低滲透砂礫巖體儲(chǔ)層含油飽和度下限計(jì)算方法探討

張曉紅

（中石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營(yíng) 257000）

含油飽和度是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層含油性和儲(chǔ)量計(jì)算中的重要參數(shù)，其下限值選取的是否合理直接影響到單井油水層的判別和劃分。當(dāng)某個(gè)區(qū)塊沒(méi)有含油飽和度下限標(biāo)準(zhǔn)或者下限選值不合理，該地區(qū)油水層的判識(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些偏差。單井的解釋結(jié)論會(huì)漏掉一些油層或?qū)⒛承┓怯蛯优袛喑捎蛯樱苯佑绊憜尉挠行Ш穸龋M(jìn)而影響儲(chǔ)量計(jì)算中單元有效厚度的選取[1]。在一般儲(chǔ)量計(jì)算過(guò)程中，多考慮有效儲(chǔ)層物性下限，即孔隙度、滲透性下限，而對(duì)含油飽和度多采取類(lèi)比、或依據(jù)取心和試油資料經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)獲得油水層下限。很少對(duì)含油氣飽和度下限進(jìn)行研究。崔永斌認(rèn)為含油飽和度下限值就是含水飽和度上限值，是指儲(chǔ)層進(jìn)入主要產(chǎn)油氣時(shí)的最高含水飽和度值，利用相對(duì)滲透率分析資料求取油水相對(duì)滲透率曲線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的含水飽和度作為儲(chǔ)層的含水飽和度上限值，即含油飽和度下限值。但這種方法會(huì)漏掉一些油水同層，導(dǎo)致有效厚度減少。鄭金安應(yīng)用相滲透率資料來(lái)研究油、水層飽和度界限值，使含油飽和度下限值的確定與油藏的工業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)、含水率下限值結(jié)合起來(lái)，并建立了均勻介質(zhì)飽和度與產(chǎn)水率的關(guān)系式，并依據(jù)具體油藏的工業(yè)油流下限標(biāo)準(zhǔn)，折算油藏廢棄時(shí)的產(chǎn)水率，從而確定出含油飽和度下限值。李金蓮等應(yīng)用壓汞“J”函數(shù)法、相滲曲線法、正逆累積法對(duì)西峽溝構(gòu)造油藏原始含油飽和度下限值進(jìn)行了研究，認(rèn)為三種方法都是準(zhǔn)確、有效的[2-6]，這些方法都需要有較為詳實(shí)的分析化驗(yàn)資料。這些研究都立足于均質(zhì)油藏的含油飽和度下限值研究。

渤南油田位于濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷渤南洼陷帶，北部緊鄰埕南斷裂帶，發(fā)育了大規(guī)模的砂礫巖體。由于砂礫巖體多期疊置，混雜堆積，造成儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，尤其中深層砂礫巖體多為低孔、特低滲儲(chǔ)層，物性巖性復(fù)雜，對(duì)有效儲(chǔ)層的判識(shí)難度較大，有必要在原有的孔隙度、滲透率下限中，加入含油飽和度下限幫助油水層的有效識(shí)別。前人在儲(chǔ)量上報(bào)中，主要通過(guò)對(duì)該區(qū)探井的油氣層關(guān)系，初步界定了物性下限，但是對(duì)于含油氣飽和度下限尚沒(méi)有開(kāi)展研究。砂礫巖體巖性油藏低滲透儲(chǔ)層滲流關(guān)系較均質(zhì)油藏更為復(fù)雜，上述方法是否適合該區(qū)含油飽和度下限值的確定，目前尚無(wú)定論。

本文主要在借鑒前人研究方法基礎(chǔ)上，應(yīng)用兩種計(jì)算含油飽和度下限的方法綜合確定該區(qū)砂礫巖體含油飽和度下限。一種是利用試油層的孔隙度與含油飽和度，制定相應(yīng)關(guān)系圖版，根據(jù)孔隙度下限值確定含油飽和度下限。一種是在鄭金安原有的方法上進(jìn)行了改進(jìn)，根據(jù)分流量方程制定了更為直觀的不同產(chǎn)水率時(shí)產(chǎn)油量與產(chǎn)液量關(guān)系圖版，結(jié)合實(shí)際相滲資料得到的產(chǎn)水率與含水飽和度關(guān)系式、儲(chǔ)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)得到含油飽和度下限。應(yīng)用兩種方法，計(jì)算結(jié)果表明，兩種方法計(jì)算值接近，在條件允許下，都可以作為計(jì)算含油飽和度下限的有效方法。

1 利用孔隙度和含油飽和度關(guān)系圖版確定下限

該方法的原理是基于儲(chǔ)層孔隙度是油氣的主要儲(chǔ)集空間，有效儲(chǔ)層孔隙度下限所對(duì)應(yīng)的應(yīng)是含油飽和度下限的認(rèn)識(shí)。通過(guò)系統(tǒng)整理渤南油田某地區(qū)41 口井55 層的試油、試采資料，利用經(jīng)驗(yàn)公式解釋了對(duì)應(yīng)層的孔隙度、含油飽和度，編制了測(cè)試層的孔隙度與含油飽和度關(guān)系圖（見(jiàn)圖1）。根據(jù)正逆累積法確定本地區(qū)孔隙度下限為14 %，圖1 中對(duì)應(yīng)的含油飽和度下限為39 %。此種方法在某測(cè)試層的孔隙度剛好是孔隙度下限時(shí)，孔隙度、含油飽和度的經(jīng)驗(yàn)解釋公式都合理時(shí)，可以作為求取含油飽和度下限的方法。當(dāng)測(cè)試層的最小孔隙度高于孔隙度下限時(shí)，這時(shí)對(duì)應(yīng)的含油飽和度只能作為含油飽和度下限的一個(gè)參考值。

圖1 渤南油田某地區(qū)孔隙度與含油飽和度關(guān)系圖Figure.1 porosity and oil saturation diagram of an area in Bonan oilfield

2 利用相滲資料求含油飽和度下限

當(dāng)儲(chǔ)層中存在油、水兩相流動(dòng)時(shí)，可以用相對(duì)滲透率曲線表述儲(chǔ)層的兩相滲流特征。勘探實(shí)踐表明，低滲透儲(chǔ)層與中高滲透儲(chǔ)層相比，前者相滲曲線具有以下的特征：（1）束縛水飽和度高，原始含油飽和度低；（2）兩相流動(dòng)范圍窄；（3）殘余油飽和度高；（4）油相相對(duì)滲透率下降快。

濟(jì)陽(yáng)坳陷存在多種低滲透碎屑巖油藏，從沉積體系類(lèi)型來(lái)看，主要有洼陷帶濁積扇油藏、緩坡帶灘壩砂巖油藏、陡坡帶砂礫巖體油藏，這些低滲透儲(chǔ)層由于沉積環(huán)境不同，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)也存在差異，相應(yīng)地其相對(duì)滲透率曲線具有不同特征，其主要表現(xiàn)在水相相對(duì)滲透率的變化規(guī)律方面。有的水相相對(duì)滲透率表現(xiàn)為緩慢上升，最終的水相相對(duì)滲透率較小，有的水相相對(duì)滲透率表現(xiàn)為快速上升，最終的水相相對(duì)滲透率較大。單就渤南某地區(qū)砂礫巖體油藏來(lái)看，不同相帶儲(chǔ)層，其水相相對(duì)滲透率曲線的變化明顯不同。圖2 和圖3 分別是渤南油田X1 井84 號(hào)樣品與X2 井73 號(hào)樣品的相滲曲線及含水率曲線，其中X1 井和X2 井處于不同的沉積相帶上，從兩張圖中可以看到X1 井與X2 井水相相對(duì)滲透曲線變化存在很大差異。因此，在研究時(shí)，應(yīng)建立不同產(chǎn)水率與含油飽和度關(guān)系，以便于求取不同儲(chǔ)集相帶的含油飽和度下限值。

圖2 X1 井84 號(hào)樣品相對(duì)滲透率曲線Figure.2 X1 well＇s 84th sample＇s relative permeability curve

圖3 X2 井73 號(hào)樣品相對(duì)滲透率曲線Figure.3 X2 well＇s 73th sample＇s relative permeability curve

產(chǎn)水率（fw）是指油水同產(chǎn)時(shí)產(chǎn)水量Qw與總產(chǎn)液量Qy（Qw+Qo）的比值[2]，可以用目前較為通用的分流量方程表示，即：

式中：μw、μo指地下油、水粘度，mPa·s；ko、kw指油、水的相對(duì)滲透率。

該式表明產(chǎn)水率取決于油水粘度比及相對(duì)滲透率比值。由于相對(duì)滲透率是含水飽和度的函數(shù)，所以產(chǎn)水率也是飽和度的函數(shù)。當(dāng)含水飽和度越高、含油飽和度越低時(shí)，油的相滲透率就越低，水的相滲透率就越高，ko/kw比值也就越小，這樣，由方程（1）所計(jì)算出的產(chǎn)水率fw也將越高，表明了有較高的可動(dòng)水，反之亦然。根據(jù)渤南油田某地區(qū)5 口井21 塊巖石相滲透率曲線，通過(guò)回歸分析建立了產(chǎn)水率與含水飽和度的關(guān)系式為：

根據(jù)分流量方程，可以得出不同含水率時(shí)，產(chǎn)油量Qo與產(chǎn)液量Qy的關(guān)系圖版（見(jiàn)圖4）。

圖4 不同含水率時(shí)產(chǎn)油量與產(chǎn)液量的關(guān)系圖版Figure.4 chart about oil-producing capacity relationship with liquid-producing capacity with different moisture content

根據(jù)圖4 和分流量方程，當(dāng)產(chǎn)液量一定時(shí)，存在一個(gè)含油飽和度下限，以滿(mǎn)足單井產(chǎn)能達(dá)到儲(chǔ)量起算標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)渤南油田某地區(qū)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，初期平均日產(chǎn)液量為17.5 m3。根據(jù)2005 年發(fā)布實(shí)施的儲(chǔ)量計(jì)算規(guī)范，深度大于3 000 m 時(shí)，儲(chǔ)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)日產(chǎn)油大于5 m3[3]，相應(yīng)的產(chǎn)水率為71.4 %，根據(jù)公式（2）得到含油飽和度下限40 %。

通過(guò)兩種方法求得的渤南油田某地區(qū)含油飽和度下限值，可以看出，差別很小。因此，針對(duì)非均質(zhì)性較強(qiáng)的砂礫巖體油藏，可以利用孔隙度與含油飽和度圖版、相滲資料等方法求得含油飽和度下限值。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)渤南油田某地區(qū)低滲透砂礫巖體油藏含油飽和度下限的研究，取得了以下成果及認(rèn)識(shí)：（1）應(yīng)用孔隙度與含油飽和度圖版法、 相滲資料法等兩種不同方法計(jì)算的渤南油田某地區(qū)低滲透砂礫巖體儲(chǔ)層含油飽和度下限值，結(jié)果接近。說(shuō)明這兩種方法都可以進(jìn)行低滲透砂礫巖體儲(chǔ)層含油飽和度下限值計(jì)算；（2）建立了渤南油田某地區(qū)砂礫巖體低滲透油藏不同產(chǎn)水率時(shí)產(chǎn)油量與含產(chǎn)液量關(guān)系圖版，為計(jì)算不同產(chǎn)水率油藏含油飽和度快捷計(jì)算提供了一個(gè)新方法；（3）不同方法所用資料不同，其計(jì)算精度與資料的詳實(shí)程度及代表性息息相關(guān)。第一種方法最好是使用取心井對(duì)應(yīng)的試油試采層制作孔隙度與含油飽和度圖版，可信度較高。當(dāng)取心資料缺乏時(shí)，測(cè)試層的孔隙度、含油飽和度的可靠性只能依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)解釋公式的精度。第二種方法的可行性與被選取的樣品是否具有代表性有關(guān)，只要選取的樣品數(shù)量多，代表性強(qiáng)，就可以應(yīng)用該方法求取含油飽和度下限值。

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