CB地区密闭取心井水淹层饱和度校正方法研究

张 菲，孙培安，王善强

(1.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009;2.中国石化华东石油工程有限公司地质测井处，江苏 扬州 225000)

CB地区密闭取心井水淹层饱和度校正方法研究

张 菲1，孙培安1，王善强2

(1.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009;2.中国石化华东石油工程有限公司地质测井处，江苏 扬州 225000)

常压密闭取心过程中因孔隙体积变化、降压脱气等因素会导致油水饱和度损失，对水淹层必须校正饱和度损失量。分析了饱和度校正的四种方法：归一数理公式法、经验公式校正法、实验测量校正法和理论公式计算法，并将其应用于江苏油田CB地区水淹层的饱和度校正。应用结果显示饱和度校正方法的选择与储层的水淹程度有关。校正后的含油饱和度反映了地层真实的剩余油饱和度分布情况，可为改善油藏后期开发效果提供了依据。

常压密闭取心 饱和度校正 水淹层 CB地区

CB地区位于苏北盆地高邮凹陷东部断裂带和吴堡低凸起中段，1997年该区发现了CB油田，目前综合含水80%，采出程度30.5%，已进入高含水开发阶段。对于老区开发，含油饱和度是制定开发方案的重要参数，弄清油藏剩余油饱和度，查明剩余油分布规律，对挖潜剩余油潜力具有重要意义。利用保压密闭取心研究油层油水饱和度是最直接和准确的方法，但是由于保压密闭取心成本和要求过高，目前油田普遍采用常压密闭取心分析油水饱和度。常压密闭取心过程中，由于孔隙体积变化、降压脱气、油气挥发等因素导致油水饱和度损失[1，2]。实验测量的油水饱和度之和不等于100%，一般在70%～85%之间，因此必须校正油水饱和度损失量。本文研究先校正含水饱和度，再通过1减校正后的含水饱和度(1-Sw)计算含油饱和度。

1 密闭取心岩心饱和度损失影响因素

研究表明，从常压密闭井岩心地层取样至地面出筒过程中，岩心油水饱和度损失变化的原因主要有以下几点[1，2]：

①钻井液侵入：在钻井取心过程中，钻井液漏失侵入岩心驱替出孔隙中一部分地层流体，造成油、水饱和度的损失。

②岩石孔隙体积变化：在密闭取心时，岩心上提过程是一个卸压过程，岩心孔隙体积发生不同程度的膨胀增大，造成油水饱和度的损失变化较大。

③降压脱气影响：岩心由地下取至地面过程中压力不断降低，将产生极其复杂的相变过程，原油中的溶解气会不断脱出，携带出孔隙中的油、水，导致油、水饱和度大幅损失，也是影响油水饱和度损失的主要因素。

④油气水挥发：岩心在地面出筒取样过程会暴露在空气中，由于油气水挥发也不可避免地造成油水饱和度的损失。

上述因素中孔隙体积变化和降压脱气是油水饱和度损失的最主要因素。对于密闭取心井，如果密闭率合格，钻井液侵入的影响可以不用考虑。油气水挥发因素只要严格按照操作流程，其对饱和度的影响也可以忽略不计。

图1 A井岩心分析So-Sw交会图

图2 B井岩心分析So-Sw交会图

2 岩心饱和度校正方法

2.1 归一数理公式法

根据密闭取心井分析的含油、含水饱和度资料，建立含油饱和度和含水饱和度交会模型，一般会出现下列两种情况：一是油、水损失率差不多，模型曲线斜率在-1附近(图1)；二是油损失比水多，曲线斜率小于-1(图2)。

对于油水损失率相当的情况，油、水饱和度直接经过归一化校正，即：

(1)

对于油损失比水多的情况，在以含水饱和度基本不变为前提，经过平移校正后，变化的仅是含油饱和度，含水饱和度的少量变化引起的误差可由45°旋转校正量来消除(图3)[3，4]。由此通过归一化处理得到校正后的原始地层含油、含水饱和度。校正公式如下：

(2)

(3)

式(2)中平移校正量△So通过Sw-So拟合公式求取。

图3 校正步骤示意

归一化数理公式方法在对岩心测量So、Sw拟合时，需要注意要选择岩性、物性基本相当的样品进行分类交会，校正结果才更合理准确。

2.2 经验公式法

为了解决水洗油层的油水饱和度校正问题，国内各油田设立了一些专题研究，找出水淹层岩心的油水损失规律。大庆油田通过对密闭取心井同时进行保压和常规取心，测量含水饱和度，绘制了水饱和度校正曲线，广泛应用于开发生产中[4]。水淹层岩心的水损失饱和度校正经验公式为：

(4)

2.3 实验测量法

岩心油水饱和度损失的主要因素是孔隙体积变化和降压脱气影响，因此通过实验的方法来测量这两种影响因素的饱和度损失[5-7]。实验测量校正饱和度依次分两步进行，首先是孔隙体积校正，将地面实测的油水饱和度值校正到地层状态，校正后的油水饱和度为：

(5)

式中，Sor为地层含油饱和度，Swr为地层含水饱和度，Bo为原油体积系数，Bw为地层水体积系数，φs为地面孔隙度，φr为地层孔隙度，φr与φs关系可以通过覆压岩石孔渗压缩实验测量。

然后进行地层状态下降压脱气模拟实验，测量油水饱和度损失量。实验步骤如下[5]：①利用含气原油驱替完全饱和模拟地层水的岩样，模拟油藏束缚水的形成过程；②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，模拟水驱开发过程中储层水淹状况；③降低压力和温度使含气原油中的溶解气逸出，模拟取心造成的降压脱气过程，计量脱气挤出的水量。④运用常规饱和度测试方法库伦法测量脱气后岩样的含水饱和度，确定测量方法对含水饱和度造成系统误差，误差一般在2%～3%之间，本次取值2.5%。

图4 A井脱气前后含水饱和度关系

降压脱气实验测量结果显示脱气前后含水饱和度之间呈对数变化规律(图4)，利用实验测量结果可以直接将脱气后的含水饱和度校正到脱气前状态。

综合考虑孔隙体积变化和降压脱气影响，校正后的含水饱和度为：

(6)

2.4 理论公式法

降压脱气造成的岩心饱和度损失量除了可以通过实验方法测量以外，辛治国等人还以流体分流率原理为核心，建立降压脱气的数学校正模型[8]。孔隙体积变化引起的油水饱和度校正仍然采用式(5)。最终，经过孔隙体积变化和降压脱气影响校正后的地层油水饱和度理论计算公式分别为：

(7)

(8)

上述四种饱和度校正方法，其中归一数理公式和经验公式方法简单，直接与岩心实际测量的Sw建立关系。实验测量法测量了孔隙体积变化、降压脱气引起的地层水损失量同时还考虑脱气后含水饱和度不同测量方法的误差，校正后饱和度比较准确，但实验条件相对比较复杂，模拟地层状态下的饱和压力、溶解气油比、流体粘度、地层温度等参数设置都会影响降压脱气过程中含水饱和度损失。理论公式法运用了相渗实验、覆压实验等结果，还有Bo、μo、μw等参数的取值，校正饱和度的影响因素相对较多。

3 应用效果与分析

CB油田泰州组油藏经过多年开发，部分砂体水淹较严重，剩余油分布状况认识不清，A井是该油田钻探的一口密闭取心井，通过岩心分析饱和度来掌握油层的动用情况，为油田产量挖潜优化开发方案提供依据。根据该井岩心分析结果显示，1减含水饱和度(1-Sw)与测井解释的含油饱和度相比明显偏大，岩心测量的Sw需要校正。

应用上述四种饱和度校正方法对A井148块岩心样品的地面分析油水饱和度进行校正(图5、表1)，校正后地层真实油水饱和度之和均达到100%。从A井测井曲线的电性特征上可以明显看到各油层的水淹程度不同，5号层电阻率达到50 Ω·m，纯油层。6～8号层电阻率10～20 Ω·m，弱水淹层。9～13号层电阻率低于10 Ω·m，中等水淹。对于弱水淹层，校正前岩心分析含油饱和度为76.7%，利用归一数理公式法、实验测量法以及经验公式法校正后含油饱和度平均值分别为65.3%，64.4%和61.9%，对应的校正量分别为11.4%，12.4%和14.8%，归一数理公式法和实验测量法校正后的含油饱和度与测井解释含油饱和度68.2%更为接近。对于中等强度水淹层，校正前岩心分析含油饱和度为74.4%，归一数理公式法、实验测量法以及经验公式法校正后含油饱和度平均值分别为62.4%，60.2%和59.6%，实验测量法和经验公式法校正后的含油饱和度值与测井解释58.7%更吻合。运用理论公式校正的弱水淹层含油饱和度平均值为54.6%，中等强度水淹层含油饱和度为49.5%，校正量分别为22.2%，24.8%，与测井解释结果相比，该方法校正后的含油饱和度整体偏小。

图5 A井岩心分析地面含油饱和度与校正后地层含油饱和度对比

通过对A井实施多饱和度校正方法的应用效果对比分析发现，实验测量方法对弱水淹、中等水淹层都适用，适用范围广并且校正后的饱和度准确，能真实反映剩余油的情况。归一数理公式法对于含水饱和度损失较少的弱水淹层，校正效果较好，对于中等强度的水淹层，校正后的含油饱和度值略微偏大。而经验公式法刚好相反，对于中等水淹层含油饱和度校正效果较好，对于弱水淹层偏低。这是因为弱水淹层，含水饱和度损失量基本在10%以内，而经验公式对含水饱和度的校正量一般大于10%，导致弱水淹层校正后含水饱和度偏大，1减含水饱和度值(1-Sw)偏小。由此可以在准确判断储层水淹程度的基础上，将归一数理公式和经验公式结合应用来校正饱和度。理论公式校正后含油饱和度整体值偏低，还是跟公式本身多参数取值影响因素较多有关，该方法在CB地区应用效果不佳。

表1 A井校正后含油饱和度统计

4 结论

(1)通过多方法对CB地区常压密闭取心井岩心测量饱和度进行损失量校正，研究认为校正方法的选择与储层水淹程度有关。

(2)实验测量法校正后的饱和度准确，对弱水淹层和中等水淹层均适用。在没有岩心降压脱气等实验测量的情况下，将归一数理公式和经验公式法结合使用也可快速校正饱和度，前者适用弱水淹，而后者更适合中等水淹层。

(3)根据取心目的层的岩心资料情况和水淹状况，选择合适的饱和度校正方法，校正后的含油饱和度反映了地层真实的剩余油饱和度。

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(编辑 王建年)

Research of oil saturation correction methods for water flooded layer in sealing core well of CB area

Zhang Fei1，Sun Pei’an1，Wang Shanqiang2

(1.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009， 2.JiangsuWellLogging,SINOPEC,Yangzhou225000,China)

In the process of sealing core，the increasing pore volume and degasification by release of pressure will lead to the loss of oil and water.The loss is more for water flooded reservoir and must be corrected.This paper provides four kinds of correction method: normalized mathematical formula，empirical method，laboratory measurement and theoretical equation.These methods were applied to correct the water saturation of water flooded layers in CB area，and the results indicate that different correction methods should be selected by different drowned degree of reservoir.The corrected oil saturation really reflects the distribution of remaining oil，and can provide reliable support to improve the development effectiveness.

sealing core under normal pressure；saturation correction；water flooded layer;CB area

2015-07-21；改回日期：2015-10-08。

张菲(1985—)，女，硕士，工程师，现从事油田开发工作，E-mail：zhangfei.jsyt@sinopec.com.cn，电话：0514-87760163。

江苏油田分公司“密闭取心井储层参数特征研究”(JS13013)。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.02.012

TE323

A