剩余油分布研究現狀及發展方向

曲 偉 (大慶油田第六采油廠地質大隊,黑龍江大慶163000)

國內大多數油田經過幾十年的開發都已進入高含水、高采出程度的 “雙高”階段,目前平均含水率已超過80%,原油產量呈明顯的遞減趨勢,采收率約為29%[1],但油藏內仍有大約50%的可采儲量,這些殘留在地下的剩余石油儲量對于增加可采儲量和提高采收率是一個巨大的潛力。根據現有資料,剩余油飽和度確定方法[2]按專業劃分主要有地質地震方法、油藏數值模擬方法、室內實驗技術和工藝技術4大類方法,這些方法各有優缺點,研究時應根據油藏的具體地質特征和開采歷史進行選擇。

1 地質地震方法

1.1 開發地質學方法

開發地質學是研究剩余油形成與分布的基礎和主要方法之一。該方法主要研究微構造、沉積微相、儲層非均質性以及利用密閉取心資料計算剩余油飽和度,主要側重于間接的、定性的和靜態的研究。

1.2 層序地層學方法

高分辨率層序地層學研究的主要內容是劃分、對比高頻異旋回形成的等時沉積地層單元,層序劃分是建立油層分布格架的基礎。我國的油田多為陸相油藏,地層縱橫向相變快[3],因而井間地層的準確對比及砂體時空分布一直是陸相儲層研究的一大難題。常規的小層對比方法往往不能客觀地反映地層的等時關系,因而對砂體及滲流屏障的時空分布研究影響很大。高分辨率層序地層學從成因地層學入手,可對井間地層進行較為準確的對比,因而是井間儲層研究中分析滲流屏障及砂體時空分布的重要方法和手段。目前主要有2種研究途徑,其一是關鍵界面的識別和對比,其二是高頻基準面轉換旋回分析。

1.3 地震技術

井間地震技術因其作業方式的特殊性而能夠使獲得的資料具有其他地震資料無法比擬的分辨力,是解決油藏特性描述、生產動態監測和確定剩余油分布等問題的理想方法。其作用主要體現在2個方面:

1)解決油藏特性描述問題過程中,井間地震資料可提供更為準確的儲層形態和內部特性檢測結果,幫助優化油藏模型,提高整個油藏描述的精度,從而提高油藏地質建模和數值模擬的精度,為修改開發方案和加密井布井設計提供可靠依據[4]。

2)油藏開采期間使用地震監測方法可以進行多次高精度重復測量,且保持處理過程的一致性,以便根據隨時間變化的地震響應,確定增產措施對油藏的波及效果,為了解增產措施的縱向和橫向波及范圍、儲層非均質性效應和剩余油分布提供重要信息。

2 油藏數值模擬方法

油藏數值模擬是進行油田開發設計、預測動態變化和進行機理研究的有效手段[5]。目前我國絕大多數油田均應用該方法進行剩余油分布的定量研究,實踐證明,通過數值模擬技術確定的剩余油飽和度分布未完全體現研究人員所期望的實用價值。這是由于數值模擬技術從其模型本身來講比較完善,但其研究精度在很大程度上取決于地質建模的精度。油藏地質模型是在油藏描述的基礎上建立的,而油藏描述難以做到精確的程度[6]。因此,在應用數值模擬方法時必須充分考慮油藏的非均質性,真正實現精細地質建模與油藏模擬模型之間一體化,提高數值模擬的精度。

3 室內實驗技術

室內模擬技術通常借助現代科技手段 (如核磁共振等)用實際巖心和原油在室內進行流動實驗,該實驗在模擬油層條件下測定或推斷殘余油飽和度。對流自吸試驗、毛細管壓力和動態相對滲透率實驗也可以獲得剩余油飽和度資料。但是,由于與油藏實際采收率等指標無法對應,因此,國外許多學者認為實驗結果只能作為參考[7]。

3.1 微觀滲流模擬

微觀滲流模擬技術是通過微觀物理模型 (光-化學刻蝕的仿真玻璃模型和真實砂巖微觀模型)上的微觀驅油實驗來研究水驅油的微觀驅油機理,實驗過程的圖像既可以通過圖像分析系統錄入計算機中對結果進行計算,又可以對實驗過程進行全程錄像然后進行動態分析。通過這些圖像的定性分析和定量計算,可以詳細了解水驅油及其他各種驅油方式在不同條件下的微觀滲流機理、水驅剩余油特征及驅替效果,從而為油田注水開發和三次采油研究提供重要手段。

3.2 巖心分析

巖心分析技術是應用含油薄片確定剩余油飽和度的方法,是唯一能夠直接測量油藏巖石參數和流體特性的方法,能夠對取心井所在區域進行水淹程度和剩余油飽和度評價,為間接預測微觀剩余油飽和度提供必要的參數[8]。該技術的關鍵是對檢查井進行取心時應密閉、保壓,即盡可能地保持巖心在地下的真實面貌[9]。雖然密閉取心作業中很難做到完全密閉,但巖心分析結果是極為重要的數據,用這些資料作出的剩余油飽和度剖面可以作為標定標準剖面,這是油田研究剩余油飽和度分布不可缺少的重要資料。

4 工藝技術

4.1 化學示蹤劑法

井間 (化學)示蹤劑測試技術在石油工業中的作用日趨重要[10]。用化學示蹤劑測井技術測殘余油飽和度應用的是色譜原理,在油藏實施EOR技術之前可以提供油藏區塊、流線、分層、非均質性分布和剩余油飽和度等方面的資料。該技術始于20世紀60年代后期,1970年美國的Cooke首次提出用井間示蹤劑試驗測定井間殘余油飽和度的方法[11]。1990年該技術首次在美國阿拉斯加州的普魯德霍灣油田使用并取得了良好的效果[12]。隨后,該技術發展很快,這主要是因為現在擁有了性能更好的示蹤劑和測試結果解釋技術。

4.2 測井技術

測井方法是目前現場進行剩余油飽和度測量的主要方法之一,旨在得到較為可靠的剩余油飽和度剖面,但是由于測量半徑小,受射孔因素影響較大。根據井眼條件,在剩余油飽和度測量中有2種測井方法:

1)裸眼井測井 包括電阻率測井、核磁測井[13]、電磁波傳播測井和介電常數測井。

2)套管井測井 包括脈沖中子俘獲測井、碳氧比測井和重力測井。

裸眼井電阻率測井和套管井測井中的碳氧比測井是國內油田開發測井系列的主要測井項目。碳氧比測井自從20世紀70年代首次投入使用以來主要用于確定套管井生產期間流體的飽和度,重新設計完井措施和優化油藏動態[14]。在國內,為了克服井筒內流體對測量的影響,提高剩余油飽和度解釋精度,勝利油田在碳氧比測井基礎上首先開展了雙源距碳氧比測井解釋方法的研究,后來大慶、遼河、華北等油田也開展了雙源距碳氧比測井解釋方法的研究,均取得了良好的進展。

5 剩余油分布研究發展方向

5.1 一體化

剩余油的分布不僅受地層非均質因素影響,還受到驅油進程的影響,僅憑單一學科研究剩余油的形成與分布存在很大的局限性,因此必須應用多學科技術,盡可能多收集資料,進行仔細分析和解釋。多學科綜合一體化 (如勘探開發一體化、開發試驗一體化等)研究,通常能夠取得比較令人滿意的結果而在石油勘探開發中被廣泛應用,其主要作法是組建包含多學科人員的協作組,以 “高速”傳遞信息,加強各學科之間的交流,緊密配合,協同攻關。遼河油田在近幾年的生產研究中運用一體化方法取得了良好效果,對油田穩油控水和持續高產穩產起到了非常重要的作用。

5.2 精細化

地質建模和數值模擬一體化研究將成為最有前景的技術。確定剩余油飽和度的核心是精度,所使用的預測方法、工程項目及費用均與精度直接相關。從經濟上講,通常高于5個飽和度單位的誤差對于三次采油都可能不被接受,而數值模擬技術則能夠實現全方位動態描述和預測油藏,提供油藏整體解決方案。

[1]孫煥泉.油藏動態模型和剩余油分布模式 [M].北京:石油工業出版,2002.

[2]魏斌,鄭浚茂.高含水油田剩余油分布研究 [M].北京:地質出版社,2002.

[3]羅明高.開發地質學 [M].北京:石油工業出版社,1996.

[4]冉啟佑.剩余油研究現狀與發展趨勢 [J].油氣地質與采收率,2003,10(5):49～51.

[5]韓大匡,陳欽雷,閆存章.油藏數值模擬基礎[M].北京:石油工業出版社,1991.293.

[6]李福塏.黑油和組分模型的應用[M].北京:科學出版社,1996.

[7]Tie H.Low-flood-rate residual saturations in carbonate rocks[J].SPE 10470-MS,2005.

[8]高博禹,彭仕宓,王建波.剩余油形成與分布的研究現狀及發展趨勢 [J].特種油氣藏,2004,8(4):38～41.

[9]Mu rphy R P,Ow ensW W.The use of special coring andlogging p rocedu res for defining reservoir residual oil saturations[J].SPE 3793,1973.

[10]DuY,Guan L.In terwell tracer tests:lessons learn ted from pastfield studies[J].SPE 93140,2005.

[11]Joseph S T,Zhang Peixin.Effect ofmobile oil on residual oilsatu rationmeasurem ent by interwell tracingmethod[J].SPE64627,2000.

[12]Cockin A P,Malcolm L T,M cGuire P L,eta l.Design,implementation and simulation analysis of a single-w ellchem ical tracer test to m easure the residual oil saturation tohydrocarbonm iscible gas atprudhoe bay[J].SPE 48951,1998.

[13]Matteson A,Tomanic JP,H erron M M,et al.NM R relaxationof clay/brinem ixtures[J].SPE 66185,2000.

[14]Ramsin Y.Nuclearmagnetic resonance and carbon/oxygenlogging im prove determination of residual oil saturation:a casestudy from them inas field[J].SPE 54388,1999.