疏松砂巖密閉取心井油水飽和度校正

唐 磊，康 楠，何 偉，洪 鑫，劉泠杉，郭 磊，張 露

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

目前，國內大部分油田已進入中高含水期，改善老油田開發效果，提高最終采收率是當務之急，而得到準確油層油水飽和度一直是油氣田開發和油藏研究的關鍵[1-3]。而疏松儲層油水飽和度的精準獲取更是難點，密閉取心技術作為提高疏松巖心取心收獲率，保護巖心不被鉆井液污染且能獲得地層真實油水情況而被有效采用。但由于疏松儲層飽和度資料在測量過程中存在降壓脫氣、揮發及孔隙體積變化等造成的損失，使得實驗測量值與原始值之間存在較大誤差（5 %～30 %）。因此，室內實驗測得的飽和度數據不能真實反映地下儲層的實際飽和度，必須校正到油藏條件下的飽和度方可使用。

目前主要的校正方法，仍然局限于實驗校正和經驗公式校正[4-6]。而實驗校正方法局限性較大，每口密閉取心井都要做物模校正實驗，實驗周期長且通用性和推廣性不強，誤差也較大，不能滿足大批量巖心油水飽和度實驗測定及油田開發后期水驅效果評價，尤其是剩余油潛力和分布的研究[7]，因此，有必要分析造成疏松砂巖儲層油水飽和度異常的原因，建立一套適合疏松砂巖儲層飽和度校正方法。

1 疏松砂巖密閉取心井飽和度影響因素

井場密閉取心-巖心運達實驗室-實驗室取樣-油水飽和度測定這一過程中，按照標準及操作規范嚴格操作，對于密閉取心井密閉率合格，且一般采用干冰冷凍保存和液氮冷卻鉆頭進行飽和度樣品的制備，大力縮短巖心出筒距取樣分析的時間，則可不必考慮存儲制備及鉆井液濾液入侵的影響。所以常規疏松砂巖儲層油水飽和度測量的影響因素有以下幾方面：

（1）降壓脫氣引起的油水飽和度變化。巖心取至地面過程中，由于所承受的地層條件下壓力和溫度逐漸降至大氣壓和地面環境溫度，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，致使液體向外溢出，使原始巖心中的流體飽和度發生變化。

（2）孔隙壓實引起的油水飽和度變化。巖石在地層條件下同時承受上覆壓力和孔隙內流體壓力，當巖心取至地面后，上覆壓力全部釋放，使得室內常規方法測得的孔隙體積大于地層條件下的實際孔隙體積，由于一般是根據地面條件下測得的孔隙體積進行飽和度計算，使得計算的油水飽和度偏小。

（3）飽和度測定方法的系統誤差。疏松巖心樣品在測試過程中顆粒掉落致使孔隙體積存在差異，都影響常規油水飽和度的測試結果。

2 油水飽和度校正

2.1 蒸餾法飽和度校正方法

楊克兵等[8]提出兩條校正機理：一是巖性、物性相同的巖心具有相同的油水剩余率；二是具有相同的油水剩余率的巖心其油水總損失量是相同的。馬名臣等研究認為，基于大量的資料統計，同一口密閉取心井，受到多種因素影響以后，其油水飽和度數據仍然存在明顯的線性關系，說明測得的油水飽和度中存在的誤差并不是毫無規律的。

為了提高油水飽和度校正方法的精度，本文使用的流體飽和度校正方法是在馬名臣等研究基礎上對數理統計法進行改進。其原理為：當油層中不存在游離氣而只有油水兩相時，油水飽和度關系符合下式：

據此，先根據不同巖性和滲透率級別對飽和度數據分類，然后對經過滲透率分類的數據按總的油水飽和度損失量進行分類，最后對每類數據按照基礎方法進行校正。

但是密閉井取心起鉆的過程中，由于降壓脫氣的作用，實驗室分析得到的油水飽和度會與地層狀態的油水飽和度存在一定的差異。通過研究3 口密閉取心井的分析結果，研究認為室內測定的油水飽和度數據存在明顯的線性關系，可以得到函數關系的截距和斜率。滿足以下關系：

圖1 三次測量核磁共振T2 譜

對比（1）式和（4）式可發現，要想將實驗室內測定的含水飽和度、含油飽和度還原到地下狀態的含水飽和度Sw、含油飽和度So，關鍵在于找到a 值及b值，而這兩個參數可通過線性回歸相關關系獲得。

2.2 核磁共振技術恢復含油飽和度方法

利用核磁共振技術恢復含油飽和度這一方法，不僅避免了疏松巖心在多步驟飽和度測試過程中顆粒掉落影響孔隙體積真實值的問題，同時實現巖心無損、快速測試，準確確定巖樣的油氣水損失量，使其結果更加接近儲層油水飽和度。

巖心出筒后第一時間進行液氮冷凍剖心取樣，并迅速將用干冰冷凍的新鮮巖心做第一次核磁共振T2譜掃描測試；然后用模擬地層水浸泡巖心第一次測量后的巖心，并在浸泡狀態下抽真空飽和，疏松巖心抽真空至少2 h，之后做第二次核磁共振測量；最后用氯化錳氘水溶液浸泡疏松巖心至少24 h，進行第三次核磁共振測量。從T2譜圖上可以清楚地看到油氣水的損失（見圖1）。

根據李碩等[9]研究成果認為，相同條件下含油飽和度高的損失就多，相反損失就少。損失油組分的多少與含油飽和度的高低有著直接的線性關系。而樣品的滲透率及本身含油飽和度的大小都直接關系到油氣損失量的多少。所以，為了盡可能使恢復后的含油飽和度值接近儲層真實含油飽和度值，綜合考慮滲透率及含油飽和度兩方面的因素。因此，在此基礎上建立含油飽和度恢復關系式：

式中：ΔSo-含油飽和度損失量，%；Sonmr-核磁含油飽和度；Knmr-核磁滲透率，10-3μm2；So-恢復后含油飽和度。對于同一個區塊，相似的儲層物性等情況可用同一恢復關系式進行恢復，但是同一關系式并不是適用于所有的井，但該方法卻適用于不同區塊不同井，所以對于不同的情況通過尋找含油飽和度損失量和核磁含油飽和度及核磁滲透率之間的線性關系，以此通過式（5）確定系數a、n、m，并通過式（6）得到恢復后的含油飽和度，即可獲得含水飽和度。

3 應用效果分析

選取X區密閉取心井L 作為研究對象，該井取心井段為館陶組，主要巖性為砂巖。對室內蒸餾法實驗測定的飽和度數據進行分析發現，油水飽和度之和主要分布在70 %～85 %，首先利用上述改進后的數理統計飽和度校正方法對X 區館陶組油藏的實際資料進行處理，分析其應用效果。通過將整口井的數據進行校正發現，校正后的油水飽和度之和并不是100 %（見圖2），且誤差較大，故對整口井數據按層位進行分類。

圖2 L 井含水含油飽和度關系圖

圖3 Ⅰ小層油水飽和度關系圖

圖4 Ⅱ小層油水飽和度關系圖

圖5 Ⅲ小層油水飽和度關系圖

根據以上公式分別對各層位油水飽和度進行第一次校正（見圖3～圖5），擬合精度顯著提高。分析發現，各層油水飽和度均有所損失，其中，Ⅰ小層油的損失量大于水的損失量，Ⅱ小層水損失量明顯大于油的損失量，Ⅲ小層水的損失量稍大于油的損失量。

經過第一次校正后，誤差顯著降低，但此時油水飽和度之和仍不為100 %，因此分別對每個層位油水飽和度數據按照油水損失量進行再次分類，發現So-Sw之間仍存在著明顯的分區相關性，由于Ⅰ小層相關性最低，由此選取Ⅰ小層油水飽和度數據對第一次校正后的結果進行再次校正，相關關系均在0.90 以上，最終使校正后的油水飽和度之和達到或者接近100 %（見圖6～圖8）。

通過對疏松砂巖密閉取心L 井館陶組Ⅰ小層具有代表性的不同滲透率級別巖心進行核磁共振3 次測量，將核磁含油飽和度及核磁滲透率與核磁3 次測量差值計算的含油飽和度損失量進行擬合，通過核磁法擬合公式計算的含油飽和度值與蒸餾法飽和度校正后結果做了比較（見圖9），相關系數R2=0.965 4，經過核磁法恢復后的含油飽和度與經過數理統計校正后的蒸餾法飽和度的結果非常接近，證明了兩種校正方法可以應用在該井或者該區塊相似的儲層條件下的含油飽和度校正中。

圖6 Ⅰ小層油水飽和度分類圖（損失量＜8 %）

圖7 Ⅰ小層油水飽和度分類圖（損失量8 %～15 %）

圖8 Ⅰ小層油水飽和度分類圖（損失量15 %～25 %）

圖9 兩種方法校正后飽和度對比

4 結論

（1）按照油水損失量進行分類改進后的數理統計飽和度校正方法更適用于疏松砂巖儲層油水飽和度校正；

（2）利用核磁共振技術恢復含油飽和度方法，可實現疏松巖心無損、快速測試，并準確確定巖心中的油氣水損失量，使其結果更加接近儲層油水飽和度真實值；

（3）數理統計方法側重于利用數據本身的特征來反映油水損失量，而核磁共振飽和度恢復方法則側重于在模擬實驗的基礎上尋找符合目標區域的校正方法，進而揭示油水飽和度的損失機理和實驗校正機理；

（4）經過核磁法恢復后的含油飽和度與經過數理統計校正后的蒸餾法飽和度的結果非常接近，證明兩種校正方法可應用在與目標區塊相似的儲層條件下的含油飽和度校正中。