储层岩石流体的饱和度 储层岩石流体的饱和度 摘要:储层岩石流体的饱和度在油气田开发过程中具有十分重要的意义，例如计算地层的原始地质储量，目前地层的可开采储量，通过观测剩余油饱和度分布图来查看地层剩余油的分布等。本文主要介绍了各流体饱和度的定义，以及测饱和度的三种方法：蒸馏抽提法，常压干馏法，色谱仪法。 关键字：饱和度，蒸馏抽提法，常压干馏法，色谱仪法 1流体饱和度的定义 储层岩石孔隙中充满一种流体时，孔隙中饱含该流体，则称饱和了一种流体。当储层岩石孔隙中同时存在多种流体（原油、底层水、天然气）时，岩石孔隙被多种流体所饱和，某种流体所占的体积百分数称为该种流体的饱和度。
1.1饱和度、含水饱和度、含气饱和度 根据上述定义，储层岩石孔隙中油、水、气的饱和度可以分别表示为： ooo
pb
VVSVV (1)
www
pbw
VVSVV (2)
gggpb
VVSVV (3)
式中：oS、wS、gS——含油饱和度、含水饱和度、含气饱和度； oV、wV、gV——油、水、气体在岩石孔隙中所占体积；
pV、bV——岩石孔隙体积和岩石视体积； ——岩石的孔隙度，小数。
根据饱和度的概念，oS、wS、gS三者之间有如下关系： 1owgSSS (4)
当岩石中只有油、水两相，即0gS时，oS、wS有如下关系： 1owSS (5)
1.2 原始含水饱和度——束缚水饱和度 油藏投入开发前，并非孔隙中100%含油，而是一部分孔隙被水占据。所谓原始含水饱和度(wiS)是油藏投入开发前储层岩石孔隙空间中原始含水体积wiV和岩石孔隙体积pV的比值，即：
wiwi
p
VSV (6)
大量的现场取心分析表明。即使是纯油气藏，其储层内部都会含有一定数量的不流动水，称之为束缚水。束缚水一般存在于砂粒表面、砂粒接触处角隅或微毛管孔道中。束缚水的存在与油藏的形成过程有关；在水相中沉积的砂岩层，起初孔隙中完全充满水；在原油运移、油藏形成过程中，由于毛细管作用和岩石颗粒表面对水的吸附作用，油不可能将水全部驱走，一些水残存下来，从而在油藏中形成束缚水。 不同油藏由于其岩石流体性质不同，油气运移条件有差异，束缚水饱和度的大小差别很大，一般来说在20%—50%之间。粗粒砂岩、粒状孔洞灰岩以及所有大孔隙岩石的束缚水饱和度较低，而粉砂岩、泥质岩较多的低渗砂岩的束缚水饱和度较高。油藏原始含水饱和度的名称较多，又称作共存水饱和度、残余水饱和度、束缚水饱和度、原生水饱和度，封存水饱和度、不可再降低的水饱和度、临界饱和度或平衡饱和度等。
1.3 原始含油饱和度
地层中原始状态下含油体积oiV与岩石孔隙体积pV之比称为原始含油饱和度： oioi
p
VSV (7)
此时，含水饱和度称为原始含水饱和度，当已知原始含水饱和度wiS时，可得： 1oiwiSS (8)
原始含油饱和度主要受储层岩石的孔隙结构及表面性质的影响，通常情况下，岩石颗粒越粗，则比面越小，孔隙、吼道半径越大，相应的孔隙连通性好，渗透率高，油气排驱水阻力小，含油饱和度就越高，束缚水饱和度也就越低。 原油性质对饱和度也有影响。对于粘度较高的油，由于排水动力小，原油难以进入到孔隙中，因此残余水饱和度高，含油饱和度低。
1.4 当前油、气、水饱和度 油田开发一段时间后，地层孔隙中含油、气或水饱和度为当前含油、气或水饱和度，简称含油饱和度、含气饱和度或含水饱和度。
1.5 残余油饱和度与剩余油饱和度 进过某一采油方法或驱替作用后，仍然不能采出而残留于油层孔隙中的原油称为残余油，其体积在岩石孔隙中所占体积的百分比称为残余油饱和度。可以理解，驱替结束后残余油是处于束缚状态、不可流动状态的。 剩余油主要指一个油藏经过某一采油方法开采后，仍不能采出的地下原油。一般包括驱油剂波及不到的死油区内的原油及驱油剂（注水）波及到了但仍驱不出来的残余油两部分。剩余油的多少取决于地质条件、原油性质、驱油剂种类、开发井网及开采工艺技术，通过一些开发调整措施或增产措施后仍有一部分可以被采出。剩余油体积与孔隙体积之比称为剩余油饱和度。 对于气藏，类似地有原始含气饱和度、当前含气饱和度、残余油饱和度。
2 油、气、水饱和度的测定 目前，确定储层流体饱和度的方法很多： （1）物理方法：包括常规岩芯分析方法（常压干馏法、蒸馏抽提法、色谱法等）和专项岩芯分析方法（由相对渗透率曲线或毛管压力曲线确定油水饱和度） （2）测井方法：脉冲中子俘获测井、核磁测井等方法，可以测定井周围地层的流体饱和度。 （3）经验统计公式或经验统计图版法：粗略估算原始含水、含油饱和度。 下面介绍国内外最常用的几种方法：蒸馏抽提法、常压干馏法和色谱法。
2.1 蒸馏抽提法 该方法的实质是抽提岩芯中的水，通过测定含水饱和度而确定原始含油饱和度。原理为：称取含油岩样质量后，将岩芯放入测定仪的微孔隔板漏斗中；加热烧瓶中的溶剂，使岩样中的水份蒸馏出来，经冷凝管冷凝后汇集在水计量管中，从水计量装置中直接读出水的体积。岩样孔隙体积可以利用气体孔隙度仪或液体饱和法测出。进而可以根据定义求出含水饱和度。
油、水体积也可按质量求得：实验过程前后，分别测出岩芯原始的质量1w和岩芯经过
抽提、洗净、烘干后的质量2w，将抽提出的水体积wV转换成质量ww，则油的体积为： 12/owoVwww (9)
含油饱和度为： 12100%wo
po
wwwSV (10)
含气饱和度可按下式计算： 1()gowSSS (11)
溶剂抽提法具有岩芯清洗干净、方法简单、操作容易、水体积测量准确等优点。一 般使用洗油能力强、密度比水小、沸点比水高的溶剂，如甲苯。由于岩芯的润湿性不同，应采用不同的、有针对性的溶剂，以不改变岩芯的润湿性为准。例如亲油岩石可选用四氯化碳；亲水岩石可选用按1：2、1：3、1：4比例配置的酒精—苯；对中性岩石和沥青质原油可选用甲苯等作溶剂。若矿物含有结晶水，应选用沸点比水低的溶剂进行抽提，以防止结晶水被抽提出。 抽提水的过程，也是岩芯清洗的过程。为清洗干净，抽提时间应足够长。
2.2 常压干馏法 常压干馏法又称干馏法或蒸发法，其测定装置由铰链固定在支架上，岩芯由上放入岩芯筒并密封，由电炉对取样岩芯进行加热，从岩芯蒸发出束缚水，然后再升高温度（520-550℃）蒸发油。从岩芯蒸发出来的油、水蒸气经冷凝管冷凝后变为液体，并汇集到收集量筒中，由量筒可以直接读出油、水体积；用气体孔隙度仪或液体饱和法测出
岩样孔隙体积pV，就可算出岩石中的油水饱和度。 在干馏过程中，由于蒸发损失、结焦或裂解等原因，干馏出的油量一般会少于实际岩芯的含油量（不同性质的原油差别很大），因此必须对干馏出的油量进行校正。实验中常根据该油层的实际油量与干馏出来油量间的关系曲线进行校正。 干馏时温度过高则干馏出来的水量中可能包括矿物中的结晶水。因此岩芯干馏时，干馏束缚水阶段温度不能太高，此时的温度大小需根据干馏出来的水量与温度的关系图来确定，通常曲线上第一个平缓段即时束缚水完全蒸出时所需要的温度。待干馏出岩样内的束缚水后，才能将温度提高到550℃。
2.3 色谱法 水与乙醇可以按任意比例互溶，色谱法正式根据这一原理设计的。方法如下：实验岩芯称质量后，将其放入乙醇溶剂中，使岩芯中的水分充分溶解到乙醇溶剂中。用色谱仪分析溶解有水分的乙醇，根据原始乙醇和原始乙醇的含水浓度差，可以算出岩样的含
水量wV。再用溶剂抽提法清洗岩芯，称干岩芯的质量，用差减法得到含油量，再根据孔隙体积就可以算出岩芯的含油、水饱和度。 上述各个方法最关键的是取得能代表储层中流体原始分布和含量的岩芯样品，这将影响到测定结果的准确性和可靠性。 岩芯取到地面后，由于压力下降，岩芯中流体会收缩、溢流或被驱出来，一般来说根据岩芯测得的含油饱和度比实际含油饱和度要低。误差大小与原油粘度和溶解气油比有关。因此，实际应用中要校正流体会收缩、溢流或被驱出所引起的误差，通常是将实验测得的数据乘以原油的地层体积系数，再乘以校正系数。
参考文献: [1]杨胜来,魏俊之.油层物理学[M].石油工业出版社.. [2]张连元.盐湖油田原始含油饱和度研究[J].江汉石油科技.2007.01. [3]毕研斌,石江萍.常规测井资料解释含油饱和度厚度的校正[J].断块油气田.2005. [4]陈康,赵新军.确定储层含油饱和度的测井—毛管资料综合法[J].江汉石油学院学报.1995. [5]朱家俊等.也谈压汞资料与含油饱和度的关系[J].大庆石油地质与开发.2003. [6]计中权,朱琪昌,邹锡鄂.含粘土矿物岩心有效孔隙度和油水饱和度的测定[J].石油勘探与开发.1986. [7]杨克兵,张善成,黄文革.密闭取心井岩石饱和度测量数据校正方法[J].测井技术.1998. [8]谢国安,程仙梅,沈培森.应用微波测定岩心油水饱和度.大庆石油地质与开发[J].1993. [9]程仙梅,刘玉,张洪庆. 低孔渗储层油水饱和度测试方法研究[J]. 大庆高等专科学校学报, 1995. [10]黄福堂,程仙梅,沈培森,伊庆安. 储层油水饱和度分析方法评价与影响分析结果的因素研究[J]. 石油勘探与开发, 1992. [11]何更生.油层物理[M].石油工业出版社.