應用PVT單次脫氣數據快捷計算油水飽和度方法探討

劉偉華 王璇 喬國安

摘 要：本文介紹了常壓干餾法測定巖心油水飽和度的原理和一種常用的數據校正方法，重點探討了另一種應用PVT單次脫氣數據計算油水飽和度的新方法，并全面分析了兩種方法的優缺點，確定了PVT單次脫氣數據法的應用限制和使用條件。

關鍵詞：PVT單次脫氣數據 飽和度校正方法 密閉取芯

中圖分類號：TE31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0008-02

Abstract：This paper describes the principle of measuring oil and water saturation using atmospheric distillation method and a common data correction method， another new method of calculating saturation using PVT single degassing experimental data is discussed， and make a comprehensive analysis of the advantages and disadvantages of the two methods and the limitation of using PVT single degassing experimental data.

Key Words：PVT Single Degassing Experimental Data；Saturation Correction；Sealing Core

在油藏開發初期預測石油儲量和開發后期檢查殘余油分布，都需要用到準確的油水飽和度數據，而密閉取芯就是一種廣泛使用的求取油層油水飽和度的有效方法[1-2]。在本文中，討論了一種采用常壓干餾法測試巖石油水飽和度的實驗技術，但是由于技術條件的限制，取芯到地面后，由于降溫、降壓和脫氣的影響[3]，實驗直接測定的油水飽和度之和往往小于真實值。因此，進行實驗室校正方法的研究是十分必要的。下面作者就常用的校正原理和方法作簡要闡述，并討論一種應用PVT單次數據快捷計算油水飽和度的新方法。

1 油氣水飽和度定義和測試原理

1.1 飽和度定義

油層中流體飽和度是指油、氣、水在巖石孔隙中所占體積的數量關系，即油、氣、水各相飽和度的大小和分布，或者就是單位孔隙體積內油、氣、水所占的體積百分數。其表達式為：

So=Vo/Vp=Vo/（φ·Vf） （1）

Sg=Vg/Vp =Vg/（φ·Vf） （2）

Sw=Vw/Vp=Vw/（φ·Vf） （3）

式中：So、Sg、Sw分別為巖石內油、氣、水的飽和度，%；

φ為巖石孔隙度，%；

Vf為巖石體積，cm3；

Vp為巖石體積Vf中的孔隙體積，cm3；

Vo、Vg、Vw為巖石體積Vf中或者孔隙體積Vp中的油、氣、水所占體積，cm3。

在油藏內，流體飽和度的關系滿足以下表達式：

So+Sg+Sw=1 （4）

1.2 常壓干餾法測定油水飽和度原理

常壓干餾法的測定原理是將含有油水的巖心破碎成小塊，稱取一定質量（M濕）的小塊巖心放入干餾筒中，密封后放在干餾儀內在常壓下加熱巖樣。當溫度高于水的沸點時，巖心中的水變成水蒸汽，被干餾出來，這些蒸汽被冷卻后成為液體收集在帶有刻度的玻璃接收器內，計量水的質量（M水）和體積（V水）；再繼續升溫可干餾出巖樣中的結晶水和全部原油，計量總出油質量（M油）和體積（V油）。最后用干餾巖樣鄰近的另一塊巖樣的干重M鄰和孔隙體積Vp鄰，計算出干餾巖樣的孔隙體積，進而求得干餾巖樣的油水飽和度，計算方法參考下面的飽和度校正方法。

2 飽和度校正方法

程會明[4]等人認為，，由于巖石骨架孔隙空間內部上下靜水柱壓力相等，取芯過程中的巖石孔隙度為一常數，不會發生很大的變化，因此孔隙度導致的飽和度變化是很小的。另外根據物理模擬實驗可以看出，液體的揮發量也很小，基本可以忽略不計。因此，油水由于降溫、降壓和脫氣產生的液體體積的變化規律才是研究校正方法的重點。

2.1 水體積的校正

2.1.1 礦化度對水體積的影響

常壓干餾法所測定的水體積為常壓條件下的蒸餾水的體積V水，而實際情況是地層條件下的水為一定礦化度的鹽水，二者之間就存在一定的體積差異，所以必須加以校正，在這里定義校正系數JS。此系數可以在實驗室用蒸餾水配置模擬地層水來實現體積系數的測定。

2.1.2 降溫和降壓對水體積的影響

地層條件下，巖芯中的水處于高溫高壓狀態，巖芯取至地面的過程就是降溫降壓的過程。一方面是降溫使得水體積減小，另一方面則是降壓使水體積增大，二者效果綜合后實際體積的變化并不是太大。在此定義溫度對水體積影響的校正系數為JT，壓力對水體積影響的校正系數為JP。體積系數可以用蒸餾水做變溫和變壓模擬實驗來確定。

2.1.3 各因素綜合校正系數Jall和地層條件下的水體積V水

Jall=JS+JT+JP，V水=V水×Jall

2.2 干餾樣品孔隙體積Vp濕的確定

取洗油后質量為M鄰的干餾樣品相鄰巖芯，做空氣孔隙度測試，得到孔隙體積值VP鄰，利用公式5計算出Vp濕。

（M濕-M油-M水）/M鄰=Vp濕/VP鄰 （5）

2.3 油水飽和度

水的飽和度，即Sw=V水/Vp濕，再根據公式4就可以計算出油氣飽和度總和，即So+Sg=1-Sw

3 PVT單次脫氣數據快捷計算飽和度方法

3.1 水體積校正

方法同2.1下條款。

3.2 油體積校正

PVT單次脫氣數據是原油高壓物性分析中的一個測試參數，指的是某溫度和壓力下的一定體積的原油樣品（此樣品須從測試層位帶壓保溫密閉取出）釋放到常溫常壓下，所產生的脫氣原油體積（或質量）同氣體體積的數量關系。

3.2.1 PVT單次脫氣數據的獲取途徑

PVT單次脫氣數據的獲取途徑有兩個，第一個途徑是鄰井PVT高壓物性單次脫氣數據資料，第二個是應用鄰井生產資料的油氣比進行地層條件下的原油復配進行反向模擬計算得出。

3.2.2 應用PVT數據校正油體積的前提

井位相鄰，取芯層位相同、物性相近的情況才可以使用。

3.2.3 油體積校正系數JPVT和校正后的油體積V油的確定

PVT單次脫氣數據：即1mL的地層條件下未脫氣原油可以產生體積V脫的脫氣原油。那么校正系數JPVT=1mL/V脫，這樣就可以得到體積為V油的脫氣原油校正到地層條件下的體積V油，即V油=V油×JPVT

3.3 飽和度計算

Sw= V水/（V水+V油），So=V油/（V水+V油）

4 優缺點對比

水體積法的優點是，只需要測試出干餾出水量，配合實驗室測定的各因素體積校正系數就可以計算出油水飽和度數據。缺點是，需要進行大量的干餾樣品相鄰巖樣的鉆切、洗油和孔隙度測試工作，而且由于是相鄰巖樣而非原樣，測定的巖樣孔隙度同原樣有一定差異。

PVT單次數據法的優點是，只需要相鄰井位的PVT單次數據就可以來校正油體積，配合校正后的水體積值就可以計算出油水飽和度值。這種方法無須測試相鄰巖樣的孔隙度，可以節省大量時間和工作，尤其是在提交任務緊迫的情況下，擁有無可比擬的優勢。缺點是，必須擁有臨近井位的PVT單次數據，且最好是同層、物性相近的情況才能得到可靠的數據。

5 結論

在擁有同層、物性相近的鄰井PVT單次數據或鄰井生產油氣比數據資料，提交任務時間緊迫的情況下，運用PVT單次數據法計算油水飽和度，是一種快捷、可行的方法。

參考文獻

[1] 申本科，李萍.用毛管壓力資料對密閉取心井巖芯飽和度校正[J].國外測井技術，2004，19（2）：64-66.

[2] 王志高.濟陽坳陷利用油基泥漿和密閉取心資料建立測井解釋含油飽和度經驗公式的出探[J].陸相石油地質，1991，12：49-56.

[3] 胡學軍，楊勝來，李輝.密閉取心降壓脫氣對巖心含水飽和度的影響[J].西安石油大學學報：自然科學版，2004，19（6）：27-30.

[4] 程會明，李傳亮，程呈.密閉取心飽和度校正方法研究[J].科學技術與工程，2012，12（20）：4892-4895.