层压力直线对应的截距，MPa;Go为油层压力直线变化的梯度，MPa/m;Gw为水层压力直线变化的梯度，MPa/m。

在自由水面处，Ho=Hw=Hfwl，且 po=pw=pfwl，式(1)、(2)联立求解，可以得到自由水面Hfwl的计算公式:

式中:Hfwl为自由水面深度，m。

线性关系法计算简单，但计算结果为单一定值，无法对RFT测试数据进行筛选，也无法对测量数据进行校正。

1.2 基准面法

在水湿油藏中，油基泥浆进入水层后，测量压力会高于实际压力，因此需要利用毛管力对测试的压力数据进行校正。首先将实验测定的毛管力数据转换为油藏条件下的毛管力曲线［5－6］，按照孔隙度大小对毛管力曲线进行区间划分(图1)，确定出毛管力随孔隙度变化的模板，依据测井资料计算出孔隙度和饱和度［7－9］，通过与图版的对比确定出毛管压力大小，利用毛管力对RFT测试数据进行校正，校正公式如下:

式中:pc(So)为对应饱和度下毛管力，MPa;pwc为经毛管力校正后的压力，MPa。

图1 油藏条件下毛管压力曲线

对任意基准面Hd，都可以将地层压力折算到该基准面，通过折算后的数据对比即可剔除一些质量较差的数据，保留能准确反应地层压力的测试数据。

油层RFT测试的压力数据点折算到基准面时对应的压力为:

水层RFT测试的压力数据点校正后折算到基准面对应的压力为:

式(5)、(6)联立可得到:

式中:Hd为基准面深度，m;pdo为油层压力折算到基准面的压力，MPa;pdw为水层压力折算到基准面的压力，MPa。

通过基准面的选取，由式(7)可以得到2种自由水面的计算方法。

(1)方法1。以油层任一点为基准面(一般选择油层顶部)，则在自由水面的计算中，Ho=Hw=Hfwl，且 po=pwc，式(7)可写为:

(2)方法2。以自由水面为基准面，则Hd=Hfwl，pdw=pdo，式(7)可写为:

对比方法1和方法2可以看出，方法1以油层某基准面为参考面，式(8)中已经不含校正后的压力pwc，虽然可以进行自由水面的计算，但仍然是校正前的数据结果，适合校正前测试压力的数据筛选;方法2应用了所有的测试数据，并对水层压力数据进行校正，在计算油水界面时，通过油水层数据之间的两两组合，可确定出对应的自由水面，再对计算的自由水面进行概率分析，可求出可靠的自由水面深度。

2 应用实例

伊朗F油藏为大型基质性灰岩水湿油藏，油水分布符合重力分异规律，早期探井采用油基泥浆钻进。油层中深为2 950 m，评价井FA－2完井深度为3 500 m，FA－2井在2 850～3 400 m进行了RFT测试，测试结果见图2。储层高样实验给出的地层原油密度为821.9 kg/m3，地层水密度为1 051 kg/m3，通过常规的线性关系法计算的自由水面为3 120.25 m。

采用2种基准面计算方法时，首先利用毛管力曲线对测试的压力数据进行筛选校正，用方法1把测定数据折算到基准面2 839 m(图3)。

图3 基准面折算压力

从图3中可以看出，折算后的压力基本在一个平面上，测试数据差异性不大，没有特殊点出现，认为测试的压力数据质量可靠，全部数据可用于自由水面的计算。将图3中的15个油水压力点两两配对，计算出56个自由水面进行概率分析，分析结果见图4。

图4 自由水面概率分析

校正后的自由水面服从正态分布［10］，计算的自由水面为3 130.33 m，计算标准偏差为41.14 m，与校正前结果相比自由水面增加10.08 m。依据上述自由水面计算与测井解释结果，考虑毛管压力计算中的油水过渡带 (约75 m)和计算偏差41 m，射孔底深限定在3 014 m以上。已完钻测试的3口生产井YF1、YF2和YF3井射孔深度确定在2 908 m到3 010 m，测试过程均不含水，证明了油水界面计算的准确性和实用性。测试结果见表1。

表1 完钻井测试成果表

3 结论

(1)自由水面的准确性对于储量计算和井网部署有着重要的作用，尤其是对处于开发初期资料有限的油田。

(2)分析了影响RFT测试数据的因素，并通过毛管力校正，筛选了能准确反应地层特性的RFT测试的数据。

(3)通过数学计算和概率分析对自由水面计算的结果进行了对比，计算结果与实际结果相符，可用于油水关系的分析。

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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

国家重大专项“伊朗Yadavaran油田油藏评价及开发关键技术研究”(2008ZX05031－003)

高有瑞(1966－)，男，高级工程师，1991年毕业于西南石油学院油气田开发工程专业，获硕士学位，2003年毕业于中国地质大学(北京)矿产资源普查与勘探专业，获博士学位，现为中石化研究院在站博士后，从事含油气田开发方面的研究与管理工作。

编辑 孟凡勤