ZW油田密闭取心井饱和度校正研究

费海虹，吴立峰，廖光明

（中国石化江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州 225009）

ZW油田位于高邮凹陷江都吴堡－博镇西部真2断层下降盘，其中Z12块E2s1砂体发育全、油层厚度大，目前综合含水96.2%，采出程度49.4%，已进入高－特高含水开发阶段。为了落实该断块E2s1油层水淹特征及剩余油分布状况，部署ZJ4井进行Z12块的E2s1段密闭取心工作，取心目的层为E2s15、E2s16、E2s17，取心总收获率为 98.6%。对ZJ4井现场选取157块岩心样品进行测试分析，油水饱和度之和主要分布在59.9%～89.6%，均值为73.2%。岩心分析的油水饱和度值明显偏低，室内实验测得的饱和度数据不能直接应用于油藏工程研究，因此，有必要分析造成ZJ4井实测油水饱和度异常的原因，并建立一套适合取心层段的饱和度校正方法［1－3］。

1 密闭取心井饱和度误差影响因素分析

1.1 密闭取心过程中的油气损失

1.1.1 钻井液侵入岩心对油水饱和度的影响

在钻井取心过程中，钻井液侵入岩心驱替出孔隙中原有的地层流体，造成常规油水饱和度测量结果发生异常［4］。

ZJ4井共取心13筒，其中第11筒全为泥岩，未进行密闭率分析。全井共取岩心样品158块，在同一部位，沿层面方向，每块分别取里、中、外样品合计474块进行岩心示踪剂含量测定。

密闭率分析结果表明，密闭样品418块，不密闭样31块，综合密闭率89.13%，其中不密闭的有第3、5、9、10、13次取心共6块样品取样位置处于取心顶或底30 cm以内，受滤液侵入的几率较大，对综合密闭率有一定的影响，但由于这些样品处于岩性变化带或油水过度带内，需要进行饱和度分析，综合考虑后还是坚持取样。总体来说，ZJ4井密闭率基本合格，可以不考虑钻井液滤液入侵的影响。

1.1.2 降压脱气对油水饱和度的影响

取心筒在上提过程中，由于所承受的压力和温度从地层条件逐渐降至大气压力和地面环境温度，岩心内溶于油和水的气体随压力下降而膨胀，使岩心受到一次溶解气驱，岩心内的液体向外溢出，流体饱和度发生变化［5］。

通过物理模拟实验测试岩样脱气前后含水饱和度变化，得到ZJ4井的含水饱和度损失量为3.2%～7.7%（图1），平均损失量为5.7%，因此，降压脱气是造成油水饱和度异常的主要因素之一。

图1 ZJ4井岩样降压脱气含水饱和度损失

1.1.3 岩石孔隙及油水体积变化对油水饱和度的影响［6］

岩石在地层条件下承受上覆岩层压力和孔隙内流体压力的共同作用，而当岩心取到地面后，上覆岩层压力全部释放，导致岩心体积发生改变。

ZJ4井岩样地面孔隙度19.9%～32.7%，平均孔隙度为26.1%，在地层压力下孔隙度17.71%～25.36%，平均覆压孔隙度为21.5%（图2），室内常规方法测定的地面孔隙体积大于地层条件下的实际孔隙体积。因此根据地面条件下测算孔隙体积得到的油水饱和度偏小，需要校正由于孔隙压实和地层水膨胀所造成的油水饱和度损失。

图2 ZJ4井岩样地面孔隙度与覆压孔隙度对比

1.2 现场岩心储存制备过程中油水饱和度的变化

岩心在现场出筒、丈量切割以及取样会使岩心中的油水蒸发，从而导致油水饱和度损失［7］。

ZJ4井现场取样时严格按照相关标准，在一个小时以内完成岩心出筒至取样的全部工作，取得样品暴露在空气中不超过30分钟，因此本次现场岩心储存制备过程中对饱和度真实值的影响甚微。

1.3 饱和度测试方法的系统误差

岩心样品在研磨及萃取过程中的水分蒸发损失、原油密度选值不合适以及计量时的人为读数误差都影响常规油水饱和度的测试结果［8－9］。运用常规饱和度测试方法测量脱气后岩样的含水饱和度，系统误差为2.6%。

2 ZJ4井岩心油水饱和度校正

根据ZJ4井现场密闭取心情况，降压脱气和岩石孔隙及油水体积变化是导致岩心油水饱和度损失的主要因素，因此针对这两个因素对ZJ4井饱和度进行校正。

2.1 降压脱气含水饱和度校正

用物理模拟的方法，首先建立并测定地层条件下的流体饱和度真实值，然后降低压力和温度使含气原油中的溶解气逸出，模拟取心造成的降压脱气过程；运用常规饱和度测试方法测量脱气后岩样中的含水饱和度，从而建立饱和度真实值与地面分析饱和度之间的关系。

2.1.1 实验条件

（1）岩心物性：选择ZJ4井不同层位8块岩心进行实验测试，渗透率范围（26～2730）×10－3μm2，孔隙度范围19.5%～26.9%。

（2）流体物性：取用相关层位井口原油，地层条件下原油黏度为5.12 mPa·s，原油密度为0.799 g／cm3；用天然气模拟井口伴生气，气油比为16.93 m3／t，配置模拟地层水，水型为NaHCO3，矿化度为17160 mg／L。

（3）实验温度：模拟地层温度68.5℃。

（4）实验压力：初始为饱和压力1.98 MPa，最后降到大气压0.1 MPa。

2.1.2 实验流程及步骤

实验主要包括两大部分：一是油水驱替流程，模拟初始地层条件；二是降压脱气流程，测试岩样中含水饱和度损失量。

（1）洗油、烘干，抽空饱和模拟地层水，计算岩样的孔隙体积；

（2）用含气原油驱替岩样中的模拟地层水至束缚水状态，模拟地层原始状态，计算束缚水饱和度；

（3）用模拟地层水驱替岩样中的含气原油至一定的含水饱和度，模拟地层含水状态；

（4）逐步将岩样压力和温度从饱和压力和地层温度降至大气压力和室温，使岩样中的含气原油降压脱气，计量脱气挤出的水量；

（5）根据脱气挤出的水量计算造成的饱和度损失以及脱气后的含水饱和度。

2.1.3 实验结果分析

根据ZJ4井实验数据绘制岩样含水饱和度关系曲线（图3），可以看出脱气前后含水饱和度之间的关系呈现对数变化规律，通过数据回归得到降压脱气含水饱和度的校正公式（1），相关系数为0.9934。

式中：Sw——脱气前含水饱和度，%；Sw′——脱气后含水饱和度，%。

2.2 孔隙压实作用校正

孔隙压实后，孔隙体积变小，岩心含水饱和度变大，引入孔隙压实作用下含水饱和度校正公式（2）。

图3 ZJ4井降压脱气前后含水饱和度关系曲线

式中：Sw1——考虑孔隙压实时含水饱和度，%；Sw2——不考虑孔隙压实时含水饱和度，%；Bw——地层水体积系数；C——压实作用校正因子［10］。

式 中：φs——地面孔隙度，%；φr——覆压孔隙度，%。

2.3 ZJ4井含水饱和度校正结果分析

综合考虑降压脱气、孔隙压实及测量方法的系统误差等几个因素造成的含水饱和度损失，对油水饱和度进行校正，得到ZJ4井含水饱和度校正公式：

通过岩心油水饱和度校正，对比校正前后的油水饱和度结果，表明ZJ4井含水饱和度的平均校正量为11.6%，平均含油饱和度为48.4%；将校正后含油饱和度与测井解释结果比对，两者一致性较好，说明校正后饱和度值较为可靠。

3 结论

（1）ZW油田密闭取心井实测岩样的油水饱和度之和主要分布为59.9%～89.6%，岩心分析的油水饱和度值明显偏低，有必要对油水饱和度进行校正。

（2）分析ZJ4井现场密闭取心情况，认为降压脱气和岩石孔隙及油水体积变化是导致岩心油水饱和度损失的主要因素，其中降压脱气造成含水饱和度损失量为3.2%～7.7%。

（3）综合考虑岩石孔隙体积变化、降压脱气及测量方法的系统误差等几个因素对饱和度损失造成的影响，通过物理模拟实验建立ZJ4井的饱和度校正公式，得到校正后的含油饱和度，更加接近实际地层的真实情况。

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