水驅油藏平面剩余油分布實驗研究

賈永康，喻高明，王丹鳳，張遠弟

（1.中海油田服務股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津300459；2.長江大學非常規(guī)油氣綠色開發(fā)國際研究院，湖北武漢430100；3.華北油田第二采油廠地質研究所，河北霸州065700）

水驅油藏平面剩余油分布實驗研究

賈永康1，喻高明2，王丹鳳3，張遠弟3

（1.中海油田服務股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津300459；2.長江大學非常規(guī)油氣綠色開發(fā)國際研究院，湖北武漢430100；3.華北油田第二采油廠地質研究所，河北霸州065700）

我國大部分水驅油藏已進入中高含水期，產(chǎn)量遞減明顯，采出程度較低，還有相當可觀儲量的剩余油在地下未被采出。精確的油藏描述成為下步實施穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)措施的前提條件，筆者結合物模實驗與數(shù)值模擬技術，針對常用井網(wǎng)注水開發(fā)后油田的剩余油分布進行了研究，并取得了規(guī)律性成果，為水驅油藏中后期剩余油的挖潛工作奠定了地質基礎。

水驅油藏；剩余油；物模；數(shù)值模擬

我國油田90%依靠水驅開發(fā)，平均采出程度為35%，一半以上原油未被采出。在勘探成本高、難度大的形勢下，提高油田剩余油采收率意義重大。油田開發(fā)過程中，油藏描述是油田開發(fā)方案制定的地質依據(jù)，也是后期動態(tài)分析與開發(fā)調整的基礎，其準確性直接影響開發(fā)方案的實施效果乃至調整策略的成敗。因此認清油藏剩余油分布規(guī)律，成為業(yè)內普遍關注的一大難題[1]。

1 研究思路

筆者通過實驗展開對平面剩余油分布規(guī)律的研究，并利用數(shù)值模擬技術對實驗結果加以論證[2-4]。以1/ 4反九點井網(wǎng)為研究對象（見圖1），借助填砂平板模型（見圖2）進行水驅油實驗，通過測定反九點井網(wǎng)注水開發(fā)后平板模型不同位置處的剩余油采收率的方法，研究開發(fā)過程剩余油在平面上的分布規(guī)律，依據(jù)此規(guī)律確定反九點注水開發(fā)后改變注水方式（角井轉注或邊井轉注）開發(fā)剩余油的可行性。

（1）反九點井網(wǎng)開發(fā)后剩余油平面分布的實驗研究：①模擬1/4反九點井網(wǎng)開發(fā)過程；②研究反九點法開發(fā)后剩余油在平板中心處的分布情況；③研究反九點井網(wǎng)開發(fā)后剩余油在井眼附近的分布情況。

（2）改變注水方式后開采反九點注水開發(fā)剩余油實驗：①模擬1/4反九點井網(wǎng)開發(fā)過程；②改變注水方式，將其中一口生產(chǎn)井轉為注水井（角井轉注或邊井轉注），記錄另外兩口生產(chǎn)井的采出油量。

圖1 1/4反九點井網(wǎng)示意圖

圖2 平板模型照片

2 實驗流程及步驟

實驗流程（見圖3），測試步驟如下：（1）填砂后平板模型裝入實驗流程，抽真空2 h飽和地層水，計算進入模型液體的體積VL。

（2）以恒定速度（Q=3 mL/min）將地層水從模型側面注入模型并測定滲透率。

（3）建立束縛水飽和度。以恒定速度（Q=3 mL/min）將配制好的高黏油注入模型，直至模型出口端不再有水被驅出。分別測定模型入口端油的累積體積V1，出口端流出油、水累積體積V2、V3，計算束縛水飽和度Swi。

（4）水驅油測定采收率。以1.366 mL/min的速度將注入水從注水井注入模型，分別測定三口生產(chǎn)井出口端被驅出的油量，并記錄驅替時間。當生產(chǎn)井出口端開始有水出現(xiàn)時，記錄產(chǎn)出油累積體積和時間，以此計算無水采收率，繼續(xù)水驅油至三口生產(chǎn)井含水率達到98%為止，記錄被驅出油的總體積，計算剩余油飽和度和最終采收率。

（5）改變注水方式。將其中一口生產(chǎn)井轉注，繼續(xù)驅替至生產(chǎn)井含水率達到98%，記錄剩余兩口生產(chǎn)井的出油量，計算轉注后兩口生產(chǎn)井提高的采收率。在平板兩對角線交叉點處加開5號井，繼續(xù)驅替，記錄三口生產(chǎn)井的出油量，計算提高的采收率。

圖3 平板水驅油實驗流程示意圖

3 實驗結果分析

3.1 反九點井網(wǎng)開發(fā)后剩余油平面分布實驗

（1）本實驗1/4反九點注水的平板模型示意圖（見圖4），反九點開發(fā)各生產(chǎn)井見水時間和總采收率對比柱狀圖（見圖5，圖6）。

圖4 1/4反九點注水的平板模型示意圖

圖5 反九點法注水開發(fā)各井見水時間圖

圖6 反九點法注水開發(fā)各井總采收率對比圖

以上實驗數(shù)據(jù)表明，對于平面非均質油藏，在反九點井網(wǎng)注水開發(fā)中，見水最快的生產(chǎn)井（4號井），最終采收率最低；見水最慢的生產(chǎn)井（3號井），最終采收率最高。

（2）反九點法驅替結束后，將平板中心5號井打開生產(chǎn)，繼續(xù)驅替2 h（見圖7）。

圖7 反九點法驅替之后打開5號井示意圖

圖8 反九點井網(wǎng)示意圖

實驗得到5號井貢獻的采收率為0%。表明反九點法開發(fā)油藏后，在注水井和角井連線的中點處無剩余油存在，即方形虛線區(qū)域無剩余油存在（見圖8）。

（3）將平板中心處5號井打開后轉注，其余四口井生產(chǎn)（見圖9）。

圖9 平板模型注水示意圖

圖10 各生產(chǎn)井提高采收率圖

結果表明，沿反九點法中的注水井附近低滲方向上布置的生產(chǎn)井提高的采收率為1.847%，對角井提高的采收率為2.980%，其余各井均無油產(chǎn)出（見圖10）。因此可知，反九點法驅替過后，沿注水井附近高滲區(qū)域的剩余油不多，剩余油主要分布在對角井井眼附近和注水井附近的低滲方向上。

3.2 反九點注水后改變注水方式開發(fā)剩余油實驗

分別將反九點注水平板模型（見圖11）中的2號、3號、4號生產(chǎn)井在含水率達到98%時轉注（見圖12，圖14，圖16），分析其對各生產(chǎn)井采收率提高的貢獻情況（見圖13，圖15，圖17）。

圖11 1/4反九點注水平板模型示意圖

圖12 2號井轉注開發(fā)平板模型示意圖

圖13 2號井轉注開發(fā)時各生產(chǎn)井提高采收率

圖14 3號井轉注開發(fā)平板模型示意圖

圖15 3號井轉注開發(fā)時各生產(chǎn)井提高采收率

圖16 4號井轉注開發(fā)平板模型示意圖

圖17 4號井轉注開發(fā)時各生產(chǎn)井提高采收率

綜合分析以上結果：在改變注水方式后，無論是角井轉注（五點法）還是邊井轉注（排狀注水），在注水井附近高滲區(qū)域布置的3號井提高的采收率都較小甚至為零，提高的采收率的貢獻主要來自對角4號井和注水井低滲方向的2號井。因此可知：反九點法驅替過后，沿注水井附近高滲區(qū)域的剩余油不多，剩余油主要分布在對角井井眼附近和注水井附近的低滲方向上，與3.1中“反九點井網(wǎng)開發(fā)后剩余油平面分布實驗”的結論相同。由此，1/4反九點井網(wǎng)水驅后的平面剩余油分布（見圖18）。

圖18 1/4反九點井網(wǎng)水驅后的平面剩余油分布示意圖

4 數(shù)值模擬研究結果

根據(jù)平面剩余油分布物理模擬實驗的實驗方法和實驗步驟，數(shù)值模擬部分采用Eclipse軟件對物理模擬實驗進行數(shù)值模擬，得到結果與物理模擬結果對比（見表1）。

表1 物理模擬與數(shù)值模擬實驗結果對比

通過表1對物理模擬與數(shù)值模擬實驗結果進行對比，可以發(fā)現(xiàn)，在兩種實驗下實驗結果比較接近，結果吻合較好。說明數(shù)值模擬建立的網(wǎng)格模型很好的反映了物理模擬的填砂平板模型，反演了實驗室條件下的反九點井網(wǎng)水驅油和油井轉注過程，實驗結果比較可靠。

［1］楊勇.剩余油分布規(guī)律影響因素分析研究［J］.石油天然氣學報，2009，31（1）：100-103.

［2］周煒，唐仲華，溫靜，等.應用數(shù)值模擬技術研究剩余油分布規(guī)律［J］.斷塊油氣田，2010，17（3）：325-329.

［3］石立華，高志軍，薛穎，等.縱向非均質油藏水驅油實驗研究新方法［J］.油氣地球物理，2012，（2）：17-19.

［4］賈永康，喻高明，張海磊，等.優(yōu)勢剩余油分布研究方法綜述［J］.中國化工貿易，2013，（10）：26-27.

電極材料改性新法可大幅提高電容器容量

南京理工大學格萊特納米科技研究所夏暉教授課題組，嘗試通過材料改性解決容量瓶頸，即在能源材料化學結構中引入或拿出一些原子或基團，來改善材料本身較差的電化學特性。該成果近日發(fā)表在最新一期國際權威刊物《先進材料》上。超級電容器作為一種新型的高效儲能裝置，可以在短短幾十秒時間內完成充電，并擁有數(shù)十萬次的使用壽命。目前，市場上商業(yè)應用的超級電容器多采用活性碳材料電極，能量存儲率有限，市場上的高端超級電容器每千克的容量只有鋰電池的1/12，限制了超級電容器的應用。而金屬氧化物做電極材料會擁有高3至4倍以上的理論容量，但由于電子、離子傳輸性能差，實際應用中容量卻很難達到理論高度。

課題組在一次合成金屬磷化物失敗的實驗中，偶然發(fā)現(xiàn)了一種有趣的改性方法：一種磷酸根離子可以對多種金屬氧化物（如四氧化三鈷、氧化鐵、氧化鎳）電極材料進行表面改性。通過磷酸根離子調節(jié)電極表面金屬離子的周邊電子環(huán)境以及多孔的超薄納米片形貌，方便離子傳輸，提高氧化還原反應的效率，從而提高超級電容器的容量。該項研究將為超級電容器的廣泛應用開啟一個新的契機。

（摘自中國化工信息2017年第2期）

TE357.61

A

1673-5285（2017）02-0093-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.02.022

2016－12-14