高泥质含量储层密闭取心饱和度校正新方法*

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东湛江 524057）

含油气饱和度是评价油气藏、计算油气田地质储量的重要参数之一。密闭取心资料是获取饱和度参数最直接的方法，也是测井解释饱和度结果的重要参考标准[1-3]。珠江口盆地（西部）珠江组一段上部存在大量的低阻油层，其岩性主要为油斑、油浸泥质粉砂岩，具有泥质重、束缚水含量高的特征。为了准确评价该地区低阻油层的含水饱和度，该区域从2013年开始进行了数次密闭取心作业，并尝试使用常规的密闭取心饱和度方法进行校正[4-7]，但校正后的含水饱和度偏高，校正效果不理想。

本文分析了造成密闭取心饱和度损失的主要因素，着重分析了高泥质含量对饱和度测量值的影响，在充分考虑影响密闭取心饱和度各种因素的基础上，提出了高泥质含量储层的黏土水校正新方法，利用该方法对X4井密闭取心饱和度进行了校正，校正结果与核磁束缚水饱和度吻合很好，使密闭取心饱和度平均增加约7%。

1 研究区储层特征

珠江口盆地（西部）珠江组一段上部存在大量的低阻油层，其岩性主要为粉砂岩、泥质粉砂岩。岩心、壁心粒度资料分析表明，岩石颗粒整体较细，储层泥质含量普遍较高，主要分布在25%～45%（图1）。

图1 珠江口盆地（西部）低阻油层泥质含量直方图Fig.1 Shale content histogram of low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

对该地区低阻油层储层段黏土矿物进行了X衍射分析（表1），黏土矿物以伊蒙混层为主，其含量超过了50%，其余黏土矿物有伊利石、高岭石和绿泥石。扫描电镜资料表明，伊蒙混层呈片絮状存在于颗粒表面，这增加了黏土晶面，使得黏土矿物具很强的亲水性，导致储层束缚水含量较高。

表1 珠江口盆地低（西部）阻油层黏土矿物X衍射Table1 X-ray diffraction of clay minerals of low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

2 密闭取心饱和度影响因素分析

密闭取心资料是获取饱和度最直接的方法，也是测井饱和度解释的重要参考标准。在岩心从取出到测量得到油、水饱和度的整个过程中，多种因素会对饱和度测量结果造成影响[8-10]，主要有以下原因：①当岩心从井下上提至地面过程中，由于降温、降压，导致脱气，而脱气会带出部分水分；②岩心从地层到地面后体积膨胀，引起的孔隙体积变大，导致饱和度降低，其中物性越好，孔隙体积变化越大，饱和度降低越明显；③岩心冰冻后体积膨胀，导致饱和度降低；④密闭取心过程中仍然有少量钻井液滤液浸入；⑤岩心剖开后及取样过程中的流体散失。

珠江口盆地（西部）密闭取心测量结果除了受到上述因素的影响外，该地区储层的高泥质含量也会对结果造成影响。

密闭取心饱和度分析通常有库仑法和蒸馏法两种方法。蒸馏法确定岩心饱和度主要是把岩样中的水蒸馏出来，利用溶剂把油抽提出来；蒸馏法的实验条件是100℃烘干48 h以上。由于该地区低阻油层岩样中含有大量的蒙脱石黏土，在岩石烘干过程中会将黏土水蒸馏出来，导致测得的含水饱和度偏高[11]。库仑法确定岩心饱和度主要利用水与乙醇无限量混溶的特性，将岩样中的水溶于一定量的乙醇，然后用库仑仪测定乙醇中的水分，通过质量差确定油的含量。由于该地区低阻油层岩样为疏松、泥质较重的泥质粉砂岩，在实验过程中要对样品进行碎样处理，会将黏土中的水分萃取，导致测得的含水饱和度偏高。因此，对于该地区密闭取心样品，除了进行常规的饱和度校正外，还要进行黏土水校正。

此外，珠江口盆地低阻油层密闭心分析的含油饱和度（So）与含水饱和度（Sw）之和主要分布在75%～95%（图2），需要针对以上分析的影响因素对岩心油、水饱和度进行校正，且校正后的油、水饱和度之和应为100%。

图2 珠江口盆地（西部）低阻油层密闭取心饱和度统计直方图Fig.2 Saturation statistical histogram of sealed core of low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

3 高泥质含量储层密闭取心饱和度校正方法

根据前人的研究成果[12-19]，常规密闭心校正步骤通常有岩心孔隙体积、流体体积校正和补油补水校正。考虑到珠江口盆地（西部）低阻油层储层泥质重、束缚水含量高，常规方法校正后的含水饱和度偏高，校正效果不理想，在常规方法校正基础上提出了黏土水校正方法，进而建立了一种高泥质含量储层密闭取心饱和度的校正新方法。

3.1 岩心孔隙体积、流体体积校正

岩心从地下取至地面，由于温压条件发生变化，其孔隙体积和流体体积也随之改变。其中，油体积变小，水体积基本不变，进而引起实测饱和度变化，因此需要对岩心含水饱和度进行校正。首先依据区域覆压公式对孔隙体积校正，再依据实验室测量的体积系数对流体体积进行校正，其饱和度校正公式为

式（1）、（2）中：Sw为地层含水饱和度，%；So为地层含油饱和度，%；S′w为密闭取心测量的含水饱和度，%；S′o为密闭取心测量的含油饱和度，%；φ地面为地面孔隙度，%；φ地下为地下孔隙度，%；Bw为地层水体积系数，约等于1；Bo为原油体积系数，指原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比，该地区低阻油层实验室测定值为1.032。

3.2 黏土水校正

珠江口盆地（西部）低阻油层泥质含量高，前文已分析实验室测量的含水饱和度包含黏土水体积，这就使得计算的含水饱和度偏大，需要将此部分水体积去除。实验分析的含水饱和度水体积包括3个部分：可动水、毛管水和黏土水，如图3a所示，那么实验分析的含水饱和度计算公式如下：

则有

式（3）、（4）中：S′w为实验分析含水饱和度，%；φw为岩石有效水孔隙度，为可动水孔隙度和毛管水孔隙度之和，%；φ′e为实验分析孔隙度，%；φcl为黏土水孔隙度，%。

根据图3a所示，实验分析含油饱和度计算公式如下：

则有

式（5）、（6）中：S′o为实验分析含油饱和度，%；φo为岩石油孔隙度，%。

地层条件下含水饱和度的水体积包括2个部分：可动水和束缚水，如图3b所示，地层条件下的含水饱和度计算公式如下：

图3 实验条件和地层条件下密闭取心饱和度模型Fig.3 Saturation model of sealed core under laboratory conditions and formation condition

根据图3b所示，地层条件下含油饱和度计算公式如下：

式（7）、（8）中：Sw为地层条件含水饱和度，%；So为地层条件含油饱和度，%。

黏土水孔隙度的确定方法有2种：核磁资料确定和常规物性方法。

第1种方法是核磁资料法。选择该地区低阻油层附近的纯泥岩，使用核磁资料确定纯泥岩黏土水孔隙在18%～25%（图4），粒度资料分析表明储层段黏土含量分布在20%～30%，那么储层段的黏土水孔隙为纯泥岩黏土水孔隙与储层段黏土含量的乘积，分布在3.6%～7.5%。

图4 珠江口盆地（西部）低阻油层附近的纯泥岩黏土水孔隙体积频率直方图Fig.4 Frequency histogram of Clay Water pore in shale formation near low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

第2种方法是常规物性法。前文提到在进行密闭心饱和度实验时，当实验温度过高，会导致黏土脱水；同样，当进行常规物性实验时，由于实验温度较高和实验时间较长，岩心实验确定的孔隙度更接近于测井定义的总孔隙度[11]。那么，岩心实验分析孔隙度与有效孔隙度的差值即为黏土水体积，储层段有效孔隙度可以使用核磁资料来确定，该地区低阻油层储层段岩心分析孔隙度与核磁有效孔隙度的差值分布在4%～7%（表2）。

综上所示，考虑2种确定黏土水孔隙的确定方法，该地区低阻油层黏土水孔隙取值为4%～7%。

表2 珠江口盆地（西部）低阻油层储层段岩心分析孔隙度与核磁有效孔隙度数据Table2 Core analysis porosity and nuclear magnetic effective porosity data of low resistivity reservoirs in the western Pearl River Mouth Basin

3.3 补油补水校正

对于该地区低阻油层，作饱和度校正时只需考虑油水两相的情况。根据储层流体性质特征可分为3种情况：当储层为纯油层时，密闭心从取心到实验过程中只发生了油体积丢失，校正过程直接补油；当储层为纯水层或强水淹层时，密闭心从取心到实验过程中只发生了水体积丢失，校正过程直接补水；而对于弱—中水淹层或油水同层，利用统计法补油、补水。

在储层原始状态下，油、水饱和度满足以下关系：

式（9）中：So为地层原始含油饱和度，%；Sw为地层原始含水饱和度，%。

前人研究表明，同一口井在各个外界影响条件基本相同的条件下（如取心井段压力、温度、取心工艺、饱和度工艺等），从取心到最终得到岩心分析数据过程中，如果按油加水饱和度进行分区间分析，则油、水损失率为常数[20-21]，设原油剩余率为常数X，水剩余率为常数Y，则有

式（10）中：S′o为岩心分析含油饱和度，%；S′w为岩心分析含水饱和度，%。

将密闭岩心化验分析的油加水饱和度按5%的步长分成7个区间，在每个区间内对数据点进行线性回归结果，各区间含油饱和度、含水饱和度之间存在较好的线性关系，其关系式可表达为

式（11）中：a为截距；b为斜率。

密闭取心不同饱和度区间的a、b数值见表3，a、b数值在不同的饱和度区间内会有一定的差别。由于式（10）与式（11）表征同一物理意义，故可求出

表3 珠江口盆地（西部）低阻油层密闭取心分析不同饱和度区间的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

这样，经过校正后的油、水饱和度计算公式为

图5 珠江口盆地（西部）X4井密闭取心饱和度校正结果Fig.5 Saturation correction result of sealed core in Well X4 in the western Pearl River Mouth Basin

4 校正结果分析

图5为珠江口盆地（西部）X4井密闭取心饱和度经过各种校正后的分析结果，该储层段经射孔生产，日产油90 m3左右，不产水，表明为纯油层，那么核磁测井计算的含水饱和度曲线即为束缚水饱和度。图5中，第6、7、8道的数据点分别为实验室原始测量含油饱和度、常规方法校正含油饱和度和黏土水方法校正含油饱和度，测井曲线为核磁测井含油饱和度曲线。从图5可以看出，该井密闭取心段实验室原始测量（校正前）的含油饱和度均值为15.13%，常规方法未经过黏土水校正的含油饱和度均值为25.46%，经过黏土水校正的含油饱和度均值为32.86%，核磁测井的含油饱和度均值为30.87%；经过黏土水校正得到的饱和度与核磁曲线饱和度结果吻合较好，该方法可使密闭取心含油饱和度平均增加约7%。图6是本井密闭取心分析饱和度与核磁计算的饱和度误差对比图，可以看出，黏土水校正后的含油饱和度均值基本落在对角线45°两侧，误差在±5%左右。由此可见，黏土水方法校正结果更接近储层实际情况，该方法更加适合高泥质含量储层的密闭取心饱和度校正。

图6 珠江口盆地（西部）X4井密闭取心分析含油饱和度和核磁含油饱和度误差对比Fig.6 Error comparison of Well X4 between sealed core oil saturation and oil saturation of NMR in the western Peal Mouth Basin

5 结论

1）珠江口盆地（西部）珠江组一段储层泥质含量较高，在密闭取心饱和度试验过程中会将储层中的束缚水蒸馏或者萃取出来，导致测得的含水饱和度偏高。

2）针对本区域泥质含量高的特征，在常规方法校正基础上提出了黏土水校正方法，进而建立了一种高泥质含量储层密闭取心饱和度的校正新方法。利用本文方法对该地区X4井的密闭取心饱和度进行了校正，结果表明校正后的岩心饱和度与核磁测井饱和度吻合很好，可使密闭取心含油饱和度平均增加约7%。