本發(fā)明涉及石油開發(fā)地質(zhì)油藏剩余油飽和度求取技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種密閉取心井巖心實(shí)測(cè)樣品含油飽和度、含水飽和度測(cè)試校正的方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)東部大部分油田已經(jīng)進(jìn)入高、特高含水期開發(fā)階段，油田剩余油呈“整體分布，局部富集”的分布模式，求準(zhǔn)油層剩余油飽和度，有效開發(fā)剩余油，對(duì)提高老油田采收率，改善油田開發(fā)效果具有重要意義。

目前求取油層油水飽和度準(zhǔn)確和有效的方法是利用密閉取心井巖心樣品進(jìn)行含油、含水飽和度分析測(cè)試資料。但是在目前的技術(shù)條件下，密閉取心井室內(nèi)分析含油、含水飽和度之和也只能達(dá)到75％～85％，遠(yuǎn)低于理論值100％，巖心分析測(cè)試的含油、含水飽和度都相應(yīng)的偏低。因此，巖心室內(nèi)分析含油、含水飽和度數(shù)據(jù)不能直接用于油藏工程研究，必須將其校正至地下原始油層條件下方可使用。

為了準(zhǔn)確描述油層原始真實(shí)的含油、含水飽和度，密閉取心井巖心樣品分析測(cè)試油水飽和度校正就顯得尤為重要。為此我們發(fā)明了一種新的密閉取心井巖心樣品含油、含水飽和度測(cè)量結(jié)果的校正方法，解決了以上技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種以油水相滲分流率計(jì)算原理為核心，建立了密閉取心井由于孔隙及油水體積變化和降壓脫氣排液造成流體飽和度損失變化的數(shù)學(xué)校正模型的密閉取心井飽和度校正方法。

本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：密閉取心井飽和度校正方法，該密閉取心井飽和度校正方法包括：步驟1，通過密閉取心井巖心樣品分析得到的地面孔隙度Φ_s與覆壓孔隙度Φ_r資料，建立由于巖石孔隙及油水體積變化造成的分析化驗(yàn)樣品油、水飽和度變化的校正公式；步驟2，通過密閉取心井巖心油水相滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用其得到油水分流方程，建立降壓脫氣排液造成分析化驗(yàn)樣品含油、含水飽和度變化飽和度損失變化公式；步驟3，建立密閉取心井巖心分析含油、含水飽和度由于孔隙及油水體積變化和降壓脫氣排液造成流體飽和度損失變化的數(shù)學(xué)校正模型，得到巖心分析測(cè)試樣品損失前地下真實(shí)含油、含水飽和度。

本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

在步驟1中，根據(jù)飽和度的定義，地下與地面含油飽和度分別滿足下列公式：

$S_{\mathrm{os}}=\frac{V_{\mathrm{os}}}{V_{\mathrm{ps}}}---\left(1\right)$

$S_{\mathrm{or}}=\frac{V_{\mathrm{or}}}{V_p}---\left(2\right)$

式中：

V_os—地面脫氣原油體積；

V_or—地下原油體積；

S_os—地面條件下測(cè)量的脫氣含油飽和度；

S_or—地面測(cè)量含油飽和度對(duì)應(yīng)的地下含油飽和度；

V_ps—地面孔隙體積；

V_p—地下孔隙體積；

忽略損失流體中溶解氣對(duì)飽和度的影響，根據(jù)原油體積系數(shù)B_O的定義：

V_or＝B_o·V_os (3)

由于巖石孔隙體積壓縮系數(shù)α定義可得：

由式(1)(2)(3)(4)，可得：

$S_{\mathrm{or}}=B_o\·S_{\mathrm{os}}\·\frac{V_{\mathrm{ps}}}{V_p}=B_o\·S_{\mathrm{os}}\·\frac{1}{\mathrm{\α}}---\left(5\right)$

根據(jù)孔隙度的定義有：

${\mathrm{\φ}}_s=\frac{V_{\mathrm{ps}}}{V_{\mathrm{ps}}+V_{\mathrm{Gs}}}---\left(6\right)$

${\mathrm{\φ}}_r=\frac{V_p}{V_p+V_G}---\left(7\right)$

式中：

Φ_s—巖心樣品地面測(cè)量孔隙度；

Φ_r—巖心樣品地下覆壓孔隙度；

V_Gs—地面巖石顆粒體積；

V_G—地下巖石顆粒體積；

對(duì)于巖石顆粒而言，密閉取心的降壓過程只是巖石骨架顆粒排列方式發(fā)生改變，從而導(dǎo)致了巖石孔隙體積的變化，而在此結(jié)構(gòu)變形過程中，骨架顆粒本身的體積基本不發(fā)生變化，即V_Gs＝V_G，因此巖石孔隙體積壓縮系數(shù)α可表示為：

$\frac{1}{\mathrm{\α}}=\frac{V_{\mathrm{ps}}}{V_p}=\frac{{\mathrm{\φ}}_s(1-{\mathrm{\φ}}_r)}{{\mathrm{\φ}}_r(1-{\mathrm{\φ}}_s)}---\left(8\right)$

根據(jù)密閉取心井巖心樣品分析得到的覆壓下巖石孔滲測(cè)定報(bào)告，通過線性回歸分析，可得該密閉取心井地面孔隙度為Φ_s與地下孔隙度為Φ_r的關(guān)系式如下：

φ_r＝Aφ_s+B (9)

式中A，B為待定常數(shù)，由線性回歸得到；

由此計(jì)算出巖石孔隙體積壓縮系數(shù)α；

在此基礎(chǔ)上，將式(8)代入式(5)，即可得到由于巖石孔隙及油水體積變化造成的油水飽和度變化的校正公式：

$S_{\mathrm{or}}=B_o\frac{{\mathrm{\φ}}_s(1-{\mathrm{\φ}}_r)}{{\mathrm{\φ}}_r(1-{\mathrm{\φ}}_s)}{S}_{\mathrm{os}}---\left(10\right)$

同理，亦有：

$S_{\mathrm{wr}}=B_w\frac{{\mathrm{\φ}}_s(1-{\mathrm{\φ}}_r)}{{\mathrm{\φ}}_r(1-{\mathrm{\φ}}_s)}{S}_{\mathrm{ws}}---\left(11\right)$

式中：B_o—原油體積系數(shù)；

B_w—地層水體積系數(shù)；

S_ws—地面條件下測(cè)量的含水飽和度；

S_wr—地面測(cè)量含水飽和度對(duì)應(yīng)的地下含水飽和度。

在步驟2中，假設(shè)地層條件下，油藏不存在游離氣而只有油水兩相，則有：

V_p＝V_o+V_w (12)

式中：

Vo—地下原始原油體積；

Vw—地下原始地層水體積；

地面條件下?lián)p失油水總體積為：

ΔV_ows＝ΔV_os+ΔV_ws (13)

式中：

ΔV_ows—地面油水損失總體積；

ΔV_os—地面原油損失體積；

ΔV_ws—地面地層水損失體積；

相應(yīng)的，地層條件下?lián)p失油水總體積為：

ΔV_ow＝ΔV_o+ΔV_w＝(V_o-V_or)+(V_w-V_wr) (14)

式中：

ΔV_o—地下原油損失體積；

ΔV_w—地下地層水損失體積；

V_wr—地下地層水體積；

將V_p＝V_o+V_w代入上式，于是有

ΔV_ow＝V_p-V_or-V_wr＝V_p(1-S_or-S_wr) (15)

其中：地下?lián)p失油的體積為ΔV_o＝ΔV_owf_o (16)

地下?lián)p失水的體積為ΔV_w＝ΔV_owf_w (17)

式中：

f_o—原油分流率；

f_w—地層水分流率；

根據(jù)油水的分流率計(jì)算公式，可得：

$f_o=\frac{1}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_o}{{\mathrm{\μ}}_w}\frac{k_{\mathrm{rw}}}{k_{\mathrm{ro}}}}---\left(18\right)$

$f_w=\frac{1}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_w}{{\mathrm{\μ}}_o}\frac{k_{\mathrm{ro}}}{k_{\mathrm{rw}}}}---\left(19\right)$

式中：k_ro—原油相滲；

k_rw—地層水相滲；

μ_o—原油粘度；

μ_w—地層水粘度。

在步驟2中，由相滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，油水兩相相滲比值與損失前地下真實(shí)含油、含水飽和度S_o和S_w具有以下函數(shù)關(guān)系：

$\frac{k_{\mathrm{ro}}}{k_{\mathrm{rw}}}={\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bSw}}---\left(20\right)$

$\frac{k_{\mathrm{rw}}}{k_{\mathrm{ro}}}={\mathrm{me}}^{-\mathrm{nSo}}---\left(21\right)$

式中，a、b、m、n為相滲曲線指數(shù)，通過相滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定；

將式(15)、式(18)、式(21)代入式(16)分流，可得

$\mathrm{\Δ}{V}_o=V_p\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_o}{{\mathrm{\μ}}_w}{\mathrm{me}}^{-\mathrm{nSo}}}---\left(22\right)$

將式(15)、式(19)、式(20)代入式(17)分流，可得

$\mathrm{\Δ}{V}_w=V_p\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_w}{{\mathrm{\μ}}_o}{\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bSw}}}---\left(23\right)$

由于ΔS_o＝ΔV_o/V_p，ΔS_w＝ΔV_w/V_p，式(23)、式(24)兩邊同時(shí)除以V_p，可得地下含油、含水飽和度的降壓脫氣校正值分別為

$\mathrm{\Δ}{S}_o=\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_o}{{\mathrm{\μ}}_w}{\mathrm{me}}^{-\mathrm{nSo}}}---\left(24\right)$

$\mathrm{\Δ}{S}_w=\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_w}{{\mathrm{\μ}}_o}{\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bSw}}}---\left(25\right)$

式中：ΔS_o—損失含油飽和度；

ΔS_w—損失含水飽和度；

S_o—損失前地下原始含油飽和度；

S_w—損失前地下原始含水飽和度。

在步驟3中，通過整合步驟1中由于孔隙體積及油水體積變化和步驟2中降壓脫氣排液造成流體飽和度損失變化兩個(gè)校正過程，建立了由于孔隙及油水體積變化和降壓脫氣排液造成流體飽和度損失變化的數(shù)學(xué)校正模型，可得S_w＝S_wr+ΔS_w，S_o＝S_or+ΔS_o，于是最終得到地下油氣損失前真實(shí)含油、含水飽 和度公式為：

$S_o=S_{\mathrm{or}}+\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_o}{{\mathrm{\μ}}_w}{\mathrm{me}}^{-\mathrm{nSo}}}---\left(26\right)$

$S_w=S_{\mathrm{wr}}+\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_w}{{\mathrm{\μ}}_o}{\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bSw}}}---\left(27\right)$

根據(jù)以上超越方程，得到損失前地下原始含油、含水飽和度。

本發(fā)明中的密閉取心井巖心樣品含油、含水飽和度測(cè)量結(jié)果的校正方法，解決密閉取心巖心樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)量的油水飽和度之和一般只有75％～85％，遠(yuǎn)低于理論值100％，巖心分析的油水飽和度較實(shí)際偏低的問題，實(shí)現(xiàn)了地層條件下油層含油飽和度、含水飽和度的準(zhǔn)確求取。該方法可以校正密閉取心井巖心樣品在現(xiàn)場(chǎng)取心過程中由于周圍物理?xiàng)l件的變化造成的巖石孔隙及油水體積變化以及巖心降壓脫氣排液等原因造成的含油飽和度、含水飽和度損失，為油藏工程優(yōu)化研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。使用該方法校正的勝利油區(qū)孤島油田檢A井167塊巖心樣品，校正后地層條件下油水飽和度之和非常接近理論值100％，且含水飽和度的校正幅度大于含油飽和度的校正幅度，符合驅(qū)替原理。由校正后含油飽和度計(jì)算的驅(qū)油效率與該井生產(chǎn)狀況吻合較好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的密閉取心井飽和度校正方法的一具體實(shí)施例的流程圖；

圖2為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中校正前含油、含水飽和度的分布與校正后含油、含水飽和度的分布對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的密閉取心井飽和度校正方法的流程圖。在步驟101，根據(jù)勝利油區(qū)孤島油田檢A井覆壓下巖石孔滲測(cè)定報(bào)告，可得檢A井地面孔隙度為Φ_s與地下孔隙度為Φ_r的關(guān)系式如下：

φ_r＝0.9334φ_s+0.0025，

式中：

Φ_s—巖心樣品地面測(cè)量孔隙度；

Φ_r—巖心樣品地下覆壓孔隙度；

由此可以計(jì)算巖石孔隙體積壓縮系數(shù)α：

$\frac{1}{\mathrm{\α}}=\frac{{\mathrm{\φ}}_s(1-{\mathrm{\φ}}_r)}{{\mathrm{\φ}}_r(1-{\mathrm{\φ}}_s)}$

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)密閉取心井巖心樣品含油、含水飽和度測(cè)量結(jié)果可以進(jìn)行由于巖石孔隙及油水體積變化造成的油水飽和度變化的校正：

$S_{\mathrm{or}}=B_o\frac{{\mathrm{\φ}}_s(1-{\mathrm{\φ}}_r)}{{\mathrm{\φ}}_r(1-{\mathrm{\φ}}_s)}{S}_{\mathrm{os}}$

$S_{\mathrm{wr}}=B_w\frac{{\mathrm{\φ}}_s(1-{\mathrm{\φ}}_r)}{{\mathrm{\φ}}_r(1-{\mathrm{\φ}}_s)}{S}_{\mathrm{ws}}$

式中：B_o—原油體積系數(shù)；

B_w—地層水體積系數(shù)；

S_os—地面條件下測(cè)量的脫氣含油飽和度；

S_or—地面測(cè)量含油飽和度對(duì)應(yīng)的地下含油飽和度；

S_ws—地面條件下測(cè)量的含水飽和度；

S_wr—地面測(cè)量含水飽和度對(duì)應(yīng)的地下含水飽和度；

式中，該區(qū)域目的層地層原油體積系數(shù)B_o＝1.110，地層水體積系數(shù)B_w＝1.020，代入上述公式將地面測(cè)量油水飽和度數(shù)據(jù)校正至相應(yīng)的地下狀態(tài)。流程進(jìn)入到步驟102。

在步驟102，根據(jù)檢A井油水相滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可確定油水兩相相滲比值與損失前地下真實(shí)含油、含水飽和度S_o和S_w具有以下函數(shù)關(guān)系：

$\frac{k_{\mathrm{ro}}}{k_{\mathrm{rw}}}={\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bSw}}$

$\frac{k_{\mathrm{rw}}}{k_{\mathrm{ro}}}={\mathrm{me}}^{-\mathrm{nSo}}$

式中：k_ro—原油相滲；

k_rw—地層水相滲；

μ_o—原油粘度；

μ_w—地層水粘度。

其中a＝1018967.0744，b＝20.7676，m＝1025.8738，n＝20.7676，該區(qū)域目的層原油粘度μ_o＝41.65mPa·s，地層水粘度μ_w＝0.3845mPa·s。

進(jìn)而可得油、水分流率方程：

$f_o=\frac{1}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_o}{{\mathrm{\μ}}_w}\frac{k_{\mathrm{rw}}}{k_{\mathrm{ro}}}}$

$f_w=\frac{1}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_w}{{\mathrm{\μ}}_o}\frac{k_{\mathrm{ro}}}{k_{\mathrm{rw}}}}$

在此基礎(chǔ)上，可分別計(jì)算油水兩相地下狀態(tài)下由于降壓脫氣造成的油水飽和度損失，建立降壓脫氣排液造成流體飽和度損失量公式：

$\mathrm{\Δ}{S}_o=\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_o}{{\mathrm{\μ}}_w}{\mathrm{me}}^{-\mathrm{nSo}}}$

$\mathrm{\Δ}{S}_w=\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_w}{{\mathrm{\μ}}_o}{\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bSw}}}$

式中：ΔS_o—損失含油飽和度；

ΔS_w—損失含水飽和度；

S_o—損失前地下原始含油飽和度；

S_w—損失前地下原始含水飽和度；

將已知參數(shù)代入上述公式，可得含油飽和度損失變化量ΔS_o與地下?lián)p失前真實(shí)含油飽和度S_o關(guān)系式以及含水飽和度損失變化量ΔS_w與地下?lián)p失前真實(shí)含水飽和度S_w關(guān)系式。流程進(jìn)入到步驟103。

在步驟103，整合步驟101與步驟102，建立由于孔隙及油水體積變化和降壓脫氣排液造成流體飽和度損失變化的數(shù)學(xué)校正模型，最終得到地下油氣損失前真實(shí)含油、含水飽和度公式：

$S_o=S_{\mathrm{or}}+\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_o}{{\mathrm{\μ}}_w}{\mathrm{me}}^{-\mathrm{nSo}}}$

$S_w=S_{\mathrm{wr}}+\frac{1-S_{\mathrm{wr}}-S_{\mathrm{or}}}{1+\frac{{\mathrm{\μ}}_w}{{\mathrm{\μ}}_o}{\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bSw}}}$

解以上超越方程，可得到地下油氣損失前真實(shí)含油、含水飽和度。

在應(yīng)用本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，對(duì)勝利油區(qū)孤島油田檢A井167塊巖心樣品的地面分析油水飽和度進(jìn)行了對(duì)比分析。檢A井取心目的層位為上第三系館陶組館三段，取心井段為1174.10～1203.50m，儲(chǔ)層平均孔隙度33％，平均滲透率2589×10^-3μm²，為一高孔高滲疏松砂巖儲(chǔ)層。

根據(jù)以上步驟，可以求得S_or、S_wr、μ_o和μ_w，由相滲曲線可確定a，b，m，n等參數(shù)的數(shù)值，結(jié)合最終校正公式，通過Matlab軟件可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于S_o和S_w的超越方程的數(shù)值求解。

檢A井校正前后的油水飽和度關(guān)系如圖2所示，圖2為檢A校正前含油、含水飽和度的分布與校正后含油、含水飽和度的分布對(duì)比圖。由圖2可以知，校正之后的真實(shí)油水飽和度之和平均值達(dá)到了98.8％，已經(jīng)非常接近100％，符合歸一化條件。對(duì)校正后地下原始含油、含水飽和度進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知，校正前的平均含油飽和為26.17％，平均含水飽和度為47.43％，校正后的平均含油飽和為32.38％，平均含水飽和度為67.62％，含油飽和校正幅度為6.21％，含水飽和度校正幅度為20.19％，含水飽和度的校正幅度大于含油飽和度的校正幅度，符合驅(qū)替原理。

經(jīng)過含油、含水飽和度校正后，檢A井驅(qū)油效率為50.98％，較校正之前的60.31％降低9.33％。從各含油小層驅(qū)油效率來看，Ng3⁴小層的驅(qū)油效率最高，大于55％，Ng3³和Ng3⁵小層驅(qū)油效率較Ng3⁴小層低，但也大于48％，驅(qū)油效率較高。該井在取心結(jié)束后進(jìn)行了投產(chǎn)，2009年6月24日射孔Ng3⁴小層(1210.6～1213.6m)，不出油。2009年7月29日射孔Ng3³小層(1190.9～1193m，1197～1200m)，初期峰值日油1.5t/d，截止2010年4月29日，累計(jì)產(chǎn)油146.5t，平均日油0.41t/d，日液31.8t/d，綜合含水98.2％。其生產(chǎn)情況與經(jīng)過校正后計(jì)算的驅(qū)油效率吻合較好，從而也驗(yàn)證了該校正方法的合理性和準(zhǔn)確性。