剩余油分布影響因素及數值模擬方法的應用

崔嘉禎，劉人銅

（西安石油大學，陜西 西安 710065）

油藏中的原油，經過多次不同方式的開采之后，仍然保存在油藏之中的原油即為剩余油。剩余油開采難度較大，但作為中后期油田提高產能的可靠途徑[1]，是不少油田企業必須面臨的問題之一。本文簡要討論了剩余油研究的現狀，希望可供研究人員參考。

1 剩余油分布的影響因素

1.1 地質因素

沉積微相的展布是控制油水平面運動的主要因素。研究發現，剩余油分布因素主要為以下幾點:1）空間中的砂體幾何展布形態。砂體頂--底界面的起伏形態、油層的構造控制著剩余油的形成分布，除此之外，還影響著油井的生產。2）存在著不同的微相物性。不同的微相物性之間存在差異，此種差異會影響油井的生產能力。3）砂體內部結構。砂體內部結構呈現出向上的韻律性。研究發現，在正韻律的油層頂部易形成剩余油富集，在反韻律油層的底部易形成剩余油富集，在復合韻律層垂直向上會出現滲透段，易形成剩余油富集。

1.2 開發因素

1）井網分布不均勻。對于整個開采區沒有分層系開采，而是采用一個井網，這種情況會引起層位井網的不均勻，容易形成剩余油。當井網分布不均勻時，一些油藏區域中分布有井網，一些油藏區域無分布井網，則這些無井網油藏區域會存在較多的剩余油。

2）開采區域各地層段的滲透率。在多層開采的前提下，地層各段的滲透率不同，則會影響啟動壓差。若在同一個啟動壓差下工作，低滲透層會出現不動用現象，形成剩余油富集。

3）相帶與注采井之間的配置關系。在進行注水層選擇時，要考慮沉積微相展布。注水層是由不同相帶的砂體組成，因此各層的滲透率不盡相同，各層之間的吸水能力也有所差異。

4）有采油井無注水井的區域。油藏中的原油經過一段時間的開采后，地層壓力下降，若無注水井進行增壓，則剩余油無法開采出來，因此會形成剩余油富集的死油區。有注水井無開采井的區域，由于沒有生產，該區域的地層壓力將會維持不變，但注水井的吸水能力較低。對于無注水井無開采井的情況，由于儲層沒有被使用，剩余油的飽和度不會發生變化。

2 數值模擬方法在剩余油分布研究中的應用

對于油田企業來講，開展剩余油研究的目的就是為了更好地開發資源，而其中的關鍵一步就是要掌握剩余油在空間上的分布情況。就目前來看，進行剩余油研究的方法有多種，主要包括地質方法、油藏工程、試井以及數值模擬方法、室內試驗等。而油藏的數值模擬方法是剩余油研究中應用最為廣泛的方法之一。相比于其他研究方法，該方法具備操作簡便，節省資源等優點，因此在剩余油研究方面有著多重優勢。學者們也使用該方法進行過多次剩余油分布研究，郭鳴黎[2]利用數值模擬方法對復雜斷塊油田進行剩余油分布特性研究，研究成果在該區塊的開發中取得了不錯的效果。張彥輝等[3]使用該方法對大慶油田三類油層聚合物進行了模擬研究，獲得了剩余油在不同時間段內的分布情況，為日后的開采提供了便利。該方法的最大特點為可以定量預測剩余油的分布特性，具有強大的功能，但仍然存在著些弱點，除了受制于研究者的經驗和水平之外，研究結果還容易受到數據準確性的影響。

3 研究結果不確定性探討

油藏數值模擬方法是在研究過程中通過計算機協助，依托油藏地質模型、數值模型以及滲流數學物理方程來表征油水運動規律和剩余油分布特性的一種方法[4]。由于該方法在各個環節都有可能存在不確定性，所以需要進一步探討。

3.1 數據收集過程中的不確定性

在進行地質建立模型和油藏的數值模擬過程中，需要收集該油藏的完整實際的井位數據、測井數據、地質研究數據、油藏物性化驗分析數據、井措施、生產數據以及監測數據等，從而更加精確的進行數據建模。但這些數據存在著先天性的誤差，比如，設備的測量誤差和人為的測量誤差等。除此之外，還存在著多解性的可能，將會從根本上導致原始油水分布數據的不確定性，從而導致數值模擬方法針對剩余油分布特性預測的準確性。

3.2 地質模型的不確定性

完全隨機模擬技術是傳統的三維建模中常見的方法之一。隨著對精確度提出了更高的要求，得益于科學技術的發展。現在常用的建模方法會以前期多收集的數據為主約束，例如，沉積相、地震、巖相、砂體的展布形態等，之后利用軟件中自帶的隨機算法進行“半確定性”建模方法。由此看出，“半確定性”建模方法對前期數據的準確性要求更高。除此之外，油藏構造的不同會嚴重影響建立模型的精度，構造比較復雜的地層建模的復雜性與特殊性，都會使三維地質建模的不確定性大大增加，會給之后的研究工作帶來難題。

3.3 建模及數值模擬軟件的不確定性

在將地質三維模型搭建后，需要利用專業軟件進行數值模擬。進行數值模擬的中心思想便是將實際的油藏抽象化，并通過網格劃分，求解計算來動態模擬油藏中油水的滲流過程。在模擬過程中，每個網格被賦予一套油藏數據值，每個網格可被視為一個均質體。之后通過微分均勻模型來實現宏觀上的油藏非均勻性。但是在實際中，油藏模型是一個絕對的非均質模型，因此通過上述方法來進行數值模擬大大減弱了油藏的非均質性，降低了數值模擬的精度。

該過程中的數值模型是利用差分，將數學物理模型轉換為動態參數關系的代數方程組，使本來在時間與空間上連續的數學模型變為不連續的數學模型，這樣一來，可能會造成數值彌散，且數值模型的近似程度與差分格式等有關，這些都是客觀上無法避免的誤差。因此以上因素均會影響油藏數值模擬的精確度。

3.4 數值模擬歷史擬合精度的不確定性

除了以上三個不確定因素外，油藏數值模歷史擬合也是影響精度的一大因素。歷史擬合需要對整個油藏儲量、地層數據、產油量、產水量以及單井產量等進行擬合，擬合精度會影響剩余油分布特性研究的精確度。

4 結語

剩余油分布特性一直是研究者在油田中后期開發過程中的重點關注內容。經過多年發展，油藏數值模擬方法逐漸成為被廣泛應用的方法之一。該法與其他方法相比具備多重優勢，但仍存在些不足，主要體現在數值模擬的精度方面。因此在使用該法進行研究時，要注意建模的合理性以及數據的準確性，減少不確定性，從而降低剩余油開采中的風險。