低渗透砂砾岩体储层含油饱和度下限计算方法探讨

张晓红

（中石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257000）

含油饱和度是评价储层含油性和储量计算中的重要参数，其下限值选取的是否合理直接影响到单井油水层的判别和划分。当某个区块没有含油饱和度下限标准或者下限选值不合理，该地区油水层的判识可能会出现一些偏差。单井的解释结论会漏掉一些油层或将某些非油层判断成油层，直接影响单井的有效厚度，进而影响储量计算中单元有效厚度的选取[1]。在一般储量计算过程中，多考虑有效储层物性下限，即孔隙度、渗透性下限，而对含油饱和度多采取类比、或依据取心和试油资料经验统计获得油水层下限。很少对含油气饱和度下限进行研究。崔永斌认为含油饱和度下限值就是含水饱和度上限值，是指储层进入主要产油气时的最高含水饱和度值，利用相对渗透率分析资料求取油水相对渗透率曲线交点所对应的含水饱和度作为储层的含水饱和度上限值，即含油饱和度下限值。但这种方法会漏掉一些油水同层，导致有效厚度减少。郑金安应用相渗透率资料来研究油、水层饱和度界限值，使含油饱和度下限值的确定与油藏的工业油流标准、含水率下限值结合起来，并建立了均匀介质饱和度与产水率的关系式，并依据具体油藏的工业油流下限标准，折算油藏废弃时的产水率，从而确定出含油饱和度下限值。李金莲等应用压汞“J”函数法、相渗曲线法、正逆累积法对西峡沟构造油藏原始含油饱和度下限值进行了研究，认为三种方法都是准确、有效的[2-6]，这些方法都需要有较为详实的分析化验资料。这些研究都立足于均质油藏的含油饱和度下限值研究。

渤南油田位于济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷带，北部紧邻埕南断裂带，发育了大规模的砂砾岩体。由于砂砾岩体多期叠置，混杂堆积，造成储层非均质性强，尤其中深层砂砾岩体多为低孔、特低渗储层，物性岩性复杂，对有效储层的判识难度较大，有必要在原有的孔隙度、渗透率下限中，加入含油饱和度下限帮助油水层的有效识别。前人在储量上报中，主要通过对该区探井的油气层关系，初步界定了物性下限，但是对于含油气饱和度下限尚没有开展研究。砂砾岩体岩性油藏低渗透储层渗流关系较均质油藏更为复杂，上述方法是否适合该区含油饱和度下限值的确定，目前尚无定论。

本文主要在借鉴前人研究方法基础上，应用两种计算含油饱和度下限的方法综合确定该区砂砾岩体含油饱和度下限。一种是利用试油层的孔隙度与含油饱和度，制定相应关系图版，根据孔隙度下限值确定含油饱和度下限。一种是在郑金安原有的方法上进行了改进，根据分流量方程制定了更为直观的不同产水率时产油量与产液量关系图版，结合实际相渗资料得到的产水率与含水饱和度关系式、储量计算标准得到含油饱和度下限。应用两种方法，计算结果表明，两种方法计算值接近，在条件允许下，都可以作为计算含油饱和度下限的有效方法。

1 利用孔隙度和含油饱和度关系图版确定下限

该方法的原理是基于储层孔隙度是油气的主要储集空间，有效储层孔隙度下限所对应的应是含油饱和度下限的认识。通过系统整理渤南油田某地区41 口井55 层的试油、试采资料，利用经验公式解释了对应层的孔隙度、含油饱和度，编制了测试层的孔隙度与含油饱和度关系图（见图1）。根据正逆累积法确定本地区孔隙度下限为14 %，图1 中对应的含油饱和度下限为39 %。此种方法在某测试层的孔隙度刚好是孔隙度下限时，孔隙度、含油饱和度的经验解释公式都合理时，可以作为求取含油饱和度下限的方法。当测试层的最小孔隙度高于孔隙度下限时，这时对应的含油饱和度只能作为含油饱和度下限的一个参考值。

图1 渤南油田某地区孔隙度与含油饱和度关系图Figure.1 porosity and oil saturation diagram of an area in Bonan oilfield

2 利用相渗资料求含油饱和度下限

当储层中存在油、水两相流动时，可以用相对渗透率曲线表述储层的两相渗流特征。勘探实践表明，低渗透储层与中高渗透储层相比，前者相渗曲线具有以下的特征：（1）束缚水饱和度高，原始含油饱和度低；（2）两相流动范围窄；（3）残余油饱和度高；（4）油相相对渗透率下降快。

济阳坳陷存在多种低渗透碎屑岩油藏，从沉积体系类型来看，主要有洼陷带浊积扇油藏、缓坡带滩坝砂岩油藏、陡坡带砂砾岩体油藏，这些低渗透储层由于沉积环境不同，储层孔隙结构也存在差异，相应地其相对渗透率曲线具有不同特征，其主要表现在水相相对渗透率的变化规律方面。有的水相相对渗透率表现为缓慢上升，最终的水相相对渗透率较小，有的水相相对渗透率表现为快速上升，最终的水相相对渗透率较大。单就渤南某地区砂砾岩体油藏来看，不同相带储层，其水相相对渗透率曲线的变化明显不同。图2 和图3 分别是渤南油田X1 井84 号样品与X2 井73 号样品的相渗曲线及含水率曲线，其中X1 井和X2 井处于不同的沉积相带上，从两张图中可以看到X1 井与X2 井水相相对渗透曲线变化存在很大差异。因此，在研究时，应建立不同产水率与含油饱和度关系，以便于求取不同储集相带的含油饱和度下限值。

图2 X1 井84 号样品相对渗透率曲线Figure.2 X1 well＇s 84th sample＇s relative permeability curve

图3 X2 井73 号样品相对渗透率曲线Figure.3 X2 well＇s 73th sample＇s relative permeability curve

产水率（fw）是指油水同产时产水量Qw与总产液量Qy（Qw+Qo）的比值[2]，可以用目前较为通用的分流量方程表示，即：

式中：μw、μo指地下油、水粘度，mPa·s；ko、kw指油、水的相对渗透率。

该式表明产水率取决于油水粘度比及相对渗透率比值。由于相对渗透率是含水饱和度的函数，所以产水率也是饱和度的函数。当含水饱和度越高、含油饱和度越低时，油的相渗透率就越低，水的相渗透率就越高，ko/kw比值也就越小，这样，由方程（1）所计算出的产水率fw也将越高，表明了有较高的可动水，反之亦然。根据渤南油田某地区5 口井21 块岩石相渗透率曲线，通过回归分析建立了产水率与含水饱和度的关系式为：

根据分流量方程，可以得出不同含水率时，产油量Qo与产液量Qy的关系图版（见图4）。

图4 不同含水率时产油量与产液量的关系图版Figure.4 chart about oil-producing capacity relationship with liquid-producing capacity with different moisture content

根据图4 和分流量方程，当产液量一定时，存在一个含油饱和度下限，以满足单井产能达到储量起算标准。根据渤南油田某地区的生产数据，初期平均日产液量为17.5 m3。根据2005 年发布实施的储量计算规范，深度大于3 000 m 时，储量计算标准日产油大于5 m3[3]，相应的产水率为71.4 %，根据公式（2）得到含油饱和度下限40 %。

通过两种方法求得的渤南油田某地区含油饱和度下限值，可以看出，差别很小。因此，针对非均质性较强的砂砾岩体油藏，可以利用孔隙度与含油饱和度图版、相渗资料等方法求得含油饱和度下限值。

3 结论

通过对渤南油田某地区低渗透砂砾岩体油藏含油饱和度下限的研究，取得了以下成果及认识：（1）应用孔隙度与含油饱和度图版法、 相渗资料法等两种不同方法计算的渤南油田某地区低渗透砂砾岩体储层含油饱和度下限值，结果接近。说明这两种方法都可以进行低渗透砂砾岩体储层含油饱和度下限值计算；（2）建立了渤南油田某地区砂砾岩体低渗透油藏不同产水率时产油量与含产液量关系图版，为计算不同产水率油藏含油饱和度快捷计算提供了一个新方法；（3）不同方法所用资料不同，其计算精度与资料的详实程度及代表性息息相关。第一种方法最好是使用取心井对应的试油试采层制作孔隙度与含油饱和度图版，可信度较高。当取心资料缺乏时，测试层的孔隙度、含油饱和度的可靠性只能依赖于经验解释公式的精度。第二种方法的可行性与被选取的样品是否具有代表性有关，只要选取的样品数量多，代表性强，就可以应用该方法求取含油饱和度下限值。

［1］ 郑金安.容积法石油、天然气地质储量计算研究［M］.胜利石油管理局地质科学研究院，1993.

［2］ 郑金安，等.相渗透率资料再油水层含油饱和度下限研究中的应用［J］.油气采收率技术，1999，6（3）：75-77.

［3］ 孙佩，崔式涛，刘佳庆，等.基于孔隙结构研究的密闭取心饱和度校正方法［J］.岩性油气藏，2012，24（3）：88-92.

［4］ 崔永斌.有效储层物性下限值的确定方法［J］.国外测井技术，2007，22（3）：32-38.

［5］ 李喜莲，万永红，吴美娥，等.多方法综合确定西峡沟区块含油饱和度下限研究［J］.吐哈油气，2010，15（4）：333-334.

［6］ 孙恩慧，李晓平，王伟东.低渗透气藏气水两相流井产能分析方法研究［J］.岩性油气藏，2012，24（6）:121-124.