流体饱和度

用来描述储层岩石孔隙中流体充满的程度

流体饱和度，是用来描述储层岩石孔隙中流体充满的程度，该参数影响油气藏储量的大小。因此，它与孔隙度、渗透率一起，被称为孔、渗、饱参数，用来评价储层的优劣。

定义

流体饱和度定义为储层岩石孔隙中某一流体的体积与孔隙体积的比值，常用百分数或小数表示。用公式表示为：

式中：

V1——孔隙中流体的体积，m3；

Vp——孔隙体积，m3；

Vf——岩石外边体积，m3；

Φ ——孔隙度，小数；

S1——流体饱和度。

从成藏的角度分析，岩石孔隙中最初饱和的是水，石油和天然气是后期运移到这些孔隙中的，并将孔隙中的大部分水驱替出来。由于岩石孔隙结构的复杂性、岩石-流体系统的物理化学关系和油气水运移的过程、次数等因素的影响，岩石孔隙中的水不可能被全部排驱干净。通常储层岩石孔隙中含有两种或两种以上流体，例如油-水、水-气或油-气-水。

储层岩石孔隙中充满一种流体时，称为饱和了一种流体。当储层岩石孔隙中同时存在多种流体（原油、地层水或天然气）时，某种流体所占的体积百分数称为该种流体的饱和度分别为：含油饱和度（So）、含水饱和度（Sw）、含气饱和度（Sg）。

根据饱和度的概念，So、Sw、Sg三者之间有如下关系：

So+Sw+Sg=1

当岩心中只有油、水两相时，即Sg=0时，So和Sw有如下关系：

So+Sw=1

分类

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(Swi)是油藏投入开发前储层岩石孔隙空间中原始含水体积Vwi和岩石孔隙体积Vp的比值。

大量的现场取心分析表明，即使是纯油气藏，其储层内都会含有一定数量的不流动水，通常称之为束缚水。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，在油藏中形成了束缚水。

不同油藏由于其岩石及流体性质不同，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、含泥质较多的低渗砂岩的束缚水饱和度较高。

原始含油饱和度

地层中原始状态下含油体积Voi与岩石孔隙体积Vp之比称为原始含油饱和度（Soi）：

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（Swi）时，可得：

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、喉道半径也越大，相应的孔隙连通性好，渗透性高，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，含油饱和度就低。

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、水饱和度称为当前含油、气、水饱和度，简称含油饱和度、含气饱和度或含水饱和度。

残余油饱和度与剩余油饱和度

经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数称为残余油饱和度用Sor表示。可以理解，驱替后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、开发井网以及开采工艺技术，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的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、残余气饱和度等概念，不再重叙。

测定方法

确定储层流体的饱和度有有多种方法：

（1）油层物理方法：常规岩心分析方法（常压干馏法、蒸馏抽提法和色谱法）等，专项岩心分析方法(如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：如脉冲中子俘获测井、核磁测井等，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测定流体饱和度的方法：常压干馏法、蒸馏抽提法和色谱法。

1、溶剂抽提法(蒸馏抽提法)

该方法的实质是抽提岩心中的水，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，将其放入测定仪的微孔隔板漏斗中；加热烧瓶中的溶剂（采用沸点高于水的溶剂，如甲苯沸点110℃），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Vw，岩样孔隙体积由前述方法可以测出，即可按定义式计算含水饱和度。

油、水体积也可按质量求得：实验过程前后，分别测出岩心原始的质量W1和岩心经抽提、洗净、烘干后的质量w2，将抽提出的水体积Vw转换成质量ww，则油的体积为：

含油饱和度So为：

式中：ρo——油的密度。

含气饱和度Sg按下式计算：

溶剂抽提法具有岩心清洗干净、方法简单、操作容易、水体积测量精确等优点。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（沸点110℃、相对密度0.867）。由于岩心的润湿性不相同，应采用不同的、有针对性的溶剂，以不改变岩心润湿性为准。例如亲油岩心可选用四氯化碳；亲水岩心可选用按1:2、1:3、1:4比例配制的酒精-苯；对中性岩心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，也是岩心清洗的过程。为清洗干净，抽提时间应足够长，例如致密岩心的抽提需要48小时或更长的时间。

2、常压干馏法

常压干馏法又称干馏法或蒸发法，俗称为热解法。其该方法的原理为：先用电炉对取样岩心进行加热，从岩心蒸发出束缚水，再升高温度(50~650℃)蒸发油。从岩心蒸发出来的油、水蒸汽经冷凝管冷凝后变为液体，并汇流到收集量筒中，由量筒直接读出油、水体积，用其它方法测出岩石孔隙体积Vp，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心的含油量。不同性质的原油差别很大，有的原油损失可达30%以上，因此必须对干馏出的油量进行校正，实验中常常根据该油层实际油量与干馏出来油量间的关系曲线来进行校正的。

干馏时温度过高则干馏出的水量中可能包括矿物中的结晶水。因此在对岩心干馏时，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水量与温度的关系曲线图来确定，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。待干馏出岩样内束缚水的后，才能将温度提高到650℃。

3、色谱法

水与乙醇可以按任意比例互溶，色谱法正是根据这一性质设计的，原理如下：实验岩心称质量后，将其放入乙醇溶剂中，使岩心中的水分充分溶解到乙醇中。用色谱仪分析溶解有水分的乙醇，根据原始乙醇与含水乙醇的含水浓度差，可以算出岩样含水量Vw。再用溶剂抽提法清洗岩心，称干岩心质量，用差减法得到含油量，再根据孔隙体积就可分别计算出岩心的油、水饱和度。

上述各方法最关键的是要取得能代表储层中流体原始分布和含量的岩心样品，这将影响到测定结果的准确性和可靠性。

岩心取至地面过程中，由于压力下降、岩心中流体会收缩、溢流或被驱出来，一般来说根据岩心所测出的含油饱和度比实际地层的含油饱和度偏小。误差大小与原油的粘度、溶解油气比有关，最大可达到70%～80%。因此，实际应用中要校正由于流体的收缩、溢流和被驱出所引起的误差，例如根据实验室测得的数据，乘以原油的地层体积系数，再乘以校正系数1.15。

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