密閉取心飽和度正演分段插值校正方法*

付敏杰 李 偉 王亞會 陳維華 伍文明

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司 廣東深圳 518054)

準確認識油田開發(fā)各階段地下流體飽和度情況，對儲層評價、動態(tài)分析、剩余油分布研究及后續(xù)開發(fā)方案調整等都具有重要意義[1-3]。目前各油田普遍采用密閉取心方法進行未飽和油藏油、水飽和度分析[4],但受地層、井筒和地面環(huán)節(jié)等因素影響，實驗室測定的油、水飽和度之和多小于100%，相關實驗數(shù)據(jù)無法直接應用，因此有必要開展密閉取心飽和度校正方法研究。綜合分析密閉取心作業(yè)及地面分析化驗流程方法[5-10]，認為井筒環(huán)節(jié)溫度、壓力的變化是造成未飽和油藏密閉取心飽和度誤差的主要原因，且誤差不可避免，必須進行校正；地面環(huán)節(jié)影響次之，應以規(guī)范巖心出筒、丈量、運輸、切割、制作及實驗操作步驟和加強質量控制為主；地層環(huán)節(jié)影響最弱，當巖心密閉率檢測合格時，剔除侵入段，剩余巖心飽和度校正可忽略鉆井液侵入的影響。

目前針對未飽和油藏密閉取心井筒環(huán)節(jié)飽和度損失的校正方法從原理上可分為數(shù)理統(tǒng)計法、物理實驗法和分流率校正法[7-12]，其中利用相滲曲線進行油、水分流率校正的方法理論依據(jù)充分、成本低，應用前景更大。但由于該方法數(shù)據(jù)處理過程相對復雜，現(xiàn)有文獻在損失量計算、相滲點選取等細節(jié)處理上各有不同；校正過程多未考慮物性品質對相滲的影響，校正量多采用單因素校正后簡單加和；尤其是在油水損失量較大時，未考慮分段插值，影響了校正結果的準確性。因此，在前人研究基礎上，本文充分考慮儲層物性品質與物質守恒規(guī)律，結合相滲分流理論與插值法原理，提出了一種密閉取心正演分段插值飽和度校正方法。

1 正演分段插值飽和度校正方法

1.1 校正思路

巖心在井筒中上提時，環(huán)境壓力和溫度不斷下降，巖心孔隙體積、流體體積隨溫壓系統(tǒng)的變化而不斷變化。特別是當環(huán)境壓力低于泡點壓力后，溶解氣脫出，孔隙流體在溶解氣驅作用下不斷外溢，整個過程逐步緩慢進行，孔隙流體流動始終符合滲流規(guī)律，可采用相滲分流理論對飽和度損失量進行校正。

針對飽和度校正過程，筆者認為必須從以下幾個方面進行優(yōu)化、完善：

1) 根據(jù)巖心物性品質進行精細相滲分類，實現(xiàn)對好、中、差儲層的全覆蓋。

2) 遵循物質守恒定律，地下油水損失總體積等于地面剩余油、水體積折算到地下后不能充滿地下孔隙體積的部分。

3) 流體飽和度損失是各因素綜合作用的結果，各因素同時發(fā)生；以體積概念代替飽和度進行過程計算，可實現(xiàn)各影響因素的協(xié)同考慮，避免單因素分別計算飽和度損失量后簡單加和。

4) 整個排液過程符合相滲分流規(guī)律。當?shù)貙佑兔摎夂螅瑲庀鄵p失量最大，但油、水兩相分流比例仍成立。

5) 由于損失后的含水飽和度(折算到地下)偏小，因此必須以損失前的飽和度數(shù)據(jù)進行分流率的迭代正演計算。

6) 當流體損失量較大時，必須進行分段插值計算。隨著流體不斷損失，油相滲透率沿Kro曲線右移，水相滲透率沿Krw曲線左移，原理示意圖見圖1。

圖1 正演分段插值飽和度校正法原理示意圖

1.2 校正步驟

基于以上思路，通過VBA編程實現(xiàn)密閉取心飽和度校正。具體步驟如下：

1) 基礎數(shù)據(jù)收集整理，如PVT、覆壓孔滲、相滲、飽和度測定等。

2) 精細相滲分類數(shù)據(jù)處理，回歸分析巖心覆壓孔隙度與地面孔隙度關系。

3) 計算地下油、水損失總體積ΔVow=Vpr-VwsBw-VosBo，即地面剩余油、水體積折算到地下后不能充滿地下孔隙體積的部分。

4) 結合實驗測定飽和度，給定地下初始含水飽和度Swr邊界條件，賦初始值Swr0，計算地下初始油、水體積，即Vwr0=VprSwr0，Vor0=Vpr(1-Swr0)；將Swr0代入對應巖石分類的相滲曲線，計算Krw0、Kro0，并進一步計算fw0、fo0。

5) 根據(jù)地下油、水損失總體積占地下孔隙體積倍數(shù)(ΔVow/Vpr)，給定合理的插值步長dV= ΔVow/n。

6) 計算一次損失后的油、水體積，即Vwr0[1]=Vwr0-dVfw0，Vor0[1]=Vor0-dVfo0，并計算一次損失后的油、水飽和度，即Swr0[1]=(Vwr0[1])/Vpr，Sor0[1]=(Vor0[1])/Vpr。

7) 將Swr0[1]與(1-Sor0[1])再次分別代入相滲曲線，計算Krw0[1]、Kro0[1]，并計算fw0[1]、fo0[1]。

8) 重復步驟6)和7)，直到n步。

9) 判斷經(jīng)過n次正演插值計算后的Vwr0[n]、Vor0[n]與實驗室得到的水、油體積(換算到地下)是否相等。

10) 若步驟9)成立，則運算結束；否則，重復步驟4)～9)依次迭代計算Swr1，Swr2,…,Swri，直至步驟9)成立，此時Swri即為校正后的地下含水飽和度，地下含油飽和度為(1-Swri)。

2 實例應用

南海東部X油田早期全部采用大位移定向井合采，動用油藏20個。由于缺乏生產(chǎn)測試資料，層間貢獻難以判斷，地下油水關系復雜，剩余油挖潛難度大。為進一步了解油藏現(xiàn)狀，保障綜合調整方案的順利實施，在B井進行了密閉取心作業(yè)。

2.1 資料分析

圖2 南海東部X油田校正前地面水、油飽和度分布關系

圖3 南海東部X油田地面損失飽和度與儲層滲透率關系

在H3G、H6A、H6B、H11和H13潛力目標油藏作業(yè)共取得密閉心9筒，巖心密閉率較高，現(xiàn)場及實驗室檢測總密閉率分別為95.5%、89.4%。實驗室飽和度分析測定的地面油、水飽和度之和介于61.7%～99.8%，如圖2所示。繪制密閉取心地面油、水飽和度損失總量與巖心滲透率關系(圖3)，結果表明：當巖心滲透率小于10 mD時，油水飽和度損失較少，平均低于5%；隨著滲透率增大，損失量呈逐漸上升趨勢，有必要開展飽和度校正。

2.2 飽和度校正

對X油田相滲數(shù)據(jù)進行精細分類處理，共劃分15類，相關參數(shù)見表1。利用本文方法開展密閉取心正演分段插值飽和度校正，校正后油、水飽和度之和恒等于100%。

表1 南海東部X油田精細相滲分類數(shù)據(jù)匯總表

注：K為實驗巖心滲透率，D；φ為實驗巖心孔隙度；Swc為束縛水飽和度，%；Sor為殘余油飽和度，%；Krwmax為殘余油飽和度下的水相相對滲透率；m為水相指數(shù)；n為油相指數(shù)。

圖4 南海東部X油田密閉取心校正飽和度與Elan解釋對比圖

以H13和H6B兩個典型油藏為例，將飽和度校正結果與Elan解釋成果進行對比分析，結果如圖4所示。H13油藏為儲層物性較好的純凈砂巖油藏，密閉取心飽和度校正結果與Elan解釋成果高度吻合，相互印證；但密閉取心具有更高的解釋精度，可精細刻畫出夾層下部“屋檐油”的存在。H6B油藏儲層非均質性強，密閉取心校正飽和度與Elan解釋成果存在較大差異；Elan解釋認為上部砂體純凈、物性好的層段含油，下部泥質含量高、物性差的層段基本不含油；但密閉取心校正結果顯示，上部儲層由于物性較好，早期合采動用程度高，校正后含油飽和度約為30%；而下部儲層由于物性差，早期動用程度低，校正后含油飽和度在45%～65%，仍具有一定的后期挖潛潛力。利用3 123.7～3 127.7 m處的巖心白光、熒光照片對H6B油藏分析結果進行進一步校驗，如圖5所示，發(fā)現(xiàn)H6B油藏下部為粉砂巖夾泥質條帶，砂巖段具有較好的熒光顯示，且現(xiàn)場巖心出筒時發(fā)現(xiàn)原油明顯外溢；綜合分析認為，密閉取心飽和度校正結果更為準確，巖性變化影響使得Elan解釋結果偏悲觀。

圖5 南海東部X油田H6B油藏白光、熒光照片

同理，對其他各油藏油、水飽和度校正量和校正比例進行統(tǒng)計(表2)，并結合儲層物性對剩余油挖潛潛力進行梳理，取得以下主要認識：①H3G、H13油藏上部流體飽和度校正以含油飽和度為主，剩余油飽和度較高；同時由于物性較好，為綜合調整方案挖潛的主力油藏。②H6B油藏下部物性相對較差，早期動用程度低，具有一定的后期挖潛潛力。③H11、H13油藏下部已高度水淹，校正得到殘余油飽和度分別為15%、21%，后期挖潛潛力小。

表2 南海東部X油田各油藏油、水飽和度校正量及校正比例

3 結論

1) 充分考慮儲層物性品質與物質守恒規(guī)律，結合相滲分流理論與插值法原理，提出了密閉取心正演分段插值飽和度校正方法；以體積概念開展校正計算，實現(xiàn)了不同影響因素的協(xié)同考慮；采用正演分段插值方法，對油水損失較多的巖心具有更高的解釋準確度。

2) 本文新方法已在南海東部X油田成功應用，將密閉取心飽和度校正結果與Elan解釋以及巖心熒光、白光照片進行對比分析，證實本文方法對于不同物性品質油藏都具有很好的校正準確度和解釋精度。

符號注釋

ΔVow—地下油、水損失總體積，mL;

Vpr—巖心地下孔隙體積，mL;

Vws—實驗室測得的水相體積，mL;

Bw—地層水體積系數(shù)；

Vos—實驗室測得的油相體積，mL;

Bo—地層原油體積系數(shù)；

Vor—地下油相體積,mL;

Vwr—地下水相體積，mL;

Swr—地下含水飽和度，f;

Sor—地下含油飽和度，f。

[1] 馬勇新,李文紅,朱紹鵬.密閉取心飽和度校正新模型[J].中國海上油氣,2016,28(2):78-82.DOI：10.11935/j.issn.1673-1506.2016.02.009.

MA Yongxin,LI Wenhong,ZHU Shaopeng.A new saturation correction model for the samples from sealed coring wells[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(2):78-82.DOI：10.11935/j.issn.1673-1506.2016.02.009.

[2] 王延忠.水驅砂巖油藏特高含水期剩余油精細表征技術[M].北京:石油工業(yè)出版社,2011：89-90.

[3] 高興軍,宋新民,李淑貞,等.高含水油田密閉取心檢查井水淹狀況及主控因素研究:以扶余油田泉四段油層為例[J].地學前緣,2012,19(2):162-170.

GAO Xingjun,SONG Xinmin,LI Shuzhen,et al.Waterflooded situation and its key controlling factors in sealed coring of inspection wells at high water-cut stage:a case study of Quan-4 Formation of Fuyu Oilfield[J].Earth Science Frontiers,2012,19(2):162-170.

[4] 辛治國,侯加根,馮偉光.密閉取心飽和度校正數(shù)學模型[J].吉林大學學報(地球科學版),2012,42(3):698-704.

XIN Zhiguo,HOU Jiagen,FENG Weiguang.Correction model of oil and water saturation in sealing core[J].Journal of Jilin University(Earth Science Edition),2012,42(3):698-704.

[5] 胡渤,史軍,程建.密閉取心分析含水飽和度的泥漿濾液浸入校正法[J].西部探礦工程,2005,17(10):43-44.

HU Bo,SHI Jun,CHENG Jian.Corrected method of immersion of mud infiltrate for analyzing water saturation in sealed coring[J].West-China Exploration Engineering,2005,17(10):43-44.

[6] 國家能源局.SY/T 5343—2013濾液侵入巖心量的測定方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2013.

National Energy Administration.SY/T 5343—2013 Detremination method for testing the amount of filtrate invading core[S].Beijing:Petroleum Industry Press,2013.

[7] 鄒拓,張會卿.港西油田疏松砂巖密閉取心井室內實驗研究[J].延安大學學報(自然科學版),2015,34(1):51-55.

ZOU Tuo,ZHANG Huiqing.Experimental study on sealed coring well of loose sandstone reservoir in Gangxi oilfield[J].Journal of Yan’an University(Natural Science Edition),2015,34(1):51-55.

[8] 趙富貞,陳淦.巖心分析飽和度資料的一種校正方法[J].新疆石油地質，1996,17(1):68-74.

ZHAO Fuzhen,CHEN Gan.A correction method of saturation data from core analysis[J].Xinjiang Petroleum Geology,1996,17(1):68-74.

[9] 馬名臣,李建樹.密閉取心井巖心油、水飽和度校正方法[J].石油勘探與開發(fā),1993,20(4):102-105.

MA Mingchen,LI Jianshu.A correction of oil and water saturation obtained from sealed core analysis[J].Petroleum Exploration and Development,1993,20(4):102-105.

[10] 譚峰奇,楊長春,李洪奇,等.密閉取心井油水飽和度校正方法[J].地球科學——中國地質大學學報,2013,38(3):592-598.

TAN Fengqi,YANG Changchun,LI Hongqi,et al.Study on oil-water saturation correction from sealed core wells[J].Earth Science—Journal of China University of Geosciences,2013,38(3):592-598.

[11] 楊勝來,胡學軍,李輝.密閉取心流體飽和度誤差的影響因素及修正方法[J].石油大學學報(自然科學版),2004,28(6):64-67.

YANG Shenglai,HU Xuejun,LI Hui.Influencing factors and correction method for error of fluid saturation calculation during sealed coring[J].Journal of the University of Petroleum,China,2004,28(6):64-67.

[12] 顧保翔,劉維永.綏中36-1油田水淹層密閉取心飽和度校正[J].中國海上油氣,2008,20(1):38-40.

GU Baoxiang,LIU Weiyong.Saturation correction of sealed coring for water-flooded zones in SZ36-1 oilfield[J].China Offshore Oil and Gas,2008,20(1):38-40.