一種新的密閉取心飽和度校正方法研究

葉 青，查玉強(qiáng)，李鳳穎，謝艷華，雷 霄

一種新的密閉取心飽和度校正方法研究

葉 青，查玉強(qiáng)，李鳳穎，謝艷華，雷 霄

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司研究院，廣東湛江 524057）

由于在密閉取心和飽和度測(cè)試過程中，巖心中的流體存在一定的損失，Y井常規(guī)密閉取心油水飽和度測(cè)試結(jié)果和地下真實(shí)情況存在偏差，必須進(jìn)行校正，而傳統(tǒng)校正方法的油水等比例散失原則存在不合理性。此文提出一種新的校正方法，將蒸餾法飽和度測(cè)試后的巖心組成長(zhǎng)巖心，在地層條件下進(jìn)行水驅(qū)油物理模后取至地面條件進(jìn)行蒸餾法飽和度測(cè)試，對(duì)油水飽和度的損失比例進(jìn)行了標(biāo)定，完成了對(duì)Y井密閉取心飽和度測(cè)試資料的校正。校正結(jié)果與測(cè)井解釋成果對(duì)比分析表明，長(zhǎng)巖心水驅(qū)油校正結(jié)果準(zhǔn)確可靠，有助于油田水淹層的判斷和開發(fā)調(diào)整策略的制定。

密閉取心；蒸餾法測(cè)試；損失比例標(biāo)定；飽和度校正

密閉取心油水飽和度評(píng)價(jià)結(jié)果是油田開發(fā)中后期階段非常重要的資料，對(duì)搞清油田剩余油分布和指導(dǎo)油田后期剩余油挖潛工作的開展起著重要的作用。但巖心在鉆取、密閉、運(yùn)輸、保存和實(shí)驗(yàn)過程中，油水均有一定的損失，引起巖心中流體飽和度的變化，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果和地下原始值產(chǎn)生偏差，因此有必要對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的校正，還原真實(shí)的流體飽和度。傳統(tǒng)的飽和度校正方法是在未知原始流體飽和度情況下，對(duì)含油飽和度和含水飽和度進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)回歸校正，未考慮巖心及流體性質(zhì)差異性對(duì)校正的影響，校正誤差較大。而本文提出的校正方法是在地層條件下進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)后，取至地面條件進(jìn)行蒸餾法飽和度測(cè)試，通過比較前后油水量的損失來標(biāo)定油水損失比例，該方法是在已知原始流體飽和度情況下進(jìn)行的還原標(biāo)定，與傳統(tǒng)回歸方法相比較，校正準(zhǔn)確度得到了大幅提高[1-5]。

1 Y井密閉取心狀況分析

X油田于2002年7月7日正式投入生產(chǎn)，累計(jì)產(chǎn)油918×104m3，采出程度40%，綜合含水79%，油田目前已處于開發(fā)后期，剩余油分布受儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響加重，亟待開展主力油層剩余油分布研究，明確油藏剩余油挖潛方向，制定開發(fā)調(diào)整技術(shù)方案。為了研究油田主力油組水驅(qū)程度、水驅(qū)效率、剩余油分布、低滲油藏含油飽和度及微觀特征，鉆領(lǐng)眼井Y井進(jìn)行各油組的密閉取心是必要的。Y井作為南海西部油田第一口密閉取心井，井進(jìn)尺59.38 m，收獲巖心長(zhǎng)度59.38 m，收獲率100%，密閉率檢測(cè)200個(gè)，密閉率達(dá)到97%，實(shí)取巖心指標(biāo)均超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。疏松砂巖地層密閉取心取得成功，為油田剩余油分布及挖潛研究提供了最直接的資料，并為南海西部油田密閉取心積攢了寶貴的成功經(jīng)驗(yàn)。

本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)得到蒸餾法測(cè)試平均流體損失飽和度為22.1%，如圖1所示，可見密閉取心飽和度測(cè)試結(jié)果不能真實(shí)反映地下儲(chǔ)層的流體飽和度， 必須對(duì)測(cè)試值進(jìn)行校正，還原巖心飽和度的原始值。

圖1 巖心實(shí)測(cè)流體飽和度圖

2 密閉取心飽和度影響因素

從巖心鉆取到運(yùn)輸及測(cè)試過程中，有很多外界因素會(huì)引起巖心中流體飽和度的變化：取心過程中的密閉率、泥漿濾液的侵入和巖心從地下取自地面后，原油降溫降壓脫氣會(huì)帶走巖心中的流體，導(dǎo)致飽和度變化；巖心鉆取過程中，在冷凍很好的狀態(tài)下進(jìn)行液氮鉆取小巖心，一般可鉆到較好柱塞，但是液氮致使巖心水分損失較大；運(yùn)輸過程中，冷凍保存不合理或者運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)加大流體的揮發(fā)或吸收；實(shí)驗(yàn)測(cè)試過程中，儀器密封性、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、巖心顆粒脫落、水分蒸發(fā)率等都會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。根據(jù)統(tǒng)計(jì)（圖2），飽和度測(cè)試實(shí)驗(yàn)的流體飽和度損失情況主要受物性的影響，巖心物性越好，測(cè)試飽和度損失量越大[6-10]。

圖2 巖心飽和度總損失與孔隙度的關(guān)系

現(xiàn)場(chǎng)取心人員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5366—2000《油田開發(fā)井取心資料技術(shù)要求》中規(guī)定的時(shí)間完成飽和度的現(xiàn)場(chǎng)取樣工作，取樣井段位處于油田儲(chǔ)層中深部位。實(shí)驗(yàn)室油水飽和度測(cè)試人員嚴(yán)格執(zhí)行SY/T 5336—1996《巖心常規(guī)分析方法》，遵照質(zhì)量控制抽樣規(guī)定，整個(gè)過程完全符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的質(zhì)量要求，因此可以完全排除操作因素對(duì)飽和度損失的影響[11-18]。

3 傳統(tǒng)飽和度校正方法

本文首先使用傳統(tǒng)的飽和度校正方法對(duì)油水損失比例進(jìn)行求取，設(shè)油和水的剩余率分別為η1和η2，則有

式中： So、Sw為巖石真實(shí)含油、水飽和度；S'o、S'w分別為油、水測(cè)量飽和度。

因而有

得到下列關(guān)系式

將蒸餾法實(shí)測(cè)的含水飽和度值和含油飽和度值按照流體飽和度損失值的大小進(jìn)行分區(qū)間線性擬合，如圖3，可以看出在各個(gè)區(qū)間So和Sw表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，根據(jù)回歸方程表1，從而計(jì)算出不同流體損失區(qū)間的油水剩余率分別為η1和η2后，就可以校正飽和度的測(cè)量值。將飽和度的校正系數(shù)轉(zhuǎn)換成總損失量的百分比，校正后油水飽和度之和為100%。飽和度總損失量中，油的損失百分比為qo，水的損失百分比為1-qo，則校正后的數(shù)據(jù)為

從圖3中可以看出，巖心流體飽和度損失總量越接近，回歸相關(guān)系數(shù)就越接近1，方程斜率就越接近1，那么油水的剩余率η1和η2就越接近；從回歸參數(shù)表1可以看出，對(duì)于任意流體損失區(qū)間的油剩余率近似等于水剩余率?？梢?，傳統(tǒng)方法主要是對(duì)油水飽和度進(jìn)行分區(qū)間近似等量散失校正，即油的散失比例近似等于水的散失比例，但實(shí)際上兩者損失比例并不相等，特別是對(duì)于低氣油比的原油，溶解氣量小，因此原油在降溫降壓過程中的膨脹損失量及蒸發(fā)散失量都很小，流體飽和度損失主要來自地層水，因此有必要尋求一種新的、更可靠的飽和度校正方法來標(biāo)定油水損失比例[19-20]。

圖3 巖心實(shí)測(cè)油水飽和度回歸圖

表1 巖心實(shí)測(cè)飽和度回歸參數(shù)

4 長(zhǎng)巖心水驅(qū)油標(biāo)定飽和度損失

傳統(tǒng)的飽和度校正方法是在未知原始油水飽和度情況下使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法所做的校正，未考慮巖心物性差異、流體性質(zhì)及地層條件對(duì)油水散失比例帶來的影響，準(zhǔn)確性低，可靠性差。本文將蒸餾法飽和度測(cè)試后的巖心組成總長(zhǎng)度約85 cm長(zhǎng)巖心（單個(gè)巖心長(zhǎng)度約7 cm），利用地層原油和地層水樣品（采油井井口取樣，原油黏度2.3 mPa·s，溶解氣油比34 m3/m3），在高溫高壓條件下（壓力23 MPa，溫度83 ℃）模擬水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)以后，進(jìn)行地面蒸餾法飽和度測(cè)試，通過比較前后油水量的損失來標(biāo)定油水損失比例，實(shí)驗(yàn)流程見圖4。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將蒸餾法測(cè)試后的巖心組成長(zhǎng)巖心，清洗和抽真空；②模擬地層壓力和溫度，飽和地層水，用活油驅(qū)替至束縛水狀態(tài)；③地層水驅(qū)替長(zhǎng)巖心至一定含水率，在出口端計(jì)量累產(chǎn)油Np和累產(chǎn)水Nw，計(jì)算長(zhǎng)巖心水驅(qū)后的實(shí)際油水飽和度So、Sw；④長(zhǎng)巖心降溫降壓，取至地面條件下進(jìn)行分塊蒸餾法飽和度測(cè)試，得到長(zhǎng)巖心的測(cè)試油水飽和度S'o、S'w；⑤根據(jù)前后巖心油水飽和度變化，標(biāo)定測(cè)試過程中油水的損失比例qo( i )、qw( i )。計(jì)算步驟如下：

設(shè)油和水的剩余率分別為η1和η2，則有

巖心實(shí)際飽和度值So和Sw：

蒸餾法測(cè)試的長(zhǎng)巖心油水飽和度S'o和S'w：

式中：Vo( i )'和Vw( i )'分別為蒸餾法測(cè)試第i塊巖心的油體積和水體積

在得到油水的剩余率分別為η1和η2后，我們就可以求得油水的損失比例qo( i )、qw( i )：

對(duì)蒸餾法測(cè)試得到的油水飽和度進(jìn)行校正，還原得到真實(shí)可靠的流體飽和度值：

式中：So( i )和Sw( i )分別為第i塊巖心的油水飽和度蒸餾法測(cè)試結(jié)果校正值。

5 應(yīng)用實(shí)例及效果分析

5.1 Y井油水飽和度校正

Y井生產(chǎn)氣油比在11 m3/m3左右，溶解氣量小，傳統(tǒng)的飽和度校正方法不能滿足，本次利用長(zhǎng)巖心標(biāo)定法對(duì)Y井密閉取心飽和度資料進(jìn)行了校正。Y井密閉取心來自高滲及低滲兩個(gè)層位，故本次分別對(duì)高滲層巖心（大于100×10-3μm2）及低滲層巖心（小于100 ×10-3μm2）進(jìn)行校正，原油密度0.89 g/cm3，原油體積系數(shù)1.03。高低滲層密閉取心巖心進(jìn)行蒸餾法飽和度測(cè)試后，進(jìn)行清洗和烘干，分別組成高滲層長(zhǎng)巖心和低滲層長(zhǎng)巖心，飽和地層水、建立束縛水、飽和原油（P = 13 MPa，T =79 ℃，GOR = 11）后，利用地層水驅(qū)替至含水率等于油田目前的綜合含水率，將長(zhǎng)巖心取出地面條件下，再進(jìn)行分塊蒸餾法測(cè)試，得到油水飽和度標(biāo)定數(shù)據(jù)（表2）。

圖4 長(zhǎng)巖心標(biāo)定飽和度校正實(shí)驗(yàn)流程圖

從標(biāo)定結(jié)果可以看出：傳統(tǒng)校正方法得到的油水剩余率很接近，原油損失比例和地層水損失比例都在50%左右，即將流體損失飽和度按油水等比例散失進(jìn)行校正，存在不合理性，而從長(zhǎng)巖心水驅(qū)油標(biāo)定結(jié)果可以看出，高滲層巖心和低滲層巖心的地層水損失比例都在90%以上，原油損失比例都小于10%，即巖心中損失流體以地層水為主，原油損失量極少，且低滲巖心由于束縛水飽和度偏大，水損失比例較高滲巖心偏小5%左右。可見，長(zhǎng)巖心水驅(qū)油標(biāo)定結(jié)果更加符合低溶解氣油比巖心的損失規(guī)律。利用長(zhǎng)巖心水驅(qū)油標(biāo)定的油水損失比例對(duì)各塊巖心的飽和度測(cè)試結(jié)果進(jìn)行校正，校正結(jié)果見表3。

表2 水驅(qū)長(zhǎng)巖心流體飽和度損失標(biāo)定數(shù)據(jù)表 %

表3 蒸餾法測(cè)試飽和度校正結(jié)果表

5.2 校正結(jié)果與測(cè)井解釋飽和度對(duì)比分析

Y井儲(chǔ)層測(cè)井解釋飽和度的求取，首先是由巖心資料獲取相關(guān)飽和度計(jì)算參數(shù)，而后根據(jù)巖石物理傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法對(duì)巖心基礎(chǔ)物性參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，最后使用飽和度計(jì)算公式求取儲(chǔ)層的流體飽和度值，與蒸餾法飽和度測(cè)試結(jié)果各自獨(dú)立。本次利用測(cè)井解釋油水飽和度值與實(shí)驗(yàn)校正結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖5所示，以分析不同校正方法的精度。

對(duì)比結(jié)果顯示，傳統(tǒng)校正方法、長(zhǎng)巖心標(biāo)定校正和測(cè)井解釋得到的巖心平均含油飽和度分別為53.06%、44.25%和39.21%，與測(cè)井解釋結(jié)果相比，傳統(tǒng)校正方法的平均絕對(duì)誤差為12.11%，而長(zhǎng)巖心標(biāo)定校正方法的平均絕對(duì)誤差為4.86%。受數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸的限制，傳統(tǒng)校正方法的油水等比例散失原則使得油量校正過多，得到的巖心含油飽和度明顯偏大，與油田目前開發(fā)現(xiàn)狀不符，而長(zhǎng)巖心水驅(qū)油標(biāo)定校正和測(cè)井解釋結(jié)果比較接近，同時(shí)從校正原理和方法上也更具有科學(xué)性。可見，對(duì)于低溶解氣油比原油，由于氣體膨脹攜出油量較小，巖心中的水損失量是遠(yuǎn)大于油損失量的。長(zhǎng)巖心水驅(qū)油標(biāo)定校正方法是在已知原始飽和度情況下，模擬流體損失過程的校正，與相對(duì)傳統(tǒng)校正方法相比，校正精度更高。

圖5 巖心飽和度測(cè)試校正結(jié)果與測(cè)井解釋對(duì)比圖

6 結(jié)論

（1）密閉取心受取心、密閉、運(yùn)輸、保存和實(shí)驗(yàn)測(cè)試過程中的外界影響，測(cè)試得到的油水飽和度損失較大，含油飽和度和含水飽和度之和往往小于100%，必須進(jìn)行校正才能使用。

（2）傳統(tǒng)的分區(qū)間數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸校正方法主要是對(duì)油水按近似等比例損失進(jìn)行校正，不適于原油溶解氣油比較低的巖心，使用范疇存在一定局限性。

（3）本文使用的長(zhǎng)巖心水驅(qū)油模擬標(biāo)定法是在已知巖心地下油水飽和度值的基礎(chǔ)上進(jìn)行的損失標(biāo)定，提高了校正精度，從標(biāo)定結(jié)果來看，對(duì)于低溶解氣油比原油的巖心，流體損失以水為主。

[1]何更生.油層物理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994.

[2]李傳亮.油藏工程原理[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.

[3]葛家理.油氣層滲流力學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社， 1982：28-30.

[4]羅東紅. 南海珠江口盆地（東部） 砂巖油田高速高效開發(fā)模式[M].北京：石油工業(yè)出版社， 2013： 53-59.

[5]蘇玉亮.油藏驅(qū)替機(jī)理[M].北京：石油工業(yè)出版社， 2009：24-30.

[6]科林斯R E.流體通過多孔介質(zhì)的流動(dòng)[M]. 陳鐘祥， 吳望一，譯.北京：石油工業(yè)出版社， 1984： 105-108.

[7]顧保祥，劉維永.綏中36-1 油田水淹層密閉取心飽和度校正[J]. 中國海上油氣， 2008， 20（1） ：38-40.

[8]王藝景， 黃華， 劉志遠(yuǎn)， 等. 取心分析飽和度數(shù)理統(tǒng)計(jì)校正方法及其應(yīng)用[J]. 江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)， 2002， 22（4） ： 42-44.

[9]陳新， 匡立春， 孫中春， 等. 利用飽和度分析資料確定阿爾奇參數(shù)[J]. 石油學(xué)報(bào)， 2002， 23（5）： 69-72.

[10]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[J]. 石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004， 28（6）：64-67.

[11]孔祥禮， 玄中海. 常壓密閉取心含油飽和度校正新方法[J]. 斷塊油氣田， 2006， 13（1）： 20-22+28.

[12]劉麗. 基于物理模擬實(shí)驗(yàn)的密閉取心井油水飽和度校正[J]. 石油鉆采工藝， 2009， 31（2）： 82-85+90.

[13]楊克兵， 張善成， 黃文革. 密閉取心井巖石飽和度測(cè)量數(shù)據(jù)校正方法[J]. 測(cè)井技術(shù)， 1998， 22（2）： 71-74.

[14]文政， 賴強(qiáng)， 魏國章， 等. 應(yīng)用密閉取心分析資料求取飽和度參數(shù)[J]. 大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)， 2006， 30（5） ： 17-19.

[15]吳兆華， 魏國章， 湯慶金. 低孔低滲儲(chǔ)層巖樣含水飽和度的校正方法[J]. 大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)， 2004， 28（S）： 165-166.

[16]張斌成， 謝治國， 劉瑛， 等. 吐哈油田密閉取心巖樣飽和度分析及校正方法[J]. 吐哈油氣， 2005， 10（ 3）：251-254.

[17]巢華慶， 黃福堂， 聶銳利， 等.保壓巖心油氣水飽和度分析及脫氣校正方法研究[J]. 石油勘探與開發(fā)， 1995， 22（ 6）： 73-77.

[18]李開榮， 薄萬順. 密閉取心技術(shù)的新發(fā)展[J]. 石油鉆采工藝，1998， 20（2）： 36-38.

[19]李洪生， 鐘玉龍， 李宏麗， 等. 取心研究雙河油田聚合物驅(qū)后剩余油分布[J]. 石油地質(zhì)與工程， 2008， 22（2）：72-73.

[20]馬名臣，李建樹.密閉取心井巖心油、水飽和度校正方法[J].石油勘探與開發(fā)，1993， 20（4）： 102-105.

A New Method for Correcting Saturation from Sealed Coring

YE Qing, ZHA Yuqiang, LI Fengying, XIE Yanhua, LEI Xiao
（Institute of Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd., Zhanjiang, Guangdong 524057, China）

A certain amount of liquid in the core sample may be lost in the process of sealed coring and saturation testing, which may result in deviation between the oil and water saturation measured with these in-situ. There is some irrationality in the traditional saturation correction in which the loss of oil and water is considered to be equal. The authors tried a new method in the process of saturation correction of sealed coring samples from Well Y to eliminate the deviation. First step, put the cores that have been measured by distillation saturation test into a long core； Second step， conduct the water flooding simulation under the stimulated formation condition and then the distillation saturation test under surface condition; Third step, calibrate the lost percentage of oil and water saturation and then correct saturation test data of sealed coring from Well Y. Compared with the interpretation results of logging data, it shows that the results corrected by water flooding experiment of long core are precise and faithful， and are helpful to identify the water-flooded zone in the oil field and set out the adjustment strategy of development wells.

Sealed coring; distillation saturation test; calibration of the lost percentage; saturation correction

TE341；TE 327

A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.03.030

1008-2336（2016）03-0030-06

2016-01-22；改回日期：2016-02-22

葉青，男，1983年生，碩士，2007年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（北京），從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作。

E-mail：yeqing@cnooc.com.cn。