低阻油层含水饱和度计算方法研究——以渤海A油田新近系低阻油层为例

王培春 吕洪志

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

低阻油层含水饱和度计算方法研究
——以渤海A油田新近系低阻油层为例

王培春 吕洪志

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

针对渤海A油田新近系低阻油层评价中存在的问题,提出了一种利用毛管压力资料并由J函数计算低阻油层含水饱和度的方法。利用本文方法,成功地解决了A油田低阻油层含水饱和度计算的难题,也为今后其它类似油田低阻油层含水饱和度的定量解释提供了新思路。

低阻油层 含水饱和度 毛管压力 J函数 渤海A油田 新近系

1 问题的提出

近几年在渤海地区新近系发现了许多低阻油层[1],虽然有研究者对低阻油层的成因进行了探讨,但对于低阻油层的定量研究尚未取得突破性进展,而常规的含水饱和度计算公式(如A rchie公式、W axm an-Sm its方程)难以满足低阻油层评价的需要。

图1为渤海A油田1井新近系目的层段常规测井曲线图,通过MDT测压确定A、D层为水层,B、C层为油层。对比可以发现,油层B深侧向电阻率值明显低于油层C的深侧向电阻率值,且低于水层A的深侧向电阻率值。假如采用常规测井方法,利用同样的处理参数计算该井段的含水饱和度,得到的结果肯定是油层B的含油饱和度要低于水层A的含油饱和度,这显然与实际情况不符。

针对渤海地区新近系低阻油层含水饱和度定量解释中存在的上述问题,笔者根据渤海A油田1、2井岩心样品的毛管压力数据,以及目的层段的MDT和实验室测得的界面张力等资料,在详细分析国内外同行研究结果的基础上,提出了一种利用毛管压力资料并由J函数计算低阻油层含水饱和度的方法,即根据实验室毛管压力分析数据建立J函数与含水饱和度的关系式,并通过油柱高度、油水界面张力、油水密度差等参数计算J函数,进而计算出低阻油层的含水饱和度。利用本文提出的方法,成功地解决了A油田低阻油层含水饱和度计算的难题,也为今后其他类似油田低阻油层含水饱和度的定量解释提供了新的思路。

图1 渤海油田A 1井目的层段常规测井曲线图

2 利用J函数计算低阻油层含水饱和度方法原理

J函数与储层的孔隙度、渗透率,油藏的油、水性质,以及油水界面以上的油柱高度有关,而与储层的电阻率无关[2],这就为解决由多种因素引起的低阻油层含水饱和度的计算提供了方便。

J函数可以用下列方程表示[3]

根据Corey’s方程,含水饱和度与毛管压力之间的关系可以写成[2]

由式(1)和式(2)可得

式(1)～(3)中:pc为油藏条件下的毛管压力,M Pa; σ为油藏条件下的界面张力,mN/m;θ为油藏条件下的润湿角,(°);K为渗透率,mD;φ为孔隙度,%; pe为门槛压力,M Pa;λ为岩性系数,与孔隙度和渗透率有关,无量纲;Swe为有效含水饱和度,小数;J100为含水饱和度100%时的J函数。其中,界面张力可在实验室通过吊片法(测定较高的界面张力,如100～102mN/m)、悬滴法(中等的界面张力,如10-1～102mN/m)或旋转液滴法(微乳液和油、水的低界面张力或超低界面张力,如10-1～10-3mN/m)测量[4],润湿角可在实验室内测量得到,孔隙度和渗透率可以由实验室岩心分析结果或测井解释结果获得,J100和λ可以根据岩心分析孔隙度和渗透率以及岩心毛管压力分析数据得到的J函数与有效含水饱和度交会图分析得到,而油藏条件下的毛管压力可由下式获得1),即

式(4)中:ρo、ρw分别是油和水的密度,g/cm3;H是油水界面以上的油柱高度,m。

3 渤海A油田新近系低阻油层含水饱和度计算实例

3.1 实验室条件下J函数与S we关系的建立

表1、2分别是渤海A油田1、2井新近系低阻油层段的毛管压力分析数据,根据表中数据可得到实验室条件下J函数与Swe的交会图(图2)。

表1 A油田1井半渗透隔板法毛管压力分析数据

表2 A油田2井半渗透隔板法毛管压力分析数据

图2 渤海A油田1、2井目的层段实验室条件下J函数与S we关系图

3.2 油藏条件下J函数的求取

在已知A油田低阻油层实验室条件下J函数与Swe关系的基础上,只要得到油藏条件下的J函数值,就可以依据图2中的关系式得到油藏的有效含水饱和度。

(1)p c值

对A油田目的层段进行了MDT测压,根据测压数据可以得到油层和水层的流体密度;然后分别绘制流体密度与深度的线性关系图(图3),通过图中的关系式可得到油层和水层的密度值,即

图3 渤海A油田目的层段流体密度与深度关系图

式(5)、(6)中:TVDSS是海拔深度,m。这样,再根据式(4)可以计算出pc值。

(2)φ和K值

渤海A油田目的层段φ和K值采用岩心标定测井解释孔隙度的方法求得。经标定,该油田由密度测井计算的孔隙度与岩心分析孔隙度有很好的一致性,因此目的层段的孔隙度可由密度计算公式求得;渗透率采用岩心分析渗透率与孔隙度的相关关系计算求得。

(3)σ值

渤海A油田目的层段σ值由实验室通过旋转液滴法测得,其结果如表3所示。

表3 渤海A油田目的层段旋转液滴法界面张力测量结果

根据表3中数据拟合可知,渤海A油田目的层段界面张力(IFT)与油水密度差存在如下关系:

IFT=5.340 6×e30.734(ρw-ρo)(7)

根据式(7)可以求出A油田目的层段在不同油水密度差情况下的界面张力。

(4)θ值

由于渤海A油田目的层段无润湿角实验分析数据,因此采用优化逼近的方法获得:①润湿角取A油田经验值,计算地层条件下的J函数值;②根据J函数与有效含水饱和度的关系,求出有效含水饱和度;③根据A油田由实验室分析数据得到的含水饱和度、油和水的相对渗透率、含水率之间的关系(图4),预测目的层段的含水率;④对比预测含水率与DST实测含水率,如果两者相差大,则改变润湿角的值,重复②～④,直到预测含水率与DST实测含水率接近。

图4 渤海A油田目的层段油、水的相对渗透率和分流量曲线

在A油田,经过与DST实测含水率的对比,当润湿角是78°时,预测含水率与DST实测含水率接近(表4、5)。因此A油田目的层段的润湿角确定为78°。

表4 渤海A油田目的层段含水饱和度与含水率的关系

表5 渤海A油田2井DST实测毛管压力模型的含水饱和度

3.3 计算结果对比

表6示出了利用J函数和W axm an-Sm its方程计算得到的1、2井低阻层段的含水饱和度。对比计算结果表明,在低阻目的层段,利用J函数计算得到的含水饱和度值介于35.3%～44.5%,符合实际油层情况,而利用W axm an-Sm its方程计算得到的含水饱和度值高达100%,与实际的试油结果完全相反。这说明,针对渤海A油田新近系低阻油层,利用J函数计算的含水饱和度能准确地反映出地下流体饱和度的特征。

表6 J函数法与常规方法计算的渤海A油田新近系低阻油层含水饱和度对比结果

4 结论

本文提出了通过J函数计算低阻油层含水饱和度的方法。经实例验证,在确定油水界面的基础上,通过毛管压力资料可以较准确地进行低阻油层含水饱和度的定量解释。

[1] 吕洪志,李兴丽,顾保祥.渤海新近系低电阻率油层成因及测井响应特征[J].中国海上油气,2006,18(2):97-102.

[2] HAW K INS JM.Integrated formation evaluation with regression analysis[C].SPE 28244,1994.

[3] 杨通佑,范尚炯,等.石油及天然气储量计算方法[M].北京:石油工业出版社,1990.

[4] 何更生.油层物理[M].北京:石油工业出版社,1994.

(编辑:周雯雯)

A research on the method to calculate water saturation for low-resistivity oil pays: a case from Neogene pay of Bohai A oilfield

Wang Peichun Lü Hongzhi
(Bohai Oilfield Research Institute of Exploration and Development,Tianjin B ranch of CNOOC Ltd.,Tianjin,300452)

In view of the problem occurred in evaluating Neogene low-resistivity oilpay in Bohai A oilfield, a method to calculate water saturation by using capillary pressure data and J function is developed.The problems in calculating water saturation of the low-resistivity oilpay in Bohai A oilfield have been successfully solved by applying this method,which also provides a new idea for future quantitative interpretation of low-resistivity pays in other fields.

low-resistivity oil pay;water saturation; capillary pressure;J function;Bohai A oilfield;Neogene

王培春,男,2008年毕业于西南石油大学地球探测与信息技术专业,获硕士学位,现主要从事测井解释与评价工作。地址:天津市塘沽区闸北路609信箱(邮编:300452)。

1)MAY A,李兴丽.CFD111油田岩石物理研究.2001.

2009-03-31 改回日期:2009-05-31