疏松砂岩密闭取心井油水饱和度校正

唐 磊，康 楠，何 伟，洪 鑫，刘泠杉，郭 磊，张 露

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

目前，国内大部分油田已进入中高含水期，改善老油田开发效果，提高最终采收率是当务之急，而得到准确油层油水饱和度一直是油气田开发和油藏研究的关键[1-3]。而疏松储层油水饱和度的精准获取更是难点，密闭取心技术作为提高疏松岩心取心收获率，保护岩心不被钻井液污染且能获得地层真实油水情况而被有效采用。但由于疏松储层饱和度资料在测量过程中存在降压脱气、挥发及孔隙体积变化等造成的损失，使得实验测量值与原始值之间存在较大误差（5 %～30 %）。因此，室内实验测得的饱和度数据不能真实反映地下储层的实际饱和度，必须校正到油藏条件下的饱和度方可使用。

目前主要的校正方法，仍然局限于实验校正和经验公式校正[4-6]。而实验校正方法局限性较大，每口密闭取心井都要做物模校正实验，实验周期长且通用性和推广性不强，误差也较大，不能满足大批量岩心油水饱和度实验测定及油田开发后期水驱效果评价，尤其是剩余油潜力和分布的研究[7]，因此，有必要分析造成疏松砂岩储层油水饱和度异常的原因，建立一套适合疏松砂岩储层饱和度校正方法。

1 疏松砂岩密闭取心井饱和度影响因素

井场密闭取心-岩心运达实验室-实验室取样-油水饱和度测定这一过程中，按照标准及操作规范严格操作，对于密闭取心井密闭率合格，且一般采用干冰冷冻保存和液氮冷却钻头进行饱和度样品的制备，大力缩短岩心出筒距取样分析的时间，则可不必考虑存储制备及钻井液滤液入侵的影响。所以常规疏松砂岩储层油水饱和度测量的影响因素有以下几方面：

（1）降压脱气引起的油水饱和度变化。岩心取至地面过程中，由于所承受的地层条件下压力和温度逐渐降至大气压和地面环境温度，溶于油和水的气体随压力下降而膨胀，使岩心受到一次溶解气驱，致使液体向外溢出，使原始岩心中的流体饱和度发生变化。

（2）孔隙压实引起的油水饱和度变化。岩石在地层条件下同时承受上覆压力和孔隙内流体压力，当岩心取至地面后，上覆压力全部释放，使得室内常规方法测得的孔隙体积大于地层条件下的实际孔隙体积，由于一般是根据地面条件下测得的孔隙体积进行饱和度计算，使得计算的油水饱和度偏小。

（3）饱和度测定方法的系统误差。疏松岩心样品在测试过程中颗粒掉落致使孔隙体积存在差异，都影响常规油水饱和度的测试结果。

2 油水饱和度校正

2.1 蒸馏法饱和度校正方法

杨克兵等[8]提出两条校正机理：一是岩性、物性相同的岩心具有相同的油水剩余率；二是具有相同的油水剩余率的岩心其油水总损失量是相同的。马名臣等研究认为，基于大量的资料统计，同一口密闭取心井，受到多种因素影响以后，其油水饱和度数据仍然存在明显的线性关系，说明测得的油水饱和度中存在的误差并不是毫无规律的。

为了提高油水饱和度校正方法的精度，本文使用的流体饱和度校正方法是在马名臣等研究基础上对数理统计法进行改进。其原理为：当油层中不存在游离气而只有油水两相时，油水饱和度关系符合下式：

据此，先根据不同岩性和渗透率级别对饱和度数据分类，然后对经过渗透率分类的数据按总的油水饱和度损失量进行分类，最后对每类数据按照基础方法进行校正。

但是密闭井取心起钻的过程中，由于降压脱气的作用，实验室分析得到的油水饱和度会与地层状态的油水饱和度存在一定的差异。通过研究3 口密闭取心井的分析结果，研究认为室内测定的油水饱和度数据存在明显的线性关系，可以得到函数关系的截距和斜率。满足以下关系：

图1 三次测量核磁共振T2 谱

对比（1）式和（4）式可发现，要想将实验室内测定的含水饱和度、含油饱和度还原到地下状态的含水饱和度Sw、含油饱和度So，关键在于找到a 值及b值，而这两个参数可通过线性回归相关关系获得。

2.2 核磁共振技术恢复含油饱和度方法

利用核磁共振技术恢复含油饱和度这一方法，不仅避免了疏松岩心在多步骤饱和度测试过程中颗粒掉落影响孔隙体积真实值的问题，同时实现岩心无损、快速测试，准确确定岩样的油气水损失量，使其结果更加接近储层油水饱和度。

岩心出筒后第一时间进行液氮冷冻剖心取样，并迅速将用干冰冷冻的新鲜岩心做第一次核磁共振T2谱扫描测试；然后用模拟地层水浸泡岩心第一次测量后的岩心，并在浸泡状态下抽真空饱和，疏松岩心抽真空至少2 h，之后做第二次核磁共振测量；最后用氯化锰氘水溶液浸泡疏松岩心至少24 h，进行第三次核磁共振测量。从T2谱图上可以清楚地看到油气水的损失（见图1）。

根据李硕等[9]研究成果认为，相同条件下含油饱和度高的损失就多，相反损失就少。损失油组分的多少与含油饱和度的高低有着直接的线性关系。而样品的渗透率及本身含油饱和度的大小都直接关系到油气损失量的多少。所以，为了尽可能使恢复后的含油饱和度值接近储层真实含油饱和度值，综合考虑渗透率及含油饱和度两方面的因素。因此，在此基础上建立含油饱和度恢复关系式：

式中：ΔSo-含油饱和度损失量，%；Sonmr-核磁含油饱和度；Knmr-核磁渗透率，10-3μm2；So-恢复后含油饱和度。对于同一个区块，相似的储层物性等情况可用同一恢复关系式进行恢复，但是同一关系式并不是适用于所有的井，但该方法却适用于不同区块不同井，所以对于不同的情况通过寻找含油饱和度损失量和核磁含油饱和度及核磁渗透率之间的线性关系，以此通过式（5）确定系数a、n、m，并通过式（6）得到恢复后的含油饱和度，即可获得含水饱和度。

3 应用效果分析

选取X区密闭取心井L 作为研究对象，该井取心井段为馆陶组，主要岩性为砂岩。对室内蒸馏法实验测定的饱和度数据进行分析发现，油水饱和度之和主要分布在70 %～85 %，首先利用上述改进后的数理统计饱和度校正方法对X 区馆陶组油藏的实际资料进行处理，分析其应用效果。通过将整口井的数据进行校正发现，校正后的油水饱和度之和并不是100 %（见图2），且误差较大，故对整口井数据按层位进行分类。

图2 L 井含水含油饱和度关系图

图3 Ⅰ小层油水饱和度关系图

图4 Ⅱ小层油水饱和度关系图

图5 Ⅲ小层油水饱和度关系图

根据以上公式分别对各层位油水饱和度进行第一次校正（见图3～图5），拟合精度显著提高。分析发现，各层油水饱和度均有所损失，其中，Ⅰ小层油的损失量大于水的损失量，Ⅱ小层水损失量明显大于油的损失量，Ⅲ小层水的损失量稍大于油的损失量。

经过第一次校正后，误差显著降低，但此时油水饱和度之和仍不为100 %，因此分别对每个层位油水饱和度数据按照油水损失量进行再次分类，发现So-Sw之间仍存在着明显的分区相关性，由于Ⅰ小层相关性最低，由此选取Ⅰ小层油水饱和度数据对第一次校正后的结果进行再次校正，相关关系均在0.90 以上，最终使校正后的油水饱和度之和达到或者接近100 %（见图6～图8）。

通过对疏松砂岩密闭取心L 井馆陶组Ⅰ小层具有代表性的不同渗透率级别岩心进行核磁共振3 次测量，将核磁含油饱和度及核磁渗透率与核磁3 次测量差值计算的含油饱和度损失量进行拟合，通过核磁法拟合公式计算的含油饱和度值与蒸馏法饱和度校正后结果做了比较（见图9），相关系数R2=0.965 4，经过核磁法恢复后的含油饱和度与经过数理统计校正后的蒸馏法饱和度的结果非常接近，证明了两种校正方法可以应用在该井或者该区块相似的储层条件下的含油饱和度校正中。

图6 Ⅰ小层油水饱和度分类图（损失量＜8 %）

图7 Ⅰ小层油水饱和度分类图（损失量8 %～15 %）

图8 Ⅰ小层油水饱和度分类图（损失量15 %～25 %）

图9 两种方法校正后饱和度对比

4 结论

（1）按照油水损失量进行分类改进后的数理统计饱和度校正方法更适用于疏松砂岩储层油水饱和度校正；

（2）利用核磁共振技术恢复含油饱和度方法，可实现疏松岩心无损、快速测试，并准确确定岩心中的油气水损失量，使其结果更加接近储层油水饱和度真实值；

（3）数理统计方法侧重于利用数据本身的特征来反映油水损失量，而核磁共振饱和度恢复方法则侧重于在模拟实验的基础上寻找符合目标区域的校正方法，进而揭示油水饱和度的损失机理和实验校正机理；

（4）经过核磁法恢复后的含油饱和度与经过数理统计校正后的蒸馏法饱和度的结果非常接近，证明两种校正方法可应用在与目标区块相似的储层条件下的含油饱和度校正中。