密闭取心井的饱和度校正研究一直是油田开发中的重要课题^[1-13]。密闭取心井饱和度校正方法的建立和改进可以更准确定量评价地层流体分布，为流体评价、储量评价、产能评价和水淹评价等油气田开发研究工作奠定坚实基础。目前国内相关文献中开展油水饱和度校正的主要方法可以分为两大类，第一种是数理统计方法^{[7, 14]}，另一种是室内实验方法^{[2, 6, 10-11, 15-17]}。数理统计方法基本是在数理统计的基础上直接对饱和度计算进行公式校正，较少考虑到测量环境对校正的真实影响。而室内实验方法虽然能较真实还原地层条件至地面条件的原油脱气和孔隙变化等过程，但由于实验条件复杂，流程操作繁琐，且不同流体性质的油田在降压前后饱和度的变化规律并不完全相同，因此国内完全通过实验手段完成整个密闭取心井饱和度校正的研究成果还比较少，海上油田更是基本只能通过间接手段获取地层真实油水饱和度资料^{[9, 12]}。因此，利用渤海油田渤南区域B油田沙河街组轻质油藏某口密闭取心井首次通过实验手段完成从测试方法、降压脱气和孔隙压实等环节对含水饱和度的校正实验。

B油田位于黄河口凹陷中央构造脊。油田主力含油层系为明化镇组、东营组和沙河街组。沙河街组储层为一个被断层复杂化的背斜构造。油藏渗透率（3.5~580.1）×10^-3 μm²，平均63.3×10^-3 μm²。流体性质较好，属于轻质油藏，地面原油密度平均值为0.848 g/cm³，地层原油黏度平均值为0.45 mPa·s。油田采用注水开发方式，目前已进入中含水期，综合含水率43.6%，采出程度21.9%。与周边胜利油区密闭取心井气油比为几十数量级相比，B油田气油比范围为127~152 m³/m³，平均141 m³/m³，实验难度更大，对渤南沙河街组油藏更具有针对性。实验结果对后续海上相似类型轻质油藏的开发和研究工作具有重要指导意义。

1 实验方案设计 1.1 实验方法及步骤

（1）按照气油比141 m³/m³在地层条件下（地层温度为135 ℃，地层压力为33 MPa，饱和压力23.5 MPa）配置含气原油；

（2）首先模拟油藏中束缚水形成过程，向饱和地层水的岩心柱塞样品中驱替含气原油至出口端不再产出水；

（3）其次模拟水驱开发工程，利用地层水驱替样品中的含气原油达到一定的含水饱和度；

（4）然后模拟钻井取心过程中的降压脱气，慢慢将当前岩心样品承受的饱和压力和地层温度逐渐降低至大气压力和室温状态，让样品中活油逐渐脱气；

（5）对脱气后岩心样品采用乙醇浸泡，测量岩样中的含水饱和度，建立测量方法校正公式并校正系统误差；

（6）最后考虑孔隙压实作用校正，根据覆压孔隙度数据计算并校正孔隙压实造成的含水饱和度损失。

1.2 实验流程

由驱替泵、油水容器、夹持器、环压泵、高压分离器、回压阀、回压泵等组成。

2 压实作用校正

岩石骨架承受的净有效上覆地层压力受上覆地层压力和孔隙内流体压力的共同作用。在钻井取心上提至地面的过程中，岩样净有效上覆地层压力不断减小，岩样受压实状态不断减弱，使得室内常规方法测定的地面孔隙体积大于地层条件下的实际孔隙体积。因此，当根据地面条件下测定的孔隙体积进行饱和度计算，将使得计算的油水饱和度偏小，需要将地面油水饱和度校正到地层油水饱和度。

由覆压孔隙度数据和地面孔隙度数据可以通过式（1）计算得到地层条件下的含水饱和度S_wr。

${S_{{\rm{wr}}}} = {S_{{\rm{ws}}}}\frac{{{\phi _{\rm{s}}}\left( {1 - {\phi _{\rm{r}}}} \right)}}{{{\phi _{\rm{r}}}\left( {1 - {\phi _{\rm{s}}}} \right)}} = {S_{{\rm{ws}}}} \times C $

(1)

式中：S_wr、S_ws分别为地层条件下含水饱和度和地面条件下含水饱和度，%；C为压实系数，小数；ϕ_s、ϕ_r分别为地面孔隙度和覆压孔隙度，小数。

压实系数的大小与储层的岩石类型、黏土矿物含量、孔隙结构类型及渗透率大小等因素有关。密闭取心井覆压孔渗样品分别在三轴向净有效上覆压力500、1 500、2 500、3 800、4 500 psi实验条件下测定（表 1）。计算样品所在深度对应的三轴向净有效上覆压力下的覆压孔隙度数据，并按式（2）^[18]校正为单轴向覆压孔隙度数据（表 2），平均压实系数为1.090 7。

${\phi _{\rm{f}}} = {\phi _{\rm{s}}} - \left( {{\phi _{\rm{s}}} - {\phi _2}} \right) \times r $

(2)

式中：ϕ_f、ϕ_s分别为转换后单轴向的孔隙度和地面孔隙度，%；ϕ_z为在净上覆岩压下测定的三轴向孔隙度，%；r为转换因子，取0.619。

3 饱和度测定方法校正

本次实验采用乙醇萃取法测定饱和度，测量时实验温度为室温25℃、实验压力为0.1 MPa。洗油洗盐后测定该岩心的孔隙体积，计算该岩心的含水饱和度。

首先将岩样除油除盐，采用地层水将岩样饱和至某一含水饱和度，然后将岩样浸泡在乙醇溶液中，待萃取完毕后测定该岩样的含水量，二者差值就是测定方法本身产生的系统误差。即校正后的含水饱和度=岩样实测含水饱和度+系统误差。这个误差主要受两个方面影响：第一个方面是电解法测水量的精度；另一个方面是地层水矿化度的影响。

3.1 电解法测水量精度的影响

（1）实验设计

① 将已知质量的水分溶解在乙醇溶液中并测定水含量，建立含水量的已知值和测定值的标准序列曲线；②将提前饱和已知含水量的岩样浸泡在乙醇溶液中8 h，维持110℃恒温，然后测定含水量。通过建立的含水量标准序列曲线以及岩样烘干后测定的孔隙体积，计算得到岩心样品的含水饱和度值。

（2）标定实验

结果见表 3。实验结果显示，乙醇浸泡萃取法使得含水饱和度减小，相对偏差为2.80%。

3.2 矿化度对饱和度测定的影响

测定乙醇溶液中溶解的含水量是采用的微量水分测定仪。实验中，乙醇中的含水为蒸馏水，但实际储层中的地层水具有一定矿化度，因此还需要将一定矿化度下的地层水量校正到蒸馏水的量，并计算相对损失量。用氯化钠配制不同矿化度的盐水，计算相对损失量，结果见图 2、图 3。实验结果显示矿化度对含水饱和度测定的影响随矿化度升高而增大，必须进行饱和度校正。

配制4种不同矿化度的氯化钠盐水，矿化度分别为10 000、30 000、50 000、80 000 mL/L。分别在已知的不同饱和度下饱和岩心样品并采用微量水分测定仪测定含水量，结合样品孔隙体积，校正得到蒸馏水条件下的岩心含水饱和度，实验结果见表 4，由此可见：

（1）含水饱和度越高，绝对偏差越大；

（2）含水饱和度绝对偏差在3%以内，相对偏差在0.667%~ 3.0%之间；

（3）矿化度为10 000 mg/ L时，含水饱和度相对偏差为0.666 7%。

3.3 乙醇萃取法的综合影响

可见，电解法测量精度和地层水矿化度的影响均造成测定含水饱和度降低。结合B油田沙河街组的地层水矿化度为10 000 mg/L，电解法测量含水精度的偏差为2.80%，地层水矿化度影响造成的偏差为0.667%。校正后的含水饱和度=岩样实测含水饱和度×相对偏差校正系数

测定方法的校正系数a为：

$a = 1/(1 - 0.028)(1 - 0.006\;67) = 1.029\;5 $

4 降压脱气饱和度校正

经过压实校正和测定方法校正，完成了岩心样品脱气后含水饱和度的校正研究。将进一步通过降压脱气实验建立脱气后含水饱和度与脱气前含水饱和度的关系。

4.1 降压脱气实验

首先，通过室内物理实验模拟钻井取心的降压脱气过程。选取B油田密闭取心井的10块直径38 mm天然砂岩样品。实验样品的基础数据见表 5。

降压脱气饱和度实验脱气前实验条件为：实验温度为135 ℃，实验压力为23.5 MPa，配置气油比为141 m³/m³；脱气后实验条件为：实验温度为室温25℃、实验压力为0.1 MPa。实验步骤为：

（1）岩样烘干后测定空气渗透率；

（2）采用模拟地层水饱和岩样，计算样品孔隙体积；

（3）将岩样用含气原油驱替至出口端不再产水，得到束缚水饱和度；

（4）然后采用模拟地层水驱替岩样至一定的含水饱和度值；

（5）将脱气前实验压力和温度逐渐降至脱气后的大气压力和室温，待原油脱气后，将岩样浸泡在乙醇溶液中并测定含水量；

（6）含水饱和度损失量根据脱气前和脱气后岩心的含水饱和度计算得出；

降压脱气前后含水饱和度实验结果如表 6所示。

4.2 建立束缚水饱和度约束条件

表 5虽然得到了降压脱气前后含水饱和度实验值，但是考虑到在储层中，束缚水处于不可流动状态，降压脱气过程并不对束缚水产生损失。因此需要建立束缚水饱和度约束条件来对降压脱气含水饱和度损失进行校正。

根据表 7新鲜含油岩石样品油水相对渗透率实验测定的束缚水饱和度值，建立束缚水饱和度与渗透率关系曲线（图 4）。

束缚水饱和度与渗透率关系为：

${S_{{\rm{wi}}}} = - 4.722\ln (K) + 51.369 $

(3)

式中：S_wi为束缚水饱和度，%；K为空气渗透率，×10^-3 μm²。

因此，按照式（3）除去表 5中脱气后含水饱和度低于束缚水饱和度的实验数据，并按照式（4）对含水饱和度损失进行校正（表 8）

$\Delta {S_{{\rm{w损失}}}} = \left( {18.745 \times \ln \left( {{S_{{\rm{w脱后}}}}} \right) - 55.837} \right) - \left( {18.745 \times \ln \left( { - 4.722 \times \ln \left( K \right) + 51.369} \right) - 55.837} \right) $

(4)

式中：∆S_w损失为校正后含水饱和度损失，%；S_w脱后为脱气后含水饱和度，%。

由此建立脱气后含水饱和度与脱气前含水饱和度关系。

5 实例分析

将建立的渤南沙河街层系轻质油密闭取心饱和度校正方法应用于该区域B油田密闭取心井中，校正部分结果见表 9。

经过校正，完成渤南沙河街层系轻质油密闭取心井的油水饱和度校正，计算得到脱气前地层油水饱和度值（图 5）。

经过对68个点的饱和度校正数据统计，整体情况见表 10。

通过对渤南较高气油比的沙河街组轻质油饱和度校正实验研究，由此可得到认识如下：

（1）岩样含油饱和度损失>含水饱和度损失；

（2）含水饱和度损失影响因素中，孔隙压实损失3.3%>降压脱气损失2.9%>测试方法损失1.0%；

（3）沙河街组轻质油校正后含水饱和度分布在28.3%~66.3%范围，平均为41.5%；

（4）综合校正后含油饱和度分布在33.7%~71.7%范围，平均58.5%；

（5）含水饱和度损失分布在3.1%~25.4%范围，平均为7.2%；

（6）含油饱和度损失分布在20.4%~54.0%范围，平均为42.6%。

将含水饱和度校正实验结果与测井含水饱和度计算值进行对比，可以看到在相同深度下，曲线波峰与波谷的对应关系基本一致，但个别深度点的幅度尚有较大差异（图 6）。

分析认为差异产生原因主要是受限于测井解释精度及两种技术手段的系统误差。以深度3 490 m和3 494 m的波峰对比为例，实验校正结果显示3 490 m含水饱和度实验校正值处于主要波峰位置，且幅度要高于3 494 m，而测井计算结果在3 490 m波峰位置不明显，且幅度要低于3 494 m。通过进一步分析相应深度岩心荧光照片，可看出，在深度3 490 m处岩心荧光油气显示要明显低于3 494 m处，可见实验校正值更具有一定合理性（图 7）。

本文建立的沙河街层系轻质油密闭取心井饱和度校正实验方法及结果对测井饱和度定量解释模型的修正研究具有一定参考意义。

6 结论

（1）渤南沙河街层系轻质油密闭取心井饱和度校正实验分别给出了地层孔隙压实、测试方法和降压脱气等三个重要因素对含水饱和度的校正方法，校正后得到沙河街层系轻质油藏实际油水饱和度值，实验结果可以有效指导渤海类似高气油比轻质油藏密闭取心井饱和度校正研究。

（2）渤南沙河街层系轻质油藏油水饱和度损失过程中，油饱和度平均损失42.6%，水饱和度平均损失7.2%，油饱和度损失远大于水饱和度损失。

（3）室内模拟实验对含水饱和度校正结果表明，孔隙压实损失>降压脱气损失>测试方法损失。

（4）实验结果与测井计算值对应关系基本一致，对测井饱和度定量解释模型的修正研究具有参考意义。