蒸餾抽提法流體飽和度示意圖

① 岩石中流體的飽和度

對於存在於岩石中的一種流體，其飽和度是指該流體在岩石的孔隙中所佔有的體積分數。在物理上，飽和度描述給定流體在孔隙中所佔據空間的大小，它表徵了岩石的孔隙被給定流體所佔據的程度。

流體的飽和度是繼孔隙度後的又一個重要的岩石基本特性參數。對於油氣開發來講，飽和度的變化直接反映了地層油氣儲量的變化。

1.飽和度的定義

設V_p為岩石的孔隙體積，V_o、V_w和V_g分別為油、水和氣在岩石的孔隙中所佔據的體積，則含油飽和度S_o、含水飽和度S_w和含氣飽和度S_g的定義為

岩石物理學基礎

S_o、S_w和S_g之間有如下關系：

S_o+S_w+S_g=1 （2-4-12）

2.幾種重要的飽和度

（1）原始含油飽和度：油田開發前所測出的岩石孔隙中的原始含油體積V_oi與岩石的孔隙體積V_p的比值：

岩石物理學基礎

圖2-4-10 正常大氣壓下單組分烴的絕對黏度

（2）原始含水飽和度：油田開發前所測出的岩石孔隙空間中的原始含水體積V_wi與岩石的孔隙體積V_p的比值：

岩石物理學基礎

（3）當前油、氣、水飽和度：指在油田開發的不同時期，不同階段所測得的油、氣、水飽和度，也稱含油、含氣、含水飽和度。

（4）殘余油飽和度：在油田開發中經注水後尚未驅盡的原油的飽和度，用S_or表示。

3.影響飽和度的因素

影響飽和度的因素主要有兩個：①岩石的孔隙結構及表面性質。岩石的孔隙結構及表面性質是影響岩石的油氣飽和度的關鍵因素。一般來說，岩石的顆粒較粗時，比面小，孔隙喉道的半徑大，孔隙的連通性好；孔隙的內壁光滑時，滲透性好，油氣排驅水的阻力小，油氣的飽和度就高，束縛水的飽和度低。②油氣的性質。油氣的密度不同，油氣的飽和度亦不同。例如黏度較高的油排水動力小，所以不易進入孔隙。

② 下圖是用水蒸氣蒸餾法提取玫瑰精油的裝置圖，請據圖回答： (1)安裝此裝置的順序是_________

③ 岩心流體飽和度的實驗室測定

為保證測定結果數據的准確性和可靠性，首先應取得能代表儲層中流體原始分布和含量的岩心樣品。

目前最常用的三種測定流體飽和度的方法是常壓干餾法、蒸餾抽提法及色譜法。

1.常壓干餾法

常壓干餾法也稱為干餾法或蒸發法。方法的原理很簡單，用電爐將岩心加熱，使岩心中的油水被加熱蒸發，蒸發出來的油和水蒸氣經冷凝管冷凝為液體而流入收集量筒中，即可直接讀出油、水體積。再根據測出的岩石孔隙體積V_p，就可算出岩石中的含油、水飽和度值。

儲層岩石物理學

式中：V_p是岩樣的孔隙體積；w₁是岩心抽提前的質量；w₂是洗凈和烘乾後的岩心質量；w_w是根據水的體積V_w換算的水的質量；ρo是油的密度，則油的體積V_o＝w₁－w₂－w_w/ρo。

3.色譜法

根據水可以與乙醇無限量溶解的特點，將已知重量的岩樣中的水分溶解於乙醇中，然後利用色譜儀分析溶解有水分的乙醇。互溶的水與乙醇通過色譜柱後，分離成水蒸氣與乙醇蒸氣，逐次進入熱導池檢測器，分別轉換為電訊號，並被電子電位差計記錄水峰和乙醇峰，根據峰高比得出岩樣含水量V_w。與溶劑抽提法相同，岩樣經除油並烘乾後，用差減法得出含油量，再根據孔隙體積V_p分別計算出岩心的油、水飽和度值。

根據岩心所測出的含油飽和度通常都比實際地層的小，這是由於岩心取至地面，壓力降低，岩心中流體收縮、溢流和被驅出所致。誤差的大小與原油的黏度和溶解氣油比有關，可從零變化到70％～80％。因此，實際應用中，常根據實驗室測得的數據，乘以原油的地層體積系數，再乘以校正系數1.15，以校正由於流體的收縮，溢流和被驅出所引起的誤差。

④ 利用電法和非電法測井信息探討含油飽和度方程

核磁共振、聲波等非電法測井方法同樣也能反映儲層中的含液性質，在獲取高質量資料的前提下，利用一些特殊的方法技術也能准確地判識儲層中含液性質。

(一) 利用核磁共振測井計算火山岩含油飽和度

地層孔隙中的混合流體包括氣、油、水。已有研究表明，岩石孔隙中被極化的氫核總數隨著極化時間的增加成指數增加，關系式為:

准噶爾盆地火山岩儲層測井評價技術

式中:M(t)—極化t時間後岩石孔隙系統的宏觀磁化矢量;

M₀—完全極化後的系統宏觀磁化矢量;

T₁—縱向弛豫時間，是與t相對應的參數。

公式(5－46)表明，只有當t=3×T₁時，M(t)=M₀×0.95，也就是說要使95%的氫核被極化，至少需要3×T₁的時間。而要使M(t)=M₀，則需要的時間約為8T₁，說明100%極化是不可能的。通常稱為95%極化為完全極化。表5－6是常見油藏流體的NMR參數。

表5－6 油氣水的NMR參數范圍

從表5－8可見，地層水的縱向弛豫時間T₁比油氣小得多，也就是說，利用較少時間可將地層水中的氫核極化;而油氣因具有很大的T₁值，達到相同極化程度需要的時間很長。這是用核磁共振差譜法判識油氣的依據。圖5－27是利用差譜法進行油氣層判識的理論分析。

由於水的縱向弛豫時間短，僅採用一個較小的極化時間(等待時間T_W短)，地層水可被完全極化，而油氣僅部分極化，反演後的T₂譜見圖5－27b。圖中藍色代表水信號，綠色代表油氣信號。再採用一個較長的極化時間(等待時間T_W長)，油氣水都可被完全極化，反演後的T₂譜見圖5－27c。圖5－27b和圖5－27c表明，用兩種不同極化時間，水信號基本一致，而油氣信號則有明顯差別。將兩次反演後的T₂譜相減可消去水的信號和部分油氣的信號，留下的信號反映油氣的存在。這就是差譜法識別油氣層的原理。

圖5－28是利用差譜法在識別油氣層的實例。圖中，第四道為反演的標准T₂譜，第五道為差譜處理結果，第六道為據差譜結果得到的烴指示，第七道為據T₂分布得到的地層總孔隙度、可動流體孔隙度和束縛水飽和度SWI。從圖中可見，3107～3140m井段，地層總孔隙度為10%左右，差譜處理結果表明有較強烴類信號，同時第四道的標准T₂譜也表明本井段孔隙中具有較多的可動流體(T₂截止值以後的信號代表可動流體)。上述信息綜合表明該井段儲層為油氣層。

圖5－27 核磁共振差譜法判識油氣層的原理示意圖

圖5－28 差譜法識別油氣層例圖

以上分析的是利用核磁共振差譜法判識油氣層。在反演後得到的標准T₂譜中，截止值T_2cutoff將地層的T₂分布分成兩部分，左側的T₂分布代表束縛流體，積分面積等於束縛流體相對體積;右側的T₂分布代表的是可動流體，積分面積等於可動流體相對體積;在正確刻度的前提下，整個T₂分布曲線的積分面積等於地層的孔隙度。束縛流體相對體積、刻度流體相對體積分別除孔隙度得到束縛流體飽和度和可動流體飽和度。因核磁共振測井的探測深度較淺(斯倫貝謝的CMR探測范圍為井壁附近1in地層，貝克休斯公司5700系統的MRII探測范圍為距井眼中心16in范圍)，可動流體飽和度反映的是沖洗帶泥漿濾液即殘余油體積之和。

地層中可動流體體積代表在一定壓差條件下可流出的流體相對含量。在油氣從烴源岩運移到儲層的過程中，油氣要驅替原始孔隙中的地層水。在油源充足的前提下，如成藏後未經大的地質改造，即儲層目前的孔隙結構與成藏時的孔隙結構大致相同的情況下，可以想像，儲層孔隙中的可動流體體積等於儲層孔隙中的烴含量，也就是說在油藏的油水界面之上，可以用核磁共振的可動流體體積近似表示儲層的含油飽和度。

圖5－28中第七道計算的束縛水飽和度為40%～60%之間，均值為50%，對應的儲層含油飽和度均值為50%。

(二) 利用縱橫波時差速計算含油飽和度

已有研究表明，應用縱橫波速度可以確定出儲層孔隙度、流體類型及飽和度。對於孔隙相同的儲層，當其孔隙空間所含流體性質不同時，儲層岩石的縱橫波速度也有不同的數值。孔隙度相同的砂岩，一般含水時的縱波速度高於含油時的縱波速度，橫波速度卻相反。而且，孔隙度越大、骨架的波速越高，孔隙度相同的含水儲層和含油儲層的波速差異越明顯。但是，僅根據縱波或橫波速度的差異判斷油水層，不確定性太大。

對Berryman的理論公式作進一步分析，結合Domeruco的體積模量並聯原理及Krief(1990)和Raymer等人(1980)的實驗結果，得到下列公式:

准噶爾盆地火山岩儲層測井評價技術

式中，a，b為常數。

可以看出，上式的形式完全類似於傳統的Archie公式，只是用體積模量來模擬百分之百飽和水時的岩心電阻率。

在應用式(5－47)進行飽和度計算需要中子、密度、縱、橫波等資料。首先利用自然伽馬測井資料，結合縱、橫波來綜合判別岩性，不同的岩性將採用不同的參數進行計算;然後，利用密度、中子測井資料計算孔隙度;最後，利用縱橫波測井資料計算的體積模量等參數來計算含水飽和度。

把這種應用縱橫波時差聯合確定儲層孔隙度、流體類型和飽和度的方法付諸於實踐，應用於現代的縱橫波測井資料計算孔隙度和含油飽和度，預想可取得較好的效果。然而，氣液兩相的性質差別較大，而油水兩相的密度、體積模量等參數差別較小。應用縱橫波時差來計算地層飽和度必須滿足兩個條件:①消除岩性不均勻的影響，②消除孔隙度大小變化的影響。也就是說這種理論應用的條件就是首先必須把地層按照不同的岩性和不同的孔隙度大小進行分類，然後計算得到地層的飽和度。但這樣做僅在岩心實驗中可行，而在實際資料解釋評價中要做到這兩點是不容易的。

⑤ 含水飽和度－孔隙度交會圖法

1. φ—S_W交會圖法的地質物理基礎

儲層流體性質的判別，簡單地說就是對儲層是否含有可動水的判別，而φ—S_W交會圖法就是針對這一問題而提出的。其地質物理基礎如下:

沉積岩儲層在形成之初是完全被水充填的，但是由於水所處的孔隙空間位置不同，其中一部分為可動水，而另一部分為束縛水。隨著儲層對油的捕獲，其中的可動水會逐漸被排擠出去，這一過程進行的程度決定了儲層的流體性質:如果可動水完全被油所驅替，儲層就是油層;如果可動水基本上沒被油驅替(儲層根本沒有或很少捕獲油，或者油氣逐漸散失)，儲層就是水層;如果可動水被部分地驅替，儲層就是油水同層。同時，通過對這一過程的分析不難看出，可動水飽和度的高低與孔隙度無關。

可見問題的根本就在於怎樣判斷儲層是否含有可動水，為尋找解決問題的途徑，不妨回顧一下測井解釋中最經典的公式———阿爾奇公式:

准噶爾盆地火山岩儲層測井評價技術

由以上兩式可導出:

准噶爾盆地火山岩儲層測井評價技術

理論上講，上式中的a和b如果是常數，則必然有a=b=1。盡管岩心分析結果表明a和b都不等於1，但誤差是允許的;而當a=b=1時m與n比較接近，可取m=n=c，於是阿爾奇公式可寫成:

准噶爾盆地火山岩儲層測井評價技術

當地層只含有束縛水時，含水飽和度S_w=S_wi，對應的地層電阻率為R_ti，上式可寫成:

准噶爾盆地火山岩儲層測井評價技術

已有實驗研究表明:如果地層只含束縛水，此時φ與S_wi的乘積趨於一個常數，這個數值在一定程度上反映岩石的類型。同時也說明，如果地層只含束縛水，在φ-S_wi交會圖中，點子呈近雙曲線分布特徵。事實上，通過前面對儲層演變過程的分析不難看出，這一規律對任何儲層都是存在的，只不過對含有可動水的儲層，我們無法求得其束縛水飽和度而已。

其實，上述規律可以從如下兩個方面做出解釋:一方面，當儲層含有可動水時S_w>S_wi，這就意味著對應同一個孔隙度值，交會點必然會跳離φ-S_wi的雙曲線;另一方面，由於可動水飽和度大小與孔隙度無關，交會點將不會簡單地從一條雙曲線跳到另一條雙曲線。換句話說，只要儲層含有可動水，必然導致φ-S_w交會圖中數據點的無規律跳動從而破壞φ-S_wi的雙曲線關系(數據點呈離散的特徵)。因此完全可以通過φ-S_w交會圖中數據點的分布特徵來判斷儲層是否含有可動水，從而達到判別儲層流體性質的目的。

2. 方法適用性討論

通過以上的分析不難看出，這種方法只要滿足下述條件就能使用:

1) 滿足岩石的導電物理模型(以地層水為導電介質);

2) 適用於阿爾奇公式(以孔隙型為主的儲層，包括裂縫－孔隙型儲層);但對於低孔儲層的流體性質判別，其局限性較大。

3) 泥漿的侵入沒有過分影響深側向的測井響應。

依據試油層的試油結果和各種儲層的電性、岩性、物性和岩電資料、地層水電阻率資料製作玄武岩－安山岩類、砂礫類、凝灰岩類的油層圖版(圖5－3，圖5－4)。

圖5－3 LQJ區安山岩-玄武岩電阻率與孔隙度關系圖版

圖5－4 LQJ區凝灰岩電阻率與孔隙度關系圖版

⑥ 海水淡化蒸餾法的優缺點及設備圖工藝圖

優點：水質好
缺點：造價高
圖紙：沒有

⑦ 抽提物含量與含油飽和度的關系

二元混合有機溶劑抽提儲集岩樣品所得的有機抽提物占岩石重量的百分比用「mg油/g岩石」表示，抽提物含量代表目前樣品所含的烴類和非烴類化合物的總和，基本上反映了樣品中的含油量。盡管在采樣、樣品保存和實驗室抽提過程中可能引起部分輕質組分損失，但在相同的油層地質和壓力、體積、溫度條件下，儲集岩中抽提物含量能夠客觀地反映儲層的含油程度，但是目前地球化學方法在儲層評價中的應用仍屬於非常規方法，要使這一方法得到很好的應用和推廣，必須與傳統的含油飽和度方法進行對比，並且建立定量關系（張枝煥等，2001）。儲層原始含油飽和度是在原始狀態下儲層中原油體積佔有效孔隙體積的百分數。通常確定的方法有：岩心直接測定方法、間接確定法和毛管壓力曲線計算方法。岩心直接測定方法要求被測定的岩心必須保持地下原始狀態，所以實現起來比較困難，費用也非常高；間接確定法計算的含油飽和度在精度上有不好衡量等缺點。圖3.5中含油飽和度為密閉取心方式取到的岩心在實驗室內直接測定得到的原始含油飽和度，從圖中可見抽提物含量與含油飽和度有比較好的對應關系，所以抽提物含量在很大程度上基本能反映儲層的真實含油情況。

圖3.5 抽提物含量與分析化驗含油飽和度的關系圖

⑧ 常壓干餾法測定岩石流體飽和度時，對岩心有何影響

常壓干餾，需要高溫作用於岩心，一般會對岩心的孔隙結構有影響

⑨ 如圖是某化工廠對海水資源的綜合利用的示意圖．（1）目前國際上實用的「海水淡化」主要技術之一是蒸餾法

（1）蒸餾法是將海水變成蒸汽，蒸汽經過冷卻而得高純度淡水，水的狀態變化，屬於物理變化；故答案為：物理變化；
2）電解飽和食鹽水時，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，同時溶液中生成氫氧化鈉，方程為：2Cl^-+2H₂O