低渗致密气藏密闭取心含水饱和度校正——以东海盆地西湖凹陷花港组储集层为例

付焱鑫

（中海石油（中国）有限公司 上海分公司 研究院，上海 200335）

西湖凹陷位于东海陆架盆地浙东坳陷东部，东与钓鱼岛隆褶带毗邻，北接福江凹陷，南邻钓北凹陷，西以虎皮礁、海礁、渔山东隆起为界，总面积约5.9×104km2[1].近几年来，西湖凹陷油气勘探在低渗致密储集层获得了重大突破，发现了一批大型低渗致密气藏，气藏埋藏深度大于3 000 m，储集层以低孔低渗致密为主，孔隙度一般在12%以下，渗透率大部分小于1 mD.西湖凹陷低渗致密气藏资源潜力巨大，约占西湖凹陷天然气总资源量的80%[2]，这部分低渗致密储量如何经济有效开发是目前面临的难题。而准确计算储量，原始含气饱和度是必须要用到的关键参数之一。对于低渗致密气藏，原始含水饱和度不仅是气体单相渗流和气水两相渗流的关键参数，也是计算含气饱和度的重要参数，是表征低渗致密气藏开发潜力特征的重要参数[3]，准确评价原始含水饱和度对于勘探开发具有重要意义。与常规储集层相比，低渗致密砂岩储集层原始含水饱和度一般较高，较小的误差就可能使储量计算结果出现很大偏差。因此，如何为东海西湖凹陷低渗致密气藏的储量评价提供准确的原始含气饱和度，就是本文要解决的关键问题。

对于纯气藏，原始含水饱和度即是束缚水饱和度，确定束缚水饱和度的岩心实验分析方法较多，通常认为密闭取心法最为准确，可以代表地层的实际情况，但也存在多种影响因素，导致实验化验分析得到的含水饱和度与原始含水饱和度误差较大。尤其是常规密闭取心，不能保持地层压力，从钻井取心到化验分析，有多种因素会引起油、水饱和度的变化，误差可以达到10%～30%[4-6].因此，有必要对室内测得的含水饱和度进行校正。前人对油藏密闭取心饱和度的校正进行了比较深入的研究[7-14]，校正方法较多，但是对气藏密闭取心饱和度校正的研究相对较少。本文在低渗致密气藏密闭取心挥发量实验的基础上，提出了一种考虑岩石孔隙形变的气藏密闭取心含水饱和度的校正方法，力求使得密闭取心岩心实验分析的结果能够反映地层真实的饱和度，并在此基础上对测井解释含水饱和度进行标定。

1 密闭取心饱和度影响因素

在岩心从地下到地面实验室进行实验分析的过程中，引起饱和度变化的影响因素很多，主要有以下几种：①岩石孔隙体积的变化会影响饱和度[9]；②岩心“脱气”导致的含水饱和度偏低[11]；③岩心出筒后即暴露在空气中，油会挥发，因外界环境条件而挥发或者吸收水分，导致含水饱和度偏低或者偏高；④密闭率不高时，由于钻井液侵入，外界水进入岩心，导致含水饱和度偏高；⑤实验分析过程中产生的误差。对于实验分析过程中的误差，如果严格按照取样或者实验分析的规范操作，就可以降低到最小，从而可以忽略，密闭率不高的岩心样品可以弃用。岩心“脱气”导致的含水饱和度损失和岩心出筒后水的挥发可以归为一类，即含水饱和度损失，可通过水的挥发量实验来校正含水饱和度。在理论上，孔隙形变引起的饱和度失真可以校正，也是本文重点考虑的因素之一。

2 密闭取心饱和度校正方法

对于油藏来说，当地层中不存在天然气而只有油、水两相时，油、水饱和度满足以下关系式：

根据岩心数据是否满足（1）式，可以检查密闭取心分析饱和度的合理性。对于气藏，虽然Sgi+Swi=100，但是无法测得原始含气饱和度，只能根据原始含水饱和度来间接计算。根据实验研究结果，影响含水饱和度的因素有两种：地下到地面降压、降温过程中，岩石孔隙体积增大，导致含水饱和度偏低；岩心出筒后裸露在空气中，水的挥发会导致含水饱和度降低。如果直接采用常规密闭取心化验分析的含水饱和度，会使含气饱和度偏高，影响储量评价的精度。因此，对室内实验结果，要先进行含水饱和度校正。

2.1 水的挥发量校正

从岩心出筒到采样完成密封的处理过程中，水的挥发量与岩心暴露在空气中的时间、地面空气的温度、湿度以及地下与地面的温度差等多种因素有关，一般情况下，上述因素所造成的水挥发量都可以与时间建立关系[12]。

首先对西湖凹陷5井密闭取心段进行挥发量实验。根据挥发量实验结果，含水饱和度损失量与岩心出筒到取样完成所需的时间呈正比（图1）。并且由图上还可以看出，岩心出筒后2.0～24.0 h，含水饱和度损失速率降低，而岩心暴露于空气中的0.5 h之内含水饱和度损失最快。显然，岩心出筒后暴露在空气中所受到的影响，取决于现场采集岩心样品的速度。

图1 西湖凹陷5井密闭岩心含水饱和度损失量与岩心出筒后取样时间的关系

实验大部分样品基本是在岩心出筒后7 min左右完成采样的，因此，通过含水饱和度损失量与孔隙度的关系（图2），可以得到含水饱和度的校正公式：

图2 西湖凹陷5井密闭岩心7 min时含水饱和度损失量与孔隙度的关系

2.2 覆压校正

常规密闭取心饱和度分析的最大局限性是不能够保持地层条件[13]，岩心从地下到地面，随着压力和温度的降低，岩心孔隙度会改变，岩心中孔隙体积会变大，而岩石骨架颗粒的体积理论上几乎不变，尤其是低渗致密储集层岩心。基于此建立了考虑岩石孔隙形变的饱和度校正公式：

3 应用实例及效果分析

西湖凹陷5井目标储集层埋深为3 500～4 000 m，孔隙度10%左右，渗透率1 mD左右，常规密闭取心一筒9 m，收获率100%，密闭率100%.岩心出筒后10 min内完成采样，取样按照标准SY/T 5366—2000《油田开发井取心资料技术要求》，测试严格执行了GB/T 29172—2012《岩心分析方法》。因此，实验分析过程中造成的误差可以不予考虑，只在挥发量校正的基础上，再对岩心分析的含水饱和度进行覆压校正。

3.1 实验对比分析

对5井密闭取心采取了3种岩心处理方式：敲样-海上、敲样-密封、钻塞-蜡封。

敲样-海上是指在海上钻井平台打开密闭取心筒后直接敲样，在钻井平台现场测试得到含水饱和度。敲样-密封是指在海上钻井平台敲样后快速装入密封瓶中，带回陆地实验室进行含水饱和度测试。钻塞-蜡封是指将密闭岩心段蜡封后放在冰箱中保存带回陆地实验室，通过液氮钻塞取样再进行含水饱和度测试。

图3 西湖凹陷5井密闭取心层段测井综合解释成果

从实验结果（图3）看，敲样-密封和钻塞-蜡封测试的含水饱和度规律性较好，数值基本一致，敲样-海上测试的含水饱和度略低，规律性略差，可能是因为天平称量受到平台晃动影响导致的误差所致，但总体看来差别不大。

3.2 饱和度校正前后对比

对比5井花港组低渗致密储集层典型样品含水饱和度校正前后情况可以看出（表1），挥发含水饱和度校正量为2.5%～11.3%，平均为6.2%；覆压含水饱和度校正量为2.7%～5.8%，平均为3.7%，总的校正量平均为9.9%.由此可见，挥发校正和覆压校正都是有必要的，通过校正可以降低密闭取心含水饱和度的误差，从而提高测井解释的精度，可准确计算储量。

表1 西湖凹陷5井花港组低渗致密储集层典型样品校正量统计 %

3.3 基于岩心分析标定的测井综合解释结果

根据上述校正后的含水饱和度对测井解释含水饱和度进行标定，可以发现根据5井实际岩电参数和地层水等资料进行测井资料处理与综合解释得到的含水饱和度与密闭取心分析的含水饱和度吻合较好（图3），说明校正后的密闭取心分析含水饱和度是合理的。

4 结论

（1）低渗致密气藏常规密闭取心受多种因素影响，其中有两种因素不可忽略，其一是地层到地面条件改变导致的岩石孔隙形变，其二是水的挥发导致的含水饱和度损失，需进行校正才能投入使用。

（2）分析了3种不同岩心处理方式实验结果的可靠性，3种方式都能够正确反映气藏的原始含水饱和度，从降本增效的角度出发，可以采用钻塞-蜡封的方式，并且在西湖凹陷新钻井的应用效果较好。

（3）文中给出的密闭取心含水饱和度校正方法，从原理及应用效果来看，不需细究各个影响因素，操作简单，适用于东海西湖凹陷低渗致密气藏密闭取心含水饱和度的校正。为该区储量计算与评价提供了可靠的科学依据，对其他低渗致密气藏含气饱和度的评价有很好的借鉴作用。

符号注释

Bw——水的体积系数，约等于1，无量纲；

Sgi——地层原始含气饱和度，%；

Soi——地层原始含油饱和度，%；

Swi——地层原始含水饱和度，%；

ΔSw7——岩心出筒7 min时含水饱和度损失量，%；

Sw岩心——密闭岩心分析的含水饱和度，%；

Vb——岩石骨架体积，cm3；

Vwi，Vw——分别为地层和岩心地面的原始含水体积，cm3；

VφF，VφS——分别为地层和岩心地面的孔隙体积，cm3；

φF，φS——分别为地层和岩心地面的孔隙度，%.