气水过渡带在平面构造等深图上的表示方法

谭学群

（中国石化石油勘探开发研究院 重点项目技术支持中心，北京100083）

1 气水过渡带的表示方法

在只有气水两相存在的气藏中，由于重力分异气水分布常有一定的规律：气在上，水在下，形成气水界面［1］。气水界面对于储量评价和井位设计等工作意义重大。在石油天然气行业标准中，提供了很多确定垂向上气水界面的方法［2］，但如何将垂向上的气水界面在平面构造等深图上表示出来，目前未见相关报道。

实际上，气藏中并不存在气水截然分开的界面，而是有一个气水饱和度渐变的过渡带［3］。气水过渡带在垂向上用气水同层顶底面海拔垂深来表示，在平面上用气水内外边界线作图深度来表示。

严格来讲，只要地层倾斜，平面上就可以在气水过渡带附近划分5个区（图1）：气水同层顶面与储（气）层的底面交点在平面上的投影为气水内边界，该点以内为①区纯气层；气水同层底面与储（气）层的顶面交点在平面上的投影为气水外边界，该点以外为⑤区纯水层；气水同层底面与储（气）层底面交点投影线与气水内边界线之间为②区；气水同层顶面与储（气）层顶面交点投影线与气水外边界线之间为④区；②区外边界和④区内边界之间为③区。平面上②、③和④区为气水过渡带。从②区到④区纯气层越来越薄，纯水层越来越厚。

图1 气水过渡带附近存在的5个区

一般来说，在地层单元划分较细、气水同层段较薄（小于10m）的情况下，平面上气水过渡带很窄，气水内外边界线基本重合，通常用一条线来表示气水界面。但对于地层厚度较大、气水同层段很厚的情况，就有必要在平面构造等深图上分别画出气水内、外边界线，为储量评价和井位设计提供参考依据。

2 平面构造图上确定气水内外边界的方法

气水同层顶底的海拔垂直深度并不就是气水内外边界线的平面作图深度。因为平面构造图反映的是某一地层组的顶面，而不是其中的储（气）层的顶面。在实际工作中，通过研究提出了两种方法，用来确定气水内外边界线平面作图深度。一种是剖面投影法，另一种是几何计算法。

2.1 剖面投影法

该方法又分为气藏剖面投影法和地震剖面投影法。

气藏剖面投影法是通过作气藏剖面图（至少有一口井是纯气层，另一口井钻遇了气水界面，如图2），按照气水内外边界的定义，分别确定气水内外边界投影与两口井的距离比例关系。因为两口井地层顶面深度已知，确定距离比例后在平面构造图上线性内插并作构造等深线的平行线，即可在平面图上确定出气水内外边界线。

图2 平面构造图上确定气水内外边界的方法——剖面投影法

这种方法的优点是简单和直观，并且从几何上可以证明，即使改变纵横向的作图比例也不影响最终的结果。但两口井不能相距太远，否则会因地层的厚度和倾角发生较大改变而影响结果。

地震剖面投影法与气藏剖面投影法道理相同，首先将深度域的井资料转到时间域地震剖面上［4］，然后再通过投影确定平面图上投影点与两井点的位置关系，进而确定出气水内外边界线。这种方法的优点同样是简单和直观，而且基于地震资料这种硬数据，对地层的产状更容易把握。缺点是各井点时深转换存在误差，一定程度上对结果产生影响。

2.2 几何计算法

该方法是根据一口井的气水界面资料，通过几何计算，在平面构造等深图上确定出气水内外边界线。

2.2.1 公式推导

如图3所示，在平面构造等深图气水过渡带内有一口直井，同时钻遇了气层、气水同层和水层，井位处于图1中的③区（图3中阴影部分）。该井某一地层顶面海拔深度为 -5 100m，气层顶面为G点，气水同层顶面为F点，气水同层底面为B点，储层底面为H点。气水同层顶面与气层的底面交点D点在平面上的投影对应气水内边界线，该投影线与气层顶面交点为E点，投影线的反向延长线与气水同层底面交点为C点，气水同层底面与气层底面交点A点在平面上的投影对应气水外边界线。

图3 平面构造图上确定气水内外边界的方法——几何计算法

假设相邻井的储层厚度不变，即GH＝ED。

△AEC中和△AFB是相似三角形，有

式中，AB为平面构造图上井点与气水外边界的深度差，m；FB、DC为纵向上气水同层的厚度，m；GH、ED为储（气）层的厚度，m。

AC在平面构造等深图上不是气水内外边界的宽度，而是代表了气水内外边界深度差，因此可以用FB表示，相当于在两个坐标系下进行了转换，这一点是该方法的关键。

故由式（1）可得

从式（2）中可以看出，要求得AB，只需要储（气）层的厚度和气水同层的厚度。

AB求出后，用该井地层顶面海拔深度（-5 100 m）减去AB就得到气水外边界线的平面作图深度，该作图深度加上气水界面的高度就是气水内边界线的作图深度。

2.2.2 误差分析

图3中，在③区范围内（阴影部分）任打一口井，AFE三点的连线并不都是直线，所以存在误差，这在应用时要注意。在储层厚度不变的情况下地层越平缓，③区范围越窄，误差越小。

这种方法的优点是，只根据一口井的资料就可以确定出平面上气水内外边界线的作图深度，不同人按照此方法计算会得到同样的结果，比较客观。误差主要来自于两方面的假设：一方面假设气水过渡带附近储层厚度相等，另一方面假设图3中AFE近似为直线。

以上介绍的两种方法都比较实用，有各自的优点和误差，在实际应用中最好相互验证，结合使用。

3 实例分析

某碳酸盐岩气田主要含气目的层为二叠系长兴组，在长兴组底部钻遇底水层。该气田构造简单，整体表现为NNE走向的大型长轴断背斜型构造，地层倾角约为6°。

表1为A井和B井的气水界面资料及计算结果。

表1 某气田长兴组气水界面资料及计算结果m

从表1可以看出，A井和B井同时钻遇了纯气层、气水同层、纯水层，说明两口井都在图1的③区范围内，适合应用几何计算法。

应用式（2）进行计算。

对于 A 井，FB＝8·4m，GH＝153·9m，所以AB＝0·4m。A井长兴组分层顶面为-5 140·4m，故气水外边界为-5 140.8m，选-5 140m；气水内边界为-5 132.4m，选-5 130m。

对于B井，FB＝63m，GH＝139·3m，所以AB＝20m。B井长兴组分层顶面为-5 189m，故气水外边界为-5 209m，选-5 210m；气水内边界为-5 146m，选-5 150m。

综合两口井资料，气水内边界线的作图深度平均为-5 140m，气水外边界线的作图深度平均为-5 175m。

从表1可以看出，两口井气水同层厚度不超过63m，说明平面上气水内外边界高差不大，气水过渡带之间任意两口井储层厚度变化不会太大；③区范围更小，图3中AFE组成的折线可近似为直线。因此假设条件不会对结果产生很大影响，误差较小。

应用剖面投影法计算气水内外边界，相差不超过15m。

经过研究，对该气田平面上气水过渡带的分布有了新的认识，并据此提出了井位设计调整建议。

4 结 论

（1）气藏中并不存在气水截然分开的界面，而是有一个气水饱和度渐变的过渡带。气水过渡带在垂向上用气水同层顶底面海拔垂深表示，在平面上用气水内外边界线作图深度表示。

（2）只要地层倾斜，平面上就可以在气水过渡带附近划分5个区。对于地层厚度较大、气水同层段很厚的情况，有必要在平面构造等深图上分别画出气水内外边界线。

（3）平面上确定气水内外边界线的作图深度有剖面投影法和几何计算法，各有优点和误差，应该结合使用。

［1］张厚福，方朝亮，高先志，等.石油地质学［M］.北京：石油工业出版社，2002：160.

［2］油气田开发专业标准化委员会.SY／T6 313.2-1998油气水界面确定方法 气水界面［S］.北京：中国石油天然气总公司，1998.

［3］华永川.川东北飞仙关组鲕滩气藏气水界面预测方法［J］.天然气工业，2004，24（8）：76-77.

［4］吴超，王晓云，叶翠华，等.利用暗点技术确定气藏气水界面—— 以柯克亚E2k气藏为例［J］.新疆石油地质，2002，23（6）：528-529.