1、第四章第四章 储油（气）岩石流体饱和度和其它物理性质储油（气）岩石流体饱和度和其它物理性质1 1 储油（气）岩石的流体饱和度储油（气）岩石的流体饱和度某种流体在岩石孔隙中占据空间体积的百分数或小数即为该流体的饱和度。石油在岩石孔隙中占据空间体积的百分数或小数即为油饱和度（含油饱和度）。地层水在岩石孔隙中占据空间体积的百分数或小数即为水饱和度（含水饱和度）。天然气在岩石孔隙中占据空间体积的百分数或小数即为气饱和度（含气饱和度）。%100peouoVVS%100pewuwVVS)100(wooSSS式中：So、Sg、Sw分别为油层条件下的油、气水饱和度，小数或百分数；Vou、Vwu油层条件下的油、
2、水体积（cm3）；Vpe岩样有效孔隙体积（cm3）。一、流体饱和度的概念 通过实验室测定并计算饱和度时，应当是指那些储存在岩石有效孔隙（连通孔隙），处于油层压力、温度下（有大量天然气溶解于油及水中，改变了它们的体积）的饱和度。即如下各式所示：%100beoooVbVS%100bewwwVbVS)100(wooSSS式中：So、Sg、Sw分别为油层条件下的油、气水饱和度，小数或百分数；Vb岩样体积（cm3）；Vo、Vw在标准状况下抽提和蒸馏出来的油、水体积（cm3）；bo、bw油层条件下油和水的体积系数（小数）。到开发后期，剩留油在油层内不可流动时。在勘探阶段（油藏还没有投入开发以前）所测的流体
3、饱和度原始含水饱和度原始含油饱和度在开发阶段测定的流体饱和度含油饱和度目前含油饱和度含水饱和度目前含水饱和度含气饱和度目前含气饱和度原始含气饱和度饱和度的不同名称剩余油饱和度 残余油饱和度二、影响储油（气）岩石流体饱和度的因素二、影响储油（气）岩石流体饱和度的因素 （1）储油（气）岩石的孔隙结构和渗透性：储油（气）岩石的孔隙结构和渗透性是影响油气饱和度的关键因素。一般来说，孔隙半径大、孔喉比值小、孔隙配位数大（孔隙连通系数接近1）、孔隙曲折度小、孔隙内壁光滑，那么岩石渗透性好，油气排驱水的阻力就小，因而油气饱和度就高，反之就低。（2）储油（气）岩石的表面性质：储油（气）岩石颗粒较粗、比面小，那
4、么颗粒表面吸附水就少，残余水饱和度低，这样油气饱和度就高；相反油气饱和度就低。除此，岩石润湿性也影响着油气饱和度，譬如亲水的岩石，油气就难将水排出，因而油气饱和度就低；相反，亲油的岩石，油气就易将水排出，使得油气饱和度增高。（3）油气性质：油气相对密度不同，直接影响到油气的饱和度。其次是油气粘度，一般来说，较稠的油粘度大，进入孔隙所受的阻力也大，油气不易进入孔隙，油气饱和度低；反之油气饱和度高。（4）油气排水的动力：油气排水的动力大，则被排出的水就多，油气饱和度就高；相反就低。三、储油（气）岩流体饱和度的测定及其研究方法岩心直接测定方法岩心间接测定法油层物理模型测井计算方法一、实验室岩心直接测
5、定法1 1、蒸馏法、蒸馏法使用溶剂（甲苯或四氯化碳）抽提出岩心内流体（实验测定用的溶剂一般采用洗油能力强、比重比水小而沸点比水高的溶剂，如甲苯比重0.897，沸点110）岩样的孔隙体积测出的水的重量心的重量经抽提、洗净烘干后岩抽提前岩心的重量popoVWWWVWWWS321321)(2 2、干馏法、干馏法测定原理：通过仪器对岩心进行高温烘烤，冷凝收集以及相关校正后得到油水体积。一般加温过程分二个阶段第一个阶段是先均匀加温至350360度（2030分钟），主要目的是将岩样中的束缚水解吸第二个阶段为进一步加温至500左右（2030分钟），主要目的是将岩样中的石油干馏出来。计量干馏出的水和油的体积。
6、1、是由于岩心取至地面，压力降低可导致溶解气膨胀，水和油发生溢流和被逐出，因而测出的饱和度普遍偏小，实际应用中可根据实验室测得的数据乘以原油的地层体积系数，再乘以一个校正系数（1.15）大致可以获得校正。岩心分析饱和度与实际储层内饱和度对比一般根据岩心测定的含油饱一般根据岩心测定的含油饱和度均较地下的低和度均较地下的低影响饱和度测定的主要因素 对未开发的储层，采用油基泥浆取芯测得的含水饱和度比较接近储层实际含水饱和度，而用水基泥浆取芯测得的含水饱和度与储层实际含水饱和度相差较大。对于含水层，采用水基泥浆取芯分析的结果比油基泥浆好。3、如何取得保持流体原始状态的岩心也是准确确定残余油饱和度的关键
7、，一般采用岩心压力保持取心筒或密闭取心筒等装置。2 2、取芯时使用的泥浆性质、取芯时使用的泥浆性质二、岩心间接分析法1、用毛管压力曲线确定、用毛管压力曲线确定束缚水饱和度束缚水饱和度常用半渗透率隔板法常用半渗透率隔板法（用外加压力作驱动（用外加压力作驱动力）和离心机法（用力）和离心机法（用离心力作驱动力）测离心力作驱动力）测定毛管压力曲线，近定毛管压力曲线，近垂直的曲线段对应的垂直的曲线段对应的含水饱和度值（含水饱和度值（A、B、C点）即为束缚水饱点）即为束缚水饱和度和度A AB BC C二、岩心间接分析法2、用岩石相曲线确定、用岩石相曲线确定束缚水饱和度束缚水饱和度和和残余油饱和度残余油饱和
8、度三、经验关系法（油层物理模型）1 1、按粒度中值，有效孔隙度计算束缚水饱和度、按粒度中值，有效孔隙度计算束缚水饱和度根据我国大庆、胜坨、大港、高河西、老君庙油田岩心实测数据的统计，发现束缚水饱和度为其粒度中值及连通孔隙度的函数，当粒度中值在0.04-0.3变化时，粒度中值，束缚水饱和度与孔隙度之间的经验方程趋于双对数曲线形式（1）高、中孔隙度（20）砂岩储层通式正好相反变化而减小，隙度增大和亲水性变强随胶结程度变弱，随孔类型有关。程度、润湿性以及油藏与砂岩的孔隙度、胶结，为近似常数；，3030212132106.35.1log)log(logAAAAAAAAAAMDAASwi适用于渤海湾下第
9、三系（东营沙河街组二段）地层的关系式)25.04.0(114.0log)6.3log5.1(36.0logMDSwi适用于大庆油田各主力层系及我国东部地区下第三系中下部地层的关系式)2.03.0(1.0log)6.3log5.1(36.0logMDSwi适用于渤海湾盆地上第三系地层（强亲水性，胶结疏松砂岩）的关系式)2.03.0(18.0log)6.3log5.1(18.0logMDSwi（2）低孔隙度（20）砂岩储层的通式8.07.03.38.901log)log()1log(32121032103210关，一般为与压实程度和润湿性有，可视为常数，为经验常数；，BBBBBBBBBBBBMDB
10、BSwi2、按渗透率与含水饱和度的关系式根据给定的毛管压力值，可以作出含水饱和度和渗透率的对数值的关系曲线对每一个毛管压力值，可以得出不同形式的曲线，从而获得方程：为渗透率含水饱和度，为常数，与KSCaCKaSwwlog3、按孔隙度渗透率束缚水饱和度的关系计算束缚水饱和度对于一个油层，束缚水饱和度，孔隙度与渗透率的变化关系可用公式均为经验常数，CaaaaCKaKaaaSCKaaSwiwi432124322121)(logloglog该方法的应用具有局限性，只适用于一定油藏，不能泛用。四、利用测井资料计算饱和度Archie（阿尔奇）（阿尔奇）公式计算法模型公式计算法模型 tmwnwRaRS其依据
11、是含油层电阻率增大率（）与含油饱和度有关。实验得出 。而含水层电阻率Ro 与地层水电阻率有关，即 。分布在岩石孔隙中的含水饱和度与含油饱和度相加等于1。于是，只要已知岩石含水饱和度大小，就能够确定它的含油饱和度。otRRI mwoaRRFnwSI1Ro孔隙中完全含水时的岩石电阻率,mRt岩石的真电阻率（原状地层电阻率）,mRw地层水电阻率,m岩石孔隙度（有效孔隙度）,小数Sw含水饱和度，小数I 地层电阻率增大系数F 地层因素m 称为胶结指数，胶结砂岩m可取为2 a 为实验常数，一般等于1n 为饱和度指数，一般 n 2四、流体饱和度资料的应用四、流体饱和度资料的应用（1）计算原始储量、剩余储量和
12、采收率oioiiBSAhN 原始储量为：剩余储量为：ororrBSAhN%100iriNNN采收率为：A油层面积（m3）；h油层厚度（m），Soi、Sor原始和残余含油饱和度（小数）；Boi、Bor原始和目前石油体积系数（小数）；Ni、Nr原始和剩余石油储量（m3）。（2）确定排驱效率：注水的油田根据不同层位所取得的残余油饱和度，可以确定不同层位的排驱效率（），即：1%1001oioroiSSS排驱效率的含意可以理解为注水后从孔隙所排驱出的油饱和度占原始油饱和度的百分数。根据排驱效率的分析，可以判断注水效果，从而针对存在的问题，制订注水改进措施。（3）制定开采补充措施：（4）判断剩余储量的可采
13、性：由于三次采油工艺复杂、费用高，因此根据残余油饱和度所计算的剩余储量可采性是进行三次采油的先决条件。从油田不同层段或地区所测定的残余油饱和度，经分析就可了解目前油田的开采现状，对于受开采影响小的所谓“死”油区，增布加密井，以提高石油的采收率。第四章第四章 储油（气）岩石流体饱和度和其它物理性质储油（气）岩石流体饱和度和其它物理性质2 2 储油（气）岩石的压缩性储油（气）岩石的压缩性储油（气）岩石从沉积开始，随着沉积层的加厚和深埋，它一直受着一个上覆地层的地静压力（也叫外压力）和岩石孔隙流体压力（也叫内压力）的作用，而这两者之差就是岩石骨架的压实压力。由于压实压力的作用，岩石发生弹性形变，度量
14、这个形变的参数就是储油（气）岩的压缩系数。一、压缩系数的概念一、压缩系数的概念谢尔加切夫指出，研究岩石的压缩性，可研究整个岩样体积对原始体积的变化，或者研究孔隙空间容积对原始孔隙容积的变化，或者孔隙空间容积对整个岩样原始体积的变化。由此，谢尔加切夫将岩石的压缩系数划分为三种：pVVCbbb1pVVCppp1整个岩样体积对原始体积的变化孔隙空间容积对原始孔隙容积的变化孔隙空间容积对整个岩样原始体积的变化Cb岩石压缩系数（1/MPa）；Cp孔隙压缩系数（1/MPa）；Cp单位岩石的孔隙体积在变化0.1MPa时所致的体积变化压缩系数（1/MPa）；Vb岩石体积(cm3)；Vb岩石体积变化(cm3)；
15、Vp孔隙体积变化(cm3)；p压力差（MPa）。pVVCbpp1/所谓压缩系数压缩系数就是指地层压力每降低单位压力时，单位体积体积岩石中孔隙体积的缩小值。数学表达式为：公式中的负号代表岩公式中的负号代表岩石体积的变化方向与石体积的变化方向与压力的变化方向相反压力的变化方向相反Cb岩石的压缩系数（1/atm，1/MPa）；Vb岩石体积(cm3)；Vp油层压力降低p时，岩石孔隙体积的缩小值（cm3）；p压力差（atm，MPa）。pVVCbpp1/欧美国家采用孔隙压缩系数 ,定义为油层压力每产生单位压降时，单位岩石孔隙体积所产生的孔隙体积变化值：pCpVVCppp1B.H.尼科拉耶夫斯基等人通过研究
16、岩石的压缩系数，提出将常压条件下实验室内所测定的岩石孔隙度 转化为地层条件下的孔隙度pCpe00欧美与我国的换算关系PpbpCCVV/故由于二、孔隙体系压缩系数的测定二、孔隙体系压缩系数的测定（1）孔隙压力保持恒定，改变围压，其计算公式如下：)1(1ippbpVVCCp孔隙体积压缩系数，（1/MPa）Pi孔隙压力（MPa）围压（MPa）。（2）围压保持恒定，改变孔隙压力，其公式：)2(1ipbppVVC模拟地层压力，建立起围压与孔隙压力环境，改变围压，孔隙体积的变化量用微量柱塞泵计量，然后用公式（1）计算孔隙体积的压缩系数。压缩性对油层原油开采时会产生二个重要影响1、随着油层开采，油层流体压力
17、降低，可导致外压、内压差加大，颗粒受挤压变形，孔隙体积减小，将油驱出孔隙；2、随着油气田开发，油层流体压力下降，导致被压缩的颗粒发生膨胀，孔隙体积缩小，从而将原油驱至井底。成为驱动油气的动力储油气岩石的弹性能量。三、由压缩系数导出的几个有用公式三、由压缩系数导出的几个有用公式dpdVVCbbb1bbbVdVdpCppVVbbbooVdVdpCoobVVPPClnlnoobVVPPCln)(obppCoeVV)(obppCoeVVpo、p分别为原始与目前压实压力；Vo、V分别为压实前（原始压实）与压实后（目前压实）岩石体积)(obppCoehAhA)(obppCoehhho、h分别为压实前与压实后的地层厚度（m）)(oppaoe)(ofoppaffe)(okppaoeKK同理：上述a、af、ak在各关系式中都有它自己的物理意义，但总的都是代表单位压力下孔隙度、裂隙率渗透率的变化率。
