低滲透砂礫巖體儲層含油飽和度下限計算方法探討

張曉紅

（中石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營 257000）

含油飽和度是評價儲層含油性和儲量計算中的重要參數，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。當某個區塊沒有含油飽和度下限標準或者下限選值不合理，該地區油水層的判識可能會出現一些偏差。單井的解釋結論會漏掉一些油層或將某些非油層判斷成油層，直接影響單井的有效厚度，進而影響儲量計算中單元有效厚度的選取[1]。在一般儲量計算過程中，多考慮有效儲層物性下限，即孔隙度、滲透性下限，而對含油飽和度多采取類比、或依據取心和試油資料經驗統計獲得油水層下限。很少對含油氣飽和度下限進行研究。崔永斌認為含油飽和度下限值就是含水飽和度上限值，是指儲層進入主要產油氣時的最高含水飽和度值，利用相對滲透率分析資料求取油水相對滲透率曲線交點所對應的含水飽和度作為儲層的含水飽和度上限值，即含油飽和度下限值。但這種方法會漏掉一些油水同層，導致有效厚度減少。鄭金安應用相滲透率資料來研究油、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油流標準、含水率下限值結合起來，并建立了均勻介質飽和度與產水率的關系式，并依據具體油藏的工業油流下限標準，折算油藏廢棄時的產水率，從而確定出含油飽和度下限值。李金蓮等應用壓汞“J”函數法、相滲曲線法、正逆累積法對西峽溝構造油藏原始含油飽和度下限值進行了研究，認為三種方法都是準確、有效的[2-6]，這些方法都需要有較為詳實的分析化驗資料。這些研究都立足于均質油藏的含油飽和度下限值研究。

渤南油田位于濟陽坳陷沾化凹陷渤南洼陷帶，北部緊鄰埕南斷裂帶，發育了大規模的砂礫巖體。由于砂礫巖體多期疊置，混雜堆積，造成儲層非均質性強，尤其中深層砂礫巖體多為低孔、特低滲儲層，物性巖性復雜，對有效儲層的判識難度較大，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別。前人在儲量上報中，主要通過對該區探井的油氣層關系，初步界定了物性下限，但是對于含油氣飽和度下限尚沒有開展研究。砂礫巖體巖性油藏低滲透儲層滲流關系較均質油藏更為復雜，上述方法是否適合該區含油飽和度下限值的確定，目前尚無定論。

本文主要在借鑒前人研究方法基礎上，應用兩種計算含油飽和度下限的方法綜合確定該區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，制定相應關系圖版，根據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行了改進，根據分流量方程制定了更為直觀的不同產水率時產油量與產液量關系圖版，結合實際相滲資料得到的產水率與含水飽和度關系式、儲量計算標準得到含油飽和度下限。應用兩種方法，計算結果表明，兩種方法計算值接近，在條件允許下，都可以作為計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系圖版確定下限

該方法的原理是基于儲層孔隙度是油氣的主要儲集空間，有效儲層孔隙度下限所對應的應是含油飽和度下限的認識。通過系統整理渤南油田某地區41 口井55 層的試油、試采資料，利用經驗公式解釋了對應層的孔隙度、含油飽和度，編制了測試層的孔隙度與含油飽和度關系圖（見圖1）。根據正逆累積法確定本地區孔隙度下限為14 %，圖1 中對應的含油飽和度下限為39 %。此種方法在某測試層的孔隙度剛好是孔隙度下限時，孔隙度、含油飽和度的經驗解釋公式都合理時，可以作為求取含油飽和度下限的方法。當測試層的最小孔隙度高于孔隙度下限時，這時對應的含油飽和度只能作為含油飽和度下限的一個參考值。

圖1 渤南油田某地區孔隙度與含油飽和度關系圖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

當儲層中存在油、水兩相流動時，可以用相對滲透率曲線表述儲層的兩相滲流特征。勘探實踐表明，低滲透儲層與中高滲透儲層相比，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）兩相流動范圍窄；（3）殘余油飽和度高；（4）油相相對滲透率下降快。

濟陽坳陷存在多種低滲透碎屑巖油藏，從沉積體系類型來看，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，這些低滲透儲層由于沉積環境不同，儲層孔隙結構也存在差異，相應地其相對滲透率曲線具有不同特征，其主要表現在水相相對滲透率的變化規律方面。有的水相相對滲透率表現為緩慢上升，最終的水相相對滲透率較小，有的水相相對滲透率表現為快速上升，最終的水相相對滲透率較大。單就渤南某地區砂礫巖體油藏來看，不同相帶儲層，其水相相對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 號樣品與X2 井73 號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 井水相相對滲透曲線變化存在很大差異。因此，在研究時，應建立不同產水率與含油飽和度關系，以便于求取不同儲集相帶的含油飽和度下限值。

圖2 X1 井84 號樣品相對滲透率曲線Figure.2 X1 well＇s 84th sample＇s relative permeability curve

圖3 X2 井73 號樣品相對滲透率曲線Figure.3 X2 well＇s 73th sample＇s relative permeability curve

產水率（fw）是指油水同產時產水量Qw與總產液量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、水的相對滲透率。

該式表明產水率取決于油水粘度比及相對滲透率比值。由于相對滲透率是含水飽和度的函數，所以產水率也是飽和度的函數。當含水飽和度越高、含油飽和度越低時，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）所計算出的產水率fw也將越高，表明了有較高的可動水，反之亦然。根據渤南油田某地區5 口井21 塊巖石相滲透率曲線，通過回歸分析建立了產水率與含水飽和度的關系式為：

根據分流量方程，可以得出不同含水率時，產油量Qo與產液量Qy的關系圖版（見圖4）。

圖4 不同含水率時產油量與產液量的關系圖版Figure.4 chart about oil-producing capacity relationship with liquid-producing capacity with different moisture content

根據圖4 和分流量方程，當產液量一定時，存在一個含油飽和度下限，以滿足單井產能達到儲量起算標準。根據渤南油田某地區的生產數據，初期平均日產液量為17.5 m3。根據2005 年發布實施的儲量計算規范，深度大于3 000 m 時，儲量計算標準日產油大于5 m3[3]，相應的產水率為71.4 %，根據公式（2）得到含油飽和度下限40 %。

通過兩種方法求得的渤南油田某地區含油飽和度下限值，可以看出，差別很小。因此，針對非均質性較強的砂礫巖體油藏，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 結論

通過對渤南油田某地區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識：（1）應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算的渤南油田某地區低滲透砂礫巖體儲層含油飽和度下限值，結果接近。說明這兩種方法都可以進行低滲透砂礫巖體儲層含油飽和度下限值計算；（2）建立了渤南油田某地區砂礫巖體低滲透油藏不同產水率時產油量與含產液量關系圖版，為計算不同產水率油藏含油飽和度快捷計算提供了一個新方法；（3）不同方法所用資料不同，其計算精度與資料的詳實程度及代表性息息相關。第一種方法最好是使用取心井對應的試油試采層制作孔隙度與含油飽和度圖版，可信度較高。當取心資料缺乏時，測試層的孔隙度、含油飽和度的可靠性只能依賴于經驗解釋公式的精度。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，只要選取的樣品數量多，代表性強，就可以應用該方法求取含油飽和度下限值。

［1］ 鄭金安.容積法石油、天然氣地質儲量計算研究［M］.勝利石油管理局地質科學研究院，1993.

［2］ 鄭金安，等.相滲透率資料再油水層含油飽和度下限研究中的應用［J］.油氣采收率技術，1999，6（3）：75-77.

［3］ 孫佩，崔式濤，劉佳慶，等.基于孔隙結構研究的密閉取心飽和度校正方法［J］.巖性油氣藏，2012，24（3）：88-92.

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［5］ 李喜蓮，萬永紅，吳美娥，等.多方法綜合確定西峽溝區塊含油飽和度下限研究［J］.吐哈油氣，2010，15（4）：333-334.

［6］ 孫恩慧，李曉平，王偉東.低滲透氣藏氣水兩相流井產能分析方法研究［J］.巖性油氣藏，2012，24（6）:121-124.