韓 懷

(中石化河南油田分公司,河南 南陽 473132)

雙河油田Ⅳ5-11層系密閉取心井飽和度校正方法研究

韓 懷

(中石化河南油田分公司,河南 南陽 473132)

雙河油田Ⅳ5-11層系密閉取心過程中,由于巖心受降壓脫氣油水溢出的影響,室內(nèi)分析油、水飽和度值普遍偏低,兩相之和遠(yuǎn)低于 100%。針對(duì)該問題,分析影響室內(nèi)巖心含水飽和度測(cè)量值的相關(guān)因素。采用物理模擬校正方法,模擬密閉取心降壓脫氣全過程,建立地下飽和度真實(shí)值與地面分析飽和度之間的關(guān)系,并利用巖石變形公式對(duì)飽和度進(jìn)行修正,從而確定適合本區(qū)塊的密閉取心校正飽和度公式,使其更接近實(shí)際地層中的真實(shí)含水飽和度。對(duì)校正后油水飽和度結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)該方法有助于準(zhǔn)確判斷油層水淹狀況,提高油氣采收率。關(guān)鍵詞:密閉取心;降壓脫氣;物理模擬;飽和度校正;雙河油田Ⅳ5-11層系

引 言

雙河油田Ⅳ5-11層系位于南襄盆地泌陽凹陷西南斜坡雙河鼻狀構(gòu)造帶上,含油面積為 4.75 km2,石油地質(zhì)儲(chǔ)量為 445.7×104t,油層溫度為81℃,原始地層壓力為 15.88 MPa,原油黏度為 3.3 mPa·s,氣油比為 22.1,飽和壓力為 2.86 MPa,地飽壓差為 13.02 MPa,屬于未飽和油藏。1977年12月投入開發(fā),目前已經(jīng)進(jìn)入特高含水期開發(fā)階段。為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)特高含水期剩余油分布狀況,部署了一口密閉取心井 K4511。為消除地面實(shí)測(cè)油、水飽和度受降壓脫氣油水溢出的影響,需研究建立一套適合取心層段的飽和度校正方法[1-3]。

1 密閉取心井飽和度誤差影響因素分析

(1)鉆井液濾液侵入巖心造成油水飽和度值異常。在鉆井取心過程中,鉆井液侵入巖心驅(qū)替出孔隙中原有的地層流體,造成常規(guī)油水飽和度測(cè)量結(jié)果發(fā)生異常[4]。對(duì)于密閉取心井,如果密閉率合格,則不用考慮鉆井液濾液入侵的影響。

(2)壓力和溫度的變化引起油水飽和度變化。取心筒在上提過程中,由于所承受的壓力和溫度從地層條件逐漸降至大氣壓力和地面環(huán)境溫度,巖心內(nèi)溶于油和水的氣體隨壓力下降而膨脹,使巖心受到一次溶解氣驅(qū),巖心內(nèi)的液體向外溢出,流體飽和度發(fā)生變化[5]。

(3)孔隙壓實(shí)引起的油水飽和度變化。巖石在地層條件下承受上覆巖層壓力和孔隙內(nèi)流體壓力的共同作用。而當(dāng)巖心取到地面后,上覆巖層壓力全部釋放,使得室內(nèi)常規(guī)方法測(cè)定的地面孔隙體積大于地層條件下的實(shí)際孔隙體積。一般根據(jù)地面條件下測(cè)定的孔隙體積進(jìn)行飽和度計(jì)算,所以計(jì)算的油水飽和度偏小[6]。

(4)巖心儲(chǔ)存制備過程中油水飽和度的變化。巖心從井場(chǎng)運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室以及室內(nèi)飽和度樣品制備過程中,由于巖心保存或取樣方法不當(dāng)造成巖心中的油水蒸發(fā),導(dǎo)致油水飽和度損失[7-8]。密閉取心井一般采用蠟封保存,只要盡可能地縮短巖心出筒距取樣分析的時(shí)間,可不必考慮其影響。

(5)飽和度測(cè)試方法的系統(tǒng)誤差。巖心樣品在研磨及萃取過程中的水分蒸發(fā)損失、原油密度選值不合適以及計(jì)量時(shí)的人為讀數(shù)誤差都影響常規(guī)油水飽和度的測(cè)試結(jié)果[9-10]。

(2)、(3)是引起飽和度誤差的主要原因。

2 密閉取心井水淹樣品飽和度校正方法

常規(guī)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法校正油、水飽和度是對(duì)包含誤差的飽和度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理,在應(yīng)用上有一定缺陷[11-12]。筆者采用物理模擬校正的方法,模擬巖心降壓脫氣過程,并對(duì)巖心壓縮及膨脹作用引起孔隙體積變化導(dǎo)致流體飽和度變化進(jìn)行校正,從而建立地層飽和度與地面分析飽和度之間的關(guān)系,求得地層條件下的流體飽和度。

2.1 降壓脫氣實(shí)驗(yàn)步驟

(1)巖心制備。選取密閉取心井新鮮巖樣,在鹽水中制備成直徑 2.5 cm、長度 10 cm左右的巖心,經(jīng)抽提、烘干、測(cè)定空氣滲透率等處理后備用。

(2)地層原油配制。將雙河油田Ⅳ5-11層系分離氣與地層原油注入 PVT筒內(nèi),在地層溫度與地層壓力條件下配置與該層系飽和壓力、黏度、油氣比吻合的地層油。

(3)巖心飽和地層油。將巖心抽真空飽和地層水后,放入高壓夾持器中,用地層水排出夾持器中的空氣,保持圍壓大于內(nèi)壓 2 MPa,將內(nèi)壓升至 15.88 MPa,溫度升至 81℃,在飽和壓力下飽和地層原油。

(4)模擬目的層位含水飽和度。在地層溫度和壓力下,巖心注水,模擬水驅(qū)過程。當(dāng)注水量達(dá)到要求的注入孔隙體積倍數(shù)時(shí)停止注水。

(5)降壓脫氣。先降圍壓,保持內(nèi)壓,使膠皮套筒和巖心分開,用高壓空氣吹去死體積和高壓管線中存留的油水。然后對(duì)降壓脫氣容器中的巖心實(shí)施模擬起鉆、降壓、脫氣、降溫過程。將降壓降溫過程中脫出的油、水用高壓氣從管線中掃出收集到三角瓶中以備做色譜分析。

(6)油水稱量、求降壓脫氣前后水飽和度。用稱重法求得小瓶中的油水量和脫氣后巖心的重量。用色譜分析儀分析三角瓶中的水量 (地面水損失量 )及殘留在巖心中的水量 (地面含水飽和度 )。巖心抽提烘干后,稱得干巖樣重量,即得到脫氣損失的油水量及殘留在巖心中的油水量。整理數(shù)據(jù),分別求出降壓脫氣后和降壓脫氣前含水飽和度,并繪制出曲線。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)雙河油田Ⅳ5-11層系密閉取心井 14塊不同滲透率、不同水淹程度的巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn),含水飽和度損失分布在 4.02%～30.12%的范圍內(nèi),平均為 18.33%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以降壓脫氣前的含水飽和度為橫坐標(biāo),降壓脫氣后的含水飽和度為縱坐標(biāo)繪制二者關(guān)系曲線(圖 1)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,脫氣前后含水飽和度之間的關(guān)系呈現(xiàn)指數(shù)變化規(guī)律。

圖 1 降壓脫氣前與降壓脫氣后水飽和度關(guān)系曲線

其函數(shù)關(guān)系可用回歸公式(1)進(jìn)行描述

式中:Swa為降壓脫氣后含水飽和度,%;Swb為降壓脫氣前含水飽和度,%;R為修正系數(shù)。

2.3 巖石孔隙體積變化引起的含水飽和度誤差及修正

假設(shè)在壓實(shí)作用下骨架體積不變,則巖石的地下孔隙體積與地面孔隙體積關(guān)系為:

式中:Vpr為地層條件下巖石孔隙體積,cm3;Vps為地面條件下巖石孔隙體積,cm3;φr為地層條件下的巖石孔隙度,%;φs為地面條件下的巖石孔隙度,%。

地面條件與地層條件下的巖石孔隙度經(jīng)驗(yàn)公式 (適用于砂巖)為:

水的地下體積與地面體積換算關(guān)系可由水的體積系數(shù)得到,即:

式中:Bw為地層水的體積系數(shù);ΔVwr為地層條件下水體積變化量,cm3;ΔVws為地面條件下水體積變化量,cm3。

地層條件下巖石含水飽和度變化量可表示為:

式中:ΔSwr為地層條件下巖石含水飽和度變化量,%。

將式 (2)～(4)代入式 (5),得:

將式 (1)代入式 (6),得出考慮降壓脫氣及巖石孔隙體積變化的含水飽和度損失量:

2.4 綜合考慮降壓脫氣及巖石孔隙體積變化飽和度校正公式

將地面所得含水飽和度Swa轉(zhuǎn)換為地下狀態(tài)后與式(7)相加,就可得到考慮降壓脫氣及巖石孔隙體積變化的密閉取心水飽和度校正公式:

式中:Sw為地層條件下水飽和度,%。

由此計(jì)算出校正后含油飽和度:

式中:So為地層條件下校正后含油飽和度,%。

3 飽和度校正結(jié)果分析

雙河油田Ⅳ5-11層系密閉取心井 K4511井共對(duì)Ⅳ5、7、9三個(gè)層位進(jìn)行取心,錄取密閉率合格飽和度樣品 349塊,化驗(yàn)分析后飽和度數(shù)值普遍較低(表 1),油、水飽和度之和大多在 62.80%～68.98%之間,油飽和度一般在 27.46%～30.48%之間。經(jīng)過校正后油、水飽和度之和為 100%,油飽和度一般在 33.05%～44.83%之間,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證實(shí),該方法計(jì)算結(jié)果真實(shí)可靠。

4 結(jié) 論

(1)在雙河油田Ⅳ5-11層系油藏條件下建立起來的飽和度校正公式,適用于同類型整裝砂巖油藏。

(2)物理模擬校正飽和度方法可以準(zhǔn)確地獲得地層條件下流體飽和度真實(shí)值,該方法所建立的流體飽和度修正公式與傳統(tǒng)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法相比更為精確。

(3)精確計(jì)算常壓密閉取心井地層條件下的油、水飽和度值,必須綜合考慮巖石孔隙體積變化和降壓脫氣兩種因素對(duì)飽和度損失造成的影響。

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編輯 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導(dǎo)項(xiàng)目“雙河油田Ⅳ5-11層系水驅(qū)開發(fā)后期井網(wǎng)重組化學(xué)驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)”研究內(nèi)容之一 (P07067)

韓懷 (1964-),女,高級(jí)工程師,1989年畢業(yè)于中國石油大學(xué) (華東)采油工程專業(yè),現(xiàn)從事油田開發(fā)地質(zhì)與油藏工程及管理工作。