密闭取心井饱和度校正方法综述

刘妍卿

【摘 要】油水饱和度是评价油层水淹情况、分析剩余油分布规律以及制定调整开发方案的重要依据。然而通过室内岩心分析获取油水饱和度资料与地层条件下存在偏差，需要校正后才能使用。目前，岩心油水饱和度校正方法主要有基于降压脱气实验校正法、基于相渗的分流量矫正法、基于数理统计的矫正法。

【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.

【关键词】密闭取心井；饱和度校正；降压脱气；数理统计

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

【中图分类号】P618.13 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0172-02

1 饱和度损失影响因素

密闭取心井油水飽和度损失主要发生在钻井取心过程、贮存运输过程和取样分析过程。

1.1 钻井取心过程

①降压脱气引起油水饱和度变化[1，2]。岩心从地下取至地面时，由于压力和温度从地层条件降至大气压力和地面温度，原油中的溶解气不断脱出，使流体体积迅速膨胀，引起岩心内液体向外溢出，使油水饱和度发生变化。密闭取心井，降压脱气是饱和度损失的主要因素。②钻井液入侵[3，4]。在取心钻头打开时，因钻井液压力高于岩心中地层流体压力，使钻井液入侵，驱替出岩心孔隙中的地层流体，导致油水饱和度发生改变。③上覆压力释放[5]。岩心在地层条件时，受到上覆岩石压力作用，当上提至地面时，上覆压力释放，孔隙体积大于地层条件下实际孔隙体积。④岩心孔隙及油水体积变化[2]。岩心在上提过程中，压力下降，岩心孔隙体积膨胀增大，造成油水饱和度损失。

1.2 贮存运输过程

岩心从井场运往实验室的过程中，因为保存方法不当或者暴露于空气中时间长使岩心中油水饱和度发生改变。

1.3 取样分析过程

①室内制备饱和度样品，即岩样在钻切时，暴露于空气中，油水蒸发。密闭取心井一般采用冷冻保存，样品暴露在空气中时还会凝结吸附空气中水分，水饱和度改变。②系统误差。岩心饱和度分析时，不同的分析测试方法、测试过程中水分蒸发、人为读数误差等，均会对测试结果造成影响。

针对以上几点饱和度损失，整理归纳了目前常用的几种饱和度校正方法：基于降压脱气实验校正法、基于相渗的分流量矫正法、基于数理统计的校正法。

2 基于降压脱气实验校正法

基于降压脱气实验校正法包括测试方法校正、水体积膨胀校正、降压脱气校正、压实作用校正四个部分。

2.1 饱和度测试方法校正

通过实验确定测试方法造成的含水饱和度损失，将室内实验测得的含水饱和度加含水饱和度损失值即为该步骤校正后数值。

2.2水体积膨胀校正

校正后含水饱和度：Swr=Sws·Bw （1）

其中Bw是校正系数，一般取1.01～1.02。

2.3 降压脱气校正

降压脱气校正是物理模拟实验，通过以下四个步骤进行。

① 根据溶解气油比配制含气原油，模拟地层温度、压力条件在岩样中建立已知的含水饱和度；② 模拟取心过程中的地层温度、压力下降过程，获得降压脱气岩样的含水饱和度；③ 建立多块岩样在脱气前后含水饱和度关系曲线，利用对数公式拟合实验数据得到校正系数A、B值；④将常规饱和度分析获得的含水饱和度从脱气后校正为脱气前。

校正后含水饱和度：Swb=ALnSwa-B （2）

公式中Swb是脱气前水饱和度，Swa脱气后水饱和度，A、B校正系数。

2.4 地层孔隙压实作用校正

校正后含水饱和度： Swr=Sws■=Sws·C （3）

校正系数： C=■ （4）

式中C是压实系数，？准s地面孔隙度，？准r覆压孔隙度。

3 基于相渗的分流量矫正法[6]

基于相渗的分流量校正法分为两个步骤：首先要把地面实际测量的油水饱和度转化为地下状态，校正因为地上地下条件不同，岩石空隙和油水体积变化造成的饱和度变化。其次是计算油水两相地下状态由于降压脱气造成的油水饱和度损失，并通过相渗实验，得到油水分流率，校正地层条件下油水饱和度损失，从而求得地下真实状态的含油、含水饱和度。endprint

最终校正后的地下真实油水饱和度分别为：

So=Sor+■ （5）

Sw=Swr+■ （6）

公式中的Sor和Swr可由式计算得到，μo和μw为区块已知参数，由此可知上式为分别关于未知数So和Sw的超越方程，无解析解，可通过求取该方程的数值解来得到地层条件下真实含油、含水饱和度So和Sw。

4 基于数理统计的矫正法[7]

地层中不存在游离气而只有油水两相流体时，岩石孔隙内油水饱和度之和为100%，即So+Sw=1 （7）

式中：So是原始状态地层的含油饱和度；Sw是原始状态地层的含水饱和度。

但是当储层中的岩心被钻井取出后，由于温度和压力的变化，轻烃组分及孔隙中的水会挥发，假设挥发后油的剩余率为，水的剩余率为，那么：

S■■=S■■·η■■ （8）

S■■=S■■·η■ （9）

式中： S■■是岩心测量的含油饱和度；S■■是岩心测量的含水饱和度。

由式（7）（8）（9）推得：

S■■=η■-■S■■ （10）

式中： S■■是岩心测量的含油饱和度；S■■是岩心测量的含水饱和度。

我们发现挥发后岩心油水饱和度呈线性关系，对于同一口井的取心井段，压力温度等地层条件相近，取心工艺和饱和度测量也相同，油水饱和度的损失基本一致，因此可以通过多元线性回归方法计算η■和η■，代入式（8）（9）求得校正后的油水饱和度。

但在密闭取心过程中，油水饱和度是分2次独立测量的，校正后油水饱和度之和不一定是100%，因此需要对校正后的数值作数学处理，保证结果为100%。这种方法是将饱和度数据的校正系数转化成总损失量的百分含量，则校正后油水饱和度之和为100%。假设油损失百分比为Y，水损失为1-Y，则

Y=（1-η■）/[（1-η■）+（1-η■）] （11）

校正后油水饱和度分别为：

So=（1-S■■-S■■）·Y+S■■ （12）

Sw=（1-S■■-S■■）·（1-Y）+S■■（13）

5 总结

①三类饱和度校正方法，都有其合理的原理基础，但是基于相渗曲线的校正方法其前提条件具有局限性，适合含油低或含气量少的岩心校正。

②基于数理统计的方法与基于物理模拟（降压脱气）的方法校正结果吻合度较高。其中数理统计方法是利用严格理论推导得出油水饱和度损失，而物理模拟侧重于用实验设备模拟地层条件下岩心降压脱气室饱和度的变化。

【参考文献】

【1】程会明，李传亮，程呈.密闭取心饱和度校正方法研究[J].科学技术与工程，2012，42（20）：4892-4895.

【2】辛治国，侯加根，馮伟光.密闭取心饱和度的校正数学模型[J].吉林大学学报（地球科学版），2012，42（3）：698-704.

【3】胡渤，史军，程建.密闭取心分析含水饱和度的泥浆滤液侵入校正法[J].西部矿探工程，2005（10）：43.

【4】张斌成，谢治国，刘瑛.吐哈油田密闭取心饱和度分析及校正方法[J].吐哈油气，2005，10（3）：54-57.

【5】刘丽.基于物理模拟实验的密闭取心井油水饱和度校正[J].石油钻采工艺，2009，31（2）：82-85.

【6】王玉环.基于油水分流原理的密闭取心饱和度校正方法[J].科学技术与工程，2014，14（9）：39-42.

【7】谭锋奇，杨长春，李洪奇，等.密闭取心油水饱和度校正方法[J].地球科学—中国地质大学学报，2013，38（3）：592-598.endprint