ZW油田密閉取心井飽和度校正研究

費海虹，吳立峰，廖光明

（中國石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學研究院，江蘇揚州 225009）

ZW油田位于高郵凹陷江都吳堡－博鎮(zhèn)西部真2斷層下降盤，其中Z12塊E2s1砂體發(fā)育全、油層厚度大，目前綜合含水96.2%，采出程度49.4%，已進入高－特高含水開發(fā)階段。為了落實該斷塊E2s1油層水淹特征及剩余油分布狀況，部署ZJ4井進行Z12塊的E2s1段密閉取心工作，取心目的層為E2s15、E2s16、E2s17，取心總收獲率為 98.6%。對ZJ4井現(xiàn)場選取157塊巖心樣品進行測試分析，油水飽和度之和主要分布在59.9%～89.6%，均值為73.2%。巖心分析的油水飽和度值明顯偏低，室內(nèi)實驗測得的飽和度數(shù)據(jù)不能直接應用于油藏工程研究，因此，有必要分析造成ZJ4井實測油水飽和度異常的原因，并建立一套適合取心層段的飽和度校正方法［1－3］。

1 密閉取心井飽和度誤差影響因素分析

1.1 密閉取心過程中的油氣損失

1.1.1 鉆井液侵入巖心對油水飽和度的影響

在鉆井取心過程中，鉆井液侵入巖心驅(qū)替出孔隙中原有的地層流體，造成常規(guī)油水飽和度測量結(jié)果發(fā)生異常［4］。

ZJ4井共取心13筒，其中第11筒全為泥巖，未進行密閉率分析。全井共取巖心樣品158塊，在同一部位，沿層面方向，每塊分別取里、中、外樣品合計474塊進行巖心示蹤劑含量測定。

密閉率分析結(jié)果表明，密閉樣品418塊，不密閉樣31塊，綜合密閉率89.13%，其中不密閉的有第3、5、9、10、13次取心共6塊樣品取樣位置處于取心頂或底30 cm以內(nèi)，受濾液侵入的幾率較大，對綜合密閉率有一定的影響，但由于這些樣品處于巖性變化帶或油水過度帶內(nèi)，需要進行飽和度分析，綜合考慮后還是堅持取樣。總體來說，ZJ4井密閉率基本合格，可以不考慮鉆井液濾液入侵的影響。

1.1.2 降壓脫氣對油水飽和度的影響

取心筒在上提過程中，由于所承受的壓力和溫度從地層條件逐漸降至大氣壓力和地面環(huán)境溫度，巖心內(nèi)溶于油和水的氣體隨壓力下降而膨脹，使巖心受到一次溶解氣驅(qū)，巖心內(nèi)的液體向外溢出，流體飽和度發(fā)生變化［5］。

通過物理模擬實驗測試巖樣脫氣前后含水飽和度變化，得到ZJ4井的含水飽和度損失量為3.2%～7.7%（圖1），平均損失量為5.7%，因此，降壓脫氣是造成油水飽和度異常的主要因素之一。

圖1 ZJ4井巖樣降壓脫氣含水飽和度損失

1.1.3 巖石孔隙及油水體積變化對油水飽和度的影響［6］

巖石在地層條件下承受上覆巖層壓力和孔隙內(nèi)流體壓力的共同作用，而當巖心取到地面后，上覆巖層壓力全部釋放，導致巖心體積發(fā)生改變。

ZJ4井巖樣地面孔隙度19.9%～32.7%，平均孔隙度為26.1%，在地層壓力下孔隙度17.71%～25.36%，平均覆壓孔隙度為21.5%（圖2），室內(nèi)常規(guī)方法測定的地面孔隙體積大于地層條件下的實際孔隙體積。因此根據(jù)地面條件下測算孔隙體積得到的油水飽和度偏小，需要校正由于孔隙壓實和地層水膨脹所造成的油水飽和度損失。

圖2 ZJ4井巖樣地面孔隙度與覆壓孔隙度對比

1.2 現(xiàn)場巖心儲存制備過程中油水飽和度的變化

巖心在現(xiàn)場出筒、丈量切割以及取樣會使巖心中的油水蒸發(fā)，從而導致油水飽和度損失［7］。

ZJ4井現(xiàn)場取樣時嚴格按照相關(guān)標準，在一個小時以內(nèi)完成巖心出筒至取樣的全部工作，取得樣品暴露在空氣中不超過30分鐘，因此本次現(xiàn)場巖心儲存制備過程中對飽和度真實值的影響甚微。

1.3 飽和度測試方法的系統(tǒng)誤差

巖心樣品在研磨及萃取過程中的水分蒸發(fā)損失、原油密度選值不合適以及計量時的人為讀數(shù)誤差都影響常規(guī)油水飽和度的測試結(jié)果［8－9］。運用常規(guī)飽和度測試方法測量脫氣后巖樣的含水飽和度，系統(tǒng)誤差為2.6%。

2 ZJ4井巖心油水飽和度校正

根據(jù)ZJ4井現(xiàn)場密閉取心情況，降壓脫氣和巖石孔隙及油水體積變化是導致巖心油水飽和度損失的主要因素，因此針對這兩個因素對ZJ4井飽和度進行校正。

2.1 降壓脫氣含水飽和度校正

用物理模擬的方法，首先建立并測定地層條件下的流體飽和度真實值，然后降低壓力和溫度使含氣原油中的溶解氣逸出，模擬取心造成的降壓脫氣過程；運用常規(guī)飽和度測試方法測量脫氣后巖樣中的含水飽和度，從而建立飽和度真實值與地面分析飽和度之間的關(guān)系。

2.1.1 實驗條件

（1）巖心物性：選擇ZJ4井不同層位8塊巖心進行實驗測試，滲透率范圍（26～2730）×10－3μm2，孔隙度范圍19.5%～26.9%。

（2）流體物性：取用相關(guān)層位井口原油，地層條件下原油黏度為5.12 mPa·s，原油密度為0.799 g／cm3；用天然氣模擬井口伴生氣，氣油比為16.93 m3／t，配置模擬地層水，水型為NaHCO3，礦化度為17160 mg／L。

（3）實驗溫度：模擬地層溫度68.5℃。

（4）實驗壓力：初始為飽和壓力1.98 MPa，最后降到大氣壓0.1 MPa。

2.1.2 實驗流程及步驟

實驗主要包括兩大部分：一是油水驅(qū)替流程，模擬初始地層條件；二是降壓脫氣流程，測試巖樣中含水飽和度損失量。

（1）洗油、烘干，抽空飽和模擬地層水，計算巖樣的孔隙體積；

（2）用含氣原油驅(qū)替巖樣中的模擬地層水至束縛水狀態(tài)，模擬地層原始狀態(tài)，計算束縛水飽和度；

（3）用模擬地層水驅(qū)替巖樣中的含氣原油至一定的含水飽和度，模擬地層含水狀態(tài)；

（4）逐步將巖樣壓力和溫度從飽和壓力和地層溫度降至大氣壓力和室溫，使巖樣中的含氣原油降壓脫氣，計量脫氣擠出的水量；

（5）根據(jù)脫氣擠出的水量計算造成的飽和度損失以及脫氣后的含水飽和度。

2.1.3 實驗結(jié)果分析

根據(jù)ZJ4井實驗數(shù)據(jù)繪制巖樣含水飽和度關(guān)系曲線（圖3），可以看出脫氣前后含水飽和度之間的關(guān)系呈現(xiàn)對數(shù)變化規(guī)律，通過數(shù)據(jù)回歸得到降壓脫氣含水飽和度的校正公式（1），相關(guān)系數(shù)為0.9934。

式中：Sw——脫氣前含水飽和度，%；Sw′——脫氣后含水飽和度，%。

2.2 孔隙壓實作用校正

孔隙壓實后，孔隙體積變小，巖心含水飽和度變大，引入孔隙壓實作用下含水飽和度校正公式（2）。

圖3 ZJ4井降壓脫氣前后含水飽和度關(guān)系曲線

式中：Sw1——考慮孔隙壓實時含水飽和度，%；Sw2——不考慮孔隙壓實時含水飽和度，%；Bw——地層水體積系數(shù)；C——壓實作用校正因子［10］。

式 中：φs——地面孔隙度，%；φr——覆壓孔隙度，%。

2.3 ZJ4井含水飽和度校正結(jié)果分析

綜合考慮降壓脫氣、孔隙壓實及測量方法的系統(tǒng)誤差等幾個因素造成的含水飽和度損失，對油水飽和度進行校正，得到ZJ4井含水飽和度校正公式：

通過巖心油水飽和度校正，對比校正前后的油水飽和度結(jié)果，表明ZJ4井含水飽和度的平均校正量為11.6%，平均含油飽和度為48.4%；將校正后含油飽和度與測井解釋結(jié)果比對，兩者一致性較好，說明校正后飽和度值較為可靠。

3 結(jié)論

（1）ZW油田密閉取心井實測巖樣的油水飽和度之和主要分布為59.9%～89.6%，巖心分析的油水飽和度值明顯偏低，有必要對油水飽和度進行校正。

（2）分析ZJ4井現(xiàn)場密閉取心情況，認為降壓脫氣和巖石孔隙及油水體積變化是導致巖心油水飽和度損失的主要因素，其中降壓脫氣造成含水飽和度損失量為3.2%～7.7%。

（3）綜合考慮巖石孔隙體積變化、降壓脫氣及測量方法的系統(tǒng)誤差等幾個因素對飽和度損失造成的影響，通過物理模擬實驗建立ZJ4井的飽和度校正公式，得到校正后的含油飽和度，更加接近實際地層的真實情況。

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