夏瑜，陳浩，單理軍，姚鋒盛，胡文亮

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

0 引言

在油氣田勘探階段，一般通過測(cè)試方式來獲知儲(chǔ)層流體性質(zhì)，測(cè)試結(jié)論能代表儲(chǔ)層的真實(shí)產(chǎn)出情況，但測(cè)試周期較長、成本較高，大都針對(duì)重點(diǎn)層位。測(cè)井技術(shù)中，可以通過“雙飽和度”方法來判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)，但無法預(yù)測(cè)產(chǎn)出流體的含量。前人對(duì)此作過很多研究：林景曄等［1］基于可動(dòng)水分析進(jìn)行油水層的產(chǎn)水率計(jì)算；胡俊等［2］從滲流理論的角度出發(fā)，利用產(chǎn)水率評(píng)價(jià)油藏高含水期水淹層；鐘思存等［3］研究含水飽和度與產(chǎn)水率的函數(shù)關(guān)系，使得計(jì)算的精度更高；張少華等［4］結(jié)合fisher判別法識(shí)別流體性質(zhì)并計(jì)算含水率，進(jìn)行含油儲(chǔ)層分級(jí)評(píng)價(jià)。上述方法都是以滲流理論為基礎(chǔ)，研究油藏中流體飽和度與含水率之間的關(guān)系，未涉及氣藏，本文針對(duì)氣藏含水率展開研究。

1 研究區(qū)概況

東海西湖凹陷低滲儲(chǔ)層較發(fā)育，儲(chǔ)量規(guī)模較大，但該類氣藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，氣水分異不明顯，部分氣藏含水飽和度高，表現(xiàn)為氣水過渡帶的特征。隨著勘探開發(fā)力度的加大，發(fā)現(xiàn)低滲氣藏開發(fā)過程中普遍產(chǎn)水，導(dǎo)致氣井在生產(chǎn)過程中產(chǎn)能較低，并伴隨遞減較快的特點(diǎn)，制約低滲氣藏經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)，因此，在勘探階段弄清儲(chǔ)層的流體性質(zhì)顯得尤為重要。

Y構(gòu)造位于西湖凹陷主要的生烴次洼——西次凹內(nèi)，供烴條件優(yōu)越；主要含油氣層分布在HG組砂巖中，儲(chǔ)層主要為淺灰色細(xì)砂巖、中砂巖；砂巖類型以細(xì)—中粒巖屑長石砂巖及長石巖屑砂巖為主，其次為長石石英砂巖和巖屑石英砂巖，碎屑成分中石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)在55%～77%，長石10%～20%，巖屑11%～27%，巖石成分成熟度中等—好。填隙物由雜基和膠結(jié)物組成，雜基主要為泥質(zhì)，膠結(jié)物以碳酸鹽和硅質(zhì)為主，含少量高嶺石。HG組下段儲(chǔ)層孔隙度分布在2.1%～13.1%，平均 8.5%；滲透率分布在 0.017×10-3～1.961×10-3μm2，平均0.253×10-3μm2，屬于典型的低孔低滲儲(chǔ)層。

2 相滲模型及參數(shù)確定

氣水相對(duì)滲透率曲線受巖石孔隙結(jié)構(gòu)、巖石特性、流體性質(zhì)，以及巖石中流體原始分布和含水飽和度變化方向等多種因素的影響。目前，相滲實(shí)驗(yàn)測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法是穩(wěn)態(tài)法，原理是基于穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的達(dá)西公式，測(cè)量相對(duì)滲透率與飽和度的關(guān)系函數(shù)［5-6］。低滲儲(chǔ)層巖心非均質(zhì)性較強(qiáng)，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)含水飽和度增加時(shí)，水首先進(jìn)入巖心中較大的喉道，使得氣相滲流的阻力增大，同時(shí)水將小孔隙中的氣封閉起來，這樣有效流動(dòng)的氣體飽和度變低，殘余氣的飽和度變高。

式中：Krw，Krg分別為水相、氣相相對(duì)滲透率；分別為水相端點(diǎn)與氣相端點(diǎn)相對(duì)滲透率；Sw為含水飽和度；Swi，Sgr分別為束縛水、殘余氣飽和度；n1，n2為指數(shù)。

2.1 含水飽和度的計(jì)算

由于儲(chǔ)層類型為低孔低滲，孔隙結(jié)構(gòu)和泥質(zhì)分布情況較復(fù)雜，需要選用適合儲(chǔ)層的飽和度模型。由于Simandoux含水飽和度計(jì)算公式具有泥質(zhì)導(dǎo)電影響校正，故采用該公式計(jì)算含水飽和度［7］：

式中：Rt為地層真電阻率，Ω·m；Vsh為地層泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)；Rsh為泥巖電阻率，Ω·m；φ為地層有效孔隙度；Rw為地層水電阻率，Ω·m；a為巖性系數(shù)；m為膠結(jié)指數(shù)；n為飽和度指數(shù)。

2.2 束縛水飽和度的計(jì)算

束縛水是指在地層壓力條件下滯留于微小毛細(xì)管及孔壁表面而不能流出的地層水，低滲儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，粒度偏細(xì)，孔隙空間小，喉道細(xì)，砂巖的比表面大，因而能束縛較多的流體［8-10］，具有較高的束縛水飽和度。束縛水飽和度不能通過測(cè)井直接測(cè)量，只能通過測(cè)井信息間接反映出來，孔隙度和滲透率是能間接反映束縛水飽和度大小的巖石物性參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，束縛水飽和度與綜合物性參數(shù)（K為滲透率，φ為孔隙度）具有較好的相關(guān)性，毛細(xì)管壓力實(shí)驗(yàn)是確定束縛水飽和度的有效方法。圖1為半滲透隔板法毛細(xì)管壓力測(cè)得的Swi與關(guān)系圖。

圖1 Y構(gòu)造HG6層束縛水飽和度與綜合物性參數(shù)關(guān)系

圖2為Y-2井采用上述方法計(jì)算的含水飽和度、束縛水飽和度與巖心分析的束縛水飽和度對(duì)比圖?？梢姕y(cè)井計(jì)算含水飽和度、束縛水飽和度與巖心分析的束縛水飽和度吻合較好，表明該方法較為合理。

圖2 測(cè)井計(jì)算飽和度與分析飽和度對(duì)比

2.3 氣水相滲模型建立

含油氣飽和度的大小不是產(chǎn)層在生產(chǎn)測(cè)試過程是否出水的唯一標(biāo)準(zhǔn)。含束縛水多的產(chǎn)層，即使含油氣飽和度小于50%，仍然可產(chǎn)無水油氣。相對(duì)滲透率的大小是判斷儲(chǔ)層產(chǎn)液性質(zhì)最直接的參數(shù)，同時(shí)也是求取含水率的必要參數(shù)［11-13］，本文基于低滲巖心氣、水兩相滲透率實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，將殘余氣與束縛水看成等效束縛水進(jìn)行下一步的研究。

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元非線性回歸，得到Y(jié)構(gòu)造HG6層氣水相對(duì)滲透率的計(jì)算公式：

當(dāng) Swi為 34.2%時(shí)，由式（4）、式（5）計(jì)算得到的水相相對(duì)滲透率與氣相相對(duì)滲透率如圖3所示。

圖3 Y構(gòu)造氣、水相對(duì)滲透率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果

3 利用測(cè)井資料計(jì)算含水率

在氣層內(nèi)部，水相以束縛水形式分布于微小毛細(xì)孔隙內(nèi)或被親水巖石吸附在顆粒表面，氣相主要占據(jù)在較大的孔喉內(nèi)或流動(dòng)阻力較小的部位。這種特征在很大程度上決定地下流體的流動(dòng)特性和儲(chǔ)層的產(chǎn)液性質(zhì)。當(dāng)氣水兩相流體并存時(shí)，儲(chǔ)層的產(chǎn)液性質(zhì)可用多相共滲的分流量方程描述［14-16］。對(duì)于氣水共滲體系，儲(chǔ)層的含水率fw為

式中：μw，μg分別為水、氣黏度，mPa·s。

分析式（6）可以看出，儲(chǔ)層的產(chǎn)液性質(zhì)取決于各相流體的相對(duì)滲透率和黏度。氣相、水相相對(duì)滲透率的求取方法已作討論，以下簡要說明水、氣黏度比的確定。

生產(chǎn)過程中的氣、水黏度與地下氣藏存在差異，必須把地面狀態(tài)測(cè)得的氣、水黏度還原為地下氣藏情況下的值。表1為地層條件下的氣、水黏度，該層位地下水的平均礦化度為10 000 mg/L。

表1 地層條件下的氣、水黏度

4 含水率分級(jí)

根據(jù)西湖凹陷已有的水氣比標(biāo)準(zhǔn)來研究含水率的分布區(qū)間，統(tǒng)計(jì)開發(fā)井產(chǎn)出層位水氣比和含水率的關(guān)系，得出不同流體性質(zhì)含水率范圍。圖4為生產(chǎn)井水氣比和含水率的關(guān)系圖版。

圖4 西湖凹陷生產(chǎn)井水氣比和含水率關(guān)系圖版

由圖4可見：氣層的水氣比小于0.3 m3/104m3，含水率小于3%；含水氣層的水氣比在0.3～2.0 m3/104m3，含水率在3%～20%；氣水同層的水氣比在2.0～10.0 m3/104m3，含水率在20%～50%；含氣水層的水氣比在10.0～20.0 m3/104m3，含水率在 50%～70%；水層的水氣比大于20.0 m3/104m3，含水率大于70%。

5 應(yīng)用實(shí)例

圖5為研究區(qū)Y-1井含水率解釋成果。由圖可見：Y-1井測(cè)井計(jì)算含水飽和度為28.6%，束縛水飽和度為27.2%，應(yīng)用模型計(jì)算產(chǎn)水率為1.1%，依據(jù)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)解釋為氣層。X 528～X 556 m試油結(jié)果顯示，日產(chǎn)氣 15.5×104m3，日產(chǎn)水 2.84 m3，投產(chǎn)初期產(chǎn)水率為1.8%，與計(jì)算初期產(chǎn)水率結(jié)果相符。

圖5 Y-1井含水率解釋成果

6 結(jié)論

1）在測(cè)井“雙飽和度”計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過多元回歸的方法建立低滲氣藏氣水相滲模型，使含水率計(jì)算更為準(zhǔn)確。

2）根據(jù)生產(chǎn)井的水氣比標(biāo)準(zhǔn)確定不同流體性質(zhì)儲(chǔ)層的含水率區(qū)間，氣層含水率小于3%，含水氣層含水率在3%～20%，氣水同層含水率在20%～50%，含氣水層含水率在50%～70%，水層含水率大于70%。

3）該方法應(yīng)用效果較好，實(shí)現(xiàn)了利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來確定儲(chǔ)層的含水率，能較準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)層段的產(chǎn)液性質(zhì)，含水率將測(cè)井解釋的氣、水同層進(jìn)一步細(xì)化，為開發(fā)產(chǎn)能建設(shè)提供了技術(shù)支持，可以有效地規(guī)避低效井區(qū)。