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同向斜域水井资料在确定气水界面中的应用

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向斜 水井 资料 确定 水界 中的 应用
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    作 者 简 介 :冯 青 平 ,1990 年 毕 业 于 成 都 理 工 学 院 ,硕 士 研 究 生 ;目 前 主 研 方 向 为 气 田 开 发 地 质 ,发 表 论 文 5 篇 ;地 址 :(400021)重 庆 市 江 北 区 重 庆 气 矿 地 质 研 究 所 。 电 话 : (023) 67311127。同 向 斜 域 水 井 资 料 在 确 定 气 水 界 面 中 的 应 用冯 青 平   宋 朝 辉   廖 松 柏   朱 占 美   黄 书 君(中 国 石 油 西 南 油 气 田 分 公 司 重 庆 气 矿 地 质 研 究 所 )冯 青 平 等 . 同 向 斜 域 水 井 资 料 在 确 定 气 水 界 面 中 的 应 用 . 天 然 气 工 业 ,2003 ;23 (5) :24~ 26摘   要   川 东 地 区 石 炭 系 气 藏 的 气 水 界 面 主 要 分 布 在 两 个 范 围 内 ,一 是 潜 伏 构 造 气 藏 的 气 水 界 面 海 拔 较 深 ,一 般 为 - 3 800~ - 4 700 m ;另 一 是 主 体 构 造 气 藏 的 较 浅 ,一 般 为 - 1 600~ - 2 600 m。 各 构 造 带 之 间 相 邻 的 潜 伏圈 闭 气 藏 往 往 受 同 一 大 向 斜 内 的 水 域 相 隔 ,并 在 原 始 状 态 下 相 互 维 系 了 气 水 的 压 力 平 衡 ,因 此 同 一 向 斜 内 某 一 构造 的 水 井 资 料 就 可 用 于 计 算 另 一 构 造 同 一 气 藏 的 气 水 界 面 。 基 于 这 种 认 识 ,文 章 根 据 同 向 斜 域 内 相 邻 构 造 的 水 井资 料 计 算 卧 龙 河 、 双 家 坝 、 云 和 寨 、 高 峰 场 、 胡 家 坝 等 气 田 的 原 始 气 水 界 面 ,得 到 的 气 水 界 面 与 实 际 误 差 为 - 3~- 18 m。 说 明 该 方 法 在 实 际 应 用 中 可 靠 性 较 好 ,可 节 省 钻 井 投 资 ,缩 短 气 田 的 评 价 周 期 。主 题 词   石 炭 纪   气 藏   同 向 斜 域   水 井   气 水 界 面   计 算   四 川 盆 地   东川 东 地 区 石 炭 系 气 藏 的 分 布 主 要 是 受 各 构 造 带的 控 制 ,同 一 构 造 带 内 的 不 同 部 位 因 局 部 构 造 圈 闭位 置 和 保 存 条 件 的 不 同 ,分 布 有 具 不 同 气 水 界 面 高度 的 气 藏 。 根 据 各 气 藏 所 处 的 局 部 构 造 位 置 和 气 藏属 性 可 分 为 两 种 类 型 ,一 是 潜 伏 构 造 气 藏 ;另 一 是 主体 构 造 气 藏 ,它 们 在 构 造 带 内 彼 此 沿 轴 向 呈 北 东 东— 北 东 向 平 行 排 列 。 各 构 造 带 之 间 以 地 层 水 分 布 的宽 缓 向 斜 区 相 隔 ,成 为 相 邻 两 个 构 造 带 间 的 对 应 潜伏 气 藏 的 共 同 水 域 。由 于 石 炭 系 地 层 残 厚 较 薄 ,一 般 为 20~ 80 m ,而石 炭 系 气 藏 高 度 为 200~ 1 300 m ,后 者 数 倍 于 前 者 ,从 而 决 定 了 石 炭 系 气 藏 的 地 层 水 分 布 以 边 水 为 特征 。 综 观 川 东 石 炭 系 构 造 圈 闭 气 藏 的 气 水 分 布 特点 ,它 们 主 要 分 布 于 两 个 范 围 内 ,一 是 潜 伏 构 造 气 藏的 气 水 界 面 普 遍 较 低 ,一 般 为 - 3 800~ - 4 700 m ;另 一 是 主 体 构 造 气 藏 的 气 水 界 面 普 遍 较 高 ,一 般 为- 1 600~ - 2 600 m (表 1) 。表 1   川 东 石 炭 系 部 分 已 开 发 的 构 造 圈 闭 气 藏气 水 界 面 高 度 统 计 表潜 伏 构 造气 藏 名 称已 证 实 的气 水 界 面 (m)主 体 构 造气 藏 名 称已 证 实 的气 水 界 面 (m)福 成 寨 - 4 000 相 国 寺 - 2 000张 家 场 - 4 400 万 顺 场 - 2 600云 和 寨 - 4 700 吊 钟 坝 - 2 550高 峰 场 - 4 600 五 灵 山 - 2 550蒲 包 山 (西 ) - 3 800 肖 家 沟 - 1 630在 勘 探 开 发 中 ,准 确 预 测 气 水 界 面 是 对 气 藏 进行 评 价 的 重 要 基 础 。 对 于 一 个 新 的 石 炭 系 含 气 构 造而 言 ,由 于 缺 乏 水 井 资 料 而 只 能 采 用 其 它 间 接 方 法对 其 气 水 界 面 进 行 预 测 ,目 前 较 常 用 的 包 括 折 算 压力 系 数 法 、 压 力 场 分 区 法 、 经 验 公 式 法 、 模 式 识 别 法等 多 种 方 法 ,对 指 导 勘 探 工 作 起 到 了 积 极 的 作 用 ,但相 应 存 在 一 定 误 差 的 问 题 。 为 了 准 确 地 确 定 气 水 界面 ,不 得 不 投 入 大 量 的 资 金 来 专 门 钻 1 口 水 井 以 获取 水 性 资 料 ,这 不 仅 耗 费 了 巨 大 的 投 资 ,增 加 了 成本 ,而 且 延 误 了 对 气 藏 进 行 及 时 评 价 的 时 间 。 同 时 ,对 于 一 个 已 进 入 长 期 开 发 的 早 期 石 炭 系 气 藏 而 言 ,由 于 当 时 的 种 种 客 观 原 因 无 法 获 得 水 井 的 各 种 相 关参 数 ,而 只 能 借 助 于 其 它 间 接 方 法 进 行 估 算 ,如 卧 龙河 气 田 石 炭 系 气 藏 尽 管 在 边 翼 部 钻 有 4 口 水 井 ,但均 未 获 取 原 始 地 层 压 力 而 过 早 封 井 ,成 为 历 史 的 遗憾 。 值 得 注 意 的 是 ,川 东 地 区 现 有 30 余 口 不 同 的 石炭 系 气 藏 边 翼 部 水 井 资 料 ,它 们 不 仅 为 准 确 计 算 所在 的 石 炭 系 构 造 圈 闭 气 藏 的 气 水 界 面 提 供 了 重 要 的基 础 参 数 ,而 且 在 生 产 中 作 为 观 察 井 起 到 了 监 测 边水 活 跃 性 的 作 用 。 据 前 人 研 究 认 为 ,川 东 地 区 的 各构 造 带 是 受 同 一 区 域 应 力 背 景 所 控 制 ,石 炭 系 气 藏是 经 构 造 运 动 和 气 水 分 异 作 用 而 形 成 的 次 生 气 藏 ,原 始 状 态 下 向 斜 区 内 的 水 域 系 统 与 相 邻 背 斜 圈 闭 气藏 内 的 气 体 同 处 于 一 个 静 态 平 衡 的 流 体 压 力 系 统 ,它 控 制 了 向 斜 区 相 邻 局 部 背 斜 圈 闭 气 藏 内 的 气 水 压·42·地 质 勘 探                             天   然   气   工   业                                 2003 年 9 月力 分 异 作 用 。 因 此 ,构 造 边 翼 部 的 1 口 石 炭 系 水 井资 料 不 仅 适 用 于 所 在 局 部 背 斜 圈 闭 气 藏 的 气 水 压 力系 统 ,也 适 用 于 同 一 向 斜 内 相 邻 的 其 它 背 斜 圈 闭 气藏 ,这 就 是 本 文 所 要 讨 论 的 同 向 斜 域 水 井 资 料 的 应用 问 题 。理 论 依 据所 谓 同 向 斜 域 ,系 指 为 相 邻 两 个 或 两 个 以 上 背斜 构 造 所 共 有 的 ,其 间 无 明 显 断 层 或 其 它 地 质 突 变体 分 隔 的 向 斜 区 ,原 始 状 态 下 其 水 域 系 统 与 相 邻 背斜 构 造 圈 闭 内 的 气 体 处 于 静 态 流 体 压 力 平 衡 。 设 川东 地 区 有 A、 B 两 个 相 邻 石 炭 系 气 藏 ,其 间 为 同 向 斜域 含 水 区 ,A 1 井 与 B 1 井 分 别 为 两 个 气 藏 的 获 气井 ,A 2 井 为 A 气 藏 东 翼 的 1 口 水 井 (图 1) ,3 口 井 均获 得 最 大 原 始 地 层 压 力 分 别 为 根 据A 1 井 的 地 层 压 力 2 井 的 地 层 压 力 气 水 井 的 压 力 梯 度 交 会 法 可 以 准 确 地 计 算 出 A 气 藏的 气 水 界 面 。 而 B 气 藏 只 有 1 口 B 1 井 为 气 井 ,为了 准 确 地 计 算 B 气 藏 的 气 水 界 面 ,就 至 少 有 1 口 边翼 水 区 的 水 井 为 基 础 ,在 此 假 设 这 口 水 井 为 B 2 井 。由 于 川 东 石 炭 系 气 藏 是 在 喜 山 构 造 运 动 后 经 二 次 运移 形 成 的 次 生 气 藏 ,在 地 质 历 史 演 化 中 ,气 藏 之 间 的流 体 已 完 全 处 于 静 态 平 衡 压 力 状 态 ,同 向 斜 域 内 的地 层 水 性 质 (矿 化 度 、 氯 根 含 量 及 成 因 系 数 等 ) 也 因交 替 平 衡 作 用 而 保 持 相 对 一 致 ,如 处 于 同 一 万 县 大向 斜 内 的 峰 9 井 和 苟 西 1 井 的 地 层 水 矿 化 度 分 别 为33. 80 g/ L 和 27. 47 g/ L 以 及 氯 根 含 量 分 别 为23 506 L 和 16 327 L 。图 1   同 向 斜 域 气 、 水 井 压 力 柱 剖 面 示 意 图根 据 A 2 井 的 地 层 压 力 和 水 性 资 料 不 难 得 出 其水 层 压 力 梯 度 公 式 为 : m - n H (1)式 中 : 所 处 海 拔 H 时 的 水 层 地 层 压 力 , H 为 海 拔 , m ; m 为 折 算 至 海 拔 为 0 时 的 基 准 压 力值 , n 为 水 层 压 力 梯 度 ,m。而 m 的 大 小 取 决 于 不 同 的 流 体 压 力 系 统 ,一 般来 说 同 一 压 力 系 统 的 m 值 是 唯 一 的 ; n 值 的 大 小 取决 于 流 体 的 性 质 ,也 就 是 说 处 于 同 一 平 衡 压 力 系 统中 的 流 体 因 其 流 体 性 质 一 致 而 n 值 相 等 。由 此 可 以 推 算 ,A 2 井 与 B 2 井 作 为 同 向 斜 内 的水 井 , 其 间 流 体 无 断 层 或 其 它 地 质 突 变 体 分 隔 ,两口 井 均 处 于 同 一 水 层 的 平 衡 压 力 系 统 中 ,也 就 是 说B 2 井 的 压 力 梯 度 公 式 应 与 A 2 井 相 同 。 如 果 A 2井 与 B 2 井 处 于 同 一 海 拔 高 度 ,则 两 井 的 井 底 压 力 ,这 与 同 一 流 体 平 衡 系 统 中 相 同 高 度处 的 承 压 相 等 的 理 论 是 相 符 的 。由 于 B 2 井 的 水 层 压 力 梯 度 与 A 2 井 的 压 力 梯度 相 同 ,就 可 借 用 A 2 井 的 水 层 压 力 梯 度 与 B 1 井 的原 始 气 层 压 力 梯 度 进 行 交 会 求 取 B 气 藏 的 原 始 气 水界 面 , 既 节 省 了 B 2 井 的 钻 井 投 资 , 又 缩 短 了 对 的 评 价 周 期 。应 用 实 例 分 析11 苟 西 1 井 在 高 峰 场 气 田 的 应 用高 峰 场 潜 伏 构 造 与 苟 家 场 西 潜 伏 构 造 同 处 于 万县 大 向 斜 内 。 高 峰 场 气 田 石 炭 系 气 藏 根 据 峰 6 井(气 井 )与 峰 9 井 (水 井 ) 的 气 、 水 柱 方 程 已 证 实 其 原始 气 水 界 面 为 - 4 596. 90 m。苟 西 1 井 为 位 于 苟 家 场 西 潜 伏 构 造 边 翼 部 的 一口 水 井 。 1993 年 完 井 测 试 时 获 石 炭 系 原 始 地 层 压 力为 58. 653 产 水 7. 46 d ,经 水 性 分 析 其 地 层水 为 16 327 L ,矿 化 度 为 27. 47 g/ L , 地 层水 相 对 密 度 为 1. 013 , 。 而 峰 9 井 在 完 井 测试 时 其 水 性 也 与 之 较 为 相 近 ,地 层 水 为 23 506L ,矿 化 度 为 33. 80 g/ L , 。 这 说 明 高 峰场 气 田 石 炭 系 边 水 与 苟 西 的 地 层 水 的 水 性 一 致 ,在原 始 状 态 下 应 处 于 同 一 流 体 压 力 平 衡 系 统 ,且 向 斜内 无 明 显 断 层 切 割 。 由 此 根 据 苟 西 1 井 的 水 柱 方 程与 峰 6 井 的 气 柱 方 程 试 求 高 峰 场 气 田 石 炭 系 气 藏 的原 始 气 水 界 面 :峰 6 井 的 气 柱 方 程 为 : 48. 810 - 0. 002 310 H (2)苟 西 1 井 的 水 柱 方 程 为 : 11. 019 0 - 0. 010 52 H (3)因 气 水 界 面 处 的 气 柱 压 力 与 水 柱 压 力 相 等 ,即式 (2)与 式 (3)联 立 求 解 得 :H = - 4 603. 05 (m)由 此 可 见 ,采 用 苟 西 1 井 的 水 柱 方 程 与 峰 9 井·52·第 23 卷 第 5 期                             天   然   气   工   业                             地 质 勘 探的 水 柱 方 程 分 别 计 算 的 高 峰 场 气 田 石 炭 系 气 藏 的 气水 界 面 为 - 4 603. 05 m 和 - 4 596. 90 m ,二 者 的 结果 与 实 际 气 水 界 面 - 4 600 m 几 乎 一 致 ,说 明 苟 西 1井 的 水 柱 方 程 适 用 于 计 算 高 峰 场 气 田 石 炭 系 气 藏 的气 水 界 面 。21 成 23 井 在 云 和 寨 气 田 的 应 用云 和 寨 气 田 与 福 成 寨 气 田 同 处 于 大 竹 — 达 县 向斜 域 内 ,前 者 南 倾 没 端 与 后 者 北 倾 没 端 为 向 斜 所 隔 ,其 间 无 明 显 的 断 层 切 割 。 云 和 寨 气 田 石 炭 系 气 藏 已采 用 多 种 方 法 复 核 其 原 始 气 水 界 面 为 - 4 700 m。成 23 井 为 福 成 寨 气 田 石 炭 系 北 倾 没 端 的 一 口水 井 。 根 据 其 原 始 地 层 压 力 和 水 性 资 料 得 到 其 水 柱方 程 为 : 11. 005 0 - 0. 009 838 4 H (4)而 云 和 1 井 为 云 和 寨 气 田 石 炭 系 气 藏 的 第 一 口发 现 井 ,根 据 其 原 始 地 层 压 力 和 气 分 析 资 料 得 到 气柱 方 程 为 : 46. 490 - 0. 002 299 H (5)因 气 水 界 面 处 的 气 柱 压 力 与 水 柱 压 力 相 等 ,即式 (4)与 式 (5)联 立 求 解 得 :H = - 4 706. 61 (m)因 此 ,采 用 成 23 井 的 水 柱 方 程 与 云 和 1 井 的 气柱 方 程 计 算 的 云 和 寨 气 田 石 炭 系 气 藏 的 原 始 气 水 界面 - 4 706. 61 m 与 实 际 气 水 界 面 - 4 700 m 几 乎 一致 ,说 明 成 23 井 的 水 柱 方 程 适 用 于 计 算 云 和 寨 气 田石 炭 系 气 藏 的 气 水 界 面 。据 此 原 理 ,采 用 张 12 井 (水 井 ) 与 七 里 4 井 (气井 )的 水 、 气 柱 方 程 计 算 出 双 家 坝 气 田 石 炭 系 气 藏 的原 始 气 水 界 面 为 - 4 567. 90 m (实 际 为 - 4 550 m) ;采 用 张 12 井 (水 井 ) 与 七 里 24 井 (气 井 ) 的 水 、 气 柱方 程 计 算 出 胡 家 坝 气 田 石 炭 系 气 藏 的 原 始 气 水 界 面为 - 4 368. 87 m (实 际 为 - 4 350 m) ;采 用 卧 43 井(气 井 )与 黄 泥 堂 构 造 西 翼 的 梁 8 井 (水 井 ) 的 气 、 水柱 方 程 计 算 出 卧 龙 河 气 田 石 炭 系 气 藏 北 区 的 原 始 气水 界 面 为 - 4 694. 65 m (实 际 为 - 4 700 m) 。结 论 与 讨 论从 上 文 理 论 分 析 与 实 际 应 用 效 果 来 看 ,同 向 斜域 内 的 水 井 资 料 不 仅 可 以 用 于 计 算 所 处 局 部 构 造 圈闭 内 石 炭 系 气 藏 的 气 水 界 面 ,同 时 也 可 计 算 相 邻 的构 造 圈 闭 内 石 炭 系 气 藏 的 气 水 界 面 。 这 些 气 藏 主 要为 具 有 同 向 斜 域 的 潜 伏 构 造 圈 闭 气 藏 ,其 间 无 断 层切 割 或 其 它 地 质 突 变 体 的 分 隔 ,其 水 域 为 静 压 力 平衡 系 统 。 但 对 于 川 东 地 区 的 地 层 — 构 造 复 合 圈 闭 气藏 和 主 体 构 造 圈 闭 气 藏 而 言 ,同 向 斜 域 水 井 资 料 的应 用 就 会 受 到 限 制 或 者 说 与 实 际 结 果 会 出 现 较 大 的误 差 。 由 于 地 层 — 构 造 复 合 圈 闭 气 藏 的 局 部 边 界 封闭 条 件 受 地 层 突 变 的 控 制 ,气 藏 充 满 程 度 较 高 ,其 气水 界 面 可 能 不 规 则 ,甚 至 会 低 于 最 低 构 造 闭 合 线 ,此时 利 用 同 向 斜 域 水 井 资 料 计 算 的 气 水 界 面 较 实 际 结果 偏 高 。 也 就 是 说 ,地 层 — 构 造 复 合 圈 闭 气 藏 的 气水 界 面 往 往 比 同 向 斜 域 水 井 资 料 计 算 的 气 水 界 面 更低 ,如 利 用 黄 泥 堂 构 造 西 翼 的 梁 8 井 水 井 资 料 与 沙坪 场 气 田 石 炭 系 地 层 — 构 造 复 合 型 气 藏 内 的 天 东 26井 气 井 资 料 计 算 出 的 该 气 藏 气 水 界 面 值 为 - 4 600m ,而 实 际 气 水 界 面 为 - 4 700 m ;高 陡 构 造 主 体 圈 闭气 藏 由 于 彼 此 间 的 封 闭 程 度 不 一 样 ,气 藏 的 充 满 程度 较 低 ,且 差 异 较 大 ,其 边 水 受 各 主 体 圈 闭 的 封 闭 程度 和 断 层 分 割 的 影 响 而 自 成 压 力 平 衡 系 统 ,各 主 体圈 闭 之 间 和 主 体 圈 闭 与 潜 伏 构 造 圈 闭 之 间 均 难 形 成同 向 斜 域 水 压 系 统 ,彼 此 间 的 水 性 差 异 较 为 明 显 (表2) ,说 明 主 体 圈 闭 气 藏 仅 发 育 各 自 独 立 的 气 水 压 力平 衡 系 统 。表 2   大 天 池 构 造 带 不 同 构 造 部 位 的 石 炭 系 水 性 对 比构 造 部 位 气 藏 名 称 代 表 水 井 产 水 量(d) 矿 化 度(g/ L) L) 水 型主 体 构 造 肖 家 沟 大 天 5 井 3. 10 37. 38 20 985 构 造 义 和 场 大 天 1 井 0. 36 17. 42 9 490 构 造 龙 门 天 东 20 井 15. 84 161. 63 97 491 ,川 东 地 区 石 炭 系 潜 伏 构 造 圈 闭 气 藏 的 气水 界 面 可 以 利 用 同 向 斜 域 内 已 有 的 大 量 水 井 资 料 进行 计 算 ,这 不 仅 提 高 了 现 有 水 井 的 利 用 价 值 ,也 可 以节 省 新 气 藏 需 探 明 气 水 界 面 的 水 井 钻 井 投 资 ,并 会缩 短 气 藏 的 评 价 周 期 。参   考   文   献1   包 茨 等 . 天 然 气 地 质 学 . 北 京 :科 学 出 版 社 ,19882   冉 宏 . 川 东 石 炭 系 气 藏 气 水 分 布 特 征 及 其 成 因 探 讨 . 天 然气 工 业 ,2001 ; (1)3   郝 石 生 等 . 碳 酸 盐 岩 油 气 形 成 和 分 布 . 北 京 :石 油 工 业 出版 社 ,1989(收 稿 日 期   2003 - 03 - 09   编 辑   黄 君 权 )·62·地 质 勘 探                             天   然   气   工   业                                 2003 年 9 月In of it is in in a of a of in a of , 971 , is an  065007) , (010) 69213551F N F il . N A . . v. 23 ,5 ,21~ 23 ,9/ 25/ 2003. ( 0976 ; On of as A” , J it is of of in of B , 972 ,is an   1 , , 10051) , (028) 86015645F N N N il . N A . . v. 23 ,5 ,24~ 26 ,9/ 25/ 2003. ( 0976 ; of of 3 800~ - 4 700 m 1 600~ - 2 600 m by in in on in be in in In of an of of on in in as 13~ - 18 m ,is of on of be of a 990. he is a s   400021) , (023) 67311127F N an . N A . . v. 23 ,5 ,27~ 29 ,9/ 25/ 2003. ( 976 ; an A L R Y/ ,2003                                          
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