巖心含油飽和度超低溫冷凍取樣的對比實驗

郭昭江

(勝利油田地質(zhì)院,山東東營 257000)

巖心含油飽和度超低溫冷凍取樣的對比實驗

郭昭江

(勝利油田地質(zhì)院,山東東營 257000)

油氣藏含油飽和度是計算石油地質(zhì)儲量及評價儲集層的重要參數(shù)之一,分析地層中巖石的油、氣、水飽和度,有利于明確下一步的勘探方向和對已發(fā)現(xiàn)油藏的開發(fā)部署。現(xiàn)采用的巖心超低溫冷凍采樣技術(shù)對巖心飽和度是否有影響,這種影響有多大,成為當(dāng)前實驗室對巖心數(shù)據(jù)研究的一個重要難題。

巖心飽和度 超低溫冷凍 束縛水散失

一般油氣層巖石孔隙中總含有液態(tài)烴(原油)和氣態(tài)烴(天然氣)以及地層水,而這些流體在儲層條件下會按一定的方式分布。油田開發(fā)中人們首先關(guān)心的就是油、氣、水在孔隙中各自占多大的空間,因為它直接關(guān)系到油氣在地層中儲量的大小,為了描述所占比例的大小,采用了飽和度這一參數(shù)。

所謂某種流體的飽和度是指：儲層巖石孔隙中某種流體所占的體積百分?jǐn)?shù)。它表征了孔隙空間為某種流體所占據(jù)的程度。含油飽和度是指在油層中,原油所占孔隙的體積與巖石總孔隙體積之比。

油氣藏含油飽和度是計算石油地質(zhì)儲量及評價儲集層的重要參數(shù)之一,隨著油田的開發(fā),不同時期地層中油、氣、水飽和度的大小是不同的。經(jīng)過幾十年的開發(fā),勝利油田已經(jīng)進入高含水、高采出程度階段,分析地層中巖石的油、氣、水飽和度,有利于明確下一步的勘探方向和對已發(fā)現(xiàn)油藏的開發(fā)部署。

現(xiàn)階段勝利油田密閉保型取心直接測定樣品的含流體飽和度是目前最準(zhǔn)確也是最直接的方法,但巖心測定含油飽和度的前提是獲得保持油藏原始含油狀態(tài)的巖心。為此,通常采用油基泥漿鉆井取心或密閉取心,并按嚴(yán)格的操作程序,取得密閉率高的合格巖樣,及時測定含水飽和度。實驗室直接測定巖心含水飽和度的常見方法有蒸餾法、干餾法和色譜法等。蒸餾法精度較高,是目前國內(nèi)外使用的重要方法,可作為其他方法精度對比的依據(jù)。蒸餾法是采用蒸餾的方法蒸出巖樣中所含的地層水,并用高精度捕集裝置捕集和計量蒸出的水量。 然后用同一塊巖樣測量準(zhǔn)確的孔隙體積,進而計算含水飽和度和含油飽和度。但無論采用那種方法,最大的缺點就是價格昂貴,因此怎樣利用有限的密閉巖心資源得到更準(zhǔn)確的飽和度數(shù)據(jù)成為當(dāng)前的一個難題。

當(dāng)前勝利油田采用的密閉取心法在巖心出筒處理剖切以及鉆柱取樣過程中,有很長一段時間處于完全暴露在空氣中。這段時間雖然巖心處于超低溫冷凍環(huán)境下,對巖心中油氣水的揮發(fā)起到一定的抑制作用,但這種一直作用對油氣水飽和度的影響有多大,就成為研究飽和度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要環(huán)節(jié)。因此,研究這段時間巖心飽和度的變化,對提高飽和度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性具有重要意義。

一般來說,影響巖心含油飽和度的因素主要有兩個：一是儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)的影響,這是影響油氣飽和度的關(guān)鍵因素。一般來說,巖石顆粒越粗,則比面就越小,孔隙、喉道半徑就會越大,孔隙連通性就越好,油氣飽和度就高,束縛水飽和度就低;二是油氣性質(zhì)的影響。油氣密度不同,油氣的飽和度不同。粘度越高的油,排水動力小,油氣不易進入孔隙,殘余水含量高就低,反之亦然。

1 設(shè)計實驗

根據(jù)以上巖石特點,利用手頭現(xiàn)有工具,設(shè)計實驗內(nèi)容如下：

(1)選取巖心。由于巖石及流體性質(zhì)的不同,油氣運移條件的差異,含油飽和度的大小常存在著很大的差別。同樣的儲層環(huán)境,對于粗粒砂巖,粒狀、孔洞灰?guī)r及所有的大孔隙巖石,其含油飽和度要高于粉砂巖以及含泥質(zhì)較多的砂巖。考慮到實驗的可操作性以及數(shù)據(jù)變化的差異性,因此盡量選取粒度比較粗、形狀比較完整的巖心。另外考慮到砂巖中可能存在的裂縫、層理等因素,應(yīng)選擇單一均質(zhì)無明顯粒度變化的均一砂巖。巖心長度應(yīng)根據(jù)實驗的可操作性來決定,以便于天平的稱量和實驗的操作,選的太小,樣品冷凍前后質(zhì)量的差異恐怕不會明顯。

(2)將選好的巖心沿中間縱剖,分別記做甲、乙。在天平上分別稱量甲、乙的重量,記做m甲1、m乙1。考慮到粗粒砂巖一般都比較疏松,所以在鉆樣以前至少需要超低溫冷凍24小時。不可將實驗樣品在原油或者水中浸泡飽和,以免造成因巖心內(nèi)外原油性質(zhì)的不同造成的干擾。

(3)將甲樣品在超低溫冰柜里冷凍24小時以后稱量,記做m甲2,比較m甲1,在甲樣品連續(xù)取5塊樣品,計算他們的含油飽和度,做好記錄并求出平均值S甲平均。

(4)由于現(xiàn)在從巖心處理剖切到采樣鉆柱一般有10天左右的周期,所以將乙樣品在超低溫冰柜里冷凍10天以后拿出來稱量,記做m乙2,跟m乙1做比較,對應(yīng)甲樣品在相同的位置上連續(xù)取5塊樣品做出他們的含油飽和度,求出平均值并做好記錄S乙平均,跟S甲比較。

之所以要冷凍前后稱量,就是為了確定超低溫冷凍對巖心內(nèi)流體有無影響,而兩塊樣品做對比,則主要是為了確定一旦冷凍前后質(zhì)量發(fā)生變化,損失的那部分是水還是油。

實驗結(jié)果：m甲1=251．432g m甲2=251．429g S甲平均=17．453%m乙1=246．386g m甲2=245．264g S甲平均=17．452%

2 結(jié)語

根據(jù)上述實驗結(jié)果可以得出結(jié)論：巖心在超低溫冷凍冰柜冷凍過程中,隨時間的增長,巖心中的束縛水會揮發(fā),但對巖心中含有飽和度的影響甚微,故采用巖心超低溫冷凍采樣技術(shù),是可以較準(zhǔn)確的得到巖心飽和度的數(shù)據(jù)。

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[3]楊通佑,范尚炯,陳元千.石油及天然氣儲量計算方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,1998.106-107.

[4]何更生.油層物理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994.245-249.

郭昭江,男,1986年10月生,碩士,2009年于勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院巖芯室工作至今,主要從事巖心構(gòu)造沉積相方面的研究。