密閉取心井飽和度校正方法綜述

劉妍卿

【摘 要】油水飽和度是評價油層水淹情況、分析剩余油分布規(guī)律以及制定調(diào)整開發(fā)方案的重要依據(jù)。然而通過室內(nèi)巖心分析獲取油水飽和度資料與地層條件下存在偏差，需要校正后才能使用。目前，巖心油水飽和度校正方法主要有基于降壓脫氣實驗校正法、基于相滲的分流量矯正法、基于數(shù)理統(tǒng)計的矯正法。

【Abstract】Oil water saturation is an important basis for evaluating the flooding of oil reservoirs， analyzing the law of remaining oil distribution and developing the adjustment and development plan. However， there is a deviation between the oil and water saturation data and the formation conditions through indoor core analysis， which need to be corrected before use. At present， the methods of correcting core oil saturation include correction method of degassing experiment based on depressurization， correction method of partial flow based on phase infiltration， and correction method based on mathematical statistics.

【關(guān)鍵詞】密閉取心井；飽和度校正；降壓脫氣；數(shù)理統(tǒng)計

【Keywords】sealed core well； saturation correction； depressurization degassing mathematical statistics

【中圖分類號】P618.13 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）08-0172-02

1 飽和度損失影響因素

密閉取心井油水飽和度損失主要發(fā)生在鉆井取心過程、貯存運輸過程和取樣分析過程。

1.1 鉆井取心過程

①降壓脫氣引起油水飽和度變化[1，2]。巖心從地下取至地面時，由于壓力和溫度從地層條件降至大氣壓力和地面溫度，原油中的溶解氣不斷脫出，使流體體積迅速膨脹，引起巖心內(nèi)液體向外溢出，使油水飽和度發(fā)生變化。密閉取心井，降壓脫氣是飽和度損失的主要因素。②鉆井液入侵[3，4]。在取心鉆頭打開時，因鉆井液壓力高于巖心中地層流體壓力，使鉆井液入侵，驅(qū)替出巖心孔隙中的地層流體，導(dǎo)致油水飽和度發(fā)生改變。③上覆壓力釋放[5]。巖心在地層條件時，受到上覆巖石壓力作用，當(dāng)上提至地面時，上覆壓力釋放，孔隙體積大于地層條件下實際孔隙體積。④巖心孔隙及油水體積變化[2]。巖心在上提過程中，壓力下降，巖心孔隙體積膨脹增大，造成油水飽和度損失。

1.2 貯存運輸過程

巖心從井場運往實驗室的過程中，因為保存方法不當(dāng)或者暴露于空氣中時間長使巖心中油水飽和度發(fā)生改變。

1.3 取樣分析過程

①室內(nèi)制備飽和度樣品，即巖樣在鉆切時，暴露于空氣中，油水蒸發(fā)。密閉取心井一般采用冷凍保存，樣品暴露在空氣中時還會凝結(jié)吸附空氣中水分，水飽和度改變。②系統(tǒng)誤差。巖心飽和度分析時，不同的分析測試方法、測試過程中水分蒸發(fā)、人為讀數(shù)誤差等，均會對測試結(jié)果造成影響。

針對以上幾點飽和度損失，整理歸納了目前常用的幾種飽和度校正方法：基于降壓脫氣實驗校正法、基于相滲的分流量矯正法、基于數(shù)理統(tǒng)計的校正法。

2 基于降壓脫氣實驗校正法

基于降壓脫氣實驗校正法包括測試方法校正、水體積膨脹校正、降壓脫氣校正、壓實作用校正四個部分。

2.1 飽和度測試方法校正

通過實驗確定測試方法造成的含水飽和度損失，將室內(nèi)實驗測得的含水飽和度加含水飽和度損失值即為該步驟校正后數(shù)值。

2.2水體積膨脹校正

校正后含水飽和度：Swr=Sws·Bw （1）

其中Bw是校正系數(shù)，一般取1.01～1.02。

2.3 降壓脫氣校正

降壓脫氣校正是物理模擬實驗，通過以下四個步驟進(jìn)行。

① 根據(jù)溶解氣油比配制含氣原油，模擬地層溫度、壓力條件在巖樣中建立已知的含水飽和度；② 模擬取心過程中的地層溫度、壓力下降過程，獲得降壓脫氣巖樣的含水飽和度；③ 建立多塊巖樣在脫氣前后含水飽和度關(guān)系曲線，利用對數(shù)公式擬合實驗數(shù)據(jù)得到校正系數(shù)A、B值；④將常規(guī)飽和度分析獲得的含水飽和度從脫氣后校正為脫氣前。

校正后含水飽和度：Swb=ALnSwa-B （2）

公式中Swb是脫氣前水飽和度，Swa脫氣后水飽和度，A、B校正系數(shù)。

2.4 地層孔隙壓實作用校正

校正后含水飽和度： Swr=Sws■=Sws·C （3）

校正系數(shù)： C=■ （4）

式中C是壓實系數(shù)，？準(zhǔn)s地面孔隙度，？準(zhǔn)r覆壓孔隙度。

3 基于相滲的分流量矯正法[6]

基于相滲的分流量校正法分為兩個步驟：首先要把地面實際測量的油水飽和度轉(zhuǎn)化為地下狀態(tài)，校正因為地上地下條件不同，巖石空隙和油水體積變化造成的飽和度變化。其次是計算油水兩相地下狀態(tài)由于降壓脫氣造成的油水飽和度損失，并通過相滲實驗，得到油水分流率，校正地層條件下油水飽和度損失，從而求得地下真實狀態(tài)的含油、含水飽和度。endprint

最終校正后的地下真實油水飽和度分別為：

So=Sor+■ （5）

Sw=Swr+■ （6）

公式中的Sor和Swr可由式計算得到，μo和μw為區(qū)塊已知參數(shù)，由此可知上式為分別關(guān)于未知數(shù)So和Sw的超越方程，無解析解，可通過求取該方程的數(shù)值解來得到地層條件下真實含油、含水飽和度So和Sw。

4 基于數(shù)理統(tǒng)計的矯正法[7]

地層中不存在游離氣而只有油水兩相流體時，巖石孔隙內(nèi)油水飽和度之和為100%，即So+Sw=1 （7）

式中：So是原始狀態(tài)地層的含油飽和度；Sw是原始狀態(tài)地層的含水飽和度。

但是當(dāng)儲層中的巖心被鉆井取出后，由于溫度和壓力的變化，輕烴組分及孔隙中的水會揮發(fā)，假設(shè)揮發(fā)后油的剩余率為，水的剩余率為，那么：

S■■=S■■·η■■ （8）

S■■=S■■·η■ （9）

式中： S■■是巖心測量的含油飽和度；S■■是巖心測量的含水飽和度。

由式（7）（8）（9）推得：

S■■=η■-■S■■ （10）

式中： S■■是巖心測量的含油飽和度；S■■是巖心測量的含水飽和度。

我們發(fā)現(xiàn)揮發(fā)后巖心油水飽和度呈線性關(guān)系，對于同一口井的取心井段，壓力溫度等地層條件相近，取心工藝和飽和度測量也相同，油水飽和度的損失基本一致，因此可以通過多元線性回歸方法計算η■和η■，代入式（8）（9）求得校正后的油水飽和度。

但在密閉取心過程中，油水飽和度是分2次獨立測量的，校正后油水飽和度之和不一定是100%，因此需要對校正后的數(shù)值作數(shù)學(xué)處理，保證結(jié)果為100%。這種方法是將飽和度數(shù)據(jù)的校正系數(shù)轉(zhuǎn)化成總損失量的百分含量，則校正后油水飽和度之和為100%。假設(shè)油損失百分比為Y，水損失為1-Y，則

Y=（1-η■）/[（1-η■）+（1-η■）] （11）

校正后油水飽和度分別為：

So=（1-S■■-S■■）·Y+S■■ （12）

Sw=（1-S■■-S■■）·（1-Y）+S■■（13）

5 總結(jié)

①三類飽和度校正方法，都有其合理的原理基礎(chǔ)，但是基于相滲曲線的校正方法其前提條件具有局限性，適合含油低或含氣量少的巖心校正。

②基于數(shù)理統(tǒng)計的方法與基于物理模擬（降壓脫氣）的方法校正結(jié)果吻合度較高。其中數(shù)理統(tǒng)計方法是利用嚴(yán)格理論推導(dǎo)得出油水飽和度損失，而物理模擬側(cè)重于用實驗設(shè)備模擬地層條件下巖心降壓脫氣室飽和度的變化。

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