汪瑞宏，李興麗，崔云江

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300459)

引 言

密閉取芯是了解水淹層剩余油飽和度的直接手段，對(duì)判斷油層水淹狀況、認(rèn)識(shí)地下剩余油分布規(guī)律，合理制定開發(fā)方案具有重要的作用。渤海油田從2013年開始進(jìn)行輕質(zhì)油藏密閉取芯，并嘗試用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法校正，但校正效果不理想。

渤海B油田地層原油密度為0.622～0.652 g/cm3，平均地層原油黏度0.45 mPa·s，屬于典型的輕質(zhì)油藏。該油田自1990年開始人工注水開發(fā)，2015年鉆調(diào)整井B-6井，并在該井進(jìn)行密閉取芯，實(shí)驗(yàn)測(cè)量含油飽和度為6.98%～22.3%。

本文系統(tǒng)分析了影響飽和度測(cè)量的因素以及各主要因素對(duì)飽和度測(cè)量值的影響，在渤海油田首次開展了降壓脫氣實(shí)驗(yàn)，采用目前流行的總含水飽和度降壓脫氣校正方法[1-6]，得到校正后的含油飽和度介于14.0%～51.2%，預(yù)示油層中等水淹，與該井組生產(chǎn)動(dòng)態(tài)矛盾。結(jié)合B-6井實(shí)際情況，提出了基于可動(dòng)水的散失校正方法，校正后的含油飽和度為39.6%～72.1%，與原始含油飽和度相當(dāng)，判斷油層未水淹。投產(chǎn)后該井日產(chǎn)油100 m3，含水1.3%，證實(shí)飽和度校正可靠，水淹程度解釋正確。

1 影響飽和度測(cè)量的主要因素

在巖心從取出到測(cè)量得到油、水飽和度的整個(gè)過程中，有很多種因素會(huì)對(duì)飽和度測(cè)量結(jié)果造成影響[7-9]，經(jīng)分析認(rèn)為以下幾個(gè)因素對(duì)飽和度的影響較大：

(1)鉆井液侵入的影響。在鉆井取芯過程中，由于井筒內(nèi)液柱的壓力大于地層壓力，可能導(dǎo)致鉆井液侵入巖心中，對(duì)飽和度測(cè)量結(jié)果造成影響，如果密閉率合格的話，可不考慮該項(xiàng)影響。

(2)取芯過程的影響。巖心被從地層取到地面的過程中，承受的壓力和溫度將從地層條件逐漸降至大氣壓力和地面溫度，由于溫度和壓力的降低，將導(dǎo)致巖心中溶解的氣體溢出，部分油水隨之被帶出，造成巖心中油水總量損失，同時(shí)壓力的釋放使孔隙體積增大，造成油水飽和度減小。

(3)運(yùn)輸和制備過程的影響。在巖心的運(yùn)輸過程中，如果保存不當(dāng)，會(huì)引起巖心中油水的揮發(fā)，造成飽和度損失。

(4)實(shí)驗(yàn)分析過程的影響。在制備巖心樣品過程中，一般采取液氮冷凍鉆取和切割的方式，在此過程中的水分蒸發(fā)、測(cè)量偏差以及人為的讀數(shù)誤差都會(huì)影響飽和度的測(cè)試結(jié)果。

目標(biāo)井密閉取芯的密閉率較高，及時(shí)制備巖心樣品，最大限度減少了巖心暴露時(shí)間，實(shí)驗(yàn)過程中工作人員嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作，人為因素的影響可以忽略，所以主要考慮巖心錄取及實(shí)驗(yàn)過程中各種條件變化對(duì)飽和度造成的影響。

2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

由于B油田氣油比較高，在鉆井取芯過程中降壓脫氣對(duì)飽和度的影響較大，因此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)降壓脫氣過程進(jìn)行模擬。

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

選用的實(shí)驗(yàn)樣品為渤海B-6井沙河街組鉆取的10塊砂巖柱塞樣品，巖樣的平均埋藏深度為3 323.0 m，對(duì)應(yīng)地層溫度135 ℃。巖心分析孔隙度為10.4%～12.5%，空氣滲透率為(6.5 ～196.0)×10-3μm2，氣油比141 m3/m3(周邊油田取樣分析)，地層原油黏度0.46 mPa·s，地層原油密度0.65 g/cm3，地層水總礦化度12 760 mg/L，對(duì)應(yīng)有效上覆地層壓力為43.2 MPa。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)的總體設(shè)計(jì)為：利用含氣原油驅(qū)替100%飽和模擬地層水的巖樣，模擬油藏束縛水的形成過程；利用模擬地層水驅(qū)替巖樣中的含氣原油至一定的含水飽和度，模擬水驅(qū)開發(fā)過程；降低壓力和溫度使含氣原油中的溶解氣溢出，模擬鉆井取芯的降壓脫氣過程；運(yùn)用常規(guī)飽和度測(cè)試方法測(cè)量脫氣后巖樣中的含水飽和度，確定測(cè)量方法對(duì)含水飽和度造成的系統(tǒng)誤差；根據(jù)覆壓孔隙度數(shù)據(jù)對(duì)孔隙壓實(shí)造成的含水飽和度損失進(jìn)行校正。

按照?qǐng)D1中步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，簡述如下：

(1)巖樣洗油洗鹽烘干后，測(cè)定巖樣的空氣滲透率Ka；

(2)將巖樣抽空飽和3%KCl溶液，計(jì)算孔隙體積；

(3)用含氣原油驅(qū)替巖樣中的模擬地層水至束縛水狀態(tài)，計(jì)算束縛水飽和度；

(4)用3%KCl溶液驅(qū)替巖樣中的含氣原油至一定的含水飽和度；

(5)逐步將巖樣壓力和溫度從飽和壓力和地層溫度降至大氣壓力和室溫，使巖樣中的含氣原油脫氣，用乙醇浸泡法測(cè)定巖心中的剩余水；

(6)根據(jù)脫氣后巖心的含水飽和度計(jì)算飽和度的損失量；

(7)繪制脫氣前后的含水飽和度關(guān)系曲線。

圖1 降壓脫氣飽和度校正實(shí)驗(yàn)流程Fig.1 Process of depressurization degassing saturation correction experiment

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 降壓脫氣校正

表1為降壓脫氣飽和度校正成果數(shù)據(jù)表，降壓脫氣后，含水飽和度損失量在3.5%～16.3%，平均損失量為10.6%，降壓脫氣造成含水飽和度損失量與原始含水飽和度為二次函數(shù)關(guān)系(圖2)，兩者關(guān)系曲線斜率呈現(xiàn)先增大后減小的特征，說明隨著含水飽和度的增加，初始狀態(tài)下巖心中溶解的氣量較大，只需要較小的驅(qū)動(dòng)力就可以驅(qū)出較多的水，但當(dāng)含水飽和度達(dá)到50%左右時(shí)，由于巖心中油飽和度的下降，巖心油中溶解的氣量較少，降壓脫出的氣量減少，驅(qū)出的水量也就隨之減少。從變化趨勢(shì)來看，水的損失量有極大值，當(dāng)脫氣后含水飽和度的損失量過了一定值后，損失量將逐漸趨于零。

表1 B-6井降壓脫氣飽和度校正實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Depressurization degassing saturation correction experiment result of well B-6

圖2 降壓脫氣前含水飽和度與降壓脫氣后含水飽和度損失關(guān)系Fig.2 Relationship between water saturation loss and water saturation before depressurization degassing

由于渤中B油田油品較好，氣油比和體積系數(shù)均較高，與其他油田分析結(jié)果相比[10-11]，該油田降壓脫氣造成的含水飽和度損失量較大，選取的巖心并未測(cè)量到飽和度損失的極值。

圖3 降壓脫氣前后含水飽和度關(guān)系Fig.3 Relationship between water saturation before and after depressurization degassing

為尋找降壓脫氣前后含水飽和度間的關(guān)系，在圖3中將降壓脫氣前后得到的含水飽和度進(jìn)行回歸，兩者間呈現(xiàn)較好的對(duì)數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.989，可以利用兩者間關(guān)系對(duì)降壓脫氣對(duì)飽和度的影響進(jìn)行校正，回歸關(guān)系為：

(1)

當(dāng)巖心由地下取到地面，溫度和壓力的下降將導(dǎo)致地層水發(fā)生一定的體積膨脹，由于降壓脫氣飽和度校正包含了對(duì)地層水體積膨脹的校正，所以不再單獨(dú)考慮該項(xiàng)校正。

3.2 測(cè)試方法校正

本次實(shí)驗(yàn)所用的飽和度測(cè)定方法為乙醇浸泡法，首先將巖樣洗油洗鹽，放入一定量的乙醇中浸泡一定時(shí)間，人工建立一定含水飽和度，用乙醇浸泡萃取法測(cè)定巖樣的含水量，二者差值就是含水飽和度的損失。在此過程中，電解法測(cè)水量的精度以及礦化度都將對(duì)飽和度的測(cè)量產(chǎn)生影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，電解法測(cè)水對(duì)飽和度影響的相對(duì)偏差為2.8%，地層水礦化度對(duì)含水飽和度的影響隨礦化度的升高而增大，巖樣礦化度為10 000 mg/L時(shí)，根據(jù)校正圖版得到地層水礦化度對(duì)飽和度影響的相對(duì)偏差為0.666 7%。因此，測(cè)試方法的綜合校正系數(shù)為

a=1/(1-0.028)(1-0.006 67)=1.029 5。

(2)

3.3 孔隙壓實(shí)校正

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，巖石顆粒骨架發(fā)生彈性形變?cè)斐蓭r石體積變化，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，地面條件下的孔隙度大于地層條件下的孔隙度。一般都是根據(jù)地面條件下測(cè)定的孔隙體積進(jìn)行飽和度計(jì)算，這就使得計(jì)算的油水飽和度偏小，需要校正到地層條件。

由覆壓孔隙度和地面孔隙度資料可以求得地層條件下的含水飽和度

(3)

其中：Swr為地層條件下的含水飽和度，%；Sws為地面條件測(cè)定的含水飽和度，%；φs為地面巖心分析的孔隙度，%；φr為覆壓校正的孔隙度，%；Cw為水的體積系數(shù)，一般為1.01～1.02，m3/m3。地面孔隙度與地層孔隙度間通過校正公式φr=0.944 1φs-0.655 1(R2=0.990 3)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

因此，在對(duì)密閉取芯測(cè)量的飽和度進(jìn)行覆壓孔隙度校正、消除孔隙和流體的體積變化對(duì)測(cè)量飽和度的影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行降壓脫氣校正，即可得到需要的飽和度Sw。

4 密閉取芯飽和度校正

由于目標(biāo)井儲(chǔ)層屬于低孔低滲儲(chǔ)層，受泥質(zhì)含量及類型的影響，部分層段的束縛水飽和度較高，因此，選取該井的部分樣品做相對(duì)滲透率實(shí)驗(yàn)分析，有8塊新鮮巖樣測(cè)量的束縛水飽和度均值為33.75%，7塊經(jīng)過洗油巖心的束縛水飽和度均值為26.21%，地面測(cè)量得到的平均含水飽和度為33.82%，地面巖心分析的含水飽和度與新鮮巖樣相滲的束縛水飽和度接近?？紤]到氣油比很高時(shí)不能忽略天然氣中溶解水量的影響，可將巖心含水飽和度小于34%的樣品認(rèn)為是束縛水狀態(tài)，不對(duì)其進(jìn)行降壓脫氣校正，將其含水飽和度的損失量定義為0，對(duì)其他含水飽和度大于34%的樣品的損失量進(jìn)行歸一化處理，得到降壓脫氣后飽和度的損失量與脫氣后飽和度的關(guān)系(圖4)，轉(zhuǎn)換得到降壓脫氣前后含水飽和度關(guān)系式

R2=0.94。

(4)

圖4 歸一化后的含水飽和度損失量與降壓脫氣后含水飽和度關(guān)系Fig.4 Relation between normalized water saturation loss and water saturation after depressurization degassing

另外，考慮到相滲實(shí)驗(yàn)樣品的代表性，由圖5中相滲實(shí)驗(yàn)得到的滲透率與束縛水飽和度關(guān)系來預(yù)測(cè)其他取樣點(diǎn)的束縛水飽和度，若測(cè)量含水飽和度與預(yù)測(cè)束縛水飽和度差異較大，可以認(rèn)為此時(shí)地層中可動(dòng)水飽和度高，需要進(jìn)行降壓脫氣校正，否則地層中基本無可動(dòng)水，則無需進(jìn)行降壓脫氣校正。

圖6為經(jīng)過各種校正后B-6井密閉取芯飽和度分析結(jié)果，該段經(jīng)過射孔生產(chǎn)基本無水產(chǎn)出，表明油層未受到水淹影響，測(cè)井解釋的飽和度與密閉取芯分析的飽和度可以進(jìn)行對(duì)比。最右邊三道分別為實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)量的含水飽和度、經(jīng)過壓實(shí)及測(cè)試方法等校正后的含水飽和度和經(jīng)過降壓脫氣校正后的含水飽和度，多數(shù)層段兩者對(duì)比較好，在部分泥質(zhì)含量較高的層段，由于測(cè)井曲線分辨率和飽和度模型的局限，未能有效突出泥質(zhì)對(duì)飽和度的影響，差異相對(duì)較大。整口井取芯段密閉取芯分析得到的含水飽和度均值為41.5%，測(cè)井解釋均值為44.67%，兩者絕對(duì)誤差在3.16%，可以達(dá)到較好的吻合。

圖5 滲透率與束縛水飽和度關(guān)系Fig.5 Relation between permeability and irreducible water saturation

經(jīng)過校正后，含水飽和度和含油飽和度的平均校正量分別為7.5%和42.1%，各種影響因素的校正量依次為壓實(shí)校正(10.17%)>降壓脫氣校正(5.02%)>測(cè)試方法校正(2.95%)。

圖6 B-6井密閉取芯飽和度校正結(jié)果Fig.6 Correction result of closed coring saturation in well B-6

5 結(jié) 論

密閉取芯飽和度受多種因素的影響，實(shí)驗(yàn)室分析的含油飽和度往往遠(yuǎn)低于地層實(shí)際數(shù)值，需要進(jìn)行校正。本文分析了輕質(zhì)油藏密閉取芯飽和度損失的主要影響因素，提出了基于可動(dòng)水降壓脫氣校正的密閉取芯飽和度校正方法，該方法與常規(guī)的基于總含水飽和度的降壓脫氣校正方法相比，與儲(chǔ)層測(cè)井特征和實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)符合更好。

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