油田開發(fā)過(guò)程中剩余油的形成
2012-12-31 00:00:00高世偉蔣瑜張愛軍
0.前言
油藏在開發(fā)之前呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)。投入開發(fā)后，由于鉆井、采油、注水以及注汽等開發(fā)措施，使得油藏變?yōu)閯?dòng)態(tài)的非平衡系統(tǒng)。
在這一非平衡系統(tǒng)中，部分區(qū)塊或者層段驅(qū)替程度高、油汽采出程度高，而另外區(qū)塊或者層段驅(qū)替程度低、油汽采出程度低，從而形成剩余油的分布。剩余油分布的研究成為了油田開發(fā)中后期提高采收率的關(guān)鍵。
1.剩余油的概念
油藏中聚集的原油，在經(jīng)歷不同開發(fā)方式或者不同開發(fā)階段后，仍保存或者直流在油藏的油藏不同地質(zhì)環(huán)境中的原油即為廣義上的剩余油。其中一部分原油可通過(guò)對(duì)油藏的再認(rèn)識(shí)或者改善油田的開發(fā)工藝措施、進(jìn)行方案的調(diào)整而被開發(fā)出來(lái)，這部分稱為可動(dòng)剩余油；另一部分是當(dāng)前的工藝水平和開采條件下不能開采出來(lái)的、仍滯留在儲(chǔ)集層中的原油，這部分稱為殘余油。故廣義的剩余油包括可動(dòng)剩余油和殘余剩余油兩部分。
2.剩余油形成的控制因素
剩余油的形成可以從油藏的內(nèi)部原因以及油藏開采過(guò)程中的外部因素來(lái)分析。
2.1油藏內(nèi)部控制原因
2.1.1 地質(zhì)構(gòu)造
（1）構(gòu)造控制剩余油的分布。
在油藏的不同開發(fā)階段，構(gòu)造對(duì)剩余油形成與分布的影響和控制程度是不一樣的。在油田的開發(fā)早期，剩余油分布主要受斷塊構(gòu)造的控制。油田開發(fā)中后期，背斜構(gòu)造雖然也起到一定的控制，但微型構(gòu)造對(duì)剩余油的分布起到了主要的控制作用。
（2）斷層對(duì)剩余油分布的影響。
斷層分為封閉性和開啟性兩類，封閉性斷層附近往往是剩余油較富集區(qū)，開啟性斷層附近的剩余油相對(duì)貧乏。原因是斷層封堵致使采油井注水受效差，或者采油井單一方向受效，有利于剩余油富集。由于斷層的封閉程度不同，往往造成在封閉性好的斷層附近有較多剩余油，剩余油飽和度相對(duì)高。剩余油在封閉性斷層附近及砂巖尖滅線附近相對(duì)富集，這些部位的平均剩余油飽和度高出同層位平均剩余油飽和度5個(gè)百分點(diǎn)以上。
2.1.2 油藏儲(chǔ)層
（1）層間干擾造成的剩余油區(qū)。
在多層合采的情況下，由于層間非均質(zhì)性的影響，多油層間會(huì)出現(xiàn)層間干擾問題。往往高滲透層水驅(qū)啟動(dòng)壓力低，容易水驅(qū)，而較低滲的儲(chǔ)層水驅(qū)啟動(dòng)壓力高，水驅(qū)程度弱甚至未水驅(qū)，這樣，便出現(xiàn)水沿著高滲透層突進(jìn)的現(xiàn)象，而在較低滲透層動(dòng)用不好或基本未動(dòng)用，形成剩余油層。層間干擾主要與儲(chǔ)層層間的非均質(zhì)程度有關(guān)。層位越多，層間差異越大，單井產(chǎn)液量越高，層間干擾就越嚴(yán)重。
（2）油層層內(nèi)韻律變化造成的剩余油區(qū)。
由于油層層內(nèi)非均質(zhì)和流體的非均質(zhì)性，造成油層內(nèi)部的水洗差異，一部分儲(chǔ)量動(dòng)用很好，一部分著動(dòng)用很差，從而在垂相上形成剩余油段。
就厚油層而言，滲透率韻律性不同，其水淹型式也不同，滲透率非均質(zhì)程度則加劇水淹狀況的差異，因此層內(nèi)不同部位的儲(chǔ)量動(dòng)用狀況也有差異，一些動(dòng)用很差或者未動(dòng)用的油層部位便出現(xiàn)了剩余油的分布。
通常，正韻律油層底部水洗程度高，注入水沿油層底部高滲透突進(jìn)，油井見水早、含水率上升快，而中上部水洗程度弱甚至未水洗，而形成剩余油。
反韻律油層的上部滲透率高于下部。從高深層的分布來(lái)講，趨向于上部水洗，但從重力作用講，注入水又趨向于底部?jī)?yōu)先水驅(qū)。這樣就可能出現(xiàn)3中情況：①上部水淹嚴(yán)重。這種情況多出現(xiàn)于層內(nèi)滲透率級(jí)差很大且期間有較穩(wěn)定夾層的反韻律油層中。②全層水淹特征屬均勻水淹型，主要出現(xiàn)于滲透率級(jí)差不大的反韻律油層中。③水淹厚度系數(shù)大，但底部先見水，且水洗更強(qiáng)，主要出現(xiàn)于滲透率級(jí)差很小特別親水的反韻律油層中。
（3）平面水竄造成的剩余油區(qū)。
在注水開發(fā)過(guò)程中，由于儲(chǔ)層平面的非均質(zhì)性及開發(fā)條件的影響，在平面上會(huì)出現(xiàn)注入水“舌進(jìn)”的情況。注入水向不同方向驅(qū)油，推進(jìn)往往是不均勻的，一般總有一個(gè)方向突進(jìn)最快，且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的水洗后，這個(gè)方向有可能發(fā)展成“水道”。由于平面水竄，注入水優(yōu)先沿一個(gè)方向驅(qū)油，而在其他方向水洗程度弱甚至未水洗，從而造成了剩余油滯留區(qū)。
（4）微觀非均質(zhì)原因形成的剩余油。
剩余油在微觀孔喉網(wǎng)絡(luò)中的分布受儲(chǔ)集體孔喉大小、孔喉均勻程度、孔喉形態(tài)、孔喉連通度、儲(chǔ)集體潤(rùn)濕性等諸多因素的控制，這些微觀特征的差異使剩余油微觀分布有獨(dú)特的規(guī)律。根據(jù)巖心的宏觀和巖樣的微觀，可將微觀剩余油分布?xì)w納為以下模式。
①網(wǎng)絡(luò)狀剩余油分布模式。在微觀水驅(qū)油過(guò)程中，水不易進(jìn)入細(xì)小空隙網(wǎng)絡(luò)而沿較大空隙繞流，從而使這些細(xì)小孔隙網(wǎng)絡(luò)中的原油成為剩余油。
②斑塊狀剩余油分布模式。由于成巖作用和地應(yīng)力活動(dòng)等條件的差異使儲(chǔ)層的物性具非均質(zhì)性所致。另外在一些大孔道中因流速較低，沖刷能力較弱，當(dāng)孔道中形成連續(xù)水相后，一些附著在孔道壁附近的原油不易被水驅(qū)走，在孔喉網(wǎng)絡(luò)中形成油斑狀剩余油。
③附著狀剩余油。由于附著在顆粒和孔壁的表面，往往是由于顆粒表面具有較強(qiáng)的吸附能力且孔喉中形成連續(xù)水相，使得顆粒表面的剩余油不能被驅(qū)替而形成附著狀剩余油。
④油水混相剩余油。長(zhǎng)期注水沖刷使得儲(chǔ)集體中的油和水混合形成水包油或者油包水的混相剩余油。
2.1.3 流體的粘度差和密度差造成的剩余油分布
由于油水的粘度差和密度差造成水驅(qū)油前緣向油層底部突進(jìn)，從而使得油層內(nèi)一部分厚度動(dòng)用程度低，影響水淹厚度系數(shù)，形成剩余油段。油水粘度差和密度差越大，無(wú)水期水淹厚度系數(shù)越小。
2.2 開采方面的原因
開采方面的原因主要為井網(wǎng)布置、射孔的位置、注采對(duì)應(yīng)、注采強(qiáng)度等狀況導(dǎo)致的儲(chǔ)層開采狀況的非均質(zhì)性，其為剩余油分布的外部控制因素，即是外因。簡(jiǎn)單講，就是在注采過(guò)程中，由于井網(wǎng)布置、射孔方案、注采強(qiáng)度、注入倍數(shù)等因素的影響，致使由采油井或注水井與采油井所建立的壓力降未波及不或波及較少的區(qū)域，原油未動(dòng)用或動(dòng)用程度低，從而形成了剩余油。
2.2.1井網(wǎng)布置時(shí)控制不住的剩余油層
一些小型的透鏡體或者條帶狀砂體，在三維空間上具有“迷宮狀”機(jī)構(gòu)，井網(wǎng)很難控制。有的砂體無(wú)井鉆達(dá)，油層保持原始的狀態(tài)；有的儲(chǔ)層只有注水井而沒有采油井，注水后油層成為憋高壓的未動(dòng)用油層；有的儲(chǔ)層只有采油井，沒有注水井，依靠天然能量猜出少部分油，而成為低壓基本未動(dòng)用的油層。
2.2.2 射孔方案致使的剩余油分布
在開發(fā)生產(chǎn)中，還有一類未列入原開發(fā)方案的、未射孔的潛力層，出現(xiàn)這類油層大致有三個(gè)方面的原因：①一些原來(lái)不能開發(fā)的油層，由于技術(shù)的發(fā)展變成可能開發(fā)的油層；②開發(fā)前測(cè)井未解釋出來(lái)而后來(lái)重新解釋的油層；③不屬于原開發(fā)層系的油層。
2.2.3 注采井網(wǎng)控制平面剩余油分布
平面上剩余油分布在井間分流線附近和井網(wǎng)控制差的部位，注采關(guān)系不完善和井網(wǎng)對(duì)油層控制較差部位 生產(chǎn)井排兩側(cè)附近剩余油飽和度明顯較高。例如，油藏邊角及尖滅區(qū)剩余油常富集，這些部位常因巖性和物性變差，儲(chǔ)集體非均質(zhì)性增強(qiáng)，使注入水推進(jìn)不均勻，易形成剩余油富集區(qū)，嚴(yán)重影響油田注采效果。若注水井位于高滲區(qū)而采油井位于低滲區(qū)時(shí)，這時(shí)注水見效差，采油井產(chǎn)量必然相對(duì)低。
3.總結(jié)語(yǔ)
油田開發(fā)過(guò)程中的剩余油分布是多種因素作用的復(fù)雜問題，剩余油的形成機(jī)理及其分布預(yù)測(cè)的研究也是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、艱巨的工作。
