饱和度复习课程

1、饱和度如用公式表示,即 含油饱和度So=Vo/Vp100% 含水饱和度Sw=Vw/Vp100%含气饱和度Sg=Vg/Vp100%式中Vp=孔隙体积,3；Vo、Vw、Vg=分别为油、气、水所占的体积，3。 如果孔隙中只有油和水或者只有气和水，则有 So+Sw=1So+Sw=1或者 Sg+Sw=1Sg+Sw=1 如果孔隙中油气水三相共存，则有 Sg+So+Sw=1Sg+So+Sw=1以及 Vp= Vo+Vw+VgVp= Vo+Vw+Vg 油气水饱和度是储量计算的必要参数，也是勘探中评价储层的主要依据之一，也是油田开发部署井网以及确定产量的主要依据。因此准确的确定油气水饱和度是至关重要的。 2. 2

2、. 储层中油（气）水饱和度的分布储层中油（气）水饱和度的分布 绝大部分储油（气）层属于沉积岩，它们最初是完全为水所饱和的。油气则是以后通过从侧向或底部向储层中运移，油气的上升逐步排驱原来饱和在孔隙中的水。这个过程是受油、水孔隙系统所控制的。油柱向上移动并排驱水时所能排出的水量取决于油（气）及水的性质和岩石的孔隙大小和分布。 对于一个背斜系统，石油（或气）在运移及聚集的过程中，是由流体之间的密度差所产生的“浮力”来驱使水从毛管孔隙喉道中排出，并让烃类通过孔隙系统。在油藏中的油水分布反映出毛管压力同油水两相压力差相平衡的结果。 确定水饱和度的变化是为了准确地进行储量计算，影响水饱和度的因素很多，还

3、包括了油气性质、粘度、表面张力、温度和压力等因索，它们均可在不同程度上影响油（气）水饱和度在储层中的分布。 油水在油藏不同位置储集岩孔隙中的分布状态如图152所示。在油藏顶部的产油带，含油饱和度可达80左右，油呈大块分布在孔隙空间的中央，而水则分布在颗粒表面呈薄膜状；在过渡带，含油饱和度大约在50左右，油呈滴珠状分布在孔隙中央，水膜厚度加大；在含水区，含油饱和度只有10一20，油呈很小的圆滴处在孔隙中央，且与其它孔隙中的油滴不连续，而水则占据孔隙中的大部分位置。 图1-4-1 油作为非润湿相在孔隙中的分布示意图二、几个重要的饱和度概念二、几个重要的饱和度概念 按石油总公司颁发的“油气藏工程常用

4、参数符号及计量单位”中规定：油气水饱和度要明确它所代表的意义以及用规定的符号表示。所以在实际使用时需要特别注意。 1.1.含油、气、水饱和度含油、气、水饱和度 规定的符号为Soi、Swi、Sg。所谓原始含油、气、水饱和度是在油藏第一口井所取得的油层岩心，测试所得的油、气、水饱和度。简言之，油藏中处于原始地层压力和温度条件下油、气、水占孔隙空间的百分数称为原始含油、气、水饱和度。 规定的符号为，和。所谓平均含油、气、水饱和度有两种含义。一种是指单井储层段或产层段的平均值；另一种是指整个油层平面上的平均值。 单井平均值采用厚度加权的方法，即 HShSnjojjo1 式中A=油层总面积，；Ak=单井

5、所控制的油面积，；=单井平均饱和度。 2.平均含油、气、水饱和度平均含油、气、水饱和度 必须注意的是必须注意的是，所谓“平均”应有一个时间概念，如对原始状态的平均，则称为“平均原始含油、气、水饱和度”；如对开发过程某一时间的平均，则称为“目前平均含油、气、水饱和度”；如对开发末期的平均，则称为“平均残余油、气、水饱和度” 。 3. 3.残余油、气、水饱和度残余油、气、水饱和度 规定的符号为Sor，Sgr和Swr。油田开发的过程中，随着油层能量的下降以及油气水的采出，而最终将进入衰竭期。在达到某一经济极限时，油层便要停止开采。此时，残存在地层孔隙中的油、气、水量占孔隙体积的百分数称为残余油、气、

6、水饱和度。 4.4.气顶区的油、水饱和度气顶区的油、水饱和度 规定的符号为Sog和Swg。在油藏上部的气顶区中主要是天然气，但它还有部份轻馏份的油析出，固此气顶区还有油、水饱和度。 常用的符号与原始含水饱和度的符号相同Swi。 油气层顶部岩石孔隙中未被最大油气浮力排出的水，称为束缚水饱和度。在勘探和开发中为了方便起见，定义束缚水饱和度为“油层过渡带上部产纯油或纯气部份中岩石孔隙中的水饱和度，称为束缚水饱和度。” 不同的油气藏，因其岩石和流体性质不同，油气运移条件的差异，因而束缚水饱和度亦相差很大。 5.束缚水饱和度束缚水饱和度 6. 6.可动油、气、水饱和度可动油、气、水饱和度 是指孔隙中油、

7、气、水体积中在油田开发所具有的压差下，可以流动的油、气、水体积占孔隙体积百分数。可动的流体必须在孔隙空间中呈连续分布。 7.7.不可降低的水饱和度不可降低的水饱和度 据Stout（1964）的定义：由于石油侵入岩石的孔隙空间，迫使水流出，使岩石这一部份体积中的间隙水变成不连续的，它将在油层岩石中残留下来作为不可降低的水饱和度。由于这一定义与束缚水饱和度的定义基本一致，故不可降低的水饱和度也可理解为束缚水饱和度。 在实验室中确定束缚水和不可降低的水饱和度的方法是相同的。 其它还有一些饱和度的名称，如临界水饱和度、平衡饱和度等将在有关章节中论述。三、三、 含油、气、水饱和度的测定方法含油、气、水饱

8、和度的测定方法 由钻井取得的岩心在井场自岩心筒取出后应立即钻取一个小块，并立即用石蜡将其包裹以防止流体蒸发而影响精度。实验室中测定岩含油、气、水饱和度的方法有以下几种： 1.1.溶剂抽提法（溶剂抽提法（DeanStarkDeanStark蒸馏）蒸馏） 结合岩样抽提和蒸馏的方法，用来测定岩心中的含水量，根据孔隙体积可计算出岩样的含水饱和度。 仪器由一个装岩样的烧并以及一支用来收集蒸馏出来水的ASTM蒸馏捕集器组成，在捕集器上方还按装有一个水循环的冷凝器，以便将蒸馏出的水份凝结成水流入捕集器。整个装置见图155。 在烧并内装有溶剂，溶剂的比重应小于水，而沸点要比水高，且既能溶于油又能溶于水的流体。

9、如甲苯（比重为0.897，沸点为110）。图1-4-4 ASTM蒸馏抽提装置(RAP修改) 2.2.烘干法烘干法 这是对天然气储集岩测定含气、水饱和度所特有的简易而准确的方法。 从井中取出的岩心，钻成圆柱或块成小块，首先称量出总重量，然后放在烘箱内在102下烘干。 3.3.常压蒸馏法测定油、水常压蒸馏法测定油、水饱和度饱和度 把一块取自井中的新鲜岩心，测定其总体积和重量后破碎成小碎块，放入可调温度的加热炉中，如图1-4-5所示。在温度不断升高的过程中收集蒸馏出来的油和水。 图1-4-5 常压蒸馏炉 (Core, Lab公司) 与常压蒸馏法的区别在于：1 1）该方法主要是对全直径岩心进行测试；2

10、 2）为了使全直径岩心中央部分的油水能够蒸馏出来，因此设备上增加了真空装置。装置如图1-4-8示。 4.真空蒸馏法测定油、水饱和度真空蒸馏法测定油、水饱和度 与常压蒸馏法的区别在于：1 1）该方法主要是对全直径岩心进行测试；2 2）为了使全直径岩心中央部分的油水能够蒸馏出来，因此设备上增加了真空装置。装置如图1-4-8示。 4.真空蒸馏法测定油、水饱和度真空蒸馏法测定油、水饱和度 这个方法由S.N.RePal和法国国家阿基坦石油学会提出，其测试步骤为：首先把样品放在试管内，然后再放入了克重量的氢化钙粉末。 5.利用与氢化钙反应测定含水量利用与氢化钙反应测定含水量四、四、 间接确定含油、气、水饱

11、和度的方法间接确定含油、气、水饱和度的方法 各种测定毛管压力的方法都可以确定含水饱和度，在生产实际中，常常利用孔隙度和渗透率的资料来确定束缚水饱和度。 储油气层中岩石含水饱和度的数值与油气性质、表面张力、岩石中的颗粒分布、油水接触面及取心位置、粘土含量、孔吼分布等有关。 用常规孔、渗资料来确定水饱和度的关系式有多种形式，如： Sw=AlgK+B或 Sw=A+BlgK+C Sw=A+B2+ClgK+DlgK2+E 五、五、 实验室测定的水饱和度值的实验室测定的水饱和度值的代表性分析代表性分析 在地层所处的温度、压力和应力条件下，岩石的油、气、水饱和度由于获取岩心的手段和技术不同，取到地表上来并送

12、到实验室分析，其油、气、水饱和度的数值与地层条件下的原状数值就不相同。虽然目前现场上都使用实验室的测定值作为依据，但是，在使用时必须谨慎地考虑到两者之间的区别。 这种区别的原因很多，例如：在钻井中使用水基泥浆时，泥浆滤液的冲刷使得含油饱和度降低，含水饱和度增加；此外，当岩心从井中取到地表时，应力释放（围压降低）导致石油和天然气的压力降低，原来溶解在石油中的天然气发生膨胀并以气相析出。气体析出使石油总休积缩小，也就使得岩心的饱和度降低。 目前使用密闭取心技术也可以使油、水饱和度的变化变小。裂缝性油气藏的流体饱和度裂缝性油气藏的流体饱和度 裂缝性油气藏中如何计算裂缝和基质中的流体饱和度是一个很复杂

13、的问题。其原因在于裂缝的形成时期和分布规律在各油气藏中是不相同的。 确定束缚水饱和度的经验关系确定束缚水饱和度的经验关系 砂岩储层的束缚水饱和度（Swi）和粒度中值（Md）及连通孔隙度（）之间存在着统计关系。 图1-4-9 不同油田岩心束缚水含量随渗透率变化的曲线图1-4-10 束缚水饱和度渗透率同孔隙度之间的经验关系 (Musket, 1949)第七章第七章 储集岩石的其它储集岩石的其它物理性质物理性质 一、一、 岩石的导电性岩石的导电性 岩石与其它物质一样，具有传导电流的特性，这就是岩石的导电性。岩石的这种特性，可用比电阻的大小来确定。当横截面积为1平方厘米、长度为1厘米的岩样，其电阻的欧

14、姆数即为岩样比电阻的量值。由此，因次可用欧姆米或欧姆厘米来表示。 电导率是比电阻的倒数，因次为欧姆厘米 -1或欧姆米 -1。 岩石比电阻的变化范围很广，可从零点几欧姆米到几十万甚至几百万欧姆米。岩石的比电阻相差这样悬殊，乃是由于它们的矿物组成、孔隙度、含油和含水饱和度、水的化学组成以及岩石的温度不同所致。 在实验室测定电导率和比电阻的基础上，可以得到一些统计数据，各种岩石的比电阻范围如下：粘土约在0.1630欧姆米；砂层在0.51000欧姆米；砂岩在20109欧姆米；石灰岩在200109欧姆米；方解石在510751012欧姆米，石英在1.210123.21014欧姆米；砾岩在524.4103欧

15、姆米；页岩约在101000欧姆米。油层中粘土含量越高，则其电导性愈大。 二、二、 岩石的力学性质岩石的力学性质 对于裂缝性储集层以及要对油气层进行压裂改造，岩石的力学性质将起重要的作用，关于这方面是一个专门的学科，这里仅讨论沉积岩岩石力学性质的常用参数。 通常用以描述岩石力学性质的参数有以下几种，即 （1 1）静弹性模量）静弹性模量：它定义为岩石承受应力后所形成的应力应变曲线的斜率。在许多砂岩储层中，静弹性模量与岩石孔隙度常有密切关系，可以建立两者之间的统计公式，或者是根据静弹性模量来预测孔隙度，或者是用孔隙度来预测静弹性模量。 （2 2）泊松比）泊松比：定义为岩石受力后的水平应变（径向应变）

16、和垂直应变（轴向应变）之比。泊松比是反映岩石强度的重要性质，泊松比也与岩石物性有间接关系，凡是岩石孔隙度高，则其强度一般较弱。目前在用地震资料求取岩层孔隙度时，常用泊松比作为中介值。 （3 3）抗张强度）抗张强度：定义为岩石受力后发生裂开时的强度。它与岩石的岩性、胶结程度、物性等有密切的关系，抗张强度直接反应了岩层形成断裂或裂缝的难易，它也是人工制造地层裂缝时所必须的基础资料。 （4 4）抗压强度）抗压强度：它定义为岩石承受压应力而被压碎时的强度，这一强度数值在建筑业上特别重要。 三、三、 岩石的热学性质岩石的热学性质 岩石的热学性质包括岩石的热容量、导热性及温度传导性等等。研究岩石的热学性质

17、，无论是对油田的地质、钻井、以及开采工艺，或提高石油采收率都有着十分重要的意义。例如，注水开发的油田，由于把地面冷水注入油层，总会使油层温度发生变化。这样，也就导致地下流体的性质发生变化。对于油层的开采和开发过程以及提高石油的采收率都会带来甚大的影响。各种热力采油方法的应用，都与油层岩石的热学性质关系非常密切。 岩石的热容量就是使岩石的温度升高一度所需要的热量。把1克岩石的温度提高一度所需的热量，叫作岩石的比热容量。可用下式表示: )(0ttmQC 式中C比热容，卡/克；Q温度从t0升到t时所需要的热量，卡；m岩石的质量，克；t0起始的温度；t最终的温度。 岩石的导热性，即岩石传递热量的能力。

18、岩石的热传导系数主要取决于岩石的矿物组成，以及它的孔隙度与含水饱和度。岩石的热学性质、主要是在实验室条件下根据岩心来进行研究。 1 罗蜇潭，王允诚. 油气储集层的孔隙结构. 北京：科学出版社，19862 刘宝珺. 沉积岩石学. 北京：地质出版社，19803 Choquette, P.W., Pary, L. C. Geologic Nomenclature and Classification of Porosity in Sedimentary Carbonates. Bull, AAPG., 1970. Vol54. P. 207-2504 罗蜇潭. 油层物理. 北京：地质出版社，19855 杨通佑，范尚炯等. 石油及天然气储量计算方法. 北京：石油工业出版社. 19986 R.P. 蒙尼卡特. 罗雨田等译. 储集岩的特性：岩心分析. 四川：科学技术出版社，19887 杜奉屏主编. 油矿地球物理测井. 北京：地质出版社，19848 向阳著. 油气储集层特殊物理研究方法. 四川