一种新的密闭取心饱和度校正方法研究

叶 青，查玉强，李凤颖，谢艳华，雷 霄

一种新的密闭取心饱和度校正方法研究

叶 青，查玉强，李凤颖，谢艳华，雷 霄

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司研究院，广东湛江 524057）

由于在密闭取心和饱和度测试过程中，岩心中的流体存在一定的损失，Y井常规密闭取心油水饱和度测试结果和地下真实情况存在偏差，必须进行校正，而传统校正方法的油水等比例散失原则存在不合理性。此文提出一种新的校正方法，将蒸馏法饱和度测试后的岩心组成长岩心，在地层条件下进行水驱油物理模后取至地面条件进行蒸馏法饱和度测试，对油水饱和度的损失比例进行了标定，完成了对Y井密闭取心饱和度测试资料的校正。校正结果与测井解释成果对比分析表明，长岩心水驱油校正结果准确可靠，有助于油田水淹层的判断和开发调整策略的制定。

密闭取心；蒸馏法测试；损失比例标定；饱和度校正

密闭取心油水饱和度评价结果是油田开发中后期阶段非常重要的资料，对搞清油田剩余油分布和指导油田后期剩余油挖潜工作的开展起着重要的作用。但岩心在钻取、密闭、运输、保存和实验过程中，油水均有一定的损失，引起岩心中流体饱和度的变化，导致测试结果和地下原始值产生偏差，因此有必要对测试数据进行有效的校正，还原真实的流体饱和度。传统的饱和度校正方法是在未知原始流体饱和度情况下，对含油饱和度和含水饱和度进行的统计回归校正，未考虑岩心及流体性质差异性对校正的影响，校正误差较大。而本文提出的校正方法是在地层条件下进行水驱油实验后，取至地面条件进行蒸馏法饱和度测试，通过比较前后油水量的损失来标定油水损失比例，该方法是在已知原始流体饱和度情况下进行的还原标定，与传统回归方法相比较，校正准确度得到了大幅提高[1-5]。

1 Y井密闭取心状况分析

X油田于2002年7月7日正式投入生产，累计产油918×104m3，采出程度40%，综合含水79%，油田目前已处于开发后期，剩余油分布受储层非均质性的影响加重，亟待开展主力油层剩余油分布研究，明确油藏剩余油挖潜方向，制定开发调整技术方案。为了研究油田主力油组水驱程度、水驱效率、剩余油分布、低渗油藏含油饱和度及微观特征，钻领眼井Y井进行各油组的密闭取心是必要的。Y井作为南海西部油田第一口密闭取心井，井进尺59.38 m，收获岩心长度59.38 m，收获率100%，密闭率检测200个，密闭率达到97%，实取岩心指标均超过设计指标。疏松砂岩地层密闭取心取得成功，为油田剩余油分布及挖潜研究提供了最直接的资料，并为南海西部油田密闭取心积攒了宝贵的成功经验。

本次实验结果统计得到蒸馏法测试平均流体损失饱和度为22.1%，如图1所示，可见密闭取心饱和度测试结果不能真实反映地下储层的流体饱和度， 必须对测试值进行校正，还原岩心饱和度的原始值。

图1 岩心实测流体饱和度图

2 密闭取心饱和度影响因素

从岩心钻取到运输及测试过程中，有很多外界因素会引起岩心中流体饱和度的变化：取心过程中的密闭率、泥浆滤液的侵入和岩心从地下取自地面后，原油降温降压脱气会带走岩心中的流体，导致饱和度变化；岩心钻取过程中，在冷冻很好的状态下进行液氮钻取小岩心，一般可钻到较好柱塞，但是液氮致使岩心水分损失较大；运输过程中，冷冻保存不合理或者运输时间过长会加大流体的挥发或吸收；实验测试过程中，仪器密封性、实验时间、岩心颗粒脱落、水分蒸发率等都会影响测试结果。根据统计（图2），饱和度测试实验的流体饱和度损失情况主要受物性的影响，岩心物性越好，测试饱和度损失量越大[6-10]。

图2 岩心饱和度总损失与孔隙度的关系

现场取心人员严格按照标准SY/T 5366—2000《油田开发井取心资料技术要求》中规定的时间完成饱和度的现场取样工作，取样井段位处于油田储层中深部位。实验室油水饱和度测试人员严格执行SY/T 5336—1996《岩心常规分析方法》，遵照质量控制抽样规定，整个过程完全符合标准规定的质量要求，因此可以完全排除操作因素对饱和度损失的影响[11-18]。

3 传统饱和度校正方法

本文首先使用传统的饱和度校正方法对油水损失比例进行求取，设油和水的剩余率分别为η1和η2，则有

式中： So、Sw为岩石真实含油、水饱和度；S'o、S'w分别为油、水测量饱和度。

因而有

得到下列关系式

将蒸馏法实测的含水饱和度值和含油饱和度值按照流体饱和度损失值的大小进行分区间线性拟合，如图3，可以看出在各个区间So和Sw表现出良好的线性关系，根据回归方程表1，从而计算出不同流体损失区间的油水剩余率分别为η1和η2后，就可以校正饱和度的测量值。将饱和度的校正系数转换成总损失量的百分比，校正后油水饱和度之和为100%。饱和度总损失量中，油的损失百分比为qo，水的损失百分比为1-qo，则校正后的数据为

从图3中可以看出，岩心流体饱和度损失总量越接近，回归相关系数就越接近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；从回归参数表1可以看出，对于任意流体损失区间的油剩余率近似等于水剩余率。可见，传统方法主要是对油水饱和度进行分区间近似等量散失校正，即油的散失比例近似等于水的散失比例，但实际上两者损失比例并不相等，特别是对于低气油比的原油，溶解气量小，因此原油在降温降压过程中的膨胀损失量及蒸发散失量都很小，流体饱和度损失主要来自地层水，因此有必要寻求一种新的、更可靠的饱和度校正方法来标定油水损失比例[19-20]。

图3 岩心实测油水饱和度回归图

表1 岩心实测饱和度回归参数

4 长岩心水驱油标定饱和度损失

传统的饱和度校正方法是在未知原始油水饱和度情况下使用数理统计方法所做的校正，未考虑岩心物性差异、流体性质及地层条件对油水散失比例带来的影响，准确性低，可靠性差。本文将蒸馏法饱和度测试后的岩心组成总长度约85 cm长岩心（单个岩心长度约7 cm），利用地层原油和地层水样品（采油井井口取样，原油黏度2.3 mPa·s，溶解气油比34 m3/m3），在高温高压条件下（压力23 MPa，温度83 ℃）模拟水驱油实验以后，进行地面蒸馏法饱和度测试，通过比较前后油水量的损失来标定油水损失比例，实验流程见图4。

实验步骤如下：①将蒸馏法测试后的岩心组成长岩心，清洗和抽真空；②模拟地层压力和温度，饱和地层水，用活油驱替至束缚水状态；③地层水驱替长岩心至一定含水率，在出口端计量累产油Np和累产水Nw，计算长岩心水驱后的实际油水饱和度So、Sw；④长岩心降温降压，取至地面条件下进行分块蒸馏法饱和度测试，得到长岩心的测试油水饱和度S'o、S'w；⑤根据前后岩心油水饱和度变化，标定测试过程中油水的损失比例qo( i )、qw( i )。计算步骤如下：

设油和水的剩余率分别为η1和η2，则有

岩心实际饱和度值So和Sw：

蒸馏法测试的长岩心油水饱和度S'o和S'w：

式中：Vo( i )'和Vw( i )'分别为蒸馏法测试第i块岩心的油体积和水体积

在得到油水的剩余率分别为η1和η2后，我们就可以求得油水的损失比例qo( i )、qw( i )：

对蒸馏法测试得到的油水饱和度进行校正，还原得到真实可靠的流体饱和度值：

式中：So( i )和Sw( i )分别为第i块岩心的油水饱和度蒸馏法测试结果校正值。

5 应用实例及效果分析

5.1 Y井油水饱和度校正

Y井生产气油比在11 m3/m3左右，溶解气量小，传统的饱和度校正方法不能满足，本次利用长岩心标定法对Y井密闭取心饱和度资料进行了校正。Y井密闭取心来自高渗及低渗两个层位，故本次分别对高渗层岩心（大于100×10-3μm2）及低渗层岩心（小于100 ×10-3μm2）进行校正，原油密度0.89 g/cm3，原油体积系数1.03。高低渗层密闭取心岩心进行蒸馏法饱和度测试后，进行清洗和烘干，分别组成高渗层长岩心和低渗层长岩心，饱和地层水、建立束缚水、饱和原油（P = 13 MPa，T =79 ℃，GOR = 11）后，利用地层水驱替至含水率等于油田目前的综合含水率，将长岩心取出地面条件下，再进行分块蒸馏法测试，得到油水饱和度标定数据（表2）。

图4 长岩心标定饱和度校正实验流程图

从标定结果可以看出：传统校正方法得到的油水剩余率很接近，原油损失比例和地层水损失比例都在50%左右，即将流体损失饱和度按油水等比例散失进行校正，存在不合理性，而从长岩心水驱油标定结果可以看出，高渗层岩心和低渗层岩心的地层水损失比例都在90%以上，原油损失比例都小于10%，即岩心中损失流体以地层水为主，原油损失量极少，且低渗岩心由于束缚水饱和度偏大，水损失比例较高渗岩心偏小5%左右。可见，长岩心水驱油标定结果更加符合低溶解气油比岩心的损失规律。利用长岩心水驱油标定的油水损失比例对各块岩心的饱和度测试结果进行校正，校正结果见表3。

表2 水驱长岩心流体饱和度损失标定数据表 %

表3 蒸馏法测试饱和度校正结果表

5.2 校正结果与测井解释饱和度对比分析

Y井储层测井解释饱和度的求取，首先是由岩心资料获取相关饱和度计算参数，而后根据岩石物理传统评价方法对岩心基础物性参数进行标定，最后使用饱和度计算公式求取储层的流体饱和度值，与蒸馏法饱和度测试结果各自独立。本次利用测井解释油水饱和度值与实验校正结果进行对比，如图5所示，以分析不同校正方法的精度。

对比结果显示，传统校正方法、长岩心标定校正和测井解释得到的岩心平均含油饱和度分别为53.06%、44.25%和39.21%，与测井解释结果相比，传统校正方法的平均绝对误差为12.11%，而长岩心标定校正方法的平均绝对误差为4.86%。受数理统计回归的限制，传统校正方法的油水等比例散失原则使得油量校正过多，得到的岩心含油饱和度明显偏大，与油田目前开发现状不符，而长岩心水驱油标定校正和测井解释结果比较接近，同时从校正原理和方法上也更具有科学性。可见，对于低溶解气油比原油，由于气体膨胀携出油量较小，岩心中的水损失量是远大于油损失量的。长岩心水驱油标定校正方法是在已知原始饱和度情况下，模拟流体损失过程的校正，与相对传统校正方法相比，校正精度更高。

图5 岩心饱和度测试校正结果与测井解释对比图

6 结论

（1）密闭取心受取心、密闭、运输、保存和实验测试过程中的外界影响，测试得到的油水饱和度损失较大，含油饱和度和含水饱和度之和往往小于100%，必须进行校正才能使用。

（2）传统的分区间数理统计回归校正方法主要是对油水按近似等比例损失进行校正，不适于原油溶解气油比较低的岩心，使用范畴存在一定局限性。

（3）本文使用的长岩心水驱油模拟标定法是在已知岩心地下油水饱和度值的基础上进行的损失标定，提高了校正精度，从标定结果来看，对于低溶解气油比原油的岩心，流体损失以水为主。

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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

叶青，男，1983年生，硕士，2007年毕业于中国地质大学（北京），从事油气田开发地质研究工作。

E-mail：yeqing@cnooc.com.cn。