一种非均匀水淹层剩余油饱和度的确定方法

摘要

本发明提供了一种非均匀水淹层剩余油饱和度的确定方法，属地球物理测井评价储层饱和度技术领域，通过面积等效法构建非均匀水淹层饱和度等效模型图，修正了产出剖面资料确定剩余油饱和度的方法，得到一种非均匀水淹层剩余油饱和度的确定方法，求得的非均匀水淹层剩余油饱和度更能反映水淹层的整体剩余油饱和度，与储层的实际情况更加相符合，进而实现准确掌握区域剩余油饱和度分布规律，为油藏合理有效开发提供科学依据。

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理测井评价储层饱和度技术领域，具体为一种 非均匀水淹层剩余油饱和度的确定方法。

背景技术

单井剩余油饱和度的确定是油田开发时期油藏剩余油分布规律 研究的基础，套后剩余油饱和度监测是目前国内外广泛采用的手段， 但套后饱和度检测仪无法适用于高温、高压油藏，同时在油田老区， 新钻井有限，也不能仅仅依赖完井组合测井资料来确定剩余油饱和 度。现有的解决方法是利用产出剖面资料确定剩余油饱和度。

据教材《生产测井原理与资料解释》（郭海敏，戴家才，2007， 270～272），利用水淹层的生产测井产出剖面资料，结合LEVERETT 方程用油水相对渗透率为中间变量可建立产水率与地层在井点处的 剩余油饱和度的关系式，利该关系式可以得到含水饱和度和产水率的 关系图版，对于某一油田，利用产出剖面资料可以得到单个井点处的 纵向产水率，通过查图版确定井点处的含水饱和度，进而得到水淹层 剩余油饱和度。

对于陆相沉积储层来说，储层的岩性、物性不均匀以及沉积韵律 的变化，必然造成油层的水淹程度不均匀。在用产出剖面资料确定水 淹层剩余油饱和度的过程中，通过对产出剖面和不同时期的完井组合 测井资料对比分析发现，产出剖面显示只产水的层并不意味着该层的 剩余油饱和度一定接近残余油饱和度，当储层非均匀水淹严重时，只 能反映该层局部的剩余油饱和度接近残余油饱和度，其它部位可能还 有可动的剩余油饱和度，这种情形在非均匀水淹的中、厚层反映更为 明显。

图1为东濮凹陷文东油田同一小层在相邻井不同时期的深感应 电阻率对比图。W13-418井是该井完钻时2005年3月31日测得的资 料，沙三中8砂组的41号层深感应电阻率明显表现出底部水淹强的 特征，而上部水淹程度弱。与其相邻且所处构造位置相近的W13-388 井、W13-212井、W13-315井分别在2000年4月、1991年1月和1987 年10月完井测井，W13-388井对应层显示的特征为底部水淹强， W13-212和W13-315井的对应层为油层，对比这4口井可以看出， 随着开发时间的推移，电阻率在逐渐减低，储层非均匀水淹特征明显， 注入水一旦突破形成水道，弱淹部位的剩余油被驱替的效果将会明显 减低，使用现有技术的方法求得的水淹层剩余油饱和度只能表明被水 突破的部位剩余油饱和度，近似等于残余油饱和度，在这种情况下, 通常判断为该层没有可动油，而实际上，由于储层非均质带来的非均 匀水淹效果，该储层应当还有部分可动油，即井点处剩余油饱和度实 际上是大于用现有技术方法求得的水淹层剩余油饱和度。因此，仅利 用产出剖面资料确定的水淹层剩余油饱和度只能反映强水淹部位的 剩余油饱和度，难以反映相对较弱水淹部位的剩余油饱和度，导致该 方法确定的水淹层剩余油饱和度整体偏小，不能准确的反映储层的实 际情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有方法在利用产出剖面资料确定剩余 油饱和度的过程中，未能考虑水淹层水淹程度的非均匀性，使确定的 水淹层剩余油饱和度偏小、与储层实际情况相差较大的缺陷，提供一 种非均匀水淹层剩余油饱和度确定方法。其具体包括以下步骤：

1、利用水淹层的产出剖面资料确定水淹层的产水率，建立产水 率与地层在井点处的剩余油饱和度的关系。

2、利用水驱油相渗实验资料确定束缚水饱和度、残余油饱和度 以及水油粘度比。

3、采用多元统计分析方法和数学反演处理确定区块产水率和含 水饱和度的关系，建立产水率和含水饱和度的关系图版。

4、通过查找产水率和含水饱和度的关系图版，确定水淹层剩余 油饱和度。

5、利用步骤4确定的水淹层剩余油饱和度，构建非均匀水淹层 饱和度等效模型图，建立非均匀水淹层平均剩余油饱和度与水淹层的 原始含有饱和度、水淹层剩余油饱和度和水淹层厚度比例系数的关系 式，并由此确定出对应非均匀水淹层的剩余油饱和度。其中，水淹层 的原始含油饱和度由开发初期完井测井资料确定的。

使用本发明提供的一种非均匀水淹层剩余油饱和度确定的方法， 通过构建非均匀水淹层饱和度等效模型图，修正了产出剖面资料确定 剩余油饱和度的方法，得到一种非均匀水淹层剩余油饱和度的确定方 法，求得的非均匀水淹层剩余油饱和度更能反映水淹层的整体剩余 油饱和度，与储层的实际情况更加相符合，进而实现准确掌握区 域剩余油饱和度分布规律，为油藏合理有效开发提供科学依据。

附图说明

图1是利用现有技术编制的同一小层在相邻井中不同时期电阻 率对比图；

图2是本发明技术方案流程框图；

图3是利用本发明编制的非均匀水淹层饱和度等效模型图；

图4是利用本发明编制的文13块产水率f_w与含水饱和度S_w关系 图版；

图5是本发明建立的强淹层厚度比例系数σ与水淹层厚度H的 关系图。

具体实施方式

在利用产出剖面资料确定非均匀水淹层剩余油饱和度的过程中， 水淹层的不同部位水淹程度是非均匀，用现有方法求得的水淹层剩余 油饱和度往往只反映强水淹部位的剩余油饱和度，为了准确的求出非 均匀水淹层剩余油饱和度，本发明提出了一种非均匀水淹层剩余油饱 和度的确定方法。

东濮凹陷的文东油田是典型的高温、高压、高盐低渗透油藏，老 区开发方案调整，新钻井越来越少，利用裸眼井资料确定剩余油饱和 度也受到了限制。以下结合附图和具体实施例对本发明进一步的详细 说明。

由图2所示，本发明包括以下步骤：

1、利用水淹层的产出剖面资料确定水淹层的产水率，建立产水 率与地层在井点处的剩余油饱和度的关系：利用东濮凹陷的文东油田 文13块沙三段层位22口井的299个非均匀水淹层的完井资料和产剖 资料，确定水淹层的产水率，结合LEVERETT方程可建立产水率与 地层在井点处的含水油饱和度的关系如式（1）所示：

$f_w=\frac{1}{1+\frac{{\mu }_w}{{\mu }_o}a\frac{{(1-S_{\mathrm{or}}-S_w)}^n}{{(S_w-S_{\mathrm{wi}})}^m}}---\left(1\right)$

式中，f_w是产水率；μ_o、μ_w分别为油和水的粘度；S_w、S_wi、S_or分 别为地层含水饱和度、束缚水饱和度和残余油饱和度；a、m、n为与 油水相对渗透率相关的比例系数。

产层的剩余油饱和度S₀和含水饱和度S_w的关系为

S_o＝100-S_w    （2） 也即建立了产水率与地层在井点处的剩余油饱和度的关系。

2、利用水驱油相渗实验资料确定束缚水饱和度、残余油饱和度 以及水油粘度比：通过对文东油田文13块沙三段层位22口井中的3 口井水驱油相渗试验资料分析，筛选了有代表性的5块岩样50个样 本点实验数据，其束缚水饱和度、残余油饱和度平均值分别为 26.73%、27.35%，水油粘度比为0.2639。

3、采用多元统计分析方法和数学反演处理确定区块产水率和含 水饱和度的关系，建立产水率和含水饱和度的关系图版：采用多元统 计分析方法通过数学反演处理，得到地区经验系数a=1，m=3.6，n=2.8。 即文13块产水率和含水饱和度的关系模型为

$f_w=\frac{1}{1+\frac{{\mu }_w}{{\mu }_o}\frac{{(1-S_{\mathrm{or}}-S_w)}^{2.8}}{{(S_w-S_{\mathrm{wi}})}^{3.6}}}---\left(3\right)$

应用步骤2中的文13块22口井中的3口井水驱油相渗试验资料 的50个样本点分析计算的相关系数为0.8894，计算的含水饱和 度平均绝对误差为0.0325（小数），平均相对误差5.61%。

含水饱和度和产水率之间的关系受到S_wi、S_or参数取值的 影响，地层条件下的受地层压力、气油比、地层水等因素的影 响而变化，S_wi和S_or受到储层岩性、物性的变化也存在差异。整个研 究区往往无法用一两个图版全面反映产水率和含水饱和度的关系，需 要通过改变油水粘度比、束缚水饱和度和残余油饱和度的值建立多张 图版，图4为文13块在固定S_wi和S_or的情况下，通过改变油水粘度比 做的产水率和含水饱和度的关系图版。

4、通过查找产水率和含水饱和度的关系图版，确定水淹层 剩余油饱和度：利用产出剖面资料可以求得水淹层的产水量，即可 计算出水淹层的产水率，进而由产水率可查找图版求得对应的含水饱 和度。由式（2）便得到水淹层剩余油饱和度S₀。

5、利用步骤4确定的水淹层剩余油饱和度，通过面积等效法构 建非均匀水淹层饱和度等效模型图，如图3所示，根据图3建立 非均匀水淹层平均剩余油饱和度与水淹层的原始含有饱和度、水 淹层剩余油饱和度和水淹层厚度比例系数的关系式，并由此确定出 对应非均匀水淹层的剩余油饱和度：模型图中设定产层厚度为H， 产层强淹部位厚度为H_f，其他部位（H-H_f）的水淹相对较弱,利 用开发初期该层段的测井资料或者相渗资料统计分析得到水淹层的 原始含油饱和度S_oi。

强淹层段的剩余油饱和度认为等于产出剖面资料计算出水 淹层剩余油饱和度S_o，水淹相对较弱层段的剩余油饱和度除了S_o外，还有一部分可动的剩余油饱和度。根据上述模型图进行面积 等效处理，设强淹层段占水淹层厚度的比例为σ，σ的取值与储 层的非均匀性质有关。则：

σ＝H_f/H    （4） 非均匀水淹层平均剩余油饱和度计算方法如下式所示：

$\overline{S_o}=\sigma ·S_o+(1-\sigma )(S_{\mathrm{oi}}+S_o)/2---\left(5\right)$

严格意义上说，各水淹层的厚度比例系数σ都不相同，但产出剖 面资料受到纵向分辨率的限制往往不能反映该值，统计分析发现，区 域层段的σ值和水淹层厚度H呈现一定的指数关系，依据层厚优先 原则，选取文13块沙三段层位22口井的299个水淹层中26个非均 匀水淹层，统计各单层强淹层厚度比例系数σ，主要分布在 26.7～60.0%范围内，平均取值37.6%，建立强淹层厚度比例系数σ与 水淹层厚度H的关系图，如图5所示。通过拟合分析使得比例系数 σ转换为水淹层厚度H的函数

σ＝H^-0.6705    （6）

将非均匀水淹层平均剩余油饱和度转换为水淹层的原始含有饱 和度、产水淹层剩余油饱和度和产层厚度的关系，得到文13区块非 均匀水淹层剩余油饱和度计算模型

$\overline{S_o}=(S_o·(1+H^{-0.6705})+S_{\mathrm{oi}}·(1-H^{-0.6705}))/2---\left(7\right)$

由式（7）计算模型即可确定出非均匀水淹层的剩余油饱和度。

通过在文13区块沙三中层段应用该非均匀水淹层剩余油饱 和度确定的方法，计算各砂组的剩余油饱和度并与方法修正前剩 余油饱和度对比分析如表1所示。

表1 剩余油饱和度方法修正前后对比表

利用本发明求得的剩余油饱和度平均值由方法修正前的 45.3%增加到51.0%，平均增大了5.7个百分点，经方法修正计 算的非均匀水淹层剩余油饱和度更能反映水淹层的整体剩余油 饱和度，与储层的实际情况更加相符合。由此可实现准确掌握区 域剩余油饱和度分布规律，为该区块油藏合理有效开发提供科学依 据。