葉 青，查玉強，李鳳穎，謝艷華，雷 霄

一種新的密閉取心飽和度校正方法研究

葉 青，查玉強，李鳳穎，謝艷華，雷 霄

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司研究院，廣東湛江 524057）

由于在密閉取心和飽和度測試過程中，巖心中的流體存在一定的損失，Y井常規(guī)密閉取心油水飽和度測試結果和地下真實情況存在偏差，必須進行校正，而傳統(tǒng)校正方法的油水等比例散失原則存在不合理性。此文提出一種新的校正方法，將蒸餾法飽和度測試后的巖心組成長巖心，在地層條件下進行水驅(qū)油物理模后取至地面條件進行蒸餾法飽和度測試，對油水飽和度的損失比例進行了標定，完成了對Y井密閉取心飽和度測試資料的校正。校正結果與測井解釋成果對比分析表明，長巖心水驅(qū)油校正結果準確可靠，有助于油田水淹層的判斷和開發(fā)調(diào)整策略的制定。

密閉取心；蒸餾法測試；損失比例標定；飽和度校正

密閉取心油水飽和度評價結果是油田開發(fā)中后期階段非常重要的資料，對搞清油田剩余油分布和指導油田后期剩余油挖潛工作的開展起著重要的作用。但巖心在鉆取、密閉、運輸、保存和實驗過程中，油水均有一定的損失，引起巖心中流體飽和度的變化，導致測試結果和地下原始值產(chǎn)生偏差，因此有必要對測試數(shù)據(jù)進行有效的校正，還原真實的流體飽和度。傳統(tǒng)的飽和度校正方法是在未知原始流體飽和度情況下，對含油飽和度和含水飽和度進行的統(tǒng)計回歸校正，未考慮巖心及流體性質(zhì)差異性對校正的影響，校正誤差較大。而本文提出的校正方法是在地層條件下進行水驅(qū)油實驗后，取至地面條件進行蒸餾法飽和度測試，通過比較前后油水量的損失來標定油水損失比例，該方法是在已知原始流體飽和度情況下進行的還原標定，與傳統(tǒng)回歸方法相比較，校正準確度得到了大幅提高[1-5]。

1 Y井密閉取心狀況分析

X油田于2002年7月7日正式投入生產(chǎn)，累計產(chǎn)油918×104m3，采出程度40%，綜合含水79%，油田目前已處于開發(fā)后期，剩余油分布受儲層非均質(zhì)性的影響加重，亟待開展主力油層剩余油分布研究，明確油藏剩余油挖潛方向，制定開發(fā)調(diào)整技術方案。為了研究油田主力油組水驅(qū)程度、水驅(qū)效率、剩余油分布、低滲油藏含油飽和度及微觀特征，鉆領眼井Y井進行各油組的密閉取心是必要的。Y井作為南海西部油田第一口密閉取心井，井進尺59.38 m，收獲巖心長度59.38 m，收獲率100%，密閉率檢測200個，密閉率達到97%，實取巖心指標均超過設計指標。疏松砂巖地層密閉取心取得成功，為油田剩余油分布及挖潛研究提供了最直接的資料，并為南海西部油田密閉取心積攢了寶貴的成功經(jīng)驗。

本次實驗結果統(tǒng)計得到蒸餾法測試平均流體損失飽和度為22.1%，如圖1所示，可見密閉取心飽和度測試結果不能真實反映地下儲層的流體飽和度， 必須對測試值進行校正，還原巖心飽和度的原始值。

圖1 巖心實測流體飽和度圖

2 密閉取心飽和度影響因素

從巖心鉆取到運輸及測試過程中，有很多外界因素會引起巖心中流體飽和度的變化：取心過程中的密閉率、泥漿濾液的侵入和巖心從地下取自地面后，原油降溫降壓脫氣會帶走巖心中的流體，導致飽和度變化；巖心鉆取過程中，在冷凍很好的狀態(tài)下進行液氮鉆取小巖心，一般可鉆到較好柱塞，但是液氮致使巖心水分損失較大；運輸過程中，冷凍保存不合理或者運輸時間過長會加大流體的揮發(fā)或吸收；實驗測試過程中，儀器密封性、實驗時間、巖心顆粒脫落、水分蒸發(fā)率等都會影響測試結果。根據(jù)統(tǒng)計（圖2），飽和度測試實驗的流體飽和度損失情況主要受物性的影響，巖心物性越好，測試飽和度損失量越大[6-10]。

圖2 巖心飽和度總損失與孔隙度的關系

現(xiàn)場取心人員嚴格按照標準SY/T 5366—2000《油田開發(fā)井取心資料技術要求》中規(guī)定的時間完成飽和度的現(xiàn)場取樣工作，取樣井段位處于油田儲層中深部位。實驗室油水飽和度測試人員嚴格執(zhí)行SY/T 5336—1996《巖心常規(guī)分析方法》，遵照質(zhì)量控制抽樣規(guī)定，整個過程完全符合標準規(guī)定的質(zhì)量要求，因此可以完全排除操作因素對飽和度損失的影響[11-18]。

3 傳統(tǒng)飽和度校正方法

本文首先使用傳統(tǒng)的飽和度校正方法對油水損失比例進行求取，設油和水的剩余率分別為η1和η2，則有

式中： So、Sw為巖石真實含油、水飽和度；S'o、S'w分別為油、水測量飽和度。

因而有

得到下列關系式

將蒸餾法實測的含水飽和度值和含油飽和度值按照流體飽和度損失值的大小進行分區(qū)間線性擬合，如圖3，可以看出在各個區(qū)間So和Sw表現(xiàn)出良好的線性關系，根據(jù)回歸方程表1，從而計算出不同流體損失區(qū)間的油水剩余率分別為η1和η2后，就可以校正飽和度的測量值。將飽和度的校正系數(shù)轉(zhuǎn)換成總損失量的百分比，校正后油水飽和度之和為100%。飽和度總損失量中，油的損失百分比為qo，水的損失百分比為1-qo，則校正后的數(shù)據(jù)為

從圖3中可以看出，巖心流體飽和度損失總量越接近，回歸相關系數(shù)就越接近1，方程斜率就越接近1，那么油水的剩余率η1和η2就越接近；從回歸參數(shù)表1可以看出，對于任意流體損失區(qū)間的油剩余率近似等于水剩余率?？梢?，傳統(tǒng)方法主要是對油水飽和度進行分區(qū)間近似等量散失校正，即油的散失比例近似等于水的散失比例，但實際上兩者損失比例并不相等，特別是對于低氣油比的原油，溶解氣量小，因此原油在降溫降壓過程中的膨脹損失量及蒸發(fā)散失量都很小，流體飽和度損失主要來自地層水，因此有必要尋求一種新的、更可靠的飽和度校正方法來標定油水損失比例[19-20]。

圖3 巖心實測油水飽和度回歸圖

表1 巖心實測飽和度回歸參數(shù)

4 長巖心水驅(qū)油標定飽和度損失

傳統(tǒng)的飽和度校正方法是在未知原始油水飽和度情況下使用數(shù)理統(tǒng)計方法所做的校正，未考慮巖心物性差異、流體性質(zhì)及地層條件對油水散失比例帶來的影響，準確性低，可靠性差。本文將蒸餾法飽和度測試后的巖心組成總長度約85 cm長巖心（單個巖心長度約7 cm），利用地層原油和地層水樣品（采油井井口取樣，原油黏度2.3 mPa·s，溶解氣油比34 m3/m3），在高溫高壓條件下（壓力23 MPa，溫度83 ℃）模擬水驅(qū)油實驗以后，進行地面蒸餾法飽和度測試，通過比較前后油水量的損失來標定油水損失比例，實驗流程見圖4。

實驗步驟如下：①將蒸餾法測試后的巖心組成長巖心，清洗和抽真空；②模擬地層壓力和溫度，飽和地層水，用活油驅(qū)替至束縛水狀態(tài)；③地層水驅(qū)替長巖心至一定含水率，在出口端計量累產(chǎn)油Np和累產(chǎn)水Nw，計算長巖心水驅(qū)后的實際油水飽和度So、Sw；④長巖心降溫降壓，取至地面條件下進行分塊蒸餾法飽和度測試，得到長巖心的測試油水飽和度S'o、S'w；⑤根據(jù)前后巖心油水飽和度變化，標定測試過程中油水的損失比例qo( i )、qw( i )。計算步驟如下：

設油和水的剩余率分別為η1和η2，則有

巖心實際飽和度值So和Sw：

蒸餾法測試的長巖心油水飽和度S'o和S'w：

式中：Vo( i )'和Vw( i )'分別為蒸餾法測試第i塊巖心的油體積和水體積

在得到油水的剩余率分別為η1和η2后，我們就可以求得油水的損失比例qo( i )、qw( i )：

對蒸餾法測試得到的油水飽和度進行校正，還原得到真實可靠的流體飽和度值：

式中：So( i )和Sw( i )分別為第i塊巖心的油水飽和度蒸餾法測試結果校正值。

5 應用實例及效果分析

5.1 Y井油水飽和度校正

Y井生產(chǎn)氣油比在11 m3/m3左右，溶解氣量小，傳統(tǒng)的飽和度校正方法不能滿足，本次利用長巖心標定法對Y井密閉取心飽和度資料進行了校正。Y井密閉取心來自高滲及低滲兩個層位，故本次分別對高滲層巖心（大于100×10-3μm2）及低滲層巖心（小于100 ×10-3μm2）進行校正，原油密度0.89 g/cm3，原油體積系數(shù)1.03。高低滲層密閉取心巖心進行蒸餾法飽和度測試后，進行清洗和烘干，分別組成高滲層長巖心和低滲層長巖心，飽和地層水、建立束縛水、飽和原油（P = 13 MPa，T =79 ℃，GOR = 11）后，利用地層水驅(qū)替至含水率等于油田目前的綜合含水率，將長巖心取出地面條件下，再進行分塊蒸餾法測試，得到油水飽和度標定數(shù)據(jù)（表2）。

圖4 長巖心標定飽和度校正實驗流程圖

從標定結果可以看出：傳統(tǒng)校正方法得到的油水剩余率很接近，原油損失比例和地層水損失比例都在50%左右，即將流體損失飽和度按油水等比例散失進行校正，存在不合理性，而從長巖心水驅(qū)油標定結果可以看出，高滲層巖心和低滲層巖心的地層水損失比例都在90%以上，原油損失比例都小于10%，即巖心中損失流體以地層水為主，原油損失量極少，且低滲巖心由于束縛水飽和度偏大，水損失比例較高滲巖心偏小5%左右?？梢?，長巖心水驅(qū)油標定結果更加符合低溶解氣油比巖心的損失規(guī)律。利用長巖心水驅(qū)油標定的油水損失比例對各塊巖心的飽和度測試結果進行校正，校正結果見表3。

表2 水驅(qū)長巖心流體飽和度損失標定數(shù)據(jù)表 %

表3 蒸餾法測試飽和度校正結果表

5.2 校正結果與測井解釋飽和度對比分析

Y井儲層測井解釋飽和度的求取，首先是由巖心資料獲取相關飽和度計算參數(shù)，而后根據(jù)巖石物理傳統(tǒng)評價方法對巖心基礎物性參數(shù)進行標定，最后使用飽和度計算公式求取儲層的流體飽和度值，與蒸餾法飽和度測試結果各自獨立。本次利用測井解釋油水飽和度值與實驗校正結果進行對比，如圖5所示，以分析不同校正方法的精度。

對比結果顯示，傳統(tǒng)校正方法、長巖心標定校正和測井解釋得到的巖心平均含油飽和度分別為53.06%、44.25%和39.21%，與測井解釋結果相比，傳統(tǒng)校正方法的平均絕對誤差為12.11%，而長巖心標定校正方法的平均絕對誤差為4.86%。受數(shù)理統(tǒng)計回歸的限制，傳統(tǒng)校正方法的油水等比例散失原則使得油量校正過多，得到的巖心含油飽和度明顯偏大，與油田目前開發(fā)現(xiàn)狀不符，而長巖心水驅(qū)油標定校正和測井解釋結果比較接近，同時從校正原理和方法上也更具有科學性。可見，對于低溶解氣油比原油，由于氣體膨脹攜出油量較小，巖心中的水損失量是遠大于油損失量的。長巖心水驅(qū)油標定校正方法是在已知原始飽和度情況下，模擬流體損失過程的校正，與相對傳統(tǒng)校正方法相比，校正精度更高。

圖5 巖心飽和度測試校正結果與測井解釋對比圖

6 結論

（1）密閉取心受取心、密閉、運輸、保存和實驗測試過程中的外界影響，測試得到的油水飽和度損失較大，含油飽和度和含水飽和度之和往往小于100%，必須進行校正才能使用。

（2）傳統(tǒng)的分區(qū)間數(shù)理統(tǒng)計回歸校正方法主要是對油水按近似等比例損失進行校正，不適于原油溶解氣油比較低的巖心，使用范疇存在一定局限性。

（3）本文使用的長巖心水驅(qū)油模擬標定法是在已知巖心地下油水飽和度值的基礎上進行的損失標定，提高了校正精度，從標定結果來看，對于低溶解氣油比原油的巖心，流體損失以水為主。

[1]何更生.油層物理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994.

[2]李傳亮.油藏工程原理[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.

[3]葛家理.油氣層滲流力學[M].北京：石油工業(yè)出版社， 1982：28-30.

[4]羅東紅. 南海珠江口盆地（東部） 砂巖油田高速高效開發(fā)模式[M].北京：石油工業(yè)出版社， 2013： 53-59.

[5]蘇玉亮.油藏驅(qū)替機理[M].北京：石油工業(yè)出版社， 2009：24-30.

[6]科林斯R E.流體通過多孔介質(zhì)的流動[M]. 陳鐘祥， 吳望一，譯.北京：石油工業(yè)出版社， 1984： 105-108.

[7]顧保祥，劉維永.綏中36-1 油田水淹層密閉取心飽和度校正[J]. 中國海上油氣， 2008， 20（1） ：38-40.

[8]王藝景， 黃華， 劉志遠， 等. 取心分析飽和度數(shù)理統(tǒng)計校正方法及其應用[J]. 江漢石油學院學報， 2002， 22（4） ： 42-44.

[9]陳新， 匡立春， 孫中春， 等. 利用飽和度分析資料確定阿爾奇參數(shù)[J]. 石油學報， 2002， 23（5）： 69-72.

[10]楊勝來， 胡學軍， 李輝. 密閉取心流體飽和度誤差的影響因素及修正方法[J]. 石油大學學報（自然科學版），2004， 28（6）：64-67.

[11]孔祥禮， 玄中海. 常壓密閉取心含油飽和度校正新方法[J]. 斷塊油氣田， 2006， 13（1）： 20-22+28.

[12]劉麗. 基于物理模擬實驗的密閉取心井油水飽和度校正[J]. 石油鉆采工藝， 2009， 31（2）： 82-85+90.

[13]楊克兵， 張善成， 黃文革. 密閉取心井巖石飽和度測量數(shù)據(jù)校正方法[J]. 測井技術， 1998， 22（2）： 71-74.

[14]文政， 賴強， 魏國章， 等. 應用密閉取心分析資料求取飽和度參數(shù)[J]. 大慶石油學院學報， 2006， 30（5） ： 17-19.

[15]吳兆華， 魏國章， 湯慶金. 低孔低滲儲層巖樣含水飽和度的校正方法[J]. 大慶石油學院學報， 2004， 28（S）： 165-166.

[16]張斌成， 謝治國， 劉瑛， 等. 吐哈油田密閉取心巖樣飽和度分析及校正方法[J]. 吐哈油氣， 2005， 10（ 3）：251-254.

[17]巢華慶， 黃福堂， 聶銳利， 等.保壓巖心油氣水飽和度分析及脫氣校正方法研究[J]. 石油勘探與開發(fā)， 1995， 22（ 6）： 73-77.

[18]李開榮， 薄萬順. 密閉取心技術的新發(fā)展[J]. 石油鉆采工藝，1998， 20（2）： 36-38.

[19]李洪生， 鐘玉龍， 李宏麗， 等. 取心研究雙河油田聚合物驅(qū)后剩余油分布[J]. 石油地質(zhì)與工程， 2008， 22（2）：72-73.

[20]馬名臣，李建樹.密閉取心井巖心油、水飽和度校正方法[J].石油勘探與開發(fā)，1993， 20（4）： 102-105.

A New Method for Correcting Saturation from Sealed Coring

YE Qing, ZHA Yuqiang, LI Fengying, XIE Yanhua, LEI Xiao
（Institute of Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd., Zhanjiang, Guangdong 524057, China）

A certain amount of liquid in the core sample may be lost in the process of sealed coring and saturation testing, which may result in deviation between the oil and water saturation measured with these in-situ. There is some irrationality in the traditional saturation correction in which the loss of oil and water is considered to be equal. The authors tried a new method in the process of saturation correction of sealed coring samples from Well Y to eliminate the deviation. First step, put the cores that have been measured by distillation saturation test into a long core； Second step， conduct the water flooding simulation under the stimulated formation condition and then the distillation saturation test under surface condition; Third step, calibrate the lost percentage of oil and water saturation and then correct saturation test data of sealed coring from Well Y. Compared with the interpretation results of logging data, it shows that the results corrected by water flooding experiment of long core are precise and faithful， and are helpful to identify the water-flooded zone in the oil field and set out the adjustment strategy of development wells.

Sealed coring; distillation saturation test; calibration of the lost percentage; saturation correction

TE341；TE 327

A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.03.030

1008-2336（2016）03-0030-06

2016-01-22；改回日期：2016-02-22

葉青，男，1983年生，碩士，2007年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學（北京），從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作。

E-mail：yeqing@cnooc.com.cn。