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)

針對渤海A油田新近系低阻油層評價中存在的問題,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],雖然有研究者對低阻油層的成因進行了探討,但對于低阻油層的定量研究尚未取得突破性進展,而常規(guī)的含水飽和度計算公式(如A rchie公式、W axm an-Sm its方程)難以滿足低阻油層評價的需要。

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

針對渤海地區(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和實驗室測得的界面張力等資料,在詳細分析國內外同行研究結果的基礎上,提出了一種利用毛管壓力資料并由J函數(shù)計算低阻油層含水飽和度的方法,即根據(jù)實驗室毛管壓力分析數(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)計算J函數(shù),進而計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)測井曲線圖

2 利用J函數(shù)計算低阻油層含水飽和度方法原理

J函數(shù)與儲層的孔隙度、滲透率,油藏的油、水性質,以及油水界面以上的油柱高度有關,而與儲層的電阻率無關[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,無量綱;Swe為有效含水飽和度,小數(shù);J100為含水飽和度100%時的J函數(shù)。其中,界面張力可在實驗室通過吊片法(測定較高的界面張力,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)測量[4],潤濕角可在實驗室內測量得到,孔隙度和滲透率可以由實驗室?guī)r心分析結果或測井解釋結果獲得,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算實例

3.1 實驗室條件下J函數(shù)與S we關系的建立

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)可得到實驗室條件下J函數(shù)與Swe的交會圖(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井目的層段實驗室條件下J函數(shù)與S we關系圖

3.2 油藏條件下J函數(shù)的求取

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

(1)p c值

對A油田目的層段進行了MDT測壓,根據(jù)測壓數(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系圖(圖3),通過圖中的關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系圖

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

(2)φ和K值

渤海A油田目的層段φ和K值采用巖心標定測井解釋孔隙度的方法求得。經(jīng)標定,該油田由密度測井計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算公式求得;滲透率采用巖心分析滲透率與孔隙度的相關關系計算求得。

(3)σ值

渤海A油田目的層段σ值由實驗室通過旋轉液滴法測得,其結果如表3所示。

表3 渤海A油田目的層段旋轉液滴法界面張力測量結果

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驗分析數(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)驗值,計算地層條件下的J函數(shù)值;②根據(jù)J函數(shù)與有效含水飽和度的關系,求出有效含水飽和度;③根據(jù)A油田由實驗室分析數(shù)據(jù)得到的含水飽和度、油和水的相對滲透率、含水率之間的關系(圖4),預測目的層段的含水率;④對比預測含水率與DST實測含水率,如果兩者相差大,則改變潤濕角的值,重復②～④,直到預測含水率與DST實測含水率接近。

圖4 渤海A油田目的層段油、水的相對滲透率和分流量曲線

在A油田,經(jīng)過與DST實測含水率的對比,當潤濕角是78°時,預測含水率與DST實測含水率接近(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系

表5 渤海A油田2井DST實測毛管壓力模型的含水飽和度

3.3 計算結果對比

表6示出了利用J函數(shù)和W axm an-Sm its方程計算得到的1、2井低阻層段的含水飽和度。對比計算結果表明,在低阻目的層段,利用J函數(shù)計算得到的含水飽和度值介于35.3%～44.5%,符合實際油層情況,而利用W axm an-Sm its方程計算得到的含水飽和度值高達100%,與實際的試油結果完全相反。這說明,針對渤海A油田新近系低阻油層,利用J函數(shù)計算的含水飽和度能準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)方法計算的渤海A油田新近系低阻油層含水飽和度對比結果

4 結論

本文提出了通過J函數(shù)計算低阻油層含水飽和度的方法。經(jīng)實例驗證,在確定油水界面的基礎上,通過毛管壓力資料可以較準確地進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井響應特征[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.石油及天然氣儲量計算方法[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)于西南石油大學地球探測與信息技術專業(yè),獲碩士學位,現(xiàn)主要從事測井解釋與評價工作。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