王培春 呂洪志

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

低阻油層含水飽和度計(jì)算方法研究
——以渤海A油田新近系低阻油層為例

王培春 呂洪志

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

針對(duì)渤海A油田新近系低阻油層評(píng)價(jià)中存在的問題,提出了一種利用毛管壓力資料并由J函數(shù)計(jì)算低阻油層含水飽和度的方法。利用本文方法,成功地解決了A油田低阻油層含水飽和度計(jì)算的難題,也為今后其它類似油田低阻油層含水飽和度的定量解釋提供了新思路。

低阻油層 含水飽和度 毛管壓力 J函數(shù) 渤海A油田 新近系

1 問題的提出

近幾年在渤海地區(qū)新近系發(fā)現(xiàn)了許多低阻油層[1],雖然有研究者對(duì)低阻油層的成因進(jìn)行了探討,但對(duì)于低阻油層的定量研究尚未取得突破性進(jìn)展,而常規(guī)的含水飽和度計(jì)算公式(如A rchie公式、W axm an-Sm its方程)難以滿足低阻油層評(píng)價(jià)的需要。

圖1為渤海A油田1井新近系目的層段常規(guī)測(cè)井曲線圖,通過MDT測(cè)壓確定A、D層為水層,B、C層為油層。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),油層B深側(cè)向電阻率值明顯低于油層C的深側(cè)向電阻率值,且低于水層A的深側(cè)向電阻率值。假如采用常規(guī)測(cè)井方法,利用同樣的處理參數(shù)計(jì)算該井段的含水飽和度,得到的結(jié)果肯定是油層B的含油飽和度要低于水層A的含油飽和度,這顯然與實(shí)際情況不符。

針對(duì)渤海地區(qū)新近系低阻油層含水飽和度定量解釋中存在的上述問題,筆者根據(jù)渤海A油田1、2井巖心樣品的毛管壓力數(shù)據(jù),以及目的層段的MDT和實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的界面張力等資料,在詳細(xì)分析國內(nèi)外同行研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了一種利用毛管壓力資料并由J函數(shù)計(jì)算低阻油層含水飽和度的方法,即根據(jù)實(shí)驗(yàn)室毛管壓力分析數(shù)據(jù)建立J函數(shù)與含水飽和度的關(guān)系式,并通過油柱高度、油水界面張力、油水密度差等參數(shù)計(jì)算J函數(shù),進(jìn)而計(jì)算出低阻油層的含水飽和度。利用本文提出的方法,成功地解決了A油田低阻油層含水飽和度計(jì)算的難題,也為今后其他類似油田低阻油層含水飽和度的定量解釋提供了新的思路。

圖1 渤海油田A 1井目的層段常規(guī)測(cè)井曲線圖

2 利用J函數(shù)計(jì)算低阻油層含水飽和度方法原理

J函數(shù)與儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率,油藏的油、水性質(zhì),以及油水界面以上的油柱高度有關(guān),而與儲(chǔ)層的電阻率無關(guān)[2],這就為解決由多種因素引起的低阻油層含水飽和度的計(jì)算提供了方便。

J函數(shù)可以用下列方程表示[3]

根據(jù)Corey’s方程,含水飽和度與毛管壓力之間的關(guān)系可以寫成[2]

由式(1)和式(2)可得

式(1)～(3)中:pc為油藏條件下的毛管壓力,M Pa; σ為油藏條件下的界面張力,mN/m;θ為油藏條件下的潤濕角,(°);K為滲透率,mD;φ為孔隙度,%; pe為門檻壓力,M Pa;λ為巖性系數(shù),與孔隙度和滲透率有關(guān),無量綱;Swe為有效含水飽和度,小數(shù);J100為含水飽和度100%時(shí)的J函數(shù)。其中,界面張力可在實(shí)驗(yàn)室通過吊片法(測(cè)定較高的界面張力,如100～102mN/m)、懸滴法(中等的界面張力,如10-1～102mN/m)或旋轉(zhuǎn)液滴法(微乳液和油、水的低界面張力或超低界面張力,如10-1～10-3mN/m)測(cè)量[4],潤濕角可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)量得到,孔隙度和滲透率可以由實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析結(jié)果或測(cè)井解釋結(jié)果獲得,J100和λ可以根據(jù)巖心分析孔隙度和滲透率以及巖心毛管壓力分析數(shù)據(jù)得到的J函數(shù)與有效含水飽和度交會(huì)圖分析得到,而油藏條件下的毛管壓力可由下式獲得1),即

式(4)中:ρo、ρw分別是油和水的密度,g/cm3;H是油水界面以上的油柱高度,m。

3 渤海A油田新近系低阻油層含水飽和度計(jì)算實(shí)例

3.1 實(shí)驗(yàn)室條件下J函數(shù)與S we關(guān)系的建立

表1、2分別是渤海A油田1、2井新近系低阻油層段的毛管壓力分析數(shù)據(jù),根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得到實(shí)驗(yàn)室條件下J函數(shù)與Swe的交會(huì)圖(圖2)。

表1 A油田1井半滲透隔板法毛管壓力分析數(shù)據(jù)

表2 A油田2井半滲透隔板法毛管壓力分析數(shù)據(jù)

圖2 渤海A油田1、2井目的層段實(shí)驗(yàn)室條件下J函數(shù)與S we關(guān)系圖

3.2 油藏條件下J函數(shù)的求取

在已知A油田低阻油層實(shí)驗(yàn)室條件下J函數(shù)與Swe關(guān)系的基礎(chǔ)上,只要得到油藏條件下的J函數(shù)值,就可以依據(jù)圖2中的關(guān)系式得到油藏的有效含水飽和度。

(1)p c值

對(duì)A油田目的層段進(jìn)行了MDT測(cè)壓,根據(jù)測(cè)壓數(shù)據(jù)可以得到油層和水層的流體密度;然后分別繪制流體密度與深度的線性關(guān)系圖(圖3),通過圖中的關(guān)系式可得到油層和水層的密度值,即

圖3 渤海A油田目的層段流體密度與深度關(guān)系圖

式(5)、(6)中:TVDSS是海拔深度,m。這樣,再根據(jù)式(4)可以計(jì)算出pc值。

(2)φ和K值

渤海A油田目的層段φ和K值采用巖心標(biāo)定測(cè)井解釋孔隙度的方法求得。經(jīng)標(biāo)定,該油田由密度測(cè)井計(jì)算的孔隙度與巖心分析孔隙度有很好的一致性,因此目的層段的孔隙度可由密度計(jì)算公式求得;滲透率采用巖心分析滲透率與孔隙度的相關(guān)關(guān)系計(jì)算求得。

(3)σ值

渤海A油田目的層段σ值由實(shí)驗(yàn)室通過旋轉(zhuǎn)液滴法測(cè)得,其結(jié)果如表3所示。

表3 渤海A油田目的層段旋轉(zhuǎn)液滴法界面張力測(cè)量結(jié)果

根據(jù)表3中數(shù)據(jù)擬合可知,渤海A油田目的層段界面張力(IFT)與油水密度差存在如下關(guān)系:

IFT=5.340 6×e30.734(ρw-ρo)(7)

根據(jù)式(7)可以求出A油田目的層段在不同油水密度差情況下的界面張力。

(4)θ值

由于渤海A油田目的層段無潤濕角實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù),因此采用優(yōu)化逼近的方法獲得:①潤濕角取A油田經(jīng)驗(yàn)值,計(jì)算地層條件下的J函數(shù)值;②根據(jù)J函數(shù)與有效含水飽和度的關(guān)系,求出有效含水飽和度;③根據(jù)A油田由實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)得到的含水飽和度、油和水的相對(duì)滲透率、含水率之間的關(guān)系(圖4),預(yù)測(cè)目的層段的含水率;④對(duì)比預(yù)測(cè)含水率與DST實(shí)測(cè)含水率,如果兩者相差大,則改變潤濕角的值,重復(fù)②～④,直到預(yù)測(cè)含水率與DST實(shí)測(cè)含水率接近。

圖4 渤海A油田目的層段油、水的相對(duì)滲透率和分流量曲線

在A油田,經(jīng)過與DST實(shí)測(cè)含水率的對(duì)比,當(dāng)潤濕角是78°時(shí),預(yù)測(cè)含水率與DST實(shí)測(cè)含水率接近(表4、5)。因此A油田目的層段的潤濕角確定為78°。

表4 渤海A油田目的層段含水飽和度與含水率的關(guān)系

表5 渤海A油田2井DST實(shí)測(cè)毛管壓力模型的含水飽和度

3.3 計(jì)算結(jié)果對(duì)比

表6示出了利用J函數(shù)和W axm an-Sm its方程計(jì)算得到的1、2井低阻層段的含水飽和度。對(duì)比計(jì)算結(jié)果表明,在低阻目的層段,利用J函數(shù)計(jì)算得到的含水飽和度值介于35.3%～44.5%,符合實(shí)際油層情況,而利用W axm an-Sm its方程計(jì)算得到的含水飽和度值高達(dá)100%,與實(shí)際的試油結(jié)果完全相反。這說明,針對(duì)渤海A油田新近系低阻油層,利用J函數(shù)計(jì)算的含水飽和度能準(zhǔn)確地反映出地下流體飽和度的特征。

表6 J函數(shù)法與常規(guī)方法計(jì)算的渤海A油田新近系低阻油層含水飽和度對(duì)比結(jié)果

4 結(jié)論

本文提出了通過J函數(shù)計(jì)算低阻油層含水飽和度的方法。經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證,在確定油水界面的基礎(chǔ)上,通過毛管壓力資料可以較準(zhǔn)確地進(jìn)行低阻油層含水飽和度的定量解釋。

[1] 呂洪志,李興麗,顧保祥.渤海新近系低電阻率油層成因及測(cè)井響應(yīng)特征[J].中國海上油氣,2006,18(2):97-102.

[2] HAW K INS JM.Integrated formation evaluation with regression analysis[C].SPE 28244,1994.

[3] 楊通佑,范尚炯,等.石油及天然氣儲(chǔ)量計(jì)算方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,1990.

[4] 何更生.油層物理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994.

(編輯:周雯雯)

A research on the method to calculate water saturation for low-resistivity oil pays: a case from Neogene pay of Bohai A oilfield

Wang Peichun Lü Hongzhi
(Bohai Oilfield Research Institute of Exploration and Development,Tianjin B ranch of CNOOC Ltd.,Tianjin,300452)

In view of the problem occurred in evaluating Neogene low-resistivity oilpay in Bohai A oilfield, a method to calculate water saturation by using capillary pressure data and J function is developed.The problems in calculating water saturation of the low-resistivity oilpay in Bohai A oilfield have been successfully solved by applying this method,which also provides a new idea for future quantitative interpretation of low-resistivity pays in other fields.

low-resistivity oil pay;water saturation; capillary pressure;J function;Bohai A oilfield;Neogene

王培春,男,2008年畢業(yè)于西南石油大學(xué)地球探測(cè)與信息技術(shù)專業(yè),獲碩士學(xué)位,現(xiàn)主要從事測(cè)井解釋與評(píng)價(jià)工作。地址:天津市塘沽區(qū)閘北路609信箱(郵編:300452)。

1)MAY A,李興麗.CFD111油田巖石物理研究.2001.

2009-03-31 改回日期:2009-05-31