CB地區(qū)密閉取心井水淹層飽和度校正方法研究

張 菲，孫培安，王善強

(1.中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009;2.中國石化華東石油工程有限公司地質(zhì)測井處，江蘇 揚州 225000)

CB地區(qū)密閉取心井水淹層飽和度校正方法研究

張 菲1，孫培安1，王善強2

(1.中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009;2.中國石化華東石油工程有限公司地質(zhì)測井處，江蘇 揚州 225000)

常壓密閉取心過程中因孔隙體積變化、降壓脫氣等因素會導(dǎo)致油水飽和度損失，對水淹層必須校正飽和度損失量。分析了飽和度校正的四種方法：歸一數(shù)理公式法、經(jīng)驗公式校正法、實驗測量校正法和理論公式計算法，并將其應(yīng)用于江蘇油田CB地區(qū)水淹層的飽和度校正。應(yīng)用結(jié)果顯示飽和度校正方法的選擇與儲層的水淹程度有關(guān)。校正后的含油飽和度反映了地層真實的剩余油飽和度分布情況，可為改善油藏后期開發(fā)效果提供了依據(jù)。

常壓密閉取心 飽和度校正 水淹層 CB地區(qū)

CB地區(qū)位于蘇北盆地高郵凹陷東部斷裂帶和吳堡低凸起中段，1997年該區(qū)發(fā)現(xiàn)了CB油田，目前綜合含水80%，采出程度30.5%，已進入高含水開發(fā)階段。對于老區(qū)開發(fā)，含油飽和度是制定開發(fā)方案的重要參數(shù)，弄清油藏剩余油飽和度，查明剩余油分布規(guī)律，對挖潛剩余油潛力具有重要意義。利用保壓密閉取心研究油層油水飽和度是最直接和準(zhǔn)確的方法，但是由于保壓密閉取心成本和要求過高，目前油田普遍采用常壓密閉取心分析油水飽和度。常壓密閉取心過程中，由于孔隙體積變化、降壓脫氣、油氣揮發(fā)等因素導(dǎo)致油水飽和度損失[1，2]。實驗測量的油水飽和度之和不等于100%，一般在70%～85%之間，因此必須校正油水飽和度損失量。本文研究先校正含水飽和度，再通過1減校正后的含水飽和度(1-Sw)計算含油飽和度。

1 密閉取心巖心飽和度損失影響因素

研究表明，從常壓密閉井巖心地層取樣至地面出筒過程中，巖心油水飽和度損失變化的原因主要有以下幾點[1，2]：

①鉆井液侵入：在鉆井取心過程中，鉆井液漏失侵入巖心驅(qū)替出孔隙中一部分地層流體，造成油、水飽和度的損失。

②巖石孔隙體積變化：在密閉取心時，巖心上提過程是一個卸壓過程，巖心孔隙體積發(fā)生不同程度的膨脹增大，造成油水飽和度的損失變化較大。

③降壓脫氣影響：巖心由地下取至地面過程中壓力不斷降低，將產(chǎn)生極其復(fù)雜的相變過程，原油中的溶解氣會不斷脫出，攜帶出孔隙中的油、水，導(dǎo)致油、水飽和度大幅損失，也是影響油水飽和度損失的主要因素。

④油氣水揮發(fā)：巖心在地面出筒取樣過程會暴露在空氣中，由于油氣水揮發(fā)也不可避免地造成油水飽和度的損失。

上述因素中孔隙體積變化和降壓脫氣是油水飽和度損失的最主要因素。對于密閉取心井，如果密閉率合格，鉆井液侵入的影響可以不用考慮。油氣水揮發(fā)因素只要嚴(yán)格按照操作流程，其對飽和度的影響也可以忽略不計。

圖1 A井巖心分析So-Sw交會圖

圖2 B井巖心分析So-Sw交會圖

2 巖心飽和度校正方法

2.1 歸一數(shù)理公式法

根據(jù)密閉取心井分析的含油、含水飽和度資料，建立含油飽和度和含水飽和度交會模型，一般會出現(xiàn)下列兩種情況：一是油、水損失率差不多，模型曲線斜率在-1附近(圖1)；二是油損失比水多，曲線斜率小于-1(圖2)。

對于油水損失率相當(dāng)?shù)那闆r，油、水飽和度直接經(jīng)過歸一化校正，即：

(1)

對于油損失比水多的情況，在以含水飽和度基本不變?yōu)榍疤?，?jīng)過平移校正后，變化的僅是含油飽和度，含水飽和度的少量變化引起的誤差可由45°旋轉(zhuǎn)校正量來消除(圖3)[3，4]。由此通過歸一化處理得到校正后的原始地層含油、含水飽和度。校正公式如下：

(2)

(3)

式(2)中平移校正量△So通過Sw-So擬合公式求取。

圖3 校正步驟示意

歸一化數(shù)理公式方法在對巖心測量So、Sw擬合時，需要注意要選擇巖性、物性基本相當(dāng)?shù)臉悠愤M行分類交會，校正結(jié)果才更合理準(zhǔn)確。

2.2 經(jīng)驗公式法

為了解決水洗油層的油水飽和度校正問題，國內(nèi)各油田設(shè)立了一些專題研究，找出水淹層巖心的油水損失規(guī)律。大慶油田通過對密閉取心井同時進行保壓和常規(guī)取心，測量含水飽和度，繪制了水飽和度校正曲線，廣泛應(yīng)用于開發(fā)生產(chǎn)中[4]。水淹層巖心的水損失飽和度校正經(jīng)驗公式為：

(4)

2.3 實驗測量法

巖心油水飽和度損失的主要因素是孔隙體積變化和降壓脫氣影響，因此通過實驗的方法來測量這兩種影響因素的飽和度損失[5-7]。實驗測量校正飽和度依次分兩步進行，首先是孔隙體積校正，將地面實測的油水飽和度值校正到地層狀態(tài)，校正后的油水飽和度為：

(5)

式中，Sor為地層含油飽和度，Swr為地層含水飽和度，Bo為原油體積系數(shù)，Bw為地層水體積系數(shù)，φs為地面孔隙度，φr為地層孔隙度，φr與φs關(guān)系可以通過覆壓巖石孔滲壓縮實驗測量。

然后進行地層狀態(tài)下降壓脫氣模擬實驗，測量油水飽和度損失量。實驗步驟如下[5]：①利用含氣原油驅(qū)替完全飽和模擬地層水的巖樣，模擬油藏束縛水的形成過程；②利用模擬地層水驅(qū)替巖樣中的含氣原油至一定的含水飽和度，模擬水驅(qū)開發(fā)過程中儲層水淹狀況；③降低壓力和溫度使含氣原油中的溶解氣逸出，模擬取心造成的降壓脫氣過程，計量脫氣擠出的水量。④運用常規(guī)飽和度測試方法庫倫法測量脫氣后巖樣的含水飽和度，確定測量方法對含水飽和度造成系統(tǒng)誤差，誤差一般在2%～3%之間，本次取值2.5%。

圖4 A井脫氣前后含水飽和度關(guān)系

降壓脫氣實驗測量結(jié)果顯示脫氣前后含水飽和度之間呈對數(shù)變化規(guī)律(圖4)，利用實驗測量結(jié)果可以直接將脫氣后的含水飽和度校正到脫氣前狀態(tài)。

綜合考慮孔隙體積變化和降壓脫氣影響，校正后的含水飽和度為：

(6)

2.4 理論公式法

降壓脫氣造成的巖心飽和度損失量除了可以通過實驗方法測量以外，辛治國等人還以流體分流率原理為核心，建立降壓脫氣的數(shù)學(xué)校正模型[8]?？紫扼w積變化引起的油水飽和度校正仍然采用式(5)。最終，經(jīng)過孔隙體積變化和降壓脫氣影響校正后的地層油水飽和度理論計算公式分別為：

(7)

(8)

上述四種飽和度校正方法，其中歸一數(shù)理公式和經(jīng)驗公式方法簡單，直接與巖心實際測量的Sw建立關(guān)系。實驗測量法測量了孔隙體積變化、降壓脫氣引起的地層水損失量同時還考慮脫氣后含水飽和度不同測量方法的誤差，校正后飽和度比較準(zhǔn)確，但實驗條件相對比較復(fù)雜，模擬地層狀態(tài)下的飽和壓力、溶解氣油比、流體粘度、地層溫度等參數(shù)設(shè)置都會影響降壓脫氣過程中含水飽和度損失。理論公式法運用了相滲實驗、覆壓實驗等結(jié)果，還有Bo、μo、μw等參數(shù)的取值，校正飽和度的影響因素相對較多。

3 應(yīng)用效果與分析

CB油田泰州組油藏經(jīng)過多年開發(fā)，部分砂體水淹較嚴(yán)重，剩余油分布狀況認(rèn)識不清，A井是該油田鉆探的一口密閉取心井，通過巖心分析飽和度來掌握油層的動用情況，為油田產(chǎn)量挖潛優(yōu)化開發(fā)方案提供依據(jù)。根據(jù)該井巖心分析結(jié)果顯示，1減含水飽和度(1-Sw)與測井解釋的含油飽和度相比明顯偏大，巖心測量的Sw需要校正。

應(yīng)用上述四種飽和度校正方法對A井148塊巖心樣品的地面分析油水飽和度進行校正(圖5、表1)，校正后地層真實油水飽和度之和均達(dá)到100%。從A井測井曲線的電性特征上可以明顯看到各油層的水淹程度不同，5號層電阻率達(dá)到50 Ω·m，純油層。6～8號層電阻率10～20 Ω·m，弱水淹層。9～13號層電阻率低于10 Ω·m，中等水淹。對于弱水淹層，校正前巖心分析含油飽和度為76.7%，利用歸一數(shù)理公式法、實驗測量法以及經(jīng)驗公式法校正后含油飽和度平均值分別為65.3%，64.4%和61.9%，對應(yīng)的校正量分別為11.4%，12.4%和14.8%，歸一數(shù)理公式法和實驗測量法校正后的含油飽和度與測井解釋含油飽和度68.2%更為接近。對于中等強度水淹層，校正前巖心分析含油飽和度為74.4%，歸一數(shù)理公式法、實驗測量法以及經(jīng)驗公式法校正后含油飽和度平均值分別為62.4%，60.2%和59.6%，實驗測量法和經(jīng)驗公式法校正后的含油飽和度值與測井解釋58.7%更吻合。運用理論公式校正的弱水淹層含油飽和度平均值為54.6%，中等強度水淹層含油飽和度為49.5%，校正量分別為22.2%，24.8%，與測井解釋結(jié)果相比，該方法校正后的含油飽和度整體偏小。

圖5 A井巖心分析地面含油飽和度與校正后地層含油飽和度對比

通過對A井實施多飽和度校正方法的應(yīng)用效果對比分析發(fā)現(xiàn)，實驗測量方法對弱水淹、中等水淹層都適用，適用范圍廣并且校正后的飽和度準(zhǔn)確，能真實反映剩余油的情況。歸一數(shù)理公式法對于含水飽和度損失較少的弱水淹層，校正效果較好，對于中等強度的水淹層，校正后的含油飽和度值略微偏大。而經(jīng)驗公式法剛好相反，對于中等水淹層含油飽和度校正效果較好，對于弱水淹層偏低。這是因為弱水淹層，含水飽和度損失量基本在10%以內(nèi)，而經(jīng)驗公式對含水飽和度的校正量一般大于10%，導(dǎo)致弱水淹層校正后含水飽和度偏大，1減含水飽和度值(1-Sw)偏小。由此可以在準(zhǔn)確判斷儲層水淹程度的基礎(chǔ)上，將歸一數(shù)理公式和經(jīng)驗公式結(jié)合應(yīng)用來校正飽和度。理論公式校正后含油飽和度整體值偏低，還是跟公式本身多參數(shù)取值影響因素較多有關(guān)，該方法在CB地區(qū)應(yīng)用效果不佳。

表1 A井校正后含油飽和度統(tǒng)計

4 結(jié)論

(1)通過多方法對CB地區(qū)常壓密閉取心井巖心測量飽和度進行損失量校正，研究認(rèn)為校正方法的選擇與儲層水淹程度有關(guān)。

(2)實驗測量法校正后的飽和度準(zhǔn)確，對弱水淹層和中等水淹層均適用。在沒有巖心降壓脫氣等實驗測量的情況下，將歸一數(shù)理公式和經(jīng)驗公式法結(jié)合使用也可快速校正飽和度，前者適用弱水淹，而后者更適合中等水淹層。

(3)根據(jù)取心目的層的巖心資料情況和水淹狀況，選擇合適的飽和度校正方法，校正后的含油飽和度反映了地層真實的剩余油飽和度。

[1] 楊勝來，胡學(xué)軍，李輝.密閉取心流體飽和度誤差的影響因素及修正方法.石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2004，28(6):64-67.

[2] 王玉環(huán).基于油水分流原理的密閉取心飽和度校正方法.科學(xué)技術(shù)與工程.2014，14(9):39-42.

[3] 王藝景，黃華，劉志遠(yuǎn)，蓋東玲.取心分析飽和度數(shù)理統(tǒng)計校正方法及其應(yīng)用.江漢石油學(xué)報.2000，22(4):42-44.

[4] 孔祥禮.常壓密閉取心含油飽和度校正新方法.安徽地質(zhì).2006，16(1):40-46.

[5] 劉麗.基于物理模擬實驗的密閉取心井油水飽和度校正.石油鉆采工藝.2009，31(2):82-90.

[6] 張亮.密閉取心井巖心飽和度校正物理模擬實驗.油氣地質(zhì)與采收率.2009，16(2):94-99.

[7] 王帥，胡勝男.密閉取心井巖心油水飽和度校正方法研究.國外測井技術(shù).2011，6:50-52.

[8] 辛治國，侯加根，馮偉光.密閉取心飽和度校正數(shù)學(xué)模型.吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版).2012，42(3):698-704.

[9] 李愛芬.油層物理學(xué).東營：中國石油大學(xué)出版社.2011:314-316.

(編輯 王建年)

Research of oil saturation correction methods for water flooded layer in sealing core well of CB area

Zhang Fei1，Sun Pei’an1，Wang Shanqiang2

(1.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009， 2.JiangsuWellLogging,SINOPEC,Yangzhou225000,China)

In the process of sealing core，the increasing pore volume and degasification by release of pressure will lead to the loss of oil and water.The loss is more for water flooded reservoir and must be corrected.This paper provides four kinds of correction method: normalized mathematical formula，empirical method，laboratory measurement and theoretical equation.These methods were applied to correct the water saturation of water flooded layers in CB area，and the results indicate that different correction methods should be selected by different drowned degree of reservoir.The corrected oil saturation really reflects the distribution of remaining oil，and can provide reliable support to improve the development effectiveness.

sealing core under normal pressure；saturation correction；water flooded layer;CB area

2015-07-21；改回日期：2015-10-08。

張菲(1985—)，女，碩士，工程師，現(xiàn)從事油田開發(fā)工作，E-mail：zhangfei.jsyt@sinopec.com.cn，電話：0514-87760163。

江蘇油田分公司“密閉取心井儲層參數(shù)特征研究”(JS13013)。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.02.012

TE323

A