剩余油形成机理及微观分布

1 水驱剩余油形成机理及 剩余油饱和度 2 要点： 1 剩余油被圈闭的机理 2 剩余油的微观分布 3 剩余油饱和度 3 剩余油的概念 对于一个具体油藏 ， 在一定的开采方式下能够采出最大数量的原油后 ，仍被滞留在储层的原油称为剩余油 。 在注水开发结束时 （ 即最终不再产油 ， 或者产油量低于经济极限产量 ） ，注入水扫过的部分仍存在一定数量的剩余油 ， 称为水驱剩余油 。 在油田开发中 ， 剩余油饱和度决定了水驱油的最大驱油效率 ， 同时它也是在被注入水扫过部分实施提高采收率方法 （ 的初始含油饱和度 。 任何油藏都不可能把储层中的原油全部开采出来 。 人们研究各种提高采收率的方法 ， 是尽量多地采出原油 ， 使滞留在储层中的剩余油尽量少 。 4 剩余油形成的影响因素 1 岩石孔隙结构 2 岩石润湿性 3 流体性质 4 驱替条件等 5 1 剩余油被圈闭的机理 6 余油形成的概念模型 如果孔隙 1比孔隙 2小 ， 并且油水两相的粘度是相等的 ，密度也是相等的 。 如果两个孔隙中的驱替速度不同 ， 则驱替水首先进入速度较高的孔隙 。 如果 则其中的油可能被圈闭形成剩余油 。 7 （ 1）自发渗析 毛管力是驱替动力 ， 并且毛管力大于粘滞力 。 毛管直径较小的孔隙 ， 毛管力较大 ， 驱替速度越高 。 润湿相 （ 水 ） 首先通过小孔隙 1达到 占据 而将孔隙 2中未流完的油流截断 。 在大孔隙 2形成孤立的油滴或油段塞 ， 最终可能形成剩余油 。 8 （ 2）驱替 当存在外部驱替压力时 ， 多孔介质中的渗流速度增大 ， 即油水界面运动速度增大 。 在流动过程中接触角 （ 前进角 ） 增大 ， 界面曲率半径增大 ， 毛管力作用减小 。 此时流体流动的驱替动力主要为外部驱替压力 ， 渗流阻力主要为流体流动的粘滞力 。 孔径越小粘滞阻力越大 ， 流动速度越小 。 较大孔隙中的流动速度较高 。 润湿相 （ 水 ） 将首先通过大孔隙 2达到 占据 从而截断较小孔隙 1中的油流 。 小孔隙 1中未流出的油最终形成剩余油 。 9 2 剩余油的微观分布 10 实际储层孔隙结构远比概念模型复杂的多 。 形成剩余油的因素多而复杂 ， 包括复杂的孔隙结构 ，岩石 、 油 、 水相互之间的作用 ， 驱替条件等 。 通过微观模拟实验 ， 可以观察到在孔隙中剩余油形成的过程 ， 和驱油结束时分散的剩余油分布状况 。 11 同润湿性岩石形成的剩余油 （ 1）强水湿岩石： 油是以不连续油滴或段塞状存在于孔隙中部。 12 （ 2）油湿岩石： 对于油湿岩石，剩余油则是粘附在孔隙壁上。 13 （ 3）混合润湿岩石： 与水湿岩石相比，含油饱和度降低幅度较缓慢。在注水 25 残余”饱和度。 混合润湿岩石的剩余油饱和度明显低于水湿岩石的剩余油饱和度。 14 喉结构中剩余油的形成 （ 1）强亲水孔隙 当驱替水进入孔隙体后，水沿孔隙壁迅速向前蔓延。 在水到达出口喉道时，形成连续水相，并突然截断油流， 还有大油滴留在孔隙体中被圈闭，形成剩余油。 15 （ 2） 中性孔隙 当接触角为 900， 油水界面从一个喉道通过孔隙体到达下一个喉道的推进是很均匀的 。 在界面到达出口喉道时没有被驱替相 （ 油 ） 留在孔隙体中 ， 不存在圈闭现象 。 16 由此可得到如下结果： 一 、 对亲水孔隙结构 ， 被圈闭剩余油总量取决于两相流体界面从人口喉道通过孔隙体到出口喉道的形态 。 界面形态是接触角和孔隙几何形态的函数 。 二 、 非润湿性连续性的破坏 （ 截断 ） 发生在孔隙体和出口喉道的连接处 。 油相突然截断和圈闭剩余油量是孔喉比的函数 ， 而不是喉道长度的函数 。 三 、 在强水湿条件下 （ 接触角 300 ） ， 孔喉结构中圈闭剩余油量最多 ， 驱油效率最低 。 四 、 在中等润湿的条件下 （ 接触角接近 900） ， 圈闭剩余油量最少 ，驱油效率最高 。 17 向孔道中剩余油的形成 与驱替方向平行孔隙的两端具有较大的压差（ 驱替水容易将其中的原油驱出，在平行孔道中形成连续水相。 垂直于驱替方向孔隙的两端处于同一（或接近）压力剖面，两端压差相等（或很小），其中的原油很难被驱出来，存在剩余油的可能性很大。 18 孔中的剩余油 在多孔介质孔隙系统中存在许多盲孔 ， 不能构成流动通道 。 其中的原油不易被驱出 ， 而形成剩余油 。 19 道涡流形成的剩余油 在有些较大孔隙的弯曲部分的内壁存在涡流现象。 驱替水则沿弯曲部分的外壁主流线通过弯曲部分。 涡流中心往往有原地旋转的油滴，不能随液流向前运移，形成剩余油。 20 观非均质性形成的剩余油 在驱替过程中 ， 当遇到局部低渗细小孔隙网络时 ， 由于渗流阻力大而不易通过 ， 驱替水会绕过细小孔隙网络 ，选择性地通过周围大孔隙网络继续向前推进 。 当在细小孔隙网络之后形成连续水相后 ， 局部细小孔隙网络形成 “ 孤岛 ” ， 其中的原油很难被驱出 ， 最终可能形成剩余油 。 这种情况与剩余油形成的概念模型相似 。 21 在油水相间段塞的毛细管中 ，由于接触角滞后现象而产生毛细管阻力 。 当驱替力不能克服毛细管阻力时 ， 其中流体停止流动 ，形成剩余油 。 22 3 剩余油饱和度 23 24 水驱油结束时剩余油饱和度的大小关系到水驱油效率。 同时，水驱剩余油饱和度是实施三次采油的初始条件。 剩余油饱和度的大小和储层性质，和开发方式有关。 从宏观上研究剩余油饱和度和可测参数的关系是十分必要的。 剩余油饱和度与毛细管数的相关关系。 25 要点： 1 毛细管数 2 剩余油饱和度与毛细管数的关系 3 修正的毛细管数 4 剩余油饱和度与修正毛细管数的关系 5 粘滞力和毛管力对剩余油饱和度的影响 26 1 毛细管数 运用量纲分析和标配原则，提出粘滞力同毛管力之比的无量纲数组，称为毛细管数： co o 毛管力粘滞力27 2 剩余油饱和度与毛细管数的关系 水突破时的剩余油饱和度： 随着毛细管数的增大，发生圈闭作用时的含油饱和度减小。 曲线有一个较明显的拐点，大约出现在毛细管数为 10 6 10 7的范围内。 在此之前，即毛细管数 10 7的范围内，岩心中含油饱和度变化不大。 在毛细管数 10 6的情况下，随毛细管数的增大，水突破时的含油饱和度明显减小。 28 3 修正的毛细管数 提出修正的毛细管数 ： co s)( 29 4 剩余油饱和度与修正毛细管数的关系 修正的毛细管数和剩余油饱和度的关系曲线。所有亲水砂岩的关系曲线都有一个明显特征，即曲线有一明显的拐点。 每种砂岩的拐点都不一样。 可以确定注水后的剩余油饱和度和最终驱油效率。 30 5 粘滞力和毛管力对剩余油饱和度的影响 粘滞力和毛管力是水驱油过程中的主要渗流阻力，对水湿岩石剩余油饱和度有重要影响。下表是 31 1 剩余油形成和多种因素有关 ， 主要有：储层孔隙结构 、 润湿性 、驱替相性质 、 原油