第四章飽和度等蔡忠賢

1、第四章第四章 儲油（氣）巖石流體飽和度和其它物理性質(zhì)儲油（氣）巖石流體飽和度和其它物理性質(zhì)1 1 儲油（氣）巖石的流體飽和度儲油（氣）巖石的流體飽和度某種流體在巖石孔隙中占據(jù)空間體積的百分?jǐn)?shù)或小數(shù)即為該流體的飽和度。石油在巖石孔隙中占據(jù)空間體積的百分?jǐn)?shù)或小數(shù)即為油飽和度（含油飽和度）。地層水在巖石孔隙中占據(jù)空間體積的百分?jǐn)?shù)或小數(shù)即為水飽和度（含水飽和度）。天然氣在巖石孔隙中占據(jù)空間體積的百分?jǐn)?shù)或小數(shù)即為氣飽和度（含氣飽和度）。%100peouoVVS%100pewuwVVS)100(wooSSS式中：So、Sg、Sw分別為油層條件下的油、氣水飽和度，小數(shù)或百分?jǐn)?shù)；Vou、Vwu油層條件下的油、

2、水體積（cm3）； Vpe巖樣有效孔隙體積（cm3）。一、流體飽和度的概念 通過實驗室測定并計算飽和度時，應(yīng)當(dāng)是指那些儲存在巖石有效孔隙（連通孔隙），處于油層壓力、溫度下（有大量天然氣溶解于油及水中，改變了它們的體積）的飽和度。即如下各式所示：%100beoooVbVS%100bewwwVbVS)100(wooSSS式中：So、Sg、Sw分別為油層條件下的油、氣水飽和度，小數(shù)或百分?jǐn)?shù)；Vb巖樣體積（cm3）；Vo、Vw在標(biāo)準(zhǔn)狀況下抽提和蒸餾出來的油、水體積（cm3）；bo、bw油層條件下油和水的體積系數(shù)，小數(shù)。到開發(fā)后期，剩留油在油層內(nèi)不可流動時。在勘探階段（油藏還沒有投入開發(fā)以前）所測的流體

3、飽和度原始含水飽和度束縛水飽和度原始含油飽和度在開發(fā)階段測定的流體飽和度含油飽和度目前含油飽和度含水飽和度目前含水飽和度含氣飽和度目前含氣飽和度原始含氣飽和度飽和度的不同名稱剩余油飽和度 殘余油飽和度二、影響儲油（氣）巖石流體飽和度的因素 （1）儲油（氣）巖石的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性：儲油（氣）巖石的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性是影響油氣飽和度的關(guān)鍵因素。一般來說，孔隙半徑大、孔喉比值小、孔隙配位數(shù)大（孔隙連通系數(shù)接近1）、孔隙曲折度小、孔隙內(nèi)壁光滑，那么巖石滲透性好，油氣排驅(qū)水的阻力就小，因而油氣飽和度就高，反之就低。 （2）儲油（氣）巖石的表面性質(zhì)：儲油（氣）巖石顆粒較粗、比面小，那么顆粒表面吸附水就少，殘

4、余水飽和度低，這樣油氣飽和度就高；相反油氣飽和度就低。除此，巖石潤濕性也影響著油氣飽和度，譬如親水的巖石，油氣就難將水排出，因而油氣飽和度就低；相反，親油的巖石，油氣就易將水排出，使得油氣飽和度增高。 （3）油氣性質(zhì)：油氣相對密度不同，直接影響到油氣的飽和度。其次是油氣粘度，一般來說，較稠的油粘度大，所受的阻力也大，這就減少了排水動力，使油氣不易進(jìn)入孔隙，殘余水含量高，因此油氣飽和度變低；反之油氣飽和度高。 （4）油氣排水的動力：油氣排水的動力大，則被排出的水就多，油氣飽和度就高；相反就低。三、儲油（氣）巖流體飽和度的測定及其研究方法巖心直接測定方法巖心間接測定法油層物理模型測井計算方法一、實

5、驗室?guī)r心直接測定法1、蒸餾法使用溶劑（甲苯或四氯化碳）抽提出巖心內(nèi)流體（實驗測定用的溶劑一般采用比重比水小而沸點比水高的溶劑）巖樣的孔隙體積測出的水的重量心的重量經(jīng)抽提、洗凈烘干后巖抽提前巖心的重量popwoVWWWVWWWS32121)(2、干餾法測定原理：通過儀器對巖心進(jìn)行高溫烘烤，冷凝收集以及相關(guān)校正后得到油水體積。一般加溫過程分二個階段第一個階段是先均勻加溫至350360度（2030分鐘），主要目的是將巖樣中的束縛水解吸第二個階段為進(jìn)一步加溫至500左右（2030分鐘），主要目的是將巖樣中的石油干餾出來。計量干餾出的水和油的體積。一般根據(jù)巖心測定的含油飽和度均較地下的低，只在一下情況下

6、較為接近：1、已經(jīng)水淹的地區(qū)殘余油中不含或很少含溶解氣；2）在壓力衰竭帶鉆取巖心，由于壓力降低可導(dǎo)致流體收縮、溢流和被逐出，因而測出的飽和度普遍偏小，實際應(yīng)用中可根據(jù)實驗室測得的數(shù)據(jù)乘以原油的地層體積系數(shù)，再乘以一個校正系數(shù)（1.15）大致可以獲得校正。如何取得保持流體原始狀態(tài)的巖心也是準(zhǔn)確確定殘余油飽和度的關(guān)鍵，一般采用巖心壓力保持取心筒或密閉取心筒等裝置。二、巖心間接分析法用巖石相對滲透率與流體飽和度的關(guān)系曲線確定用巖石相對滲透率與流體飽和度的關(guān)系曲線確定束縛束縛水飽和度水飽和度和和殘余油飽和度殘余油飽和度三、經(jīng)驗關(guān)系法（油層物理模型）1 1、按粒度中值，有效孔隙度計算束縛水飽和度、按粒度

7、中值，有效孔隙度計算束縛水飽和度根據(jù)我國大慶、勝坨、大港、高河西、老君廟油田巖心實測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)束縛水飽和度為其粒度中值及連通孔隙度的函數(shù)，當(dāng)粒度中值在0.04-0.3變化時，對于一個粒度中值，束縛水飽和度與孔隙度之間的經(jīng)驗方程趨于雙對數(shù)曲線形式（1）高、中孔隙度（20）砂巖儲層通式正好相反變化而減小，隙度增大和親水性變強隨膠結(jié)程度變?nèi)?，隨孔類型有關(guān)。程度、潤濕性以及油藏與砂巖的孔隙度、膠結(jié)，為近似常數(shù)；，3030212132106 . 35 . 1log)log(logAAAAAAAAAAMDAASwi適用于渤海灣下第三系（東營沙河街組二段）地層的關(guān)系式)25. 04 . 0(114.

8、0log)6 . 3log5 . 1 (36. 0logMDSwi適用于大慶油田各主力層系及我國東部地區(qū)下第三系中下部地層的關(guān)系式)2 . 03 . 0(1 . 0log)6 . 3log5 . 1 (36. 0logMDSwi適用于渤海灣盆地上第三系地層（強親水性，膠結(jié)疏松砂巖）的關(guān)系式)2 . 03 . 0(18. 0log)6 . 3log5 . 1 (18. 0logMDSwi（2）適用于低孔隙度（20）砂巖儲層的通式8 . 07 . 03 . 38 . 901log)log()1log(32121032103210關(guān)，一般為與壓實程度和潤濕性有，可視為常數(shù)，為經(jīng)驗常數(shù)；，BBBBBB

9、BBBBBBMDBBSwi2、按滲透率與含水飽和度的關(guān)系式根據(jù)給定的毛管壓力值，可以作出含水飽和度和滲透率的對數(shù)值的關(guān)系曲線對每一個毛管壓力值，可以得出不同形式的曲線，從而獲得方程：為滲透率含水飽和度，為常數(shù)，與KSCaCKaSwwlog3、按孔隙度滲透率束縛水飽和度的關(guān)系計算束縛水飽和度對于一個油層，束縛水飽和度，孔隙度與滲透率的變化關(guān)系可用公式均為經(jīng)驗常數(shù)，CaaaaCKaKaaaSCKaaSwiwi432124322121)(logloglog該方法的應(yīng)用具有局限性，只適用于一定油藏，不能泛用。四、利用測井資料計算飽和度Archie（阿爾奇）（阿爾奇）公式計算法模型公式計算法模型 tmw

10、nwRaRS其依據(jù)是含油層電阻率增大率（其依據(jù)是含油層電阻率增大率（ ）與含油飽和度有關(guān)。）與含油飽和度有關(guān)。實驗得出實驗得出 。而含水層電阻率。而含水層電阻率R Ro o 與地層水電阻率有關(guān)，與地層水電阻率有關(guān)，即即 。分布在巖石孔隙中的含水飽和度與含油飽和度相。分布在巖石孔隙中的含水飽和度與含油飽和度相加等于加等于1 1。于是，只要已知巖石含水飽和度大小，就能夠確定它。于是，只要已知巖石含水飽和度大小，就能夠確定它的含油飽和度。的含油飽和度。otRRI mwoaRRFnwSI1Ro孔隙中完全含水時的巖石電阻率,mRt巖石的真電阻率（原狀地層電阻率）, mRw地層水電阻率, m巖石孔隙度（有

11、效孔隙度）,小數(shù)Sw含水飽和度，小數(shù)I 地層電阻率增大系數(shù)F 地層因素m 稱為膠結(jié)指數(shù)，膠結(jié)砂巖m可取為2 a 為實驗常數(shù)，一般等于1n 為飽和度指數(shù)，一般 n 2四、流體飽和度資料的應(yīng)用（1）計算原始儲量、剩余儲量和采收率oioiiBSAhN 原始儲量為：剩余儲量為：ororrBSAhN%100iriNNN采收率為：A油層面積（m3）；h油層厚度（m），Soi、Sor原始和殘余含油飽和度（小數(shù)）；Boi、Bor原始和目前石油體積系數(shù)（小數(shù)）；Ni、Nr原始和剩余石油儲量（m3）。（2）確定排驅(qū)效率：注水的油田根據(jù)不同層位所取得的殘余油飽和度，可以確定不同層位的排驅(qū)效率（ ），即：1%1001

12、oioroiSSS排驅(qū)效率的含意可以理解為注水后從孔隙所排驅(qū)出的油飽和度占原始油飽和度的百分?jǐn)?shù)。根據(jù)排驅(qū)效率的分析，可以判斷注水效果，從而針對存在的問題，制訂注水改進(jìn)措施。（3）制定開采補充措施：（4）判斷剩余儲量的可采性：由于三次采油工藝復(fù)雜、費用高，因此根據(jù)殘余油飽和度所計算的剩余儲量可采性是進(jìn)行三次采油的先決條件。從油田不同層段或地區(qū)所測定的殘余油飽和度，經(jīng)分析就可了解目前油田的開采現(xiàn)狀，對于受開采影響小的所謂“死”油區(qū)，增布加密井，以提高石油的采收率。 第四章第四章 儲油（氣）巖石流體飽和度和其它物理性質(zhì)儲油（氣）巖石流體飽和度和其它物理性質(zhì)2 2 儲油（氣）巖石的壓縮性儲油（氣）巖石

13、的壓縮性儲油（氣）巖石從沉積開始，隨著沉積層的加厚和深埋，它一直受著一個上覆地層的地靜壓力（也叫外壓力）和巖石孔隙流體壓力（也叫內(nèi)壓力）的作用，而這兩者之差就是巖石骨架的壓實壓力。由于壓實壓力的作用，巖石發(fā)生彈性形變，度量這個形變的參數(shù)就是儲油（氣）巖的壓縮系數(shù)。一、壓縮系數(shù)的概念所謂壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)就是指壓力變化單位大氣壓（兆帕）時，單位巖石體積的變化率。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：pVVCbbb1Cb巖石的壓縮系數(shù)（1/atm，1/MPa）；Vb巖石體積(cm3)；Vb當(dāng)壓力變化p時，巖石體積的變化（cm3）；p壓力差（atm，MPa）。dpdVVCbbb1或公式中的負(fù)號代表巖公式中的負(fù)號代表巖石體積的

14、變化方向與石體積的變化方向與壓力的變化方向相反壓力的變化方向相反由于儲油（氣）巖石是由巖石的骨架與空隙組成，因此巖石的壓縮系數(shù)也可以用變化一個大氣壓時，單位顆粒體積的變化率和單位孔隙體積變化率來考慮。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：pVVCbgg1pVVCbpp1Cg、Cp分別為巖石骨架和巖石孔隙的壓縮系數(shù)（l/atm，1/MPa），Vg、Vp分別為壓力變化p時，巖石骨架和巖石孔隙體積的變化（cm3）。pgbCCC0gVpbVV0gCpbCC 歐美國家采用孔隙體積壓縮系數(shù) ,定義為油層壓力每產(chǎn)生單位壓降時，單位巖石孔隙體積所產(chǎn)生的孔隙體積變化值：pCpVVCppp1B.H.尼科拉耶夫斯基等人通過研究巖石的壓

15、縮系數(shù)，提出將常壓條件下實驗室內(nèi)所測定的巖石孔隙度轉(zhuǎn)化為地層條件下的孔隙度pCpe0二、孔隙體系壓縮系數(shù)的測定（1）孔隙壓力保持恒定，改變圍壓，其計算公式如下：ippbpVVC1Cp孔隙體積壓縮系數(shù)，（1/MPa）Pi孔隙壓力（ MPa ） 圍壓（ MPa ）。（2）圍壓保持恒定，改變孔隙壓力，其公式：ipbppVVC1壓縮性對油層原油開采時會產(chǎn)生二個重要影響1、隨著油層開采，油層流體壓力降低，可導(dǎo)致外壓、內(nèi)壓差加大，顆粒受擠壓變形，孔隙體積減小，將油驅(qū)出孔隙；2、隨著油氣田開發(fā)，油層流體壓力下降，導(dǎo)致被壓縮的顆粒發(fā)生膨脹，孔隙體積縮小，從而將原油驅(qū)至井底。成為驅(qū)動油氣的動力儲油氣巖石的彈性能量。三、由壓縮系數(shù)導(dǎo)出的幾個有用公式dpdVVCbbb1bbbVdVdpC