低渗气藏可动水识别方法研究

刘子雄

(中海油田服务股份有限公司油田生产研究院,天津 300450)

低渗气藏可动水识别方法研究

刘子雄

(中海油田服务股份有限公司油田生产研究院,天津 300450)

摘要：识别储层中是否含有可动水主要采用对比束缚水饱和度与原始含水饱和度的方法，获取束缚水饱和度的实验方法较多，但不同方法的实验结果有所不同。从对比A区块不同束缚水饱和度的实验结果得出，相渗曲线法、离心毛管力曲线法的实验结果相近，并采用这些实验结果回归出了该区块的渗透率与束缚水饱和度关系式。由于储层存在压敏问题，需要对渗透率低于1×10-3μm2的储层进行覆压校正。应用回归出的束缚水饱和度计算式，结合覆压校正渗透率，准确地判断出该区块12口生产井的可动水情况。

关键词：低渗气藏；束缚水饱和度；可动水识别；离心毛管力

目前主要通过对比束缚水饱和度与原始含水饱和度大小，判断低渗气井是否含有可动水[1]。而常用的核磁共振法、相渗曲线法和离心毛管曲线法得到的束缚水饱和度存在一定差别，利用这三种方法确定束缚水饱和度的研究成果较多[2-7]，所以在实际应用时难以准确选取适合的方法获取该参数。部分井实验测出的束缚水饱和度比原始含水饱和度高，但投产依旧产水[8]。在公开发表的文献中，对束缚水饱和度与孔渗相关这一观点基本相同[1,5,9]。

某致密气田A区块构造复杂，断层发育，储层非均质性较强，主要为岩性圈闭。岩性主要以细砂-中砂岩和中砂岩为主，碎屑主要由0.10～0.5mm的粒级组成，颗粒间多为线-凹凸接触，粒间孔隙不发育。岩心孔隙度为6. 9%～15.8%，平均10.42%，多数小于11%，渗透率为(0.1～21.8)×10-3μm2，平均为12.8×10-3μm2，为低孔低渗储层。通过对A区块的三种实验方法束缚水饱和度与渗透率建立的相关性对比发现，相渗曲线和毛管力实验法得到束缚水饱和度曲线相近，以此回归建立了该区块的束缚水饱和度与渗透率的计算式。但当岩心渗透率低于1×10-3μm2时，应用束缚水饱和度判断储层是否产水的准确性较低。

1束缚水饱和度确定方法

1.1核磁共振法

研究表明，根据核磁共振的T2谱分布可以确定地层的粒径分布和流体性质[2-5]。因此，可以根据岩心核磁实验的结果对地层的粒径分布及束缚水饱和度做出评价。采用核磁共振法测量的束缚水饱和度研究成果较多，通过该实验可以建立渗透率与束缚水饱和度的关系[2,5]。A区块的61块样品核磁实验统计结果：样品孔隙度3.5%～18.55%，平均孔隙度10.79%；渗透率0.01～92.2×10-3μm2，平均渗透率11.1×10-3μm2；束缚水饱和度16.1%～96.5%,平均束缚水饱和度52.4%。从渗透率与束缚水饱和度的关系散点图中可以看出，核磁分析束缚水饱和度与渗透率相关性较差(图1)。其主要原因是可动流体T2截止值在不同实验中取值不一样；该核磁结果仅能反映孔隙大小的分布，不能有效反映孔喉与流体的配置关系，所以不能准确反映束缚水饱和度大小[12]。

图1　核磁共振法束缚水饱和度与渗透率关系

1.2气水相渗实验法

将真空后的岩心饱和地层水，并在分离器中进行气驱水实验。计算驱替出的水量，达到束缚水饱和度计算要求后，取出岩心称重，确定束缚水饱和度大小[13]。在气水相渗曲线中，当水相渗透率krw=0时的最大含水饱和度为束缚水饱和度[7]。A区块56块样品相渗实验统计结果为：孔隙度2.79%～17.2%，平均孔隙度10.2%；渗透率(0.001～66.500)×10-3μm2，平均渗透率5.07×10-3μm2；束缚水饱和度21.8%～71.5%，平均束缚水饱和度52.7%。从气水相渗实验法建立的岩心渗透率与束缚水饱和度的关系可以看出，该方法测出的束缚水饱和度与渗透率具有较好的相关性。渗透率为(0.3～10)×10-3μm2时，储层束缚水饱和度为50%；当渗透率小于0.5×10-3μm2时，束缚水饱和度约60%；当渗透率大于10×10-3μm2时，束缚水饱和度快速降低，当渗透率大于100×10-3μm2时，束缚水饱和度为20%(图2)。

图2　相渗实验法束缚水饱和度与渗透率关系

1.3离心毛管曲线法

在离心毛管力实验中，通过不同排驱压力下的残余水饱和度实验，获取岩心的束缚水饱和度。随着实验离心力的不断增加，岩心中含水饱和度不断下降；当岩心中含水饱和度达到某一值时，随着离心力的进一步增大，其含水饱和度变化幅度较小，此时的含水饱和度相当于束缚水饱和度[9]。A区块36块样品的离心毛管力实验结果：样品孔隙度2.79%～19.93%，平均孔隙度10.1%；渗透率(0.002～80.5)×10-3μm2，平均渗透率6.73×10-3μm2；束缚水饱和度19.38%～71.63%,平均束缚水饱和度51.3% 。从离心毛管力曲线法岩心渗透率与束缚水饱和度的关系图中可以看出：束缚水饱和度与渗透率相关性较好。当渗透率为(0.5～10.0)×10-3μm2时，储层束缚水饱和度为50%;当渗透率小于0.5×10-3μm2时，束缚水饱和度为55%～70%；当渗透率大于10×10-3μm2时，束缚水饱和度快速降低；当渗透率为100×10-3μm2时，束缚水饱和度为20%(图3)。

图3　离心毛管力实验法束缚水饱和度与渗透率关系

1.4综合确定

通过上面的研究可知，核磁共振法确定的束缚水饱和度与渗透率相关性差，而气水相渗曲线法和离心毛管曲线法确定的束缚水饱和度基本一致，因此，选用相渗曲线法和离心法的实验结果作为A区块的束缚水饱和度(图4)，可以看出，随着渗透率的降低，束缚水饱和度增加；当渗透率高于20×10-3μm2时，束缚水饱和度显著降低。因此，对于低渗储层，并非含水饱和度高于50%就会产水[14-15]，判断气层压裂是否产水，可以结合储层渗透率进行综合分析，其计算式如下：

式中：Swr为束缚水饱和度，%；K为储层渗透率，10-3μm2。

图4　束缚水饱和度与渗透率的关系

2岩心渗透率校正

将上述成果应用到A区块时，部分渗透率低于1×10-3μm2的井，原始含水饱低于束缚水饱和度，但压裂后仍然产出大量的水。通过分析认为，影响这部分井可动流体准确性判断的主要原因是储层存在较强的应力敏感，导致渗透率认识存在偏差[10-11]。

对A区块的覆压孔渗透率资料统计分析得出：当渗透率大于10×10-3μm2时，随着上覆岩石压力的增加，渗透率基本不变；当渗透率低于1×10-3μm2时，上覆岩石压力为40MPa时所对应的储层渗透率明显低于常压下的值；而降低至0.3×10-3μm2时，降幅达30%以上(图5)。因此，在应用时要对岩心渗透率进行校正，当渗透率高于10×10-3μm2时，可以不用覆压资料校正。

图5　A区块储层不同覆压对应的渗透率变化

由于A区块主要生产层位地层压力为35～40MPa，结合不同上覆岩石压力变化所对应的渗透率变化实验结果，渗透率为(0.5～1.0)×10-3μm2时，乘以系数0.3校正；渗透率为(0.2～0.5)×10-3μm2时，乘以系数0.25校正；渗透率为0.1×10-3μm2左右时，乘以系数0.2校正。

3应用效果

根据覆压孔渗的实验结果，对A区块投产的12口井渗透率低于1×10-3μm2的储层，结合地层压力进行了校正。将岩心渗透率和原始含水饱和度投影到束缚水与渗透率的图版上(图6)，位于束缚水饱和度连线以下的点表明原始含水饱和度低于束缚水饱和度，无可动水，投产后不产水；而以上的点，投产后会产水，这与12口井的生产情况相符合(表1)。这也说明本文获取的A区块束缚水饱和度图版准确可靠，同时在应用时对于渗透率低于1×10-3μm2的储层应进行覆压校正。

图6　A区块12井含水饱和度与渗透率关系

井号渗透率(校正)/10-3μm2原始含水饱和度/%束缚水饱和度/%流量/(m3·d-1)油气水T120.3425527.80765330.00N3H70.01～0.0466～9160～640.00174640.35N3H50.19～0.9038～6351～5518.701407341.40A10.15～4.6040～7446～510.98220443.37A20.10～5.9035～7046～574.701090780.85A30.20～5.1038～7646～552.396385711.56A40.90～3.3051～7147～514.1412208424.10A50.30～5.3039～6546～541.13113971.58A60.45～3.9055～6947～520.961192712.86A70.07～4.8841～6946～581.60450540.46N2H50.03～0.1252～5956～610.00491630.00N2p90.00～585.0048～6016～270.0053496516.80

4结论与建议

(1) 核磁共振法测出的束缚水饱和度与渗透率相关性差，其主要原因是反映的仅是孔隙大小的分布，不能有效反映孔喉配置关系，所以不能准确反映束缚水饱和度。

(2) 气水相渗曲线法和离心毛管曲线法确定的束缚水饱和度基本一致，可以作为研究区的束缚水饱和度。

(3) 对于应力敏感的低渗储层，当渗透率低于1×10-3μm2时，需要对岩心渗透率进行校正才能准确求取束缚水饱和度。

参考文献

[1]常俊, 罗利, 胡振平,等.束缚水饱和度在苏里格气田气水识别中的应用[J].测井技术，2008,32(6):549-552.

[2]杨正明,姜汉桥,周荣学等.用核磁共振技术测量低渗含水气藏中的束缚水饱和度[J].石油钻采工艺,2008,30(3):56-59.

[3]成志刚,王黎.利用NMR资料建立束缚水解释模型[J].江汉石油学院学报,2003, 25(2):66-67.

[4]崔迎春,张淡.低渗气层岩样束缚水饱和度的室内实现方法[J].石油钻采工艺,2000,22(4):11-13.

[5]赵毅,胡斌,张路崎，等.基于核磁共振和压汞实验的储层束缚水饱和度计算方法[J].科技导报,2010,28(11):64-67.

[6]李宁,周克明,张清秀,等.束缚水饱和度实验研究[J].天然气工业,2002，22(增刊):110-113.

[7]隋祥军,全云智,卫全平.基于压汞和相渗实验确定束缚水饱和度[J].国外测井技术,2009,19(6):51-52.

[8]郭平,黄伟岗,姜贻伟,等.致密气藏束缚与可动水研究[J].天然气工业,2006,16(20):99-101.

[9]王晓畅,范宜仁,邓少贵,等.基于离心试验数据确定束缚水饱和度[J].中国石油大学学报(自然科学版),2009,33(3):76-79.

[10]蒋继辉,杨丽芹.鄂尔多斯盆地中部古生界储层覆压物性特征[J].岩性油气藏,2011,6(23)：58-61.

[11]罗瑞兰,程林松,彭建春,等.确定低渗岩心渗透率随有效覆压变化关系的新方法[J].中国石油大学学报 (自然科学版),2007,31(2):87-90.

[12]苏俊磊,王艳,孙建孟.应用可变T2截止值确定束缚水饱和度[J].吉林大学学报(地球科学版),2010,40(6):1491-1494.

[13]毕建霞,戚志林,郭平,等.降压开采过程中凝析油气相渗实验研究[J].天然气工业,2006,26(10):108-110.

[14]邢会民.基于常规测井资料的束缚水饱和度综合确定方法研究[J].钻采工艺,2010,33(增刊):37-40.

[15]周德志.束缚水饱和度与临界水饱和度关系的研究[J].油气地质与采收率,2003,6(13):81-83.

编辑：刘洪树

文章编号：1673-8217(2016)02-0093-04

收稿日期：2015-04-24

作者简介：刘子雄，硕士，油藏工程师，1982年生，2006年毕业于长江大学油气田开发专业，现从事油气田开发工作。

中图分类号：TE112.23

文献标识码：A