非均質(zhì)性油藏剩余油產(chǎn)生機理實驗研究

方 勇 楊勝來 陳 璨 馬銓錚 丘志鵬 徐 斌

(中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點實驗室， 北京 102249)

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非均質(zhì)性油藏剩余油產(chǎn)生機理實驗研究

方 勇 楊勝來 陳 璨 馬銓錚 丘志鵬 徐 斌

(中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點實驗室， 北京 102249)

為深入掌握非均質(zhì)性油藏剩余油的產(chǎn)生機理，設(shè)計填砂管并聯(lián)水驅(qū)油室內(nèi)物理模擬實驗開展研究。結(jié)果表明,油藏的非均質(zhì)性導(dǎo)致高滲帶的滲流阻力遠(yuǎn)低于低滲帶的滲流阻力，使得大部分注入水直接進(jìn)入滲流阻力更小的高滲帶，使得高滲帶的驅(qū)油效率較高，而低滲帶賦存大量剩余油；隨著水驅(qū)的進(jìn)行，高滲帶容易形成水流優(yōu)勢通道，波及效率降低，因此封堵水流優(yōu)勢通道，可提高整個油藏的波及效率和采出程度。

非均質(zhì)性油藏； 剩余油； 滲流阻力； 驅(qū)油效率； 波及效率

儲層非均質(zhì)性是指巖石地質(zhì)物理性質(zhì)的變化特征，明確由儲層非均質(zhì)性導(dǎo)致剩余油產(chǎn)生的機理是有效動用剩余油的前提[1-2]。國內(nèi)外對平面非均質(zhì)性油藏剩余油產(chǎn)生機理的研究大多從2個方面開展：(1)從砂體的幾何形態(tài)及頂?shù)灼鸱?，砂體的延伸方向和展布規(guī)律，砂體的連通性等宏觀地質(zhì)因素方面闡述[3-5]；(2)在進(jìn)行模擬水驅(qū)油實驗時,主要用仿真模型和真實儲層模型等2種方法[6-8]。本次研究通過填砂管水驅(qū)油實驗，從滲流阻力和滲流優(yōu)勢通道方面闡述剩余油的產(chǎn)生機理。

1 實驗裝置及流程

1.1 實驗材料

實驗巖心:2根長度為59.00 cm，內(nèi)徑為2.58 cm的填砂管D1和D2。D1管的液測滲透率為2.951×10-3μm2，孔隙度為37.74%；D2管的液測滲透率為0.484×10-3μm2，孔隙度為26.36%。

1.2 實驗裝置

采用美國產(chǎn)CFS-100多功能綜合驅(qū)替系統(tǒng)和美國產(chǎn)Ruska PVT-3000高壓物性實驗裝置。整個實驗過程在85 ℃恒溫下進(jìn)行，實驗流程如圖1所示。

圖1 實驗流程圖

(1)將填砂管抽真空，飽和地層水后稱取填砂管質(zhì)量。

(2)將填砂管模型飽和地層油，形成束縛水。

(3)分別進(jìn)行單管水驅(qū)油實驗，記錄時間、填砂管兩端壓力、產(chǎn)油量、產(chǎn)水量等數(shù)據(jù)。

(4)將2個填砂管再次飽和地層油，形成束縛水。

(5)將2個填砂管并聯(lián)，開展水驅(qū)油試驗，記錄時間、填砂管兩端壓力、產(chǎn)油量、產(chǎn)水量等數(shù)據(jù)。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 單管實驗結(jié)果

將2個填砂管分別進(jìn)行水驅(qū)油實驗，其驅(qū)油效率和含水率隨注水孔隙體積倍數(shù)的變化關(guān)系如圖2所示。對于高滲透D1管，在總注水孔隙體積倍數(shù)為0.11 PV時采出端開始見水，為1.85 PV時，其含水率達(dá)到95%，驅(qū)油效率達(dá)到75.15%，最終驅(qū)油效率為77.02%；對于低滲透D2管在總注水孔隙體積倍數(shù)為0.25 PV時采出端開始見水，為1.94 PV時,其含水率達(dá)到95%，驅(qū)油效率為68.73%，最終驅(qū)油效率為69.40%。由此可知填砂管單獨水驅(qū)時，D1管比D2管采出端見水較早，含水率比D2管提前達(dá)到95%，但是盡管2填砂管的滲透率相差很大，但最終驅(qū)油效率相差不大，D1管的驅(qū)油效率高出D2管7.62%。

圖2 單管驅(qū)替時各管驅(qū)油效率和含水率曲線

并聯(lián)時各管驅(qū)油效率曲線如圖3所示。D1管最終驅(qū)油效率為76.86%，D2管最終驅(qū)油效率為9.61%。與單管最終水驅(qū)驅(qū)油效率比較可知：D1管驅(qū)油效率下降0.16%,變化甚微，D2管最終驅(qū)油效率下降幅度大，為59.79%，合采時低滲透填砂管的動用程度低，因此合采后，剩余油大部分在低滲區(qū)富集。

圖3 并聯(lián)時各管驅(qū)油效率曲線

圖4為并聯(lián)時各管水驅(qū)分流量百分比曲線，整個水驅(qū)過程可以分為5個階段：

I階段：當(dāng)高滲透管和低滲透管同時開始注水驅(qū)替時，由于二者滲透率相差較大，驅(qū)替開始時，100%的驅(qū)替流體進(jìn)入到高滲透管中。

II階段：隨著驅(qū)替的進(jìn)行，高滲透管中形成了油水兩相流動，滲流阻力增大，高滲透管的滲流能力下降，于是部分注入水進(jìn)入到了低滲透管。

III階段：隨之在低滲透管中也形成了滲流阻力較高的兩相流動，因而導(dǎo)致其滲流能力下降，于是一些注入水又進(jìn)入高滲透管。

IV階段：當(dāng)高滲透管中有更多的水進(jìn)入，滲流能力進(jìn)一步下降，于是低滲透管的分流百分比又出現(xiàn)了一個高峰，以此循環(huán)。

V階段：當(dāng)總注水孔隙體積倍數(shù)達(dá)到0.89 PV時，由于高滲透管中已基本全部是水，剩余油飽和度很低，而水的黏度相對較小，滲流阻力大大降低，而低滲透管中還有大量的剩余油，其滲流阻力很高，所以注入水不再進(jìn)入低滲透管，因而，在注水驅(qū)替后期，高滲透管的分流量百分比達(dá)到了100%。

通過以上分析可知在實際地層中，剩余油在低滲區(qū)大量富集，其根本原因是油藏中高滲區(qū)滲流阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于低滲區(qū)滲流阻力，從而導(dǎo)致注水開發(fā)時，注入水大部分進(jìn)入高滲區(qū)驅(qū)油，低滲區(qū)注入水波及效率較低，而當(dāng)高滲區(qū)形成水流優(yōu)勢通道后，更多的注入水沿此優(yōu)勢通道流過，形成大量的無效水循環(huán)，若不采取改善調(diào)整措施，自此整個油藏的波及效率和采收率將不會明顯提高。

圖4 并聯(lián)時各管水驅(qū)分流量百分比曲線

3 結(jié) 語

(1)儲層的非均質(zhì)性造成驅(qū)替流體在進(jìn)入地層時所受滲流阻力不同，驅(qū)替流體容易進(jìn)入滲流阻力較小區(qū)域，該區(qū)驅(qū)油效率較高，而在滲流阻力較大區(qū)域形成剩余富集油。

(2)注入流體進(jìn)入非均質(zhì)地層時，進(jìn)入高滲區(qū)和進(jìn)入低滲區(qū)的流量受整個滲流系統(tǒng)控制，且隨著時間變化而變化，其本質(zhì)是由儲層中賦存流體滲流的復(fù)雜性和滲流阻力的大小共同決定的。

(3)當(dāng)儲層中含水率較高，形成水流優(yōu)勢滲流通道時，就要采取相應(yīng)措施，對優(yōu)勢滲流通道進(jìn)行封堵，促使注入流體改向，進(jìn)入非優(yōu)勢滲流區(qū)域，提高波及效率，增加整個儲層的采出程度。

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Experimental Study on Generating Mechanism of the Remaining Oil of the Heterogeneity Reservoir

FANGYongYANGShenglaiCHENCanMAQuanzhengQIUZhipengXUBin

(MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering, Petroleum University of China, Beijing 102249, China)

In order to further understand the generating mechanism of remaining oil of the heterogeneity reservoir, we have designed a water flooding test in the plane parallel sand-filled pipe. The results show that due to heterogeneity the flow resistance of high permeability zone is far lower than that of low permeability zone in the heterogeneous reservoir, and most of the injected water goes into the high permeability zone spontaneously, which makes the water-oil displacement efficiency in the high permeability zone higher, and the low permeability zone retaining a larger number of remaining oil. And with water driving, high permeability zone is easy to form the dominant water channels, then sweep efficiency decreases. Therefore, blocking the dominant flow channel is very important to improve the sweep efficiency and oil recovery of the reservoir.

heterogeneity reservoir; remaining oil; flow resistance; water-oil displacement efficiency; sweep efficiency

2015-03-07

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011ZX05032-002)

方勇(1989 — )，男，中國石油大學(xué)(北京)在讀碩士研究生，研究方向為油氣田開發(fā)工程。

TE312

A

1673-1980(2015)05-0034-03