用压汞资料计算储层孔隙度下限和原始含油饱和度

用压汞资料计算储层孔隙度下限和原始含油饱和度摘要:以M油田4口井同一层组的26块岩心的压汞与物性分析资料为基础,总结了利用压汞曲线,应用J函数、purcell思想计算储层孔隙度下限和等效高度法计算原始含油饱和度的过程,通过与阿尔奇公式计算得到的原始含油饱和度对比,该方法应用效果良好,取得了较为满意的解释结果。

关键词:压汞J函数孔隙度下限含油饱和度

经典油气成藏学说认为,储层油气驱动力与岩石毛管压力的相对平衡,就决定了储层油水分布现状,驱动力和毛管压力达到平衡的过程,就是油气在上浮力的作用下,不断克服地层毛管压力,驱替原始孔隙中的水而占据孔隙的过程。实验室中,压汞法就是类似于油气藏形成过程中的油驱水的过程。用压汞法测得毛管压力曲线,可以用来研究岩石样品的孔喉分布以及孔渗情况,确定储层类型及地层原始含油饱和度。特别是在油基泥浆取心等第一手资料较少的情况下,利用毛管压力资料求原始含油饱和度尤其重要。

1 J函数和平均毛管压力曲线

通常单块岩心毛管压力曲线只能表征地层某一深度点的孔喉结构特征,但如何表征整个油藏的特征呢,可以用多块岩心毛管压力曲线,用J函数的方法,它可以消除油藏中孔隙度、渗透率等的非均质性对毛管压力造成的影响[1],具体对M油田4口井共26块岩心压汞资料的

处理过程如下:

(1)分别求每块样品的J函数曲线。

利用J函数公式:

式中:为“J”函数,无因次量;为汞饱和度;为表面张力,;Pc为测量毛管压力,MPa;为孔隙度,小数;K为渗透率,;为润湿接触角(对水湿油层=0);参数:(根据原始资料计算得到);r为某压力点对应的孔喉半径()。

根据式:(1)就可以求得每块样品的J函数曲线。(2)对所有样品的J函数曲线做叠加处理。

做岩心J函数值与汞饱和度的交会图,并对J函数曲线做进一步处理,将排驱压力以外对应的汞饱和度小于20%的数据点舍弃,能获得一条拟合效果较好的J函数曲线计算公式。经过J函数处理之后,使得原来比较分散的毛管压力曲线基本上能汇集到一起,这就说明了所研究区块储层的渗流特性受孔渗的影响是有规律可循的。

拟合得到J函数表达式:

(3)平均毛管压力曲线。

所求J函数只是个过渡参数,最终要获取的是可以代表26块岩心

特性的平均毛管压力曲线,具体求取过程如下:

其中,分别为岩样的渗透率与孔隙度的平均值,可以通过岩心物性分析资料求得:

这样就可以求得表征该油藏的平均毛管压力曲线。

2 确定储层孔隙度下限

借助purcell的思想确定储层孔隙度下限的基本思路是:利用毛管压力曲线,计算不同孔隙半径的渗流能力对总渗透率的相对贡献值,然后按孔隙半径从大到小的顺序累积计算这个空隙半径区间的相对渗透率贡献值,当累积贡献值达到99.99%时,其所对应的孔隙半径(Rmin)即可认定为岩心孔隙半径下限值,这个下限值就寓意着汞能够在岩石中流动的最低孔隙半径。

利用平均毛管压力曲线公式可以模拟一组Pc-SHg数据,用来计算有效孔隙半径下限,计算过程如下。

(1)不同孔隙半径区间的渗透能力累计值[2]:

式中:为平均毛管压力曲线上某点的压力(Mpa);为进汞量(%);为不同孔隙半径区间的累计渗透能力。

统计得到J1S22组26块岩心孔喉半径小于和等于0.702 μm的孔隙占总孔隙的百比为55.8%。岩心的平均孔隙度为13.0%,则可计算得到本区储层孔隙度下限为55.8%×13.0%=7.3%。上述计算值为利用毛管压力资料从理论上计算的孔隙度下限,与用岩心分析资料确定的储层孔隙度下限(7.7%)作比较,可发现两种方法得到的结果较为相差较小,可作为用其他方法确定下限的参考。

3 含有高度法计算储层原始含油饱和度

利用油藏某点的含油高度与毛管压力资料计算储层原始含油饱和度的基本思想是:理论上,油藏某点的毛管压力与这点的含油高度之间有个一一对应的关系,从实验室压汞实验测得的毛管压力曲线及相关资料验证了这个一一对应关系的存在。因此,如果知道了油藏中某点的含油高度,就可以确定这点的原始含油饱和度[3]。

(1)实验室与地层条件下用于计算毛管压力的接触角和表面张力等参数是不同的[4],先将实验室压力换算为地层压力,并建立地层压力与含油高度之间的关系式:

式中:ρo,ρw分别为油、水的密度(g/cm3);ho为含油高度,油藏某点与油水界面之间的高度。

(2)建立含油高度与含油饱和度之间的关系,由以上计算得出:

联立(6)、(7)两式,得到含油高度与原始含油饱和度(SHg换为So)之间的关系:

有此可知,只要知道了油藏的自由水界面,确定某点的含油高度,就可以计算这一点的原始含气饱和度;用该方法求得的原始含油饱和度与阿尔奇公式计算所得的原始含油饱和度进行对比,符合度较高,误差较小。

4 结论

(1)平均J函数充分考虑了地层的非均质性,综合多块岩心的压汞资料,得到的平均毛管压力曲线,能够表征整个储层的物性特征。采用Purcell法与含油高度等方法,能够较为可靠地确定储层的孔隙度下限值,并得到较理想的原始含油饱和度计算模型。

(2)用含油高度法计算储层原始含油饱和度,虽然以毛管压力理论

为依据,但未考虑到实际地层条件的复杂性,单靠含油高度计算出的原始含油饱和度显得过于理想化,但作为一种有正确理论支撑的方法,其计算结果仍然是可以作为参考的。

参考文献

[1] 罗蛰潭,王允诚．油气储集层的孔隙结构[M]．北京:科学出版社,1986:17-59.

[2] Purcell W R.Capillary pressures-their measurement using mercury and the calculation of permeability there from [J].Transactions AIME,1949,41(5):39-48.

[3] 潘和平,王兴,樊政军,等．储层原始含油饱和度计算方法研究[J]．现代地质,2000,14(4):451-453.