CN108049861A - 适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，该适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法包括：步骤1，依据取心井饱和度损失的机理，进行三相流体校正数学模型的推导，建立三相流体分流饱和度半解析动态校正方法；步骤2，输入实验室饱和度测试数据；步骤3，输入实际油藏及流体参数；步骤4，求解三相流体饱和度控制方程，得到地下真实油、水饱和度的值。该适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法将实验室测试出来的饱和度恢复为地下真实的油、水饱和度，从而指导中高渗油藏特高含水期剩余油分布规律研究及挖潜工作。

Description

适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法。

背景技术

胜利油区目前已进入特高含水开发阶段，在特高含水期，剩余油分布变得更加复杂，更加分散，但依然存在着较大的开发潜力，开发潜力挖掘的基础是对油区的剩余油分布有科学、完整和准确的认识，油水饱和度资料是评价油层水淹情况、分析剩余油分布规律以及合理制定调整开发方案的重要依据。获取饱和度方法中目前最常用的是试验室测试分析方法，但通过不同时期密闭取心分析化验结果显示，测试岩心的油、水饱和度之和不等于100％，测试结果一般在65-90％之间，所以取心井饱和度校正，即将含油、含水饱和度校正到地层的真实情况是该领域亟待解决的难题。流体饱和度损失原因复杂、因素多样，现有饱和度校正方法对中高渗油藏密闭取心井饱和度校正适用性不强，无法为中高渗油藏剩余油分析及研究提供依据和有力支撑。

在对取心井流体饱和度校正过程中，存在着影响油水饱和度损失机理认识不清、饱和度校正方法不统一等问题，因此目前该领域没有一套符合饱和度校正原理、适用性强、可靠快捷的取心井饱和度校正方法。所以必须在明确现有各种方法不适应性，明确饱和度损失机理的基础上，才能最终建立起中高渗油藏取心井油水饱和度的校正方法，为评价油藏特高含水期油层水淹情况、分析剩余油分布规律提供重要依据。

在取心井流体饱和度校正的研究中，前人也提出了一些方法，比如综合系数校正法、物理模拟实验室分析方法、数理统计、数学模型等等，综合系数校正法是属于经验公式，不同油田的适用性较差；物理模拟实验室分析方法由于是基于实验，所以实验人为误差与系统误差较大，样品点少，在同井储层差别大的情况下，该方法的适用性较差；数理统计方法是一种数学推理方法，是采用数学手段对饱和度恢复的一种方法，缺点在于缺乏饱和度损失机理的支持，同时校正结果与岩性、物性、含油性的分类密切相关，人为因素影响较大；数学模型方法未考虑在岩心上提过程中压力的变化及油气水相态的变化是一个动态的过程，直接将实验室饱和度校正到地下，把其当做一个瞬时的过程；另外也未考虑油气水三相的流动规律，只考虑了油水两相的流动规律。总的来说就是这些方法的适用性都有待改进，也不完全符合饱和度损失的机理，并未形成一套可靠的、可操作性强的方法对流体饱和度进行校正。为此我们发明了一种新的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种将实验室测试出来的饱和度恢复为地下真实的油、水饱和度的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，该适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法包括：步骤1，依据取心井饱和度损失的机理，进行三相流体校正数学模型的推导，建立三相流体分流饱和度半解析动态校正方法；步骤2，输入实验室饱和度测试数据；步骤3，输入实际油藏及流体参数；步骤4，求解三相流体饱和度控制方程，得到地下真实油、水饱和度的值。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，对流体饱和度损失的压力变化及相态变化过程进行再现，推导相应数学模型，针对岩心上提过程中地层压力低于泡点压力时的油气水三相和高于泡点时的油水两相饱和度校正进行相应的校正。

在步骤1中，由于取心过程随着压力变化呈现油水两相或是油、气、水三相的共存的状态，当高于饱和压力时，为油、水两相共存的状态，当低于饱和压力时，为油气水三相共存的状态，因此分别建立三相流体、两相流体饱和度控制方程，从而进行不同阶段的饱和度校正。

在步骤2中，对需要校正的取心井实验室分析出来的油水饱和度进行整理，整理成标准格式，作为饱和度校正方程的输入参数。

在步骤3中，确定压力变化下各参数的数值，作为两相、三相流体饱和度控制方程的输入参数。

在步骤3中，三相流体饱和度控制方程的输入参数包括三大类：一是现场观测数据，包括井底地层压力、饱和泡点压力；二是相渗资料，相渗曲线是控制油气水三相流体流动的重要参数，需要在模型中进行设定；三是高压物性数据。

在步骤3中，由于需要考虑三相流动，因此相渗曲线有两套数据组成：一个是油水相渗曲线；另一个是油气相渗曲线。

在步骤3中，三相流体饱和度控制方程的输入参数具体来说包括孔隙度、岩石压缩系数、原油压缩系数、原油体积系数、原油粘度、溶解气油比、天然气体积系数、天然气粘度、水压缩系数、水体积系数、水粘度，以上输入参数都是随压力变化而变化的动态参数。

在步骤4中，按照输入的参数，求解两相及三相流体饱和度控制方程，该方程满足物质平衡原理，过程中考虑压力变化下油、水、气的流动规律，通过求解不同压力状态下关于含水饱和度的迭代方程，即可得到地下真实油、水饱和度的值。

本发明中的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，涉及密闭取心井饱和度校正领域，首先遵循取心过程中物质平衡原理，依据取心过程中油气水三相及油水两相的运动规律，充分考虑取心岩心上提过程中压力的变化及油气水相态变化的动态过程，建立能够反映真实取心过程的三相流体分流饱和度半解析动态校正模型；然后将实验室测定出的岩心含水及含油饱和度、油藏属性参数、高压物性参数及流体性质参数作为模型输入，求解三相流体运动方程，最终得到校正后的饱和度校正结果，从而将实验室测试出来的饱和度恢复为地下真实的油、水饱和度，从而指导中高渗油藏特高含水期剩余油分布规律研究及挖潜工作。

附图说明

图1为本发明的一具体实施例中油藏压力数据输入的示意图；

图2为本发明的一具体实施例中两相及三相油水相渗输入的示意图；

图3为本发明的一具体实施例中三相油气相渗输入的示意图；

图4为本发明的一具体实施例中覆压孔隙度数据输入的示意图；

图5为本发明的一具体实施例中岩石压缩系数输入的示意图；

图6为本发明的一具体实施例中原油粘度输入的示意图；

图7为本发明的一具体实施例中原油体积系数输入的示意图；

图8为本发明的一具体实施例中溶解气油比输入的示意图；

图9为本发明的一具体实施例中天然气粘度输入的示意图；

图10为本发明的一具体实施例中天然气体积系数输入的示意图；

图11为本发明的一具体实施例中孤东油田西Ng上5²⁺³层系的含油饱和度校正结果的示意图；

图12为本发明的一具体实施例中孤东油田西Ng上6³⁺⁴层系的含油饱和度校正结果的示意图；

图13为本发明的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法的一具体实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法的流程图。

步骤101，依据取心井饱和度损失的机理，进行三相流体校正数学模型的推导，建立三相流体分流饱和度半解析动态校正方法。三相流体分流饱和度半解析动态校正模型的建立，遵循取心过程的物质平衡原理，充分考虑取心岩心上提过程中压力的变化及油气水相态变化的动态过程，反映取心过程中油气水三相及油水两相的运动规律，建立能够反映真实取心过程的三相流体分流饱和度半解析动态校正模型。

对流体饱和度损失的压力变化及相态变化过程进行再现，推导相应数学模型，针对岩心上提过程中地层压力低于泡点压力时的油气水三相和高于泡点时的油水两相饱和度校正进行相应的校正。由于取心过程随着压力变化呈现油水两相或是油、气、水三相的共存的状态，当高于饱和压力时，为油、水两相共存的状态，当低于饱和压力时，为油气水三相共存的状态，所以必须分别建立三相流体、两相流体饱和度控制方程，从而形成三相流体分流饱和度半解析动态校正。

步骤102，实验室饱和度测试数据输入；即对需要校正的取心井实验室分析出来的油水饱和度进行整理，整理成标准格式，作为饱和度校正方程的输入参数。

步骤103，实际油藏及流体参数输入，确定压力变化下各参数的数值，作为三相流体饱和度控制方程的输入参数，包括油藏属性参数、实验室测定出的岩心高压物性参数及流体参数等作为三相流体饱和度校正方程的输入参数。实际油藏及流体参数输入：三相流体饱和度控制方程的输入参数主要有三大类。一是现场观测数据，主要是井底地层压力、饱和(泡点)压力；二是相渗资料，相渗曲线是控制油气水三相流体流动的重要参数，需要在模型中进行设定。由于需要考虑三相流动，因此相渗曲线有两套数据组成：一个是油水相渗曲线；另一个是油气相渗曲线。；三是高压物性数据。具体来说包括孔隙度、岩石压缩系数、原油压缩系数、原油体积系数、原油粘度、溶解气油比、天然气体积系数、天然气粘度、水压缩系数、水体积系数、水粘度等。

步骤104，按照输入的参数，求解三相流体饱和度控制方程，得到地下真实油、水饱和度的值。

下面通过具体实例(孤东油田七区西7-29-检254井)进一步说明本发明。

孤东油田七区西7-29-检254井是2013年设计并实施的取心井，为孤东七区西Ng5^{2 +3}示范区及Ng6³⁺⁴Ⅳ类油藏大幅度提高采收率先导试验区的一口取心井。取心筒次8筒，取心进尺51.52m，取心长度51.52m，收获率100％，主要目的层位是Ng上4⁴⁺⁵、Ng上5²⁺³、Ng上5⁴⁺⁵、Ng上6³⁺⁴。取心目的是研究孤东七区西馆上段储层目前水淹状况以及剩余油富集状况，重点分析不同类型单元、不同驱替方式以及不同流线位置目前驱油效率及剩余饱和度，基于此取心目的，饱和度值的准确度直接影响了剩余油的分析结果，所以流体饱和度校正的研究就显得至关重要，本次主要对主力层Ng上5²⁺³层系和Ng上6³⁺⁴层进行校正。

具体思路为：建立适合于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法。将实验室测试出来的油水饱和度、实际油藏及流体参数作为输入数据；求解两相、三相流体饱和度控制方程，得到油、水随压力变化的饱和度值；当压力达到油藏地层压力时，此时的油、水饱和度即为地下真实油水饱和度。

1、三相流体分流饱和度半解析动态方法的建立

当压力逐步升高，但仍低于饱和压力时，原油中的溶解气分离，出现油、气、水三相共存的状态，此时则需根据油、气、水三相流体运动方程来校正岩心饱和度的变化。当压力继续升高，高于饱和压力时，地层中的油不脱气，油、水两相的状态，根据油水两相流体运动方程来校正岩心饱和度的变化；通过稳定态逐次替代的方法逐步校正，当油藏压力被恢复到油藏压力时，则计算饱和度即为最终校正的饱和度，即为地下真实的油水饱和度。

所以半解析的建立计算流体饱和度损失过程分为两个部分：一，当岩心所处压力在原油饱和压力以上，此时岩心内的流体为两相流动；二，当岩心所处压力在原油饱和压力以下，此时岩心内的流体为三相流动。

对于两相饱和度分布计算部分(此过程为两相流体饱和度方程推导)：

按照物质平衡原理：岩心降压后剩余原油量＝降压前原油量-被排挤出来的原油量，且认为被排挤出来的油水的量按照分流量方程分配，因此可以得到：

此时岩石所处压力在饱和压力以上，即当压力下Δp降时，溶解气不分离，此时液体膨胀和岩石孔隙体积压缩导致流体被排挤出来的流体总量ΔN_e为：

ΔN_e＝V_b·[C_f+φ(C_w·S_w+C_o·S_o)]·Δp(2)

将(2)式化简带入(1)可以得到：

其中，f_w是含水率，按照分流量方程有：

此时只有油水两相，则S_w+S_o＝1(4)

K_rw、K_rw是水饱和度的函数，可以从油水两相相渗曲线中获得，(3)、(4)式是关于饱和度S_w-Δp的隐函数方程，可以采用迭代法的方式求解得到S_w-Δp。

其中，S_o—地下原油饱和度，S_w—地下含水饱和度，S_o-Δp—压降ΔP后的含油饱和度，B_o-Δp—压降ΔP后的原油体积系数，B_o-Δp/—压降ΔP/2后的原油体积系数，ΔN_e—流体被排挤出来的流体总量，S_w-Δp—压降ΔP后的含水饱和度，V_b-地层总孔隙体积，-孔隙度，B_o-原油体积系数，C_f-岩石压缩系数，Cw-地层水压缩系数，Co—原油压缩系数，K_ro—油相相对渗透率，K_rw—水相相对渗透率，μ_o-原油粘度，μ_w-地层水粘度。

对于三相饱和度分布计算部分(此过程为三相流体饱和度方程推导)：

当压力下降Δp时，如果出现溶解气分离，此时气体膨胀、液体膨胀和岩石孔隙体积压缩导致流体被排挤出来的流体总量ΔN_e为：

ΔN_e＝V_b·[C_f+φ(C_w·S_w+C_o·S_o+C_g·S_g)]·Δp(5)

其中，S_g—地下含气饱和度，V_b-地层总孔隙体积，Cg-气的压缩系数。降压Δp比较小的时候，近似认为在岩心内的渗流是稳定渗流，因此被排挤出岩心的油气水三相可近似的按照分流量f_o、f_w、f_g来分配。

按物质平衡原理：岩心降压后剩余油量＝降压前油量-排出油量，将(5)式带入(1)式得到关于油的方程：

其中，B_g-Δp—压降ΔP后的气体体积系数，B_g-Δp/2—压降ΔP/2后的气体体积系数，Rs—溶解气油比，Rs-Δp—压降ΔP后的溶解气油比。

同理，按照物质平衡原理，岩心降压后水量＝降压前水量-排出水量得到关于水的方程：

其中，B_w为水体积系数；B_w-Δp—压降ΔP后的水体积系数，B_w-Δp/2—压降ΔP/2后的水体积系数。

按物质平衡原理：降压后游离气量＝降压前游离气量+新脱气量-排出气量，得到关于气的方程：

在上面的三个校正方程中，油水气三者的分流量f_o、f_w和f_g的表达式分别为：

三相共同存在时，S_w-Δp+S_o-Δp+S_g-Δp＝1(9)

(6)、(7)、(8)、(9)式求解，即可得到S_w-Δp、S_o-Δp、S_g-Δp。

当三相同时流动时，式中的K_ro、K_rw、K_rg是三相共存时的相对渗透率，其中，K_rg是气体饱和度的函数，可以由气液两相相渗曲线中获得；K_rw是水饱和度的函数，可以从油水两相相渗曲线中获得，油相相对渗透率K_ro是气体饱和度和水饱和度两者共同的函数，可由基于油水相渗曲线和气液相渗曲线按照Stone I概率模型计算得到。

其中S_g—地下含气饱和度，S_g-Δp—压降ΔP后的含气饱和度，V_b-地层总孔隙体积，B_g-气体体积系数，Cg-气的压缩系数，K_rg—气相相对渗透率，μ_g-气体粘度，其他参数同上。

上述方程只是描述了一次降压过程的饱和度校正计算。如果把每次加压过程的时间段划分的非常小，并且将每个过程近似为稳态的过程，则将多个稳态的过程进行叠加就可以得到完整降压脱气过程的计算。

2、实验室饱和度测试数据输入

将孤东油田七区西7-29-检254井实验室测试出来的油水饱和度整理成如下格式，校正前油水饱和度之和小于100％，一般分布在70-90％之间：

表1实验室实际测试油水饱和度值

实验室油饱和度％	实验室水饱和度％
		42.4	42.3
43.2	38.8
		34.9	35.3
34.4	39.9
		36.8	34.6
36.8	38.7
		39.3	38.9
41.9	33.6
		43	33.5
34	37.8
		38.7	31.6
33.9	34.9
		39.2	31.9
38.2	32.7
		41.3	33.1
39.5	36.8
		……	……

3、实际油藏及流体参数输入

三相流体饱和度控制方程的输入参数主要有三大类。一是现场观测数据；二是相渗资料；三是高压物性数据。具体来说包括井底地层压力、饱和(泡点)压力(图1)、油水相渗曲线(图2)、油气相渗曲线(图3，该图中的数据非实测数据，由油水相渗推得数据)、孔隙度(图4)、岩石压缩系数(图5)、原油粘度(图6)、原油体积系数(图7)、溶解气油比(图8)、天然气粘度(图9)、天然气体积系数(图10)、原油压缩系数可由公式(Co为原油压缩系数、Vo为体积系数，P为压力)计算得到、水体积系数设置为常数1.02，水压缩系数设置为0.000Mpa^-1、水粘度设置为0.304mpa.s。数据是由取心井的高压物性实验、相渗实验获得。

表2饱和度校正输入参数类型表

4、求解控制方程

由于解析方程求解过程复杂，因此，按照上述方法原理采用matlab进行编程进行流体饱和度校正过程。针对孤东油田西Ng上5²⁺³层系和Ng上6³⁺⁴层系的含油饱和度，利用本次程序进行了校正，校正的结果见图11、图12、表3。

表3孤东油田西Ng上5²⁺³层系和Ng上6³⁺⁴层系含油饱和度校正量统计表

本发明中的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，通过建立三相流体饱和度流动方程来恢复取心井地下流体饱和度的过程，将流体饱和度从井口逐步恢复到井底压力下的状态。模拟压力不断上升的过程中，油、气、水三相的流动规律及变化情况。当压力逐步升高，但仍低于饱和压力时，原油中的溶解气分离，出现油、气、水三相共存的状态，此时则需根据油、气、水三相流体运动方程来校正岩心饱和度的变化。当压力继续升高，高于饱和压力时，地层中的油不脱气，油、水两相的状态，根据油水两相流体运动方程来校正岩心饱和度的变化；通过稳定态逐次替代的方法逐步校正，当油藏压力被恢复到油藏压力时，则计算饱和度即为最终校正的饱和度，即为地下真实的油水饱和度。

这种方法能够真实再现取心井取心过程油、气、水三相的流动规律，方程原理符合饱和度损失的机理，过程容易实现，操作简便易行，建立了一种适合中高渗油藏的密闭取心井的饱和度校正方法。

Claims (9)

1.适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，其特征在于，该适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法包括：

步骤1，依据取心井饱和度损失的机理，进行三相流体校正数学模型的推导，建立三相流体分流饱和度半解析动态校正方法；

步骤2，输入实验室饱和度测试数据；

步骤3，输入实际油藏及流体参数；

步骤4，求解三相流体饱和度控制方程，得到地下真实油、水饱和度的值。

2.根据权利要求1所述的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，其特征在于，在步骤1中，对流体饱和度损失的压力变化及相态变化过程进行再现，推导相应数学模型，针对岩心上提过程中地层压力低于泡点压力时的油气水三相和高于泡点时的油水两相饱和度校正进行相应的校正。

3.根据权利要求2所述的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，其特征在于，在步骤1中，由于取心过程随着压力变化呈现油水两相或是油、气、水三相的共存的状态，当高于饱和压力时，为油、水两相共存的状态，当低于饱和压力时，为油气水三相共存的状态，因此分别建立三相流体、两相流体饱和度控制方程，从而进行不同阶段的饱和度校正。

4.根据权利要求1所述的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，其特征在于，在步骤2中，对需要校正的取心井实验室分析出来的油水饱和度进行整理，整理成标准格式，作为饱和度校正方程的输入参数。

5.根据权利要求1所述的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，其特征在于，在步骤3中，确定压力变化下各参数的数值，作为两相、三相流体饱和度控制方程的输入参数。

6.根据权利要求5所述的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，其特征在于，在步骤3中，三相流体饱和度控制方程的输入参数包括三大类：一是现场观测数据，包括井底地层压力、饱和泡点压力；二是相渗资料，相渗曲线是控制油气水三相流体流动的重要参数，需要在模型中进行设定；三是高压物性数据。

7.根据权利要求6所述的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，其特征在于，在步骤3中，由于需要考虑三相流动，因此相渗曲线有两套数据组成：一个是油水相渗曲线；另一个是油气相渗曲线。

8.根据权利要求5所述的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，其特征在于，在步骤3中，三相流体饱和度控制方程的输入参数具体来说包括孔隙度、岩石压缩系数、原油压缩系数、原油体积系数、原油粘度、溶解气油比、天然气体积系数、天然气粘度、水压缩系数、水体积系数、水粘度，以上输入参数都是随压力变化而变化的动态参数。

9.根据权利要求1所述的适用于中高渗油藏密闭取心井流体饱和度的校正方法，其特征在于，在步骤4中，按照输入的参数，求解两相及三相流体饱和度控制方程，该方程满足物质平衡原理，过程中考虑压力变化下油、水、气的流动规律，通过求解不同压力状态下关于含水饱和度的迭代方程，即可得到地下真实油、水饱和度的值。