海上油氣田J函數(shù)約束飽和度地質(zhì)建模方法

程　超，蔡　華，廖恒杰，秦德文，陳　波，黃　鑫

(中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司，上海 200030)

海上油氣田J函數(shù)約束飽和度地質(zhì)建模方法

程超，蔡華，廖恒杰，秦德文，陳波，黃鑫

(中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司，上海 200030)

摘要：儲(chǔ)集層三維地質(zhì)建模過程中，一般以探井和生產(chǎn)井測(cè)井解釋飽和度資料為基礎(chǔ)，通過隨機(jī)模擬方法建立飽和度地質(zhì)模型，但所建飽和度模型大多不能真實(shí)反映油氣藏原始飽和度分布。特別是對(duì)于海上油氣田，探井和生產(chǎn)井?dāng)?shù)少，初期投產(chǎn)生產(chǎn)井?dāng)?shù)更少，難以建立反映油氣藏原始飽和度分布的飽和度模型。以東海西湖凹陷X氣田為例，提出一種J函數(shù)約束飽和度地質(zhì)建模方法，該方法使用J函數(shù)校正氣田中后期不同程度水淹生產(chǎn)井含氣飽和度，同時(shí)建立含氣飽和度建模的約束趨勢(shì)面，使建立的含氣飽和度地質(zhì)模型更加接近氣藏原始含氣飽和度分布，為儲(chǔ)量復(fù)算和油藏?cái)?shù)值模擬提供了可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：西湖凹陷；原始含氣飽和度；毛管壓力曲線；J函數(shù)；飽和度地質(zhì)建模

目前，儲(chǔ)層含油(氣)飽和度的確定方法主要有：巖心直接測(cè)定法[1]、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头╗2]、測(cè)井資料解釋法[3-4]和毛管壓力曲線法[5-6]。毛管壓力曲線法主要利用巖心實(shí)驗(yàn)分析毛管壓力曲線計(jì)算儲(chǔ)層的原始含油(氣)飽和度。巖心直接測(cè)定法是最直接、最準(zhǔn)確的儲(chǔ)層飽和度確定方法，要求被測(cè)定的巖石保持地下原始狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)起來非常困難，且費(fèi)用昂貴。毛管壓力曲線法計(jì)算的儲(chǔ)層飽和度與巖心直接測(cè)定法分析的飽和度非常接近，在沒有巖心直接測(cè)定分析飽和度條件下，可以作為檢驗(yàn)其它方法得到的飽和度的正確性的標(biāo)準(zhǔn)[7]。

對(duì)于開發(fā)成熟的油氣田，利用J函數(shù)建立飽和度模型，更符合油氣田開發(fā)實(shí)際[8-9]。從毛管壓力曲線得到的J函數(shù)來建立含油(氣)飽和度場(chǎng)的方法，從而建立三維精細(xì)地質(zhì)模型，可以更真實(shí)地反映出地層的原始含油(氣)狀態(tài)，為儲(chǔ)量復(fù)算和油藏?cái)?shù)值模型提供準(zhǔn)確依據(jù)[2]。

1利用毛管壓力確定儲(chǔ)層原始含油(氣)飽和度

以東海西湖凹陷X氣田為例，該氣田具有不同的斷塊，各斷塊具有不同的氣水界面。首先利用各斷塊探井和早期生產(chǎn)井測(cè)井解釋結(jié)果綜合確定氣水界面，再利用J函數(shù)對(duì)壓汞曲線進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，計(jì)算相應(yīng)的飽和度[10-11]，步驟如下：

(1)對(duì)于給定的氣水界面，按式(1)計(jì)算氣柱高度：

(1)

式中：H——?dú)庵叨龋琺；Hgwc——?dú)馑缑?自由水界面)深度，m；Hr——?dú)獠貥?gòu)造深度，m；ρw、ρg——分別為水、氣密度，g/cm3。

(2)將實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的毛管壓力曲線按式(2)轉(zhuǎn)換為氣藏條件下的毛管壓力曲線：

(2)

式中：pcr、pcl——分別為氣藏條件下和實(shí)驗(yàn)室的毛管壓力，MPa；σr、σl——分別為氣藏條件下和實(shí)驗(yàn)室的界面張力，mN/m；θr、θl——分別為氣藏條件下和實(shí)驗(yàn)室的潤(rùn)濕接觸角。不同流體的潤(rùn)濕接觸角和界面張力見表1。

表1　界面張力和潤(rùn)濕接觸角數(shù)據(jù)

(3)將氣藏條件下的毛管壓力曲線按式(3)轉(zhuǎn)換成J函數(shù)：

(3)

式中：K——滲透率，10-3μm2；φ——孔隙度，%。

(4)根據(jù)X氣田Y8氣藏9條巖心實(shí)驗(yàn)毛管壓力曲線數(shù)據(jù)，可以獲得J(Sw)函數(shù)與含氣飽和度的關(guān)系，如圖1所示，其關(guān)系式為：

J(Sw)=0.1341Sw-1.6371，R2=0.9572

(4)

圖1　巖心J(Sw)與Sw關(guān)系圖

(5)綜合上述(1)、(2)、(3)、(4)式，得出含水飽和度計(jì)算公式(5)。油藏條件下，含水飽和度為氣柱高度、滲透率、孔隙度3參數(shù)的函數(shù)，其關(guān)系式為：

(5)

式中：Sw——含水飽和度，%；H——?dú)庵叨龋琺；φ——孔隙度，%；K——滲透率，10-3μm2。

2三維含氣飽和度地質(zhì)模型的建立

2.1利用毛管壓力資料校正中后期生產(chǎn)井飽和度

X12井是東海西湖凹陷X氣田的一口中后期生產(chǎn)井，X12井鉆遇的Y8氣藏儲(chǔ)量約占整個(gè)氣田儲(chǔ)量的1/3，X12井Y8氣藏縱向發(fā)育3套泥巖夾層(3 265.7～3 272.0 m、3 281.3～3 283.3 m、3 287.5～3 296.0 m)。X12井投產(chǎn)之前，已有部分生產(chǎn)井開發(fā)Y8氣藏，從圖2可以看出，上部夾層(3 265.7～3 272.0 m)之上的砂體測(cè)井解釋飽和度與毛管壓力方法計(jì)算飽和度誤差在5%以內(nèi)，無水侵，處于原始飽和度狀態(tài)(上部夾層對(duì)邊底水有效的遮擋)；上部夾層之下的砂體毛管壓力方法計(jì)算的含水飽和度比測(cè)井解釋含水飽和度低20%左右，水侵明顯。對(duì)X12井Y8氣藏上部夾層之上的砂體進(jìn)行了射孔生產(chǎn)，經(jīng)PLT測(cè)試證實(shí)Y8氣藏日產(chǎn)天然氣1.6×104m3/d，不產(chǎn)水。類似X12井的中后期水侵明顯的生產(chǎn)井，可以使用毛管壓力方法計(jì)算和校正其測(cè)井解釋飽和度，得到氣藏投產(chǎn)初期井點(diǎn)處原始飽和度值，進(jìn)而作為飽和度地質(zhì)建模的有效井點(diǎn)。對(duì)于探井和初期投產(chǎn)井?dāng)?shù)很少，中后期生產(chǎn)井?dāng)?shù)相對(duì)較多的海上油氣田，更應(yīng)該如此。

圖2　X12井Y8層測(cè)井飽和度與毛管壓力飽和度對(duì)比

2.2建立飽和度模擬的二維約束趨勢(shì)面

從式5可以看出，東海西湖凹陷X氣田氣藏原始飽和度為氣柱高度、滲透率、孔隙度三參數(shù)的函數(shù)。對(duì)三參數(shù)對(duì)飽和度的變化敏感性分析表明，氣柱高度對(duì)飽和度的影響大小是滲透率、孔隙度參數(shù)對(duì)飽和度影響大小的兩倍。故采用Y8氣藏的平均滲透率、孔隙度，按照式(5)計(jì)算氣柱高度與含水飽和度的關(guān)系(圖3)。結(jié)合Y8氣藏構(gòu)造特征，制作飽和度建模二維約束趨勢(shì)面。

圖3　Y8氣藏氣柱高度與飽和度交會(huì)關(guān)系

2.3J函數(shù)約束飽和度模型與常規(guī)飽和度模型對(duì)比

Y8氣藏為一完整背斜形態(tài)，呈北北東向展布，西翼陡東翼緩，X2井為構(gòu)造高點(diǎn)，X4、X7、X8、X12井為構(gòu)造腰部，構(gòu)造向四側(cè)傾伏。X12井處于構(gòu)造北部，為后期投產(chǎn)生產(chǎn)井，其余井分布于構(gòu)造中南部，為初期投產(chǎn)生產(chǎn)井。以構(gòu)造中南部5口生產(chǎn)井測(cè)井解釋結(jié)果為基礎(chǔ)，采用序貫高斯模擬方法，建立常規(guī)飽和度地質(zhì)模型(圖4)，從該模型可以看出，構(gòu)造北部含氣飽和度偏低，且中南部構(gòu)造低部含氣飽和度偏高，不能反映Y8背斜氣藏由構(gòu)造高部向四側(cè)構(gòu)造低部含氣飽和度逐漸降低的一般氣藏氣水分布規(guī)律。本次首先使用毛管壓力J函數(shù)方法校正北部X12井飽和度(圖2)，再利用飽和度與氣柱高度的關(guān)系(圖3)制作飽和度隨機(jī)模擬的二維趨勢(shì)面，最后使用序貫高斯模擬方法建立飽和度地質(zhì)模型(圖5)。該飽和度地質(zhì)模型能夠更加真實(shí)地反映氣藏原始含氣飽和度分布。

圖4　Y8氣藏常規(guī)含水飽和度模型

圖5　Y8氣藏J函數(shù)約束含水飽和度模型

3結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)使用毛管壓力J函數(shù)方法求取儲(chǔ)層原始飽和度，用來校正海上油氣田中后期不同程度水淹生產(chǎn)井的飽和度井點(diǎn)值，同時(shí)建立飽和度隨氣柱高度變化的二維約束趨勢(shì)面，為飽和度隨機(jī)模擬提供了更多的硬數(shù)據(jù)。

(2)傳統(tǒng)飽和度建模方法建立的飽和度場(chǎng)不能較好地反映油氣藏原始飽和度分布。使用J函數(shù)約束飽和度地質(zhì)建模方法建立的飽和度地質(zhì)模型能夠更加真實(shí)地反映海上油氣藏原始飽和度分布。

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編輯：李金華

文章編號(hào)：1673-8217(2016)01-0103-03

收稿日期：2015-07-28

作者簡(jiǎn)介：程超，碩士，工程師，1983年出生，2006年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面的研究工作。

中圖分類號(hào)：TE331

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A