轻质油藏密闭取芯饱和度校正新方法

汪瑞宏，李兴丽，崔云江

(中海石油(中国)有限公司 天津分公司，天津 300459)

引 言

密闭取芯是了解水淹层剩余油饱和度的直接手段，对判断油层水淹状况、认识地下剩余油分布规律，合理制定开发方案具有重要的作用。渤海油田从2013年开始进行轻质油藏密闭取芯，并尝试用数理统计方法校正，但校正效果不理想。

渤海B油田地层原油密度为0.622～0.652 g/cm3，平均地层原油黏度0.45 mPa·s，属于典型的轻质油藏。该油田自1990年开始人工注水开发，2015年钻调整井B-6井，并在该井进行密闭取芯，实验测量含油饱和度为6.98%～22.3%。

本文系统分析了影响饱和度测量的因素以及各主要因素对饱和度测量值的影响，在渤海油田首次开展了降压脱气实验，采用目前流行的总含水饱和度降压脱气校正方法[1-6]，得到校正后的含油饱和度介于14.0%～51.2%，预示油层中等水淹，与该井组生产动态矛盾。结合B-6井实际情况，提出了基于可动水的散失校正方法，校正后的含油饱和度为39.6%～72.1%，与原始含油饱和度相当，判断油层未水淹。投产后该井日产油100 m3，含水1.3%，证实饱和度校正可靠，水淹程度解释正确。

1 影响饱和度测量的主要因素

在岩心从取出到测量得到油、水饱和度的整个过程中，有很多种因素会对饱和度测量结果造成影响[7-9]，经分析认为以下几个因素对饱和度的影响较大：

(1)钻井液侵入的影响。在钻井取芯过程中，由于井筒内液柱的压力大于地层压力，可能导致钻井液侵入岩心中，对饱和度测量结果造成影响，如果密闭率合格的话，可不考虑该项影响。

(2)取芯过程的影响。岩心被从地层取到地面的过程中，承受的压力和温度将从地层条件逐渐降至大气压力和地面温度，由于温度和压力的降低，将导致岩心中溶解的气体溢出，部分油水随之被带出，造成岩心中油水总量损失，同时压力的释放使孔隙体积增大，造成油水饱和度减小。

(3)运输和制备过程的影响。在岩心的运输过程中，如果保存不当，会引起岩心中油水的挥发，造成饱和度损失。

(4)实验分析过程的影响。在制备岩心样品过程中，一般采取液氮冷冻钻取和切割的方式，在此过程中的水分蒸发、测量偏差以及人为的读数误差都会影响饱和度的测试结果。

目标井密闭取芯的密闭率较高，及时制备岩心样品，最大限度减少了岩心暴露时间，实验过程中工作人员严格按照相关规范进行操作，人为因素的影响可以忽略，所以主要考虑岩心录取及实验过程中各种条件变化对饱和度造成的影响。

2 实验方案设计

由于B油田气油比较高，在钻井取芯过程中降压脱气对饱和度的影响较大，因此，设计实验对降压脱气过程进行模拟。

2.1 实验条件

选用的实验样品为渤海B-6井沙河街组钻取的10块砂岩柱塞样品，岩样的平均埋藏深度为3 323.0 m，对应地层温度135 ℃。岩心分析孔隙度为10.4%～12.5%，空气渗透率为(6.5 ～196.0)×10-3μm2，气油比141 m3/m3(周边油田取样分析)，地层原油黏度0.46 mPa·s，地层原油密度0.65 g/cm3，地层水总矿化度12 760 mg/L，对应有效上覆地层压力为43.2 MPa。

2.2 实验设计

实验的总体设计为：利用含气原油驱替100%饱和模拟地层水的岩样，模拟油藏束缚水的形成过程；利用模拟地层水驱替岩样中的含气原油至一定的含水饱和度，模拟水驱开发过程；降低压力和温度使含气原油中的溶解气溢出，模拟钻井取芯的降压脱气过程；运用常规饱和度测试方法测量脱气后岩样中的含水饱和度，确定测量方法对含水饱和度造成的系统误差；根据覆压孔隙度数据对孔隙压实造成的含水饱和度损失进行校正。

按照图1中步骤进行实验，简述如下：

(1)岩样洗油洗盐烘干后，测定岩样的空气渗透率Ka；

(2)将岩样抽空饱和3%KCl溶液，计算孔隙体积；

(3)用含气原油驱替岩样中的模拟地层水至束缚水状态，计算束缚水饱和度；

(4)用3%KCl溶液驱替岩样中的含气原油至一定的含水饱和度；

(5)逐步将岩样压力和温度从饱和压力和地层温度降至大气压力和室温，使岩样中的含气原油脱气，用乙醇浸泡法测定岩心中的剩余水；

(6)根据脱气后岩心的含水饱和度计算饱和度的损失量；

(7)绘制脱气前后的含水饱和度关系曲线。

图1 降压脱气饱和度校正实验流程Fig.1 Process of depressurization degassing saturation correction experiment

3 实验结果分析

3.1 降压脱气校正

表1为降压脱气饱和度校正成果数据表，降压脱气后，含水饱和度损失量在3.5%～16.3%，平均损失量为10.6%，降压脱气造成含水饱和度损失量与原始含水饱和度为二次函数关系(图2)，两者关系曲线斜率呈现先增大后减小的特征，说明随着含水饱和度的增加，初始状态下岩心中溶解的气量较大，只需要较小的驱动力就可以驱出较多的水，但当含水饱和度达到50%左右时，由于岩心中油饱和度的下降，岩心油中溶解的气量较少，降压脱出的气量减少，驱出的水量也就随之减少。从变化趋势来看，水的损失量有极大值，当脱气后含水饱和度的损失量过了一定值后，损失量将逐渐趋于零。

表1 B-6井降压脱气饱和度校正实验结果Tab.1 Depressurization degassing saturation correction experiment result of well B-6

图2 降压脱气前含水饱和度与降压脱气后含水饱和度损失关系Fig.2 Relationship between water saturation loss and water saturation before depressurization degassing

由于渤中B油田油品较好，气油比和体积系数均较高，与其他油田分析结果相比[10-11]，该油田降压脱气造成的含水饱和度损失量较大，选取的岩心并未测量到饱和度损失的极值。

图3 降压脱气前后含水饱和度关系Fig.3 Relationship between water saturation before and after depressurization degassing

为寻找降压脱气前后含水饱和度间的关系，在图3中将降压脱气前后得到的含水饱和度进行回归，两者间呈现较好的对数关系，相关系数达到0.989，可以利用两者间关系对降压脱气对饱和度的影响进行校正，回归关系为：

(1)

当岩心由地下取到地面，温度和压力的下降将导致地层水发生一定的体积膨胀，由于降压脱气饱和度校正包含了对地层水体积膨胀的校正，所以不再单独考虑该项校正。

3.2 测试方法校正

本次实验所用的饱和度测定方法为乙醇浸泡法，首先将岩样洗油洗盐，放入一定量的乙醇中浸泡一定时间，人工建立一定含水饱和度，用乙醇浸泡萃取法测定岩样的含水量，二者差值就是含水饱和度的损失。在此过程中，电解法测水量的精度以及矿化度都将对饱和度的测量产生影响。根据实验结果，电解法测水对饱和度影响的相对偏差为2.8%，地层水矿化度对含水饱和度的影响随矿化度的升高而增大，岩样矿化度为10 000 mg/L时，根据校正图版得到地层水矿化度对饱和度影响的相对偏差为0.666 7%。因此，测试方法的综合校正系数为

a=1/(1-0.028)(1-0.006 67)=1.029 5。

(2)

3.3 孔隙压实校正

岩石在地层条件下，承受上覆岩层压力和孔隙内流体压力的共同作用，而当岩心取到地面后，上覆岩层压力全部释放，岩石颗粒骨架发生弹性形变造成岩石体积变化，使得室内常规方法测定的地面孔隙体积大于地层条件下的实际孔隙体积，地面条件下的孔隙度大于地层条件下的孔隙度。一般都是根据地面条件下测定的孔隙体积进行饱和度计算，这就使得计算的油水饱和度偏小，需要校正到地层条件。

由覆压孔隙度和地面孔隙度资料可以求得地层条件下的含水饱和度

(3)

其中：Swr为地层条件下的含水饱和度，%；Sws为地面条件测定的含水饱和度，%；φs为地面岩心分析的孔隙度，%；φr为覆压校正的孔隙度，%；Cw为水的体积系数，一般为1.01～1.02，m3/m3。地面孔隙度与地层孔隙度间通过校正公式φr=0.944 1φs-0.655 1(R2=0.990 3)进行转换。

因此，在对密闭取芯测量的饱和度进行覆压孔隙度校正、消除孔隙和流体的体积变化对测量饱和度的影响的基础上进行降压脱气校正，即可得到需要的饱和度Sw。

4 密闭取芯饱和度校正

由于目标井储层属于低孔低渗储层，受泥质含量及类型的影响，部分层段的束缚水饱和度较高，因此，选取该井的部分样品做相对渗透率实验分析，有8块新鲜岩样测量的束缚水饱和度均值为33.75%，7块经过洗油岩心的束缚水饱和度均值为26.21%，地面测量得到的平均含水饱和度为33.82%，地面岩心分析的含水饱和度与新鲜岩样相渗的束缚水饱和度接近。考虑到气油比很高时不能忽略天然气中溶解水量的影响，可将岩心含水饱和度小于34%的样品认为是束缚水状态，不对其进行降压脱气校正，将其含水饱和度的损失量定义为0，对其他含水饱和度大于34%的样品的损失量进行归一化处理，得到降压脱气后饱和度的损失量与脱气后饱和度的关系(图4)，转换得到降压脱气前后含水饱和度关系式

R2=0.94。

(4)

图4 归一化后的含水饱和度损失量与降压脱气后含水饱和度关系Fig.4 Relation between normalized water saturation loss and water saturation after depressurization degassing

另外，考虑到相渗实验样品的代表性，由图5中相渗实验得到的渗透率与束缚水饱和度关系来预测其他取样点的束缚水饱和度，若测量含水饱和度与预测束缚水饱和度差异较大，可以认为此时地层中可动水饱和度高，需要进行降压脱气校正，否则地层中基本无可动水，则无需进行降压脱气校正。

图6为经过各种校正后B-6井密闭取芯饱和度分析结果，该段经过射孔生产基本无水产出，表明油层未受到水淹影响，测井解释的饱和度与密闭取芯分析的饱和度可以进行对比。最右边三道分别为实验室直接测量的含水饱和度、经过压实及测试方法等校正后的含水饱和度和经过降压脱气校正后的含水饱和度，多数层段两者对比较好，在部分泥质含量较高的层段，由于测井曲线分辨率和饱和度模型的局限，未能有效突出泥质对饱和度的影响，差异相对较大。整口井取芯段密闭取芯分析得到的含水饱和度均值为41.5%，测井解释均值为44.67%，两者绝对误差在3.16%，可以达到较好的吻合。

图5 渗透率与束缚水饱和度关系Fig.5 Relation between permeability and irreducible water saturation

经过校正后，含水饱和度和含油饱和度的平均校正量分别为7.5%和42.1%，各种影响因素的校正量依次为压实校正(10.17%)>降压脱气校正(5.02%)>测试方法校正(2.95%)。

图6 B-6井密闭取芯饱和度校正结果Fig.6 Correction result of closed coring saturation in well B-6

5 结 论

密闭取芯饱和度受多种因素的影响，实验室分析的含油饱和度往往远低于地层实际数值，需要进行校正。本文分析了轻质油藏密闭取芯饱和度损失的主要影响因素，提出了基于可动水降压脱气校正的密闭取芯饱和度校正方法，该方法与常规的基于总含水饱和度的降压脱气校正方法相比，与储层测井特征和实际生产动态符合更好。

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