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1、高含水期剩余油形成机理 分布规律及描述方法组 员：杨明 王振 张丽娜 林新宇时 间：2011年6月27日中国石油大学（华东）主 要 内 容 目 录学 习 汇 报第一章 高含水期剩余油形成机理第二章 高含水期剩余油分布规律第三章 高含水期剩余油描述方法1.1 影响剩余油宏观分布的控制因素剩余油分布受很多因素控制，从宏观上来讲，一般可归纳为地质因 素和开发因素两大类。微观上通过微观模型的研究，表明剩余油微观分布主要 受储层的微观特征、孔隙结构、岩石润湿性和毛管力等诸多因素的控制。第一章 高含水期剩余油形成机理考虑粘滞力和毛管力，并假设水为湿相，油为非湿相，毛管半径 ， 原油粘度为 ,水粘度为 。两
2、相界面运动速度(即流速 )沿程的变化可用 以下公式表示： 1.2 剩余油微观形成机理模型研究1.2.1 多根互不连通毛管孔道的两相渗流模型 流速与动力和阻力 有关。如果 ， 如同水驱油一样，流速将越来 越快，其结果是在不同大小的 孔道中，即不同渗透率带的地 层中会出现微观和宏观上的指 进现象。地层的非均质越严重 ，孔道大小相差越大，注入水 与原油间粘度差越大，则指进 现象越严重，油水同产时间也 越长。第一章 高含水期剩余油形成机理图1.1 毛管孔道两相流模型1.2.2 不等直径的并联孔道(或称孔隙对子)两相渗流模型 注入水在孔道网络中流动，除受到外加压力，还受到毛细管力、粘滞 力和浮力的作用。
3、在忽略浮力的情况下，在外力作用下，毛细管力和粘滞 力相互抗争，结果导致石油被粘集在孔道中。第一章 高含水期剩余油形成机理对于岩石亲油条件 时，在水驱油过程 中，毛细管力起到 的是阻力作用，在 外力作用下，注入 水在大孔道中前进 速度比较快，则剩 余油易被滞留在小 孔道中。 在入口和出口的压差(PA -PB)的作用下，水开始 进入并联孔道内。细孔道的油水界面优 先到达并联孔道的B端 ，这样粗孔道中部分 油被滞留若压差(PA-PB)较大， 粘滞力占优势，此时 粗孔道的油水界面前 进速度比细孔道油水 界面前进速度快，且 优先到达出口B端，这 样细孔道中的油则易 被滞留在孔道中图1.2 不等径并联孔道
4、两相流模型在岩石亲水条件下，毛 细管力为动力。若压差 (PA-PB)小，则毛细管 力占优势，细孔道的毛 细管力大于粗孔道的毛 细管力，则细孔道的油 水界面前进速度快于粗 孔道1.2.3 单根变断面毛管的两相混合渗流模型对于单根毛细管的变直径，还必须考虑毛 细管弯液面变形所引起的附加阻力。右图示 意了变直径油滴欲通过喉道的阻力 假设接触角相同，则在孔道中的l点和2点处油滴处于平衡状态，其大小为： 如果在施加一个压差 ，且 则油滴 会从大毛细管孔道通过小毛细管孔道，否则油滴 不发生移动或发生油滴一部分通过小毛细管孔道 造成油滴卡断现象。大量研究表明，水驱油过程 中常发生油滴卡断现象，卡断下来的非连
5、续油滴 ，易滞留下来形成剩余油。如右图所示，油在通 过喉道时可以发生卡断。 第一章 高含水期剩余油形成机理图1.3 变断面毛管两相流模型1.3 剩余油微观形成机理1.3.1 多孔介质的性质多孔介质的非均质性使得不同部位对油水的阻力大小以及原油驱替 所受动力大小不同。因此不论给储层中的原油施加多大压力，总有一部 分原油由于驱替压力不够而不流动，滞留于储层中。同时原油与孔隙表 面分子间的吸附，也会使原油停留在孔道中而驱替不出来。1.3.2 毛管力作用亲水毛细管中，毛细管壁常吸附一层水膜，而油则充注毛细管孔腔 内。驱替过程中，注入水驱替力、毛细管壁吸附力及界面张力的作用方 向一致。因此往往驱油效果好
6、，剩余可动油的储量相对较小。亲油毛细管中，原油受毛细管壁吸附力作用而附着在毛细管壁上。 毛细隔壁吸附力及界面张力的方向与注入水驱替力的方向相反。大毛细 管中毛管力相对较小，先被水驱洗，故剩余油主要存在于小毛细管中。第一章 高含水期剩余油形成机理1.3.3 指进现象指进现象是水驱油过程中普遍存在的现象。无论是宏观指进还是微 观指进，其结果都是使储层中的油成片地滞留于孔隙空间成为剩余油， 从而降低整个油层的采收率。1.3.4 绕流和阻塞作用绕流作用使许多孔隙中的油未能水驱到，导致水的波及系数低。阻塞作用（有时也称为卡断作用）。侵入水一般总是首先占据这些 小的孔隙或喉道，并把小孔隙中的油排向大孔道中
7、流动。一旦大孔道的 油路在某些孔隙的缩小部位被水桥卡断，并被充满水的小孔隙包围，捕 集在大孔道中的这部分油就成了 “孤岛”。在驱替速度缓慢时，“孤 岛”状的油很难流动。但若提高驱替速度，被捕集的油滴或油块仍能流 动。第一章 高含水期剩余油形成机理1.3.5 岩石润湿性亲水储层，岩石表面易吸附水分子而排斥油分子，因此水驱油实验 中常观察到注入水沿着孔壁渗流推进，形成一部分水沿着大孔道的中部 推进驱油，另一部分水穿破油水乳化带沿着孔道壁驱油，使原油被剥离 其附着的岩石颗粒表面。 亲油储层亲油储层的岩石表面易吸附油分子而排斥水分子，因此水 驱油实验中常观察到注入水沿着大孔道的中轴部位驱替原油，孔喉网
8、络 壁上有一层油膜沿着孔壁推移流动，在孔道中也残留一部分未驱动原油 ，随着水驱时间增长，含水程度增加，孔壁上油膜会变薄、变少。中性储层中剩余油的存在形成性对简单，剩余油总是尽量在孔壁上 以油膜形式存在；一般存在于小孔道中。第一章 高含水期剩余油形成机理1.3.6 原油性质的变化原油的成分影响原油的平均粘度以及原油的粘度在孔隙孔道中的分 布。原油的各种成分在孔隙孔道中形成有序的分布，沿孔道壁富集着原 油中的极性物质和重质成分，因而粘度较大，越靠近孔道中轴部位，它 们就逐步减小，也粘度减小。由下式可知，含水率相同情况下，粘度较 大，相当于油相渗透率较小，剩余油饱和度较大。1.3.7 储层伤害储层伤
9、害会引起渗透率的严重下降，使注入水的波及系数降低，从 而导致大量的原油采不出来而形成剩余油。第一章 高含水期剩余油形成机理1.4 剩余油宏观形成机理1.4.1 微型构造对剩余油形成的作用克雷格(FECraig)指出：“在某一流速下，随着地层倾角的增加，油被 驱向上的注水动态就会得到改善，但若油被驱向下，其驱动效率则降低。” 他引用Leverett方程来说明这个问题：油层倾角，以水平线为零， 沿倾角向上流动取正值，向下流动 取负值。 由上式可知， 不仅在数值上有变化，因它向上流动为正值，向下 流动为负值，故对 有重要影响。E.F.Craig指出：“在任何含水饱和度情 况下，水向上驱油比向下驱油的
10、 值要低”。由此说明向上驱油对油井生 产有利。 第一章 高含水期剩余油形成机理设想在注水开发过程中，油井在平面上有四个可能的水驱油方向， 垂向上有向上和向下两个驱油方向。前者只有数量上的变化，后者不仅 在数量上随前者变化，自身也有质的变化，这种变化取决于微型构造的 性质。处于不同微型构造的油井会由于其微型构造的类型不同具有不同 的水驱油特点。 微鼻状构造，在闭合的三 个方向上为向上驱油，开 启的一个方向下驱油。 微背斜，因处于油层局部高 处，在四个方向均为向上驱 油。微断鼻，因开启的一方受断 层切割无下驱，其余三个方 向均为向上驱油。 正向微型构造油井有三种类型如下图所示。 第一章 高含水期剩
11、余油形成机理图1.4 正向微型构造负向微型构造油井也有三种类型，如图所示。 微向斜，因处于低部位，在四 个方向上均为向下驱油。 微凹槽，因三个方向均处于低 部位，故三个方向为向下驱油 ，一个方向为向上驱油。 微断凹，因相对较高一方受 断层切割，其余三个方向均 为向下驱油。第一章 高含水期剩余油形成机理图1.5 负向微型构造不论是小构造阶地还是小绕曲 ，两个方向均为水平驱油，一个方 向为向上驱油，另一个方向为向下 驱油。斜面微型构造油井生产有利 的上驱方向与下驱方向相互抵销， 生产受其驱油方向的影响，一般都 好于负向油井。第一章 高含水期剩余油形成机理图1.6 斜面微型构造第一章 高含水期剩余油
12、形成机理1.4.2 断层封闭性对剩余油形成的作用断层封闭性对多数砂层组的剩余油分布有控制作用。由于断层封堵，使得 断层附近的油井一般为单方向受效，靠近断层区域水驱效果差，加上断层的封 闭性较好，便可形成较有利的剩余油富集区。1.4.3 沉积相带的变化对剩余油分布的作用边缘微相带的井层剩余油相对富集，但位于中心微相带的井层，尤其是位 于封闭性断层附近，微型构造的相对高部位剩余油饱和度仍偏高，加之在中心 微相带的井层油层厚度较大，其内部的剩余油储量仍占相当比例。1.4.4 注采系统不完善及油层动用程度的差异对剩余油形成的作用平面上，由于受储层分布和连通性的影响，在油层的局部地区难以形成完 善的注采
13、井网，致使水驱油效率较低，从而形成平面剩余油相对富集区。纵向上，由于油层多，层间矛盾大，且一些油水井都为大段的合注合采， 致使油层动用程度出现差异，一部分油层基本未动用或动用程度低。在不吸水 或吸很少水的注水井附近和不产油或产很少油的采油井附近都有剩余油存在。目 录学 习 汇 报第一章 高含水期剩余油形成机理第二章 高含水期剩余油分布规律第三章 高含水期剩余油描述方法第二章 高含水期剩余油分布规律2.1 宏观剩余油分布规律从剩余油成因和分布看，高含水期的剩余油在油层的分布特征是 ：高度分散，相对富集。一般来说，研究宏观高含水期剩余油分布应 该从平面、垂向两个方向考虑。 平面分布形态 平面分布区
14、域 纵向上多为孤岛状或窄条带状大断层附近、断层边角区、 砂体边部和岩性变化带，薄 层、“土豆”状油砂体 物性相对较差的低渗透层中第二章 高含水期剩余油分布规律2.1.1 剩余油平面分布规律 正向微构造剩余油 图2.1 微构造控制的剩余油 分布示意图正向微构造主要是指小的高 点、小鼻状构造和小的构造阶地 等。在注水开发过程中，由于密 度的差异，在正向微构造中赋存 的油气，很少被波及。因此该部 位成为高含水期剩余油分布的主 要部位之一。第二章 高含水期剩余油分布规律 砂岩边部剩余油在砂体边部，一般储层物性相对较差，砂体的中部，孔渗性较好 ，难以赋存剩余油。在油田投入开发早期，由于受当时工艺条件的限
15、 制，边部油井产能较低，因此采出程度较低。进入油田开发后期，高 渗透油层已水淹，剩余油相对赋存于砂体边部的低渗透区域。 注水（聚）非受效区剩余油由于油层的非均质性或者是不同注采井网位置的影响，沿着连接 注入井井点与采油井井点的方向，油层受效好，水洗程度高，剩余油 饱和度较低，而在其他方向，尤其是垂直于连接注入井与采油井方向 上，油层受效小，或者是没有受效，剩余油饱和度高。如图2.2所示 。多口油井和多口水井间的滞留区，主要是因多井相互干扰产生的 压力平衡区，其剩余油饱和度也高。第二章 高含水期剩余油分布规律图2.2 注水非受效区剩余油第二章 高含水期剩余油分布规律 断层附近剩余油图2.3 断层
16、遮挡剩余油封闭性断层遮挡油水继续 流动而滞留于局部相对高部位 形成剩余油富集区。尤其是在 断层附近缺少注水井的情况下 ，油井仅单一方向受效，此现 象更为突出。 岩性较差区剩余油成片分布的差油层，由于油层薄，物性差，虽然造成油层动用 差或不动用而形成成片分布的剩余油；当油砂体被各种泥质遮挡物 分隔时，由于泥质部分物性差形成的滞留区也会形成剩余油富集区 。第二章 高含水期剩余油分布规律2.1.2 剩余油垂向分布规律 层间剩余油分布层间剩余油的分布主要受层间非均质性的影响。从而导致均质性 较好、物性好的小层水淹早，采收程度高，而剩余油分布在非均质性 较强、物性较差的小层内富集。 层内剩余油分布层内剩余油分布，主要受沉积韵律的影响。尤其是渗透率下高上 低的正韵律油层。在注水过程中，注入水大量进入油层的下部并沿着 高渗带快速突进。重力作用又加剧了下部油层水洗程度
