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含油氣飽和度是評價油氣藏、計算油氣田地質(zhì)儲量的重要參數(shù)之一。密閉取心資料是獲取飽和度參數(shù)最直接的方法，也是測井解釋飽和度結(jié)果的重要參考標準[1-3]。珠江口盆地（西部）珠江組一段上部存在大量的低阻油層，其巖性主要為油斑、油浸泥質(zhì)粉砂巖，具有泥質(zhì)重、束縛水含量高的特征。為了準確評價該地區(qū)低阻油層的含水飽和度，該區(qū)域從2013年開始進行了數(shù)次密閉取心作業(yè)，并嘗試使用常規(guī)的密閉取心飽和度方法進行校正[4-7]，但校正后的含水飽和度偏高，校正效果不理想。

本文分析了造成密閉取心飽和度損失的主要因素，著重分析了高泥質(zhì)含量對飽和度測量值的影響，在充分考慮影響密閉取心飽和度各種因素的基礎上，提出了高泥質(zhì)含量儲層的黏土水校正新方法，利用該方法對X4井密閉取心飽和度進行了校正，校正結(jié)果與核磁束縛水飽和度吻合很好，使密閉取心飽和度平均增加約7%。

1 研究區(qū)儲層特征

珠江口盆地（西部）珠江組一段上部存在大量的低阻油層，其巖性主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。巖心、壁心粒度資料分析表明，巖石顆粒整體較細，儲層泥質(zhì)含量普遍較高，主要分布在25%～45%（圖1）。

圖1 珠江口盆地（西部）低阻油層泥質(zhì)含量直方圖Fig.1 Shale content histogram of low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

對該地區(qū)低阻油層儲層段黏土礦物進行了X衍射分析（表1），黏土礦物以伊蒙混層為主，其含量超過了50%，其余黏土礦物有伊利石、高嶺石和綠泥石。掃描電鏡資料表明，伊蒙混層呈片絮狀存在于顆粒表面，這增加了黏土晶面，使得黏土礦物具很強的親水性，導致儲層束縛水含量較高。

表1 珠江口盆地低（西部）阻油層黏土礦物X衍射Table1 X-ray diffraction of clay minerals of low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

2 密閉取心飽和度影響因素分析

密閉取心資料是獲取飽和度最直接的方法，也是測井飽和度解釋的重要參考標準。在巖心從取出到測量得到油、水飽和度的整個過程中，多種因素會對飽和度測量結(jié)果造成影響[8-10]，主要有以下原因：①當巖心從井下上提至地面過程中，由于降溫、降壓，導致脫氣，而脫氣會帶出部分水分；②巖心從地層到地面后體積膨脹，引起的孔隙體積變大，導致飽和度降低，其中物性越好，孔隙體積變化越大，飽和度降低越明顯；③巖心冰凍后體積膨脹，導致飽和度降低；④密閉取心過程中仍然有少量鉆井液濾液浸入；⑤巖心剖開后及取樣過程中的流體散失。

珠江口盆地（西部）密閉取心測量結(jié)果除了受到上述因素的影響外，該地區(qū)儲層的高泥質(zhì)含量也會對結(jié)果造成影響。

密閉取心飽和度分析通常有庫侖法和蒸餾法兩種方法。蒸餾法確定巖心飽和度主要是把巖樣中的水蒸餾出來，利用溶劑把油抽提出來；蒸餾法的實驗條件是100℃烘干48 h以上。由于該地區(qū)低阻油層巖樣中含有大量的蒙脫石黏土，在巖石烘干過程中會將黏土水蒸餾出來，導致測得的含水飽和度偏高[11]。庫侖法確定巖心飽和度主要利用水與乙醇無限量混溶的特性，將巖樣中的水溶于一定量的乙醇，然后用庫侖儀測定乙醇中的水分，通過質(zhì)量差確定油的含量。由于該地區(qū)低阻油層巖樣為疏松、泥質(zhì)較重的泥質(zhì)粉砂巖，在實驗過程中要對樣品進行碎樣處理，會將黏土中的水分萃取，導致測得的含水飽和度偏高。因此，對于該地區(qū)密閉取心樣品，除了進行常規(guī)的飽和度校正外，還要進行黏土水校正。

此外，珠江口盆地低阻油層密閉心分析的含油飽和度（So）與含水飽和度（Sw）之和主要分布在75%～95%（圖2），需要針對以上分析的影響因素對巖心油、水飽和度進行校正，且校正后的油、水飽和度之和應為100%。

圖2 珠江口盆地（西部）低阻油層密閉取心飽和度統(tǒng)計直方圖Fig.2 Saturation statistical histogram of sealed core of low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

3 高泥質(zhì)含量儲層密閉取心飽和度校正方法

根據(jù)前人的研究成果[12-19]，常規(guī)密閉心校正步驟通常有巖心孔隙體積、流體體積校正和補油補水校正。考慮到珠江口盆地（西部）低阻油層儲層泥質(zhì)重、束縛水含量高，常規(guī)方法校正后的含水飽和度偏高，校正效果不理想，在常規(guī)方法校正基礎上提出了黏土水校正方法，進而建立了一種高泥質(zhì)含量儲層密閉取心飽和度的校正新方法。

3.1 巖心孔隙體積、流體體積校正

巖心從地下取至地面，由于溫壓條件發(fā)生變化，其孔隙體積和流體體積也隨之改變。其中，油體積變小，水體積基本不變，進而引起實測飽和度變化，因此需要對巖心含水飽和度進行校正。首先依據(jù)區(qū)域覆壓公式對孔隙體積校正，再依據(jù)實驗室測量的體積系數(shù)對流體體積進行校正，其飽和度校正公式為

式（1）、（2）中：Sw為地層含水飽和度，%；So為地層含油飽和度，%；S′w為密閉取心測量的含水飽和度，%；S′o為密閉取心測量的含油飽和度，%；φ地面為地面孔隙度，%；φ地下為地下孔隙度，%；Bw為地層水體積系數(shù)，約等于1；Bo為原油體積系數(shù)，指原油在地下的體積與其在地面脫氣后的體積之比，該地區(qū)低阻油層實驗室測定值為1.032。

3.2 黏土水校正

珠江口盆地（西部）低阻油層泥質(zhì)含量高，前文已分析實驗室測量的含水飽和度包含黏土水體積，這就使得計算的含水飽和度偏大，需要將此部分水體積去除。實驗分析的含水飽和度水體積包括3個部分：可動水、毛管水和黏土水，如圖3a所示，那么實驗分析的含水飽和度計算公式如下：

則有

式（3）、（4）中：S′w為實驗分析含水飽和度，%；φw為巖石有效水孔隙度，為可動水孔隙度和毛管水孔隙度之和，%；φ′e為實驗分析孔隙度，%；φcl為黏土水孔隙度，%。

根據(jù)圖3a所示，實驗分析含油飽和度計算公式如下：

則有

式（5）、（6）中：S′o為實驗分析含油飽和度，%；φo為巖石油孔隙度，%。

地層條件下含水飽和度的水體積包括2個部分：可動水和束縛水，如圖3b所示，地層條件下的含水飽和度計算公式如下：

圖3 實驗條件和地層條件下密閉取心飽和度模型Fig.3 Saturation model of sealed core under laboratory conditions and formation condition

根據(jù)圖3b所示，地層條件下含油飽和度計算公式如下：

式（7）、（8）中：Sw為地層條件含水飽和度，%；So為地層條件含油飽和度，%。

黏土水孔隙度的確定方法有2種：核磁資料確定和常規(guī)物性方法。

第1種方法是核磁資料法。選擇該地區(qū)低阻油層附近的純泥巖，使用核磁資料確定純泥巖黏土水孔隙在18%～25%（圖4），粒度資料分析表明儲層段黏土含量分布在20%～30%，那么儲層段的黏土水孔隙為純泥巖黏土水孔隙與儲層段黏土含量的乘積，分布在3.6%～7.5%。

圖4 珠江口盆地（西部）低阻油層附近的純泥巖黏土水孔隙體積頻率直方圖Fig.4 Frequency histogram of Clay Water pore in shale formation near low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

第2種方法是常規(guī)物性法。前文提到在進行密閉心飽和度實驗時，當實驗溫度過高，會導致黏土脫水；同樣，當進行常規(guī)物性實驗時，由于實驗溫度較高和實驗時間較長，巖心實驗確定的孔隙度更接近于測井定義的總孔隙度[11]。那么，巖心實驗分析孔隙度與有效孔隙度的差值即為黏土水體積，儲層段有效孔隙度可以使用核磁資料來確定，該地區(qū)低阻油層儲層段巖心分析孔隙度與核磁有效孔隙度的差值分布在4%～7%（表2）。

綜上所示，考慮2種確定黏土水孔隙的確定方法，該地區(qū)低阻油層黏土水孔隙取值為4%～7%。

表2 珠江口盆地（西部）低阻油層儲層段巖心分析孔隙度與核磁有效孔隙度數(shù)據(jù)Table2 Core analysis porosity and nuclear magnetic effective porosity data of low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

3.3 補油補水校正

對于該地區(qū)低阻油層，作飽和度校正時只需考慮油水兩相的情況。根據(jù)儲層流體性質(zhì)特征可分為3種情況：當儲層為純油層時，密閉心從取心到實驗過程中只發(fā)生了油體積丟失，校正過程直接補油；當儲層為純水層或強水淹層時，密閉心從取心到實驗過程中只發(fā)生了水體積丟失，校正過程直接補水；而對于弱—中水淹層或油水同層，利用統(tǒng)計法補油、補水。

在儲層原始狀態(tài)下，油、水飽和度滿足以下關系：

式（9）中：So為地層原始含油飽和度，%；Sw為地層原始含水飽和度，%。

前人研究表明，同一口井在各個外界影響條件基本相同的條件下（如取心井段壓力、溫度、取心工藝、飽和度工藝等），從取心到最終得到巖心分析數(shù)據(jù)過程中，如果按油加水飽和度進行分區(qū)間分析，則油、水損失率為常數(shù)[20-21]，設原油剩余率為常數(shù)X，水剩余率為常數(shù)Y，則有

式（10）中：S′o為巖心分析含油飽和度，%；S′w為巖心分析含水飽和度，%。

將密閉巖心化驗分析的油加水飽和度按5%的步長分成7個區(qū)間，在每個區(qū)間內(nèi)對數(shù)據(jù)點進行線性回歸結(jié)果，各區(qū)間含油飽和度、含水飽和度之間存在較好的線性關系，其關系式可表達為

式（11）中：a為截距；b為斜率。

密閉取心不同飽和度區(qū)間的a、b數(shù)值見表3，a、b數(shù)值在不同的飽和度區(qū)間內(nèi)會有一定的差別。由于式（10）與式（11）表征同一物理意義，故可求出

表3 珠江口盆地（西部）低阻油層密閉取心分析不同飽和度區(qū)間的a、b值Table3 a，b value in different distribution interval of the saturation of sealed core analysis of low resistivity reservoirs in the western Pear River Mouth Basin

這樣，經(jīng)過校正后的油、水飽和度計算公式為

圖5 珠江口盆地（西部）X4井密閉取心飽和度校正結(jié)果Fig.5 Saturation correction result of sealed core in Well X4 in the western Pearl River Mouth Basin

4 校正結(jié)果分析

圖5為珠江口盆地（西部）X4井密閉取心飽和度經(jīng)過各種校正后的分析結(jié)果，該儲層段經(jīng)射孔生產(chǎn)，日產(chǎn)油90 m3左右，不產(chǎn)水，表明為純油層，那么核磁測井計算的含水飽和度曲線即為束縛水飽和度。圖5中，第6、7、8道的數(shù)據(jù)點分別為實驗室原始測量含油飽和度、常規(guī)方法校正含油飽和度和黏土水方法校正含油飽和度，測井曲線為核磁測井含油飽和度曲線。從圖5可以看出，該井密閉取心段實驗室原始測量（校正前）的含油飽和度均值為15.13%，常規(guī)方法未經(jīng)過黏土水校正的含油飽和度均值為25.46%，經(jīng)過黏土水校正的含油飽和度均值為32.86%，核磁測井的含油飽和度均值為30.87%；經(jīng)過黏土水校正得到的飽和度與核磁曲線飽和度結(jié)果吻合較好，該方法可使密閉取心含油飽和度平均增加約7%。圖6是本井密閉取心分析飽和度與核磁計算的飽和度誤差對比圖，可以看出，黏土水校正后的含油飽和度均值基本落在對角線45°兩側(cè)，誤差在±5%左右。由此可見，黏土水方法校正結(jié)果更接近儲層實際情況，該方法更加適合高泥質(zhì)含量儲層的密閉取心飽和度校正。

圖6 珠江口盆地（西部）X4井密閉取心分析含油飽和度和核磁含油飽和度誤差對比Fig.6 Error comparison of Well X4 between sealed core oil saturation and oil saturation of NMR in the western Peal Mouth Basin

5 結(jié)論

1）珠江口盆地（西部）珠江組一段儲層泥質(zhì)含量較高，在密閉取心飽和度試驗過程中會將儲層中的束縛水蒸餾或者萃取出來，導致測得的含水飽和度偏高。

2）針對本區(qū)域泥質(zhì)含量高的特征，在常規(guī)方法校正基礎上提出了黏土水校正方法，進而建立了一種高泥質(zhì)含量儲層密閉取心飽和度的校正新方法。利用本文方法對該地區(qū)X4井的密閉取心飽和度進行了校正，結(jié)果表明校正后的巖心飽和度與核磁測井飽和度吻合很好，可使密閉取心含油飽和度平均增加約7%。