双河油田Ⅳ5-11层系密闭取心井饱和度校正方法研究

韩 怀

(中石化河南油田分公司,河南 南阳 473132)

双河油田Ⅳ5-11层系密闭取心井饱和度校正方法研究

韩 怀

(中石化河南油田分公司,河南 南阳 473132)

双河油田Ⅳ5-11层系密闭取心过程中,由于岩心受降压脱气油水溢出的影响,室内分析油、水饱和度值普遍偏低,两相之和远低于 100%。针对该问题,分析影响室内岩心含水饱和度测量值的相关因素。采用物理模拟校正方法,模拟密闭取心降压脱气全过程,建立地下饱和度真实值与地面分析饱和度之间的关系,并利用岩石变形公式对饱和度进行修正,从而确定适合本区块的密闭取心校正饱和度公式,使其更接近实际地层中的真实含水饱和度。对校正后油水饱和度结果进行分析,发现该方法有助于准确判断油层水淹状况,提高油气采收率。关键词:密闭取心;降压脱气;物理模拟;饱和度校正;双河油田Ⅳ5-11层系

引 言

双河油田Ⅳ5-11层系位于南襄盆地泌阳凹陷西南斜坡双河鼻状构造带上,含油面积为 4.75 km2,石油地质储量为 445.7×104t,油层温度为81℃,原始地层压力为 15.88 MPa,原油黏度为 3.3 mPa·s,气油比为 22.1,饱和压力为 2.86 MPa,地饱压差为 13.02 MPa,属于未饱和油藏。1977年12月投入开发,目前已经进入特高含水期开发阶段。为进一步认识特高含水期剩余油分布状况,部署了一口密闭取心井 K4511。为消除地面实测油、水饱和度受降压脱气油水溢出的影响,需研究建立一套适合取心层段的饱和度校正方法[1-3]。

1 密闭取心井饱和度误差影响因素分析

(1)钻井液滤液侵入岩心造成油水饱和度值异常。在钻井取心过程中,钻井液侵入岩心驱替出孔隙中原有的地层流体,造成常规油水饱和度测量结果发生异常[4]。对于密闭取心井,如果密闭率合格,则不用考虑钻井液滤液入侵的影响。

(2)压力和温度的变化引起油水饱和度变化。取心筒在上提过程中,由于所承受的压力和温度从地层条件逐渐降至大气压力和地面环境温度,岩心内溶于油和水的气体随压力下降而膨胀,使岩心受到一次溶解气驱,岩心内的液体向外溢出,流体饱和度发生变化[5]。

(3)孔隙压实引起的油水饱和度变化。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,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。一般根据地面条件下测定的孔隙体积进行饱和度计算,所以计算的油水饱和度偏小[6]。

(4)岩心储存制备过程中油水饱和度的变化。岩心从井场运往实验室以及室内饱和度样品制备过程中,由于岩心保存或取样方法不当造成岩心中的油水蒸发,导致油水饱和度损失[7-8]。密闭取心井一般采用蜡封保存,只要尽可能地缩短岩心出筒距取样分析的时间,可不必考虑其影响。

(5)饱和度测试方法的系统误差。岩心样品在研磨及萃取过程中的水分蒸发损失、原油密度选值不合适以及计量时的人为读数误差都影响常规油水饱和度的测试结果[9-10]。

(2)、(3)是引起饱和度误差的主要原因。

2 密闭取心井水淹样品饱和度校正方法

常规数理统计方法校正油、水饱和度是对包含误差的饱和度数据进行数学处理,在应用上有一定缺陷[11-12]。笔者采用物理模拟校正的方法,模拟岩心降压脱气过程,并对岩心压缩及膨胀作用引起孔隙体积变化导致流体饱和度变化进行校正,从而建立地层饱和度与地面分析饱和度之间的关系,求得地层条件下的流体饱和度。

2.1 降压脱气实验步骤

(1)岩心制备。选取密闭取心井新鲜岩样,在盐水中制备成直径 2.5 cm、长度 10 cm左右的岩心,经抽提、烘干、测定空气渗透率等处理后备用。

(2)地层原油配制。将双河油田Ⅳ5-11层系分离气与地层原油注入 PVT筒内,在地层温度与地层压力条件下配置与该层系饱和压力、黏度、油气比吻合的地层油。

(3)岩心饱和地层油。将岩心抽真空饱和地层水后,放入高压夹持器中,用地层水排出夹持器中的空气,保持围压大于内压 2 MPa,将内压升至 15.88 MPa,温度升至 81℃,在饱和压力下饱和地层原油。

(4)模拟目的层位含水饱和度。在地层温度和压力下,岩心注水,模拟水驱过程。当注水量达到要求的注入孔隙体积倍数时停止注水。

(5)降压脱气。先降围压,保持内压,使胶皮套筒和岩心分开,用高压空气吹去死体积和高压管线中存留的油水。然后对降压脱气容器中的岩心实施模拟起钻、降压、脱气、降温过程。将降压降温过程中脱出的油、水用高压气从管线中扫出收集到三角瓶中以备做色谱分析。

(6)油水称量、求降压脱气前后水饱和度。用称重法求得小瓶中的油水量和脱气后岩心的重量。用色谱分析仪分析三角瓶中的水量 (地面水损失量 )及残留在岩心中的水量 (地面含水饱和度 )。岩心抽提烘干后,称得干岩样重量,即得到脱气损失的油水量及残留在岩心中的油水量。整理数据,分别求出降压脱气后和降压脱气前含水饱和度,并绘制出曲线。

2.2 实验结果分析

对双河油田Ⅳ5-11层系密闭取心井 14块不同渗透率、不同水淹程度的岩心进行实验,含水饱和度损失分布在 4.02%～30.12%的范围内,平均为 18.33%。根据实验结果,以降压脱气前的含水饱和度为横坐标,降压脱气后的含水饱和度为纵坐标绘制二者关系曲线(图 1)。实验结果表明,脱气前后含水饱和度之间的关系呈现指数变化规律。

图 1 降压脱气前与降压脱气后水饱和度关系曲线

其函数关系可用回归公式(1)进行描述

式中:Swa为降压脱气后含水饱和度,%;Swb为降压脱气前含水饱和度,%;R为修正系数。

2.3 岩石孔隙体积变化引起的含水饱和度误差及修正

假设在压实作用下骨架体积不变,则岩石的地下孔隙体积与地面孔隙体积关系为:

式中:Vpr为地层条件下岩石孔隙体积,cm3;Vps为地面条件下岩石孔隙体积,cm3;φr为地层条件下的岩石孔隙度,%;φs为地面条件下的岩石孔隙度,%。

地面条件与地层条件下的岩石孔隙度经验公式 (适用于砂岩)为:

水的地下体积与地面体积换算关系可由水的体积系数得到,即:

式中:Bw为地层水的体积系数;ΔVwr为地层条件下水体积变化量,cm3;ΔVws为地面条件下水体积变化量,cm3。

地层条件下岩石含水饱和度变化量可表示为:

式中:ΔSwr为地层条件下岩石含水饱和度变化量,%。

将式 (2)～(4)代入式 (5),得:

将式 (1)代入式 (6),得出考虑降压脱气及岩石孔隙体积变化的含水饱和度损失量:

2.4 综合考虑降压脱气及岩石孔隙体积变化饱和度校正公式

将地面所得含水饱和度Swa转换为地下状态后与式(7)相加,就可得到考虑降压脱气及岩石孔隙体积变化的密闭取心水饱和度校正公式:

式中:Sw为地层条件下水饱和度,%。

由此计算出校正后含油饱和度:

式中:So为地层条件下校正后含油饱和度,%。

3 饱和度校正结果分析

双河油田Ⅳ5-11层系密闭取心井 K4511井共对Ⅳ5、7、9三个层位进行取心,录取密闭率合格饱和度样品 349块,化验分析后饱和度数值普遍较低(表 1),油、水饱和度之和大多在 62.80%～68.98%之间,油饱和度一般在 27.46%～30.48%之间。经过校正后油、水饱和度之和为 100%,油饱和度一般在 33.05%～44.83%之间,经现场试验证实,该方法计算结果真实可靠。

4 结 论

(1)在双河油田Ⅳ5-11层系油藏条件下建立起来的饱和度校正公式,适用于同类型整装砂岩油藏。

(2)物理模拟校正饱和度方法可以准确地获得地层条件下流体饱和度真实值,该方法所建立的流体饱和度修正公式与传统的数理统计方法相比更为精确。

(3)精确计算常压密闭取心井地层条件下的油、水饱和度值,必须综合考虑岩石孔隙体积变化和降压脱气两种因素对饱和度损失造成的影响。

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编辑 周丹妮

TE135

A

1006-6535(2010)05-0087-03

20100315;改回日期:20100625

中石化 2009年提高采收率重大先导项目“双河油田Ⅳ5-11层系水驱开发后期井网重组化学驱先导试验”研究内容之一 (P07067)

韩怀 (1964-),女,高级工程师,1989年毕业于中国石油大学 (华东)采油工程专业,现从事油田开发地质与油藏工程及管理工作。