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1、第十一章 剩余油分布研究,剩余油分布的描述和预测是油田开发中后期油藏描述的主要目的，也是油田开发中后期要解决的首要问题。为此，应综合一切可利用的静、动态资料，研究水驱油规律和剩余油分布规律，建立开发区内剩余油的分布模型，为下一步的开发调整、挖潜和采油提供目标靶区。,尽管国内外石油科技工作者已从不同侧面、不同角度研究和揭示不同储层中的剩余油分布，但由于剩余油形成与分布的复杂性，目前剩余油形成与分布的预测是当今石油科技界一项高难度的前沿课题，也是油藏描述要解决的重点问题。,第十一章 剩余油分布研究 第一节 剩余油的概念 第二节 剩余油形成机理和控制因素 第三节 剩余油分布研究与预测的技术方法 第四
2、节 剩余油分布规律 第五节 剩余油挖潜措施及策略,第一节 剩余油概念 1.剩余油 油藏中聚集的原油，在经历不同开采方式或不同开发阶段后，仍保存或滞留在油藏不同地质环境中的原油即为剩余油，这就是广义上的剩余油。,2.可动剩余油 剩余油中一部分原油可以通过油藏描述加深对油藏的认识，改善油田开采工艺措施，进行方案调整后可被开采出来，这部分称为可动油剩余油，也就是狭义上的剩余油。,3.残余油 剩余油中一部分原油是当前工艺水平和开采条件下不能开采出来的、仍滞留在储层中的原油，这部分油常称为残余油。 广义剩余油包括可动剩余油和残余油两部分。,我国东部油气藏经过数十年的开采，大多数油气藏已进入特高含水率开发
3、阶段，综合含水已高达90以上，但采收率仅为35左右。因此，油藏中仍含有潜力巨大的剩余油，但这些剩余油滞留在储层的孔喉网络中，有的已被开发流体波及但未被完全驱出，有的仍尚未被开发流体波及。这些原油数量巨大，在储层中的存在和分布是不连续的、微观的，可以通过对储层的精细描述、微观驱油机理的研究和分析，采取有效措施动用这部分剩余油。,第二节 剩余油形成机理和控制因素 一、微观剩余油形成机理及控制因素 二、宏观剩余油形成机制及控制因素,剩余油形成机理一直是石油科技工作者探索和研究的问题，剩余油的形成是多种地质因素及开发因素综合作用的结果，控制剩余油形成与分布的影响因素众多，下面从宏观、微观方面对剩余油形
4、成机理及控制因素做初步分析。 一、微观剩余油形成机理及控制因素 油气水多相流体在地下多孔介质中渗流，受到粘滞力、重力、毛细管力等三种作用力，流体运动方向和速度由这三种力的合力方向及其大小来决定，毛细管力与重力的相对关系、粘滞力与重力的相对关系是决定油水在多孔介质中运动的力学因素。由于多孔介质孔喉网络的非均质性、油水粘度比、储层润湿性等方面的差异，导致水驱效果存在差异，形成剩余油的富集程度、形态及分布等多方面的差异。,1润湿性控制微观剩余油形成与分布 (1) 亲水储层 亲水储层的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水易沿孔壁渗流推进，形成一部分水沿着大孔道的中部推进驱油，另
5、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。当水驱速度大于水剥离油膜速度时，形成水进不均匀，并在储层局部留下斑块状剩余油；当水驱速度太慢，则在储层大孔道中因注入水沿着阻力小的孔道向前推进而形成指进剩余油，若多股指进水流在储层局部地区相汇，水流就会绕过细小含油孔道，将其中的油围起来而 形成油斑、油滴、油珠、 油肠等剩余油形态。,亲水岩石水驱油渗流后的残余油大多以油珠、油丝和小油块等形态分布在孔隙的交汇口或是较大的孔隙内。,(2) 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， 孔喉网络壁上有一层油膜沿
6、孔壁推移流动，在小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。剩余油除一些停留于小的孔道内，另外的则在大孔道矿物颗粒壁上形成油膜，这种薄膜形态的原油有较高的流动阻力，一般 的注入水很难将其从岩 石表面剥离下来，这就 形成残余油附着于颗粒 表面的状态。,亲油岩石水驱油残余油大多以油膜形态分布于岩粒壁面，其次滞留于较小孔隙中，也有油丝形态的残余油。,(3) 中性储层 这种储层的岩石颗粒表面对水和油的亲合能力为中性，即岩石颗粒表面吸附水、油分子的能力差不多。水驱油实验中常观察到中性储层孔喉网络中的水主要沿大孔道中轴部位驱替原油，这一点与亲油储层水驱油过程相似
7、，剩余油运动的主要形式为沿孔壁流动，在大孔喉壁上形成油膜及小孔喉中形成断断续续丝状剩余油。另外，注入水绕流过大孔道将周围小孔道中的油包围起来在小孔喉中形成网状或斑块状的剩余油。,中性岩石水驱油残余油主要是普遍分布于岩粒壁面的油膜。,2毛细管力控制微观剩余油形成与分布 在水驱油过程中尤其是当注水压差很小时，毛细管力的大小和方向对驱油起着重要作用，影响剩余油的形成与分布。 下面定性分析毛细管力对微观剩余油形成与分布的控制。 油和水为非混相流体，这两相流体之间存在界面膜，水驱时，所有的作用力都施加在这个界面膜上。该界面膜存在一种特殊的物理性质，即存在界面张力。在水驱油过程中，作用在这个界面上的力有三
8、种，即注入水驱替力、毛细管壁吸附力和界面张力。图中箭头表示作用在界面上的各种力的方向，其中注入水驱替力在两种类型的毛细 管中的作用方向是一样 的，其大小由单位距离 上的压降，即压力梯度 来衡量。,(1) 亲水毛细管 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。在水驱油过程尚未开始时，油水处于平衡状态，毛细管腔内充满油，而水成膜状附着于毛细管壁上。当水驱油开始后，一部分水在注入水驱替力与毛细管壁吸附力共同作用下沿毛细管壁驱进，并与颗粒表面吸附的束缚水会合，使得孔壁吸附的原油首先被驱替。亲水毛细管中注入水驱替力、毛细管壁吸附力及界面张力的作用方向一致，因此流体运动速度快、运动方向
9、稳定而一致。,在持续的驱替过程中，往往驱油效果好，剩余可动油的储量相对较小，在较大孔中常形成块状、滴状剩余油。,(2) 亲油毛细管 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。毛细管壁吸附力及表面张力的方向与注入水驱替力的方向相反，因此，注入水驱替力不仅要克服流体的沾滞力，还须克服界面张力，使得流体驱替能力大大降低。注入水首先驱动毛细管中轴部分的原油，而毛细管壁 的油膜较难被驱替，在 较细孔中及岩石颗粒表 面留下一层油，形成剩 余油相对富集。,因两类毛细管网络中的驱替方式不同，水驱过程中剩余油类型和分布不同，亲水毛细管网络中细小孔喉中的油易被驱出，分布于大孔隙中的油往往被水绕行而
10、困于孔隙中，呈斑块状分布。亲油毛细管中水优先驱替大孔道中的油，而小孔道中剩余油较多。,3其他控制因素 微观剩余油的形成与分布还受其他因素控制，如地层微粒、粘土矿物、孔喉网络场演化等微观因素控制了剩余油形成与分布。,微观孔隙结构愈复杂孔隙中残余油愈多,原油粘度越大，则微观指进现象愈严重。,二、宏观剩余油形成机制及控制因素 宏观剩余油：是指可通过测井、常规岩心分析等宏观手段可以研究和表征的、肉眼可识别的、毫米以上级的、直接影响油气田开发的剩余油。 在油田开发实际中，储层中的宏观剩余油形成与分布受宏观、微观等多种因素控制。剩余油的形成与分布存在两种机制。一种是因储层垂向的非均质性造成储层内部垂向上水
11、驱油的不均一性，使得油与水在储层交替分布，原油在储层大、中孔隙空间中逐渐不占优势。另一种是因多种原因，注入水前缘未到达或驱替不多，原油在储层的大、中孔隙空间中还占优势，形成剩余油富集区。,从本质上讲，剩余油形成与分布的宏观控制因素主要归结为油藏非均质性和开采非均匀性两方面。 油藏非均质性包括构造、储层及流体非均质性。其中，储层非均质性是控制剩余油分布最重要的内在地质因素，主要包括储层规模大小、几何形态、连续性和砂体内的孔隙度、渗透率等参数的分布所引起的平面非均质性；各单砂层厚度、孔隙度、渗透率等差别所引起的层间非均质性；以及单砂层内部垂向上储层性质的变化、非渗透夹层等所引起的层内非均质性。 开
12、采非均匀性是剩余油分布的外部控制因素，主要为层系组合、井网布置、射孔位置、注采关系、注采强度等注采状况导致的储层开采状况的非均匀性。 剩余油形成与分布的宏观控制因素须综合多种资料、多种方法进行综合分析。,1沉积条件的控制作用 沉积条件不仅决定了碎屑岩的沉积韵律、层理类型，也控制了砂岩的空间分布和沉积相展布以及储层的非均质性。韵律特征、层理类型、沉积微相等方面的差异影响了开发后期剩余油的分布。 (1) 沉积韵律控制驱油效果 不同韵律性储层的剩余油分布及开发效果的差异较大。 正韵律油层 由于高渗透部位位于底部，注入水沿底部突进快，水淹严重，剩余油集中于油层的中、上部。随着注水开发程度加深，水洗厚度
13、逐渐增加，剩余油逐渐只集中于油层上部。, 反韵律油层 反韵律储层的高渗透段位于油层上部，注入水的水线推进速度是上部高于下部，但因重力、毛细管力等作用使水下沉，减缓了油层上部的水线推进速度，扩大了下部的水洗厚度。在注入水驱动力和重力的共同作用下，水沿油层上部、中部和下部全面推进，油层水淹厚度大，全层水洗较均匀，反韵律层多分布于河口坝、滩坝等相带，处于这两种相带上的油井具有产量高、递减慢，含水上升速度小的特点，一般进人高含水期后，剩余油分布低。, 复合韵律的厚油层 具有正、反韵律的综合特点，在条件相似的情况下，水洗效果介于正韵律和反韵律之间。,(2) 沉积构造影响驱油效果 大量物理模拟实验证实，在
14、驱油过程中注入水往往会沿沉积层理中的高渗透纹层快速推进而水洗干净，沿低渗透纹层驱油效果较差。不同层理类型对驱油的影响也存在明显差异，水平(平行)层理、微波状层理因其基本平行于层面、分布稳定、延伸距离远，形成相对高渗透带，注入水易沿其快速推进，造成驱油效果差。尤其是当注水压力过高，造成层理面开启，可能形成水窜，致使驱油不彻底，因而剩余油相对富集。,(3) 沉积微相控制油水运动 沉积微相的平面展布对油水运动规律有明显的控制作用。河流相中的河道边缘亚相、决口扇微相，冲积扇相中的水道间微相以及三角洲前缘亚相的道间浅滩、水下分流河道边缘微相等沉积环境的储层岩石颗粒细，这些边缘微相带的储层的吸水能力较河道
15、、心滩、边滩、沙坝等中心微相带储层的吸水能力低，因此，中心微相带水淹程度高，驱油效率大，而边缘微相带水淹程度低，驱油效率也低，导致边缘微相带剩余油相对富集，形成剩余油富集区。,对河道砂而言，平面上注入水优先沿河床凹槽的主流线方向快速突进，因河道砂体内部的渗透率具有一定的方向性，因此注入水向下游方向的流动速度明显快于向上游方向。对于下粗上细的正韵律砂体而言，油水密度差带来的重力作用和底部高渗透段的存在都促使注入水沿砂体底部高渗透段快速突进。河道砂侧积形成的上部发育的泥质纹层增加了水向上 窜流的阻力，减缓了水淹厚度的 扩大。因此，处于河道砂体部位 的油井注水受效快，但含水上升 也快。注入水沿高渗带
16、窜流，绕 过低渗区，从而使低渗区或低渗 带注入水波及不到，原油滞留而 形成剩余油富集区。,2储层非均质控制剩余油空间分布 储层非均质性是剩余油分布的主要控制因素。一般认为，储层非均质程度越高的区域，剩余油相对富集程度高，反之，则剩余油相对富集程度低。储层非均质影响因素多，下面简单讨论隔夹层对剩余油形成与分布的控制。,(1) 平行层面的隔夹层与剩余油 研究表明，剩余油富集区的大小、数量及分布位置受以下因素控制： 夹层平面位置及油水井射孔方式 夹层位于注水和采油井中间：影响小 采油井钻遇夹层：影响复杂，与射孔方式有关 注水井钻遇夹层：影响复杂，与射孔方式有关 夹层垂向位置：位于正韵律储层中上部，影响最大； 夹层数量：夹层数量越多，影响越明显； 夹层面积：夹层面积越大，剩余油越富集。,(2) 斜交层面的隔夹层与剩余油 曲流河边滩沉积及三角洲前缘沉积的储层中常发育斜交层面的隔夹层，这些隔夹层的存在严重影响了油气田的开发，形成局部的剩余油富集区。 从数值模拟结果来看，逆着夹层倾向方向注水时，波及系数和采收率略大；顺夹层倾向方向注水时，波及系数和采收率略小
