岩石性质对束缚水饱和度的影响

砂岩气藏地层压力下降对束缚水饱和度的影响李莲明;李治平;车艳【摘要】根据岩石孔隙结构毛细管束简化模型对应Kozeny方程,在假设岩石变形束缚水均匀附着在毛细管壁的厚度保持不变的基础上,推导建立了地层压力下降束缚水饱和度变化理论关系式.依据岩石变形实验数据和初始束缚水饱和度Swio,通过实例计算,确定了地层压力下降束缚水饱和度变化规律.5 口气井岩样分析结果表明,随着地层压力下降,岩石中束缚水饱和度Swi是逐渐增加的,这对产水气井合理高效开发具有实际指导意义.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2010(031)006【总页数】3页(P626-628)【关键词】砂岩气藏;地层压力;孔隙度;渗透率;岩石体积应变;束缚水饱和度【作者】李莲明;李治平;车艳【作者单位】中国石油长庆油田分公司,第二采气厂,陕西,榆林,719000;中国地质大学,能源学院,北京,100083;中国石油长庆油田分公司,第二采气厂,陕西,榆林,719000【正文语种】中文【中图分类】TE311砂岩气藏在开采过程中随着地层压力的下降，储集层岩石将会变形，从而引起孔隙度、渗透率等物性发生变化。

岩石变形对束缚水饱和度是否造成影响，不少学者对此进行了研究：文献［1，2］采用离心毛细管压力法等在室内实验测定了气藏束缚水饱和度大小，解释了“致密气藏束缚水含量高但部分气井仍可出水的现象”；文献［3］动静态实验表明,亲水岩心束缚水饱和度随温度升高而下降；文献［4］分析研究了气藏束缚水饱和度的应力敏感性；文献［5］提出了基于压汞和相渗实验数据确定岩石样品束缚水饱和度的方法；文献［6］进行气藏应力敏感性与含水饱和度实验关系研究表明，含水饱和度越高，应力敏感性越强。

本文根据岩石变形实验数据，探讨研究了地层压力下降对束缚水饱和度的影响，为分析地层压力下降对产水气井产能的影响和合理高效开发含水气藏提供了理论依据。

1 束缚水饱和度理论关系推导1.1 基本定义（1）岩石束缚水饱和度即储集层岩石中束缚水体积与岩石（有效）孔隙体积之比：（2）岩石比束缚水饱和度即地层压力下降后岩石束缚水饱和度与初始束缚水饱和度之比：1.2 理论关系式推导以下理论推导均建立在砂岩气藏岩石孔隙结构满足毛细管束简化模型的假设之上，地层压力下降过程中岩石毛细管壁内束缚水的均匀附着厚度h不变，且岩石骨架的体积变形相对于岩石孔隙的体积变形而言可忽略不计。

1.3.3 岩石的水理性质岩石的空隙为地下水的储存和运动提供了空间条件，但水能否自由地进入这些空间，以及进入这些空间的地下水能否自由地运动和被取出，这就需要研究岩石与水接触过程中，岩石表现出来的控制水分活动的各种性质，如容水性、持水性、给水性和透水性等，这些性质统称为岩石的水理性质。

1. 容水性岩石具有能容纳一定水量的性能称岩石的容水性，在数量上用容水度来衡量。

容水度（W n ）是指岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积（V n ）与岩石总体积（V ）之比，以小数或百分数表示：100%n n V W V=⨯ （1-16） 显然，当岩石的空隙中完全被水所饱和时，容水度在数值上与孔隙度（裂隙率、岩溶率）相当。

但是对于具有膨胀性的粘土来说，充水后体积扩大，容水度可以大于孔隙度。

容水度只能说明岩石的最大容水能力，而不能反映岩石含水的真是状况，故又引入了含水量的概念。

含水量指松散岩石实际保留水分的状况。

松散岩石空隙中所含水的重量（G w ）与干燥岩石重量（G s ）的比值，称为重量含水量（W g ），即：100%w g sG W G =⨯ （1-17） 含水的体积（V w ）与包括孔隙在内的岩石总体（V ）的比值，称为体积含水量（W v ），即：100%w v V W V=⨯ （1-18） 2. 给水性 饱水岩石在重力作用下能自由流出（排出）一定水量的性能，称岩石的给水性，数量上用给水度来衡量。

若地下水位下降，则下降范围内饱水岩石及相应的支持毛细水带中的水，将因重力作用下移并部分地从原先赋存的空隙中释出。

我们把地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石主体，在重力作用下释出的水的体积，称为给水度（μ）（图1-7）。

例如，地下水位下降2m ，1m 2水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积为0.2m 3（相当于水柱高度0.2m ），则给水度为0.1或10%。

对于均质的松散岩石，给水度的大小与岩性、初始水位埋藏深度以及地下水位下降速率等有关。

岩心润湿性对油水相对渗透率和采收率影响陈文将;张浩男;周治刚;王庆国;郭琦【摘要】In order to avoid the influence of complexity of natural rock on the wettability,the quartz sand and selective support agent were used as additives to produceartificial core with different pore wettability.The core effect of pore wettability on phase permeability and flooding oil was studied.The results showed that,compared with quartz sand,the relative permeability of the core water phase containing the selective support was lower,and oil phase relative permeability was pared with the core phase containing quartz sand,the oil saturation of core with the selective support agent was slightly higher,water drive time was shorter,the injection pressure gradient is large,and the final recovery rate was lowat the end of water flooding. Compared with the visual model of quartz sand,visualization model of selective support sweep degree was significantly higher than the quartz sand model at the end of the water drive.The resistance of water flowing in the crack was increased by hydrophobic interaction on the surface of a selective support,which made the injection pressure and oil recovery higher.From the above it can be drawn that,if lipophilic part were evenly distributed in the core ,water drive recovery would decline,while if lipophilic part concentrated in a region of the core,surrounding cores wept volume and oil recovery would be increased.%为避免天然岩的复杂性对其润湿性研究造成影响，以石英砂支撑剂和选择性支撑剂为添加剂制作不同孔隙润湿性的人造岩心，研究了岩心孔隙润湿性对油水相对渗透率和驱油效率影响。

致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究致密砂岩气藏是目前国内外最重要的油气藏，能够有效提高储量和采出率。

研究表明，致密砂岩气藏的特殊特征是其束缚水饱和度的变化特征，这已经成为研究致密砂岩气藏的关键课题。

本文结合国内外有关研究，从宏观和微观角度分析致密砂岩气藏束缚水饱和度的变化特征，提出了致密砂岩气藏束缚水饱和度变化的机理。

一、致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征1、束缚水饱和度变成比较大的范围致密砂岩气藏的特殊特征之一是其束缚水饱和度变化范围较大，从砂岩气藏成岩成熟期到接近层状气藏采出期，气藏束缚水饱和度变化范围可以在2% ~ 55%之间变化，而采出期束缚水饱和度变化的大小通常较小，变化通常在1% ~ 10 %之间。

2、束缚水饱和度变化具有时空及层间性特征致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征表现为具有时空和层间性。

由于气藏储量变化，致密砂岩气藏束缚水饱和度随储层发育程度变化而变化，其变化可以按时间，按空间，按层间不同程度等方面来分析和解释。

二、致密砂岩气藏束缚水饱和度变化的机理1、压力变化束缚水渗流的运动受到渗流压力的影响，压力变化会引起储层束缚水饱和度的变化。

界面压力在动态平衡下随着空气压变化而变化，束缚水饱和度也会伴随着压力变化而变化。

另外，由于气藏油气压力及孔隙结构的变化，束缚水也会随之改变，从而使其饱和度发生变化。

2、储层物性变化储层物性变化也可以引起束缚水饱和度的变化。

随着温度和压力变化，储层中的岩石物理性质会发生细微变化，影响储层束缚水的渗透特性，从而影响束缚水的分布和饱和度发生变化。

3、渗流变化渗流对致密砂岩气藏束缚水饱和度变化也有影响。

束缚水的运移受到渗流的影响，渗流的增加能够增加束缚水的饱和度，而渗流的减少能够减低束缚水的饱和度。

三、结论致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征是致密砂岩气藏构造-物性-成藏过程中重要的指标，其变化受压力变化、储层物性变化以及渗流等多种因素的影响。

本文结合国内外有关研究，从宏观和微观角度分析了致密砂岩气藏束缚水饱和度的变化特征，提出了致密砂岩气藏束缚水饱和度变化的机理，为致密砂岩气藏开发及能源探测提供重要依据。

致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究砂岩气藏是一种古老的深层油气藏，它以低渗透性的页岩以及砂岩油气藏组织形式为多种砂岩油气藏的主要类型。

束缚水的来源一般是含水页岩中的裂缝水，或是油藏构造盆地表层水。

束缚水饱和度是油藏储层物性与开发效果密切相关的综合指标，因此，束缚水饱和度变化特征的分析研究是探明致密砂岩气藏储层物性及开发效果的关键，同时也是实现油气储量评价的重要手段。

研究表明，致密砂岩气藏储层物性及开发效果的变化受到束缚水饱和度变化的影响。

随着开发的加深，束缚水的生成与消耗会导致束缚水饱和度的变化。

在层状油气藏中，束缚水饱和度一般在低压下下降，在高压下上升。

在水驱油下，束缚水饱和度是由水驱油驱动及储层特征决定的，当储层具有较高的渗透率时，束缚水饱和度会随着开采水力持续改变；当储层渗透率较低时，束缚水饱和度变化范围比较小。

另外，束缚水饱和度变化还受到砂岩油气藏掩压体系结构的影响，即掩压体的“油层属性”。

在受掩压的油气藏系统中，束缚水饱和度的变化主要受到油层厚度及渗透性的影响。

当油层厚度及渗透性较小时，束缚水饱和度的变化曲线大致与深度一致，即随着深度的加深而上升；而当油层厚度及渗透性较大时，束缚水饱和度的变化曲线随深度变化趋势更为复杂，有升有降。

此外，束缚水饱和度还受许多其他因素影响，例如储层岩相、孔隙类型和密度、渗透率、渗流、有机质积累、亲水性和吸附性等。

研究表明，储层岩相是束缚水饱和度变化特征的重要控制因素，即束缚水饱和度变化特征会随不同岩相的变化而发生变化。

例如，砂质和泥质砂岩气藏储层一般具有较低的束缚水饱和度；而碎屑岩储层一般具有较高的束缚水饱和度。

此外，储层孔隙度也会对束缚水饱和度变化特征产生重要影响，其变化趋势与渗透率及渗流的变化趋势一致。

总的来说，致密砂岩气藏储层物性及开发效果的变化受到束缚水饱和度变化的影响。

如果要准确估算致密砂岩气藏的储量及开发效果，首先要正确分析束缚水饱和度变化特征，并将其作为综合参数借以评价致密砂岩气藏的储量及开发效果。

岩石润湿性变化对水驱油藏采出程度的影响研究作者：贾琳来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第06期摘要：砂岩油藏在注水开发的过程中，储集层参数将随着注入水冲刷孔隙体积倍数的变化而变化，并且储集层参数的变化又使得储集层的非均质性增强，开采难度加大；然而现有的大多数数模软件中所用的数学模型，都认为储集层参数在注水开发的过程中不会随着注入水的冲刷而发生变化，这与油藏开发的实际情况不符，不能真实地反映出开发过程中储集层参数变化对开发结果的影响。

本文总结、分析了岩石润湿性的变化机理，同时利用数值模拟软件研究了润湿性变化对油藏采出程度影响的数值模拟研究。

关键词：水驱油藏；润湿性；数值模拟；采出程度目前，胜利油田大多数水驱油藏已进入高、特高含水阶段，由于注入水的长期冲刷、浸泡，使得岩石表面具有亲油性的高岭石矿物和菱鐵矿及其他碳酸盐岩矿物被注入水从骨架颗粒的表面溶蚀、带走，而且注入水冲刷过后，非烃和沥青质含量也明显降低，从而导致岩石表面的油膜逐渐变薄或脱落，岩石颗粒表面变得光滑，岩石吸附原油的能力减弱，而此时极性物质（水）很容易吸附在岩石颗粒的表面，岩石颗粒便面的油膜逐渐被水膜所代替，随着含水率的上升，水膜进一步增加，从而使得储集层的润湿性由亲油向亲水方向转化。

因此，本文考虑到含水饱和度、渗透率、注入倍数和注入水冲刷方向都将影响岩石润湿性的变化关系，利用相对渗透率来表征岩石润湿性，并且可以根据含水饱和度来选择使用相应的相渗曲线。

1 水驱油藏中岩石润湿性的变化规律在砂岩油藏注水开发的过程中，含水饱和度、渗透率、注入倍数和注入水冲刷方向都将影响岩石润湿性的变化。

而相渗曲线反映了地层油和水的渗流特征，是储集层岩石润湿性和孔隙结构等因素的反映。

其中，岩石润湿性对相对渗透率曲线的影响最大。

流体和岩石之间发生相互作用，必然导致岩石润湿性发生变化，岩石润湿性的变化又会引起相对渗透率曲线的形态发生变化[1-3]。

因此，考虑到它们之间的关系，本文利用相对渗透率来表征岩石润湿性，并且可以根据含水饱和度来选择使用相应的相渗曲线。

致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究致密砂岩气藏的发展是近年来石油勘探开发的发展趋势。

但是，由于致密砂岩气藏的块状特性，其受地层条件、地质特征及水相关系影响较大，其中水环境变化特征对于该气藏的束缚水饱和度及破缺面积具有重要的影响作用。

首先，从该气藏的水环境变化特征来看，相比于常规砂岩气藏，致密砂岩气藏水环境特征更加复杂，由于中央构造带引入的裂隙和微孔造就了复杂的流体网络，从而使得该气藏的水环境变化特征变得更加复杂，受到深部渗透压变化的影响也更加显著。

其次，致密砂岩气藏束缚水饱和度是指在油气开发过程中，由于渗透压力下降而产生的束缚水与渗透压力的变化程度之间的变化特征。

由于致密砂岩气藏的水环境演变速度较快，束缚水的饱和度受限于水的渗透削弱，以及渗透条件的变化，因而气藏的束缚水饱和度变化特征受到约束，可以根据采集的实测资料确定束缚水的饱和度特征值。

最后，致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征是指在油气开发过程中，束缚水饱和度如何发生变化以及影响变化的主要因素。

由于致密砂岩气藏的束缚水饱和度受限于渗透压力的变化，因此，渗透压力变化程度就可以决定束缚水饱和度变化的类型以及变化幅度，从而可以更好地控制致密砂岩气藏的开发。

总之，致密砂岩气藏是石油勘探开发的重要方向，其存在的水环境变化特征和束缚水饱和度变化特征对于致密砂岩气藏开发具有重要的意义。

基于上述因素，未来石油勘探开发部门需要全面了解致密砂岩气藏的流体聚集特性，以及束缚水饱和度变化特征，以此来提高致密砂岩气藏的开发效率。

因此，本文就致密砂岩气藏的水环境变化特征及其束缚水饱和度变化特征进行了探讨，希望能给相关部门提供参考，促进致密砂岩气藏的可持续发展。

【结语】综上所述，致密砂岩气藏的水环境变化特征及束缚水饱和度变化特征对致密砂岩气藏开发具有重要作用，更好地控制水环境变化特征及束缚水饱和度变化特征，有助于持续繁荣发展石油勘探开发行业，同时也是未来石油勘探开发部门应了解的重要内容。

致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究大家好，我今天要讲的是《致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究》。

研究体现了致密砂岩气藏束缚水饱和度变化的特征。

首先，基于油藏基本特征和实验研究，可以得到空间分布和深度变化规律。

由于致密砂岩气藏所受物理束缚和化学束缚的双重作用，以及温度和压力的变化，可以得到不同深度处的束缚水饱和度的分布规律，在一定的温湿环境下，束缚水的饱和度通常在下部小于上部。

其次，控制致密砂岩气藏束缚水饱和度变化的因素有很多，如析出液形态、温度和压力、质量流动和结晶等，每一项因素都会影响束缚水饱和度的变化。

此外，束缚水饱和度的变化会影响致密砂岩气藏的渗流过程。

束缚水饱和度低的区域，气和液相移动比较快，气体的含量也较高，而束缚水饱和度高的区域，由于液相容量减少，渗流过程慢，气体含量较低。

最后，提高致密砂岩气藏的产出效率，应该根据束缚水饱和度变化特征，采取有效的开发方式和技术措施。

在有效利用致密砂岩气藏资源的过程中，需要了解束缚水饱和度的变化规律，以便采取有效的产出技术，提高致密砂岩气藏的开发效率。

综上所述，致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究，尤其是其空间分布和深度变化规律，因其控制致密砂岩气藏束缚水饱和度变化的因素有很多，而且对于致密砂岩气藏的渗流过程以及有效利用致密砂岩气藏资源的过程中，至关重要。

为此，必须了解束缚水饱和度变
化特征，并采取有效的开发方式和技术措施来提高致密砂岩气藏的产出效率。

岩石的水理性质岩石的水理性质：岩石与水接触后表现出的有关性质，即与水分贮容和运移有关的性质称作岩石的水理性质。

它包括岩石的容水性、给水性、持水性、透水性1．容水性容水性是在常压下岩石空隙中能够容纳若干水量的性能，在数量上以容水度来衡量。

容水度Wn 为岩石空隙能够容纳水量的体积Vn与岩石体积（V）之比，表达式为：Wn =Vn／V，用百分数或小数表示。

从定义可知，如果岩石的全部空隙被水所充满，则容水度在数值上与空隙度相等。

但实际上由于岩石中可能存在一些密闭空隙，或当岩石充水时，有的空气不能逸出，形成气泡，所以一般容水度的值小于空隙度。

但是对于具有膨胀性的粘上来说，因充水后体积扩大，容水度可以大于空隙度。

2．持水性在分子力和表面张力的作用下，岩石空隙中能够保持一定水量的性能，称为岩石的持水性。

持水性在数量上用持水度来衡量。

持水度Wr为饱和岩石经重力排水后所保持水的体积与岩石体积之比，即Wr =Vr/V。

所保持的水不受重力支配，多为结合水和悬挂毛细水。

岩石的持水量多少主要取决于岩石的颗粒直径和空隙直径的大小，即岩石颗粒越细，空隙越小，持水度越大。

3．给水性饱和岩石在重力作用下能够自由排出若干水量的性能称为岩石的给水性。

在数量上用给水度来衡量。

给水度μ是饱和岩石在重力作用下能排出水的体积Vg与岩石总体积（V）之比，μ=Vg／V，用小数或百分数表示。

从以上定义中可知，岩石的持水度与给水度之和等于容水度（或孔隙度），即：Wn =Wr+μ 或n= Wr+μ岩石的给水度与岩石的颗粒大小、形态、排列方式以及压实程度等有关。

均匀沙的给水度可达30％以上，但大多数冲积含水层的给水度在10％～20％。

给水度是水文地质计算和水资源评价中很重要的参数，下表给出了几种常见松散岩石的给水度。

如图存在于坚硬岩石裂隙和溶隙中的地下水，结合水及毛细水所占的比例非常小，岩石的给水度可看作分别等于它们的容水度或空隙度。

常见松散岩石的给水度（据C.W.Fetter，Jr.）4．岩石的透水性岩石的透水性是指岩石允许水透过的能力，用渗透系数（K）表示，渗透系数具有与渗透速度相同的量纲，即（m／d）或（cm／s）。

1-束缚水饱和度-残余油饱和度1. 水饱和度和油饱和度的定义水饱和度和油饱和度是石油勘探中常用的两个指标，用于描述地下岩石中水和油的分布情况。

水饱和度是指地下岩石中被水填充的空隙所占的比例，通常用百分比表示。

油饱和度则是指地下岩石中被油填充的空隙所占的比例。

2. 水饱和度的意义和影响因素水饱和度是研究地下水资源和石油勘探的重要参数，它可以反映地下岩石中的含水量，对于水文地质的研究和水资源的评价具有重要意义。

水饱和度的大小受到多种因素的影响，包括地下岩石的孔隙度、渗透率、岩石的压实程度以及地下水的补给和排泄等。

3. 油饱和度的意义和影响因素油饱和度是石油勘探中的重要参数，它可以反映地下岩石中的含油量，对于确定油田的规模和勘探效果具有重要意义。

油饱和度的大小受到多种因素的影响，包括地下岩石的孔隙度、渗透率、油的运移方式以及地下水的影响等。

4. 残余油饱和度的意义和计算方法残余油饱和度是指在采油过程中，地下岩石中剩余的不可采集的油所占的比例。

残余油饱和度的大小可以反映油田的开发程度和剩余可采储量。

残余油饱和度的计算方法通常是通过采集地下岩石样本，并进行物理实验或化学分析来确定。

5. 水饱和度和油饱和度的关系水饱和度和油饱和度是互相影响的。

当地下岩石中的水饱和度增加时，油饱和度往往会减少，因为水和油具有不同的物理性质，水的渗透性较强，而油的渗透性较弱。

因此，在石油勘探中，研究和分析水饱和度和油饱和度的关系对于确定油田的开发潜力和优化采油方案具有重要意义。

6. 水饱和度和油饱和度的测量方法水饱和度和油饱和度的测量方法多种多样，可以通过地球物理勘探方法、实验室实验和数值模拟等手段进行。

地球物理勘探方法包括地震勘探、电磁勘探和重力勘探等，可以通过测量地下岩石的物理性质来反推水饱和度和油饱和度。

实验室实验方法包括岩心分析、物理性质测定和化学分析等，可以通过对采集的地下岩石样本进行实验来确定水饱和度和油饱和度。

数值模拟方法则是通过建立地下岩石的数学模型，利用计算机进行模拟计算来确定水饱和度和油饱和度。