利用压汞资料评价低电阻率油层含水饱和度

王翠平，潘保芝，陈刚

（吉林大学地球探测科学与技术学院，吉林 长春 130026）

0 引 言

对于泥质含量较多的低电阻率储层，由导电模型得到的含水饱和度已不能真实反映油层的饱和度，电阻率模型评价含水饱和度的不确定性增加。利用压汞资料确定地层含水饱和度［1］是一种不依赖于电阻率测井的方法。压汞法测定的毛细管压力曲线反映的是汞在一定压力下进入岩样孔隙的过程，也就是模拟油气藏形成过程中油驱替水的过程，因而用测定的压汞资料研究岩样的孔喉分布、原始油饱和度等重要参数都与实际情况有很高的符合度，特别是在油基泥浆取心等第一手资料较少的情况下，利用压汞资料求含水饱和度尤其重要［2］。南海地区文昌油田低电阻率油层主要出现在珠江组一段，下部主要为滨－浅海的临滨砂坝沉积，以中－细砂岩为主；上部为浅海沉积，主要以粉砂岩－极细砂岩为主。引起该区低电阻率的主要原因是岩性细、含泥重、束缚水饱和度高。为了提高低电阻率油层的测井解释精度，本文利用压汞资料对南海地区文昌油田低电阻率油层的饱和度进行了评价。

1 压汞资料确定含水饱和度理论基础

在油气聚集成藏的过程中，由于受到重力分异作用，油（气）首先进入孔隙结构好、排驱压力小的储

层，而后，随着排驱压力的增加，油（气）可以进入孔隙结构较差、排驱压力大的储层，使得含油饱和度进一步加大［3］。在储层性质相同的条件下，流体驱动力作用主要受控于烃柱高度，因此储层的含水饱和度与油气在油藏中所在的位置密切相关［4］。由此可知，利用压汞资料确定含水饱和度的理论基础是毛细管压力与油藏高度存在一定的转换关系，即

将毛细管压力数据转换成自由水面以上油藏高度，用于含水饱和度的计算。在毛细管理论的基础上，推导得到计算油藏高度的关系式［3，5］

式中，pcR是油藏条件下油水系统的毛细管压力，Pa；ρw、ρo分别是油藏条件下水、油的密度，kg／m3；g是重力加速度，m／s2；H是自由水面以上油藏高度，m。

压汞实验得到的毛细管压力资料给出了实验室条件下非润湿相流体饱和度与相应的毛细管压力数据，将实验室条件下的汞－空气系统转换成油藏条件下的油－水系统，得到油藏条件下的毛细管压力数据，其转换关系为［3，5］

式中，pc、σL、θL分别为实验室条件下汞的毛细管压力、界面张力和接触角；pcR、σR、θR分别为油藏条件下油、水毛细管压力、界面张力和接触角。这样，就可以导出毛细管压力与油藏高度间的关系式

通过已知的油水界面张力、油水密度、接触角等参数求出毛细管压力pc与自由水面以上油藏高度H的关系表达式（4），将其带入到饱和度模型中，即可得到储层的含水饱和度。

2 压汞资料确定含水饱和度方法

利用压汞资料确定含水饱和度有很多实现方法，比如J函数法［6－7］、渗透率相关法［8］、孔隙度相关法［9］以及格思里多项式法［9－11］，这些方法虽然应用比较简便，但是限制了含水饱和度统计模型的形式，而且涉及的系数较多，不易确定。格思里多项式方法中，将孔隙度、渗透率单独作为多项式中的1项，忽略了孔渗之间的联系，降低了评价精度。针对这些问题，本文提出了一种改进的方法，在考查的若干个关系式中选取最优的关系，避免因关系形式的差异给方法的适用性带来的影响。

表1 含水饱和度与孔隙度、渗透率的经验关系表

综合考虑多地区的孔渗关系，认为含水饱和度与孔隙度、渗透率之间的关系一般有10种经验公式（见表1），应用多块样品的压汞资料，对表1中10种函数关系一一进行统计。为简单起见，假定自变量与因变量之间呈线性关系。每一关系对于n个压力条件（pc1，pc2，…，pcn）有n个不同的方程。同时也得出n个相关系数，取其相关系数的平均值，平均相关系数最大的关系式是最合适的。这样，含水饱和度与孔隙度、渗透率的关系式更适用于研究区域。

同样，确定系数与毛细管压力间关系的方法也有相应改进。假设10个关系式中以lgSw－φ·lgK的平均相关系数最大，认为Sw满足该关系式，则在每一个毛细管压力pci（i＝1，2，…，n）条件下，有

式中，系数A、B都是与毛细管压力pc密切相关的，那么就可以拟合出系数A、B分别与毛细管压力的关系，即

这样，就得到了含水饱和度与毛细管压力、孔隙度、渗透率的关系

该关系式较为准确地反映了研究区域的储层特性，结合毛细管压力与油藏高度间的转换关系式（4），就能确定储层的含油气性。

3 应用实例

将该方法在南海地区文昌油田珠江组一段低电阻率油层进行了应用，对研究区22块岩样的压汞数据进行分析处理，分别对表1中的关系式进行统计，得到关系式5的相关系数最大，为0.77，则认为含水饱和度与孔隙度、渗透率间的关系符合该形式。在此基础上，拟合了系数A、B与毛细管压力pc之间的关系（见图1、图2），最终得到了利用孔渗数据和油藏高度定量计算含水饱和度的方程

对WC×井的11块密闭取心的岩样数据进行处理，已知其自由水面深度为1 230 m，从实验资料获取岩心取样深度，即可得到该岩样的自由水面以上油藏高度H，结合孔隙度、渗透率数据，利用式（9）计算含水饱和度，将计算结果与密闭取心的含水饱和度进行对比（见图3），吻合较好，两者相关系数为0.97，绝对误差为3.84%。从该结果可以看出，在缺少密闭取心资料的情况下，可以用压汞资料计算的含水饱和度代替密闭取心的含水饱和度作为测井解释的校验值。

4 结 论

（1）低电阻率油层的泥质含量高、矿化度低，应用压汞资料确定其含水饱和度，得到的结果与密闭取心资料更加相符，评价精度较高。

（2）当缺乏密闭取心资料时，利用压汞资料确定的含水饱和度，可以作为测井解释结果的校验值。

图3 计算的含水饱和度与密闭取心数据的对比图

（3）利用压汞资料评价低电阻率油层含水饱和度，关键是含水饱和度方程的建立。由于关系式形式多样，对数据进行合理分析与处理，得到最优的关系式，才能为精确评价含水饱和度打下坚实基础。

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