剩余油分布机理及预测技术

1、剩余油分布机理及预测技术剩余油分布机理及预测技术 徐守余徐守余 石油大学石油大学(华东华东) 2021年年6月月 在一般情况下，人们仅采出总储量的在一般情况下，人们仅采出总储量的30左右，左右， 这意味着还有大约这意味着还有大约23的剩余石油仍然被残留的剩余石油仍然被残留 在地下。剩余石油储量对于增加可采储量和提在地下。剩余石油储量对于增加可采储量和提 高采收率是一个巨大的潜力，提高采收率无异高采收率是一个巨大的潜力，提高采收率无异 于找到新的油田。据估计，只要石油采收率上于找到新的油田。据估计，只要石油采收率上 升到升到50，就可使地球上的石油生产至少延续，就可使地球上的石油生产至少延续 到

2、到22世纪。如果世界上所有油田的采收率提高世纪。如果世界上所有油田的采收率提高1 1 ，相当于增加，相当于增加23年的石油消费量。年的石油消费量。因此，因此， 从出现石油开采工业以来，提高油田的采收率从出现石油开采工业以来，提高油田的采收率 一直是油田开发地质工作者和油藏工程师为之一直是油田开发地质工作者和油藏工程师为之 奋斗的头等目标。奋斗的头等目标。 剩余油的基本概念剩余油的基本概念 概念辨析概念辨析 目前关于储集层中的油气分布，有这几个名称需注意区别：目前关于储集层中的油气分布，有这几个名称需注意区别： 原状油：投入开发前油藏中的油。原状油：投入开发前油藏中的油。 残余油：指特定开采过程

3、终了时，油藏中残余下来的油。残余油：指特定开采过程终了时，油藏中残余下来的油。 剩余油：一般指投入开发后，在现有的开采工艺条件下，剩余油：一般指投入开发后，在现有的开采工艺条件下， 油藏中的可被开采的油，也称剩余可动油。油藏中的可被开采的油，也称剩余可动油。 剩余油研究是油田开发研究中的永恒的主题。剩余油研究是油田开发研究中的永恒的主题。 2、剩余油的状态、剩余油的状态 油藏内剩余油的状态是多种多样的。对于储层岩油藏内剩余油的状态是多种多样的。对于储层岩 石孔隙中剩余油的状态研究，有助于理解其形成石孔隙中剩余油的状态研究，有助于理解其形成 与分布的机理。剩余油分布状态主要有：与分布的机理。剩余

4、油分布状态主要有： 片状分布A 网络状连续分布A 片、网流态分布型 2 1 .A 网状、片状分布网状、片状分布100 支节状分布B 沿喉道连续分布B 渠道流态分布型 2 1 .B 孔喉斑块分布C 孔腔斑块分布C 斑块型 2 1 .C 附着于砂粒表面D 附着于孔壁表面D 附着型 2 1 .D 水包裹型水包油，油包.E 星点状零星斑块状F 孤粒、孤滴状分布F 零星分布型 2 1 . F 域）油水混相型（水驱好视.G 剩余油宏观研究剩余油宏观研究 研究重点研究重点 剩余油分布规律研究剩余油分布规律研究 剩余油分布研究的方法和技术剩余油分布研究的方法和技术 剩余油宏观形成机理研究剩余油宏观形成机理研究

5、 对剩余油挖潜技术研究对剩余油挖潜技术研究 平面剩余油富集区平面剩余油富集区: : 剩余油饱和度及剩余剩余油饱和度及剩余 储量丰度高值迭合区储量丰度高值迭合区; ; 边滩中的水下浅滩、边滩中的水下浅滩、 凹槽，天然堤；凹槽，天然堤； 双凸型、顶凸底平双凸型、顶凸底平 型型 、顶平底凸、顶底鼻、顶平底凸、顶底鼻 状状 等微构造模式；等微构造模式； 强非均质井区强非均质井区 流动单元流动单元 B, CB, C分布区分布区 Ng4Ng44 4不同沉积相带剩余油饱和度不同沉积相带剩余油饱和度 ( (统计统计7272口井口井,126,126井段井段) ) 36.00 40.00 44.00 48.00

6、40.3 44.3 47.1 45.9 滩脊滩脊 水下浅滩水下浅滩 凹槽凹槽 天然堤天然堤 中一区中一区Ng4Ng44 4 累计水油比分布图累计水油比分布图 51515 层间非主力层剩余油饱和度相对较高层间非主力层剩余油饱和度相对较高,但剩余油潜力仍在主力层。但剩余油潜力仍在主力层。 0 20 40 60 So (%) 中12-J411井Ng3-4层间剩余油饱和度对比图 层 位3 3 3 34 3 5 4 2 4 4 47.5 57.0 52.0 46.3 52.3 1).沉积层序上部沉积层序上部; 2).多段富集。多段富集。 沉积韵律性控制纵向剩余油富集沉积韵律性控制纵向剩余油富集 单元间夹

7、层是控制纵向剩余油富集的主要因素单元间夹层是控制纵向剩余油富集的主要因素 主 力 油 层主 力 油 层 非 主 力 油 层非 主 力 油 层 全 层全 层 层 位层 位 含 水 分 级含 水 分 级 储 量储 量 ( (t t) ) 占 占 储 量储 量 ( (t t) ) 占 占 储 量储 量 ( (t t) ) 占 占 5%95%95% 485.26485.26 40.2040.20 451.19451.19 37.6937.69 936.45936.45 38.9238.92 合 计合 计 1207.31207.3 64.3064.30 671.9671.9 35.7035.70 187

8、81878 0 0 100100 不同含水级别各层的剩余储量不同含水级别各层的剩余储量 在宏观上，剩余油主要分布在注入水未波及到的、或者波在宏观上，剩余油主要分布在注入水未波及到的、或者波 及程度比较低的部位，剩余油形成与分布主要受沉积相、及程度比较低的部位，剩余油形成与分布主要受沉积相、 构造、储层非均质性以及井网条件的控制。构造、储层非均质性以及井网条件的控制。 一般认为剩余油主要分布在：一般认为剩余油主要分布在：边缘相带，如河床边缘、边缘相带，如河床边缘、 堤岸相带、边边角角、低渗透差储层或表外储层；堤岸相带、边边角角、低渗透差储层或表外储层；封闭封闭 性断层附近、构造高部位与微构造起伏

9、的高点；性断层附近、构造高部位与微构造起伏的高点；正韵律正韵律 厚层的上部厚层的上部;井间分流线、井网控制不住、注采系统不井间分流线、井网控制不住、注采系统不 完善的部位。完善的部位。 研究流程研究流程 静态资料静态资料动态资料动态资料 动静态精细油藏描述数据库动静态精细油藏描述数据库 储层逐级细分对比储层逐级细分对比 沉积微相沉积微相 储层微型构造储层微型构造 断层构造断层构造 微观储层表征微观储层表征 流体性质流体性质 井间随机模拟井间随机模拟 不同含水期不同含水期 测井多井处理与解释测井多井处理与解释 储层参数储层参数 油藏参数油藏参数 生产数据生产数据 测试资料测试资料 地层格地层格

10、架模型架模型 沉积模型沉积模型 构造模型构造模型 微观结微观结 构模型构模型 流体模型流体模型 储层非均质储层非均质精细地质概念模型精细地质概念模型 不同含水期三维定量地质模型不同含水期三维定量地质模型生产动态模型生产动态模型 油藏数值模拟油藏数值模拟 剩余油分布规律及控制因素剩余油分布规律及控制因素 挖潜措施、方案设计，经济评价挖潜措施、方案设计，经济评价 方案实施，生产验证方案实施，生产验证 地质随机建模地质随机建模 剩余油富集区地质因素评价 级别 评价因素 最有利有利较有利 沉积微相 F1,滩脊向凹槽过 渡区(水下浅滩) F2,凹槽 F3,天然堤、河床边 缘、滩脊 微型构造 M1，双凸型

11、，顶 底鼻状凸起 M2，顶凸底平、 顶平底凸 M3，非微型构造高 点 储层非均质(Vk)A1，Vk1.0A2, Vk1.0-0.6A3, Vk0.6 夹层频数A1, 0.10-0.15A2, 0.15 研究内容研究内容、方法和技术方法和技术 （1）建立油藏地质模型，从开发地质学角度预测剩余油）建立油藏地质模型，从开发地质学角度预测剩余油 形成与分布形成与分布 （2）在地质条件约束下）在地质条件约束下应用测井技术预测剩余油分布应用测井技术预测剩余油分布 （3 3）应用油藏数值模拟技术预测剩余油分布）应用油藏数值模拟技术预测剩余油分布 （4 4）利用动态资料预测剩余油分布）利用动态资料预测剩余油分

12、布 （5）精细、综合、定量地确定剩余油形成与分布）精细、综合、定量地确定剩余油形成与分布 （6）剩余油综合评价和预测）剩余油综合评价和预测 单砂体细分对比和地层模型单砂体细分对比和地层模型 沉积微相和沉积模型沉积微相和沉积模型 断层与油层微型构造断层与油层微型构造 微观储层表征和结构模型微观储层表征和结构模型 流体性质与流体模型流体性质与流体模型 储层非均质性特征储层非均质性特征 流体流动单元研究流体流动单元研究 剩余油形成机制和分布规律剩余油形成机制和分布规律 剩余油分布模式及综合评价剩余油分布模式及综合评价 微型构造模式微型构造模式 项目项目油层油层弱水淹层弱水淹层中水淹层中水淹层较强水淹

13、层较强水淹层强水淹层强水淹层特强水淹层特强水淹层 幅度差较小幅度差较小幅度差小幅度差小幅度差最小幅度差最小 幅度差减少幅度差减少 明显明显 感应电导感应电导 率率 微电极微电极 不偏移不偏移 负异常，负异常， 幅度最大幅度最大 数值大, 一般数值大, 一般 20m且曲线20m且曲线 形态平滑形态平滑 幅度差最大,幅度差最大, 一般 1 .5QM一般 1 .5QM 自然电位自然电位 基线偏移基线偏移 自然电位自然电位 幅度幅度 地层电阻地层电阻 率率 偏移且平均偏移且平均 偏移量较小偏移量较小 负异常幅度大负异常幅度大 数值较大，数值较大， 一般1 5 -25m一般1 5 -25m 出现锯齿和尖

14、峰出现锯齿和尖峰 负异常幅度负异常幅度 明显减少明显减少 幅度减少明显幅度减少明显 一般5 - 15M尖一般5 - 15M尖 峰幅度减少尖峰幅度减少尖 峰开始变圆峰开始变圆 数值较小，数值较小， 一般8 0 -210ms/s一般8 0 -210ms/s 形态圆滑形态圆滑 幅度差大,幅度差大, 相对油层而言相对油层而言 幅度差减小幅度差减小 数值小，数值小， 一般 1 50ms/m一般 2 0 m电阻率 2 0 m 数值增大, 一般数值增大, 一般 90-220ms/s,有90-220ms/s,有 尖峰和锯齿尖峰和锯齿 数值增大幅数值增大幅 度较大, 一般度较大, 一般 110-250ms/m1

15、10-250ms/m 尖峰变圆, 锯尖峰变圆, 锯 齿变钝齿变钝 偏移且平均偏移且平均 偏移量最大偏移量最大 偏移且平均偏移且平均 偏移量较大偏移量较大 偶见正偏移偶见正偏移 负异常幅度小负异常幅度小 数值减少,数值减少, 一般5 - 15Qm一般5 - 15Qm 尖峰不明显尖峰不明显 一般1 4 0-一般1 4 0- 260ms/m,260ms/m, 有突出的圆峰有突出的圆峰 偏移且平均偏移且平均 偏移量有所偏移量有所 减小有正偏移减小有正偏移 负异常且幅度小，负异常且幅度小， 偶见正异常偶见正异常 数值小, 一般数值小, 一般 3-12QM形态3-12QM形态 圆滑圆滑 数值最大, 可达数

16、值最大, 可达 190-310ms/s形190-310ms/s形 态圆滑态圆滑 水淹层测井响应特征水淹层测井响应特征 微观剩余油研究微观剩余油研究 是指油藏长期注水开发过程中，地下储层中的流是指油藏长期注水开发过程中，地下储层中的流 体（油、水和油水混合物）对储层的骨架（矿物颗粒、体（油、水和油水混合物）对储层的骨架（矿物颗粒、 基质和胶结物）、孔喉网络以及流体自身的风化、剥基质和胶结物）、孔喉网络以及流体自身的风化、剥 蚀、搬运、沉积等对储层微观的改造和破坏的作用。蚀、搬运、沉积等对储层微观的改造和破坏的作用。 油藏开发流体动力地质作用油藏开发流体动力地质作用 油藏开发油藏开发流体风化流体风

17、化作用作用 油藏开发油藏开发流体剥蚀流体剥蚀作用作用 油藏开发油藏开发流体搬运流体搬运作用作用 油藏开发油藏开发流体沉积流体沉积作用作用 物理风化物理风化作用作用 化学风化化学风化作用作用 机械剥蚀机械剥蚀作用作用 化学剥蚀化学剥蚀作用作用 机械搬运机械搬运作用作用 化学搬运化学搬运作用作用 机械沉积机械沉积作用作用 化学沉积化学沉积作用作用 2-2-1782-2-178井井1 12 2层层2 2单元（综合含水单元（综合含水40%40%） 2-1-J18032-1-J1803井井1 12 2层层2 2单元（综合含水单元（综合含水95%95%） 注入水的温度与油层的温度差别比较大，岩石矿物为热的

18、不良导体，长注入水的温度与油层的温度差别比较大，岩石矿物为热的不良导体，长 期剧烈的温差使孔喉表面和内部骨架的收缩及膨胀发生不协调，使地下期剧烈的温差使孔喉表面和内部骨架的收缩及膨胀发生不协调，使地下 储层孔喉网络中的胶结物及骨架矿物在原地产生机械破碎。储层孔喉网络中的胶结物及骨架矿物在原地产生机械破碎。 (1)(1)、物理风化作用、物理风化作用 氧离子与储层中的基质和胶结物发生作用氧离子与储层中的基质和胶结物发生作用，导致基质和胶结导致基质和胶结 物被溶蚀物被溶蚀，使粘土的总含量减少使粘土的总含量减少。 伊/ 蒙伊/ 蒙 间层间层 蒙脱石相蒙脱石相 对含量对含量 伊利伊利 石石 高岭高岭 石

19、石 绿泥绿泥 石石 伊/ 蒙 间伊/ 蒙 间 层比层比 初初7.17.1 中中7.07.012.012.04.54.54.54.574745.05.050.050.0 高高2.52.514.014.07.57.57.57.565658.58.542.042.0 特高特高3.23.22.02.017.017.017.017.0676714.014.020.020.0 粘土矿物组分相对含量%粘土矿物组分相对含量% 1 1 2 2层粘土矿物含量表 层粘土矿物含量表 1 1 2 2 层位层位 含水含水 阶段阶段 粘土含量粘土含量 平均值%平均值% (2)(2)、化学风化作用、化学风化作用 流体在地下储

20、层中渗流，流速相对慢，流量也分散，冲击力较小，流体在地下储层中渗流，流速相对慢，流量也分散，冲击力较小， 故油藏流体对储层机械剥蚀作用相对较弱，但机械剥蚀作用一般故油藏流体对储层机械剥蚀作用相对较弱，但机械剥蚀作用一般 与流体物理风化作用相互伴生。与流体物理风化作用相互伴生。 2-1-J16622-1-J1662井井8 83 3层层2 2单元单元2-1-J18032-1-J1803井井8 83 3层层2 2单元单元 (3)(3)、机械剥蚀作用、机械剥蚀作用 注入水中的氧离子能对任何储层的孔喉骨架和孔喉网络进行不同注入水中的氧离子能对任何储层的孔喉骨架和孔喉网络进行不同 程度的溶蚀，这种化学剥蚀

21、作用使喉道增大，渗透率增加。程度的溶蚀，这种化学剥蚀作用使喉道增大，渗透率增加。 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 00.511.522.533.544.5 1.00.110K m 100 10 1 R max 中 高 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 00.511.522.533.544.5 1.00.110K m 100 10 1 R max 中 高 油藏开发流体剥蚀作用（溶蚀孔隙的毛管压力曲线）油藏开发流体剥蚀作用（溶蚀孔隙的毛管压力曲线） (4)(4)、化学剥蚀作用、化学剥蚀作用 (5)(5)、机械搬运作用、机械搬运作用 储层中微细的

22、长石、粘土、地层微粒等物理风化剥蚀产物以推储层中微细的长石、粘土、地层微粒等物理风化剥蚀产物以推 移、跃移和悬移三种形式向前搬运。移、跃移和悬移三种形式向前搬运。 1 1 2 2注入倍数与颗粒数关系曲线图 注入倍数与颗粒数关系曲线图 0 0.4 0.8 1.2 1.6 0500100015002000 注入倍数，V p注入倍数，V p 颗粒数颗粒数 0 1000 2000 3000 102个/ ml 60-90%0-90%90-98%90-98% 60%60% (6)(6)、化学搬运作用、化学搬运作用 化学风化剥蚀的产物一般呈胶体溶液化学风化剥蚀的产物一般呈胶体溶液 或真溶液形式存在，一方面可

23、以随采出的或真溶液形式存在，一方面可以随采出的 油水搬运到地表，另一方面也可以搬运到油水搬运到地表，另一方面也可以搬运到 一定地方沉积下来，从而改造和破坏储层一定地方沉积下来，从而改造和破坏储层 的骨架或孔喉网络，这种作用称为的骨架或孔喉网络，这种作用称为流体化流体化 学搬运作用。学搬运作用。 卡堵式沉积卡堵式沉积 充填式沉积充填式沉积 流体所携带的长石、粘土、地层微粒等碎屑物质因流体流体所携带的长石、粘土、地层微粒等碎屑物质因流体 流速改变而发生堆积的过程称为流体机械沉积作用。流速改变而发生堆积的过程称为流体机械沉积作用。 (7)(7)、机械沉积作用、机械沉积作用 (8)(8)、化学沉积作用

24、：、化学沉积作用： 以胶体溶液和真溶液形式存在的开发流体，以胶体溶液和真溶液形式存在的开发流体， 在搬运过程中，当物理和化学环境发生变化时产在搬运过程中，当物理和化学环境发生变化时产 生沉淀，这种沉积过程称为流体化学沉积作用。生沉淀，这种沉积过程称为流体化学沉积作用。 石英次生加大呈齿牙状石英次生加大呈齿牙状石英加大不规则集合体石英加大不规则集合体 孔喉大小对微观剩余油的控制孔喉大小对微观剩余油的控制 孔喉均质程度对微观剩余油的控制孔喉均质程度对微观剩余油的控制 孔喉形态对微观剩余油的控制孔喉形态对微观剩余油的控制 岩石表面润湿性对微观剩余油的控制岩石表面润湿性对微观剩余油的控制 孔喉连通程度

25、对微观剩余油的控制孔喉连通程度对微观剩余油的控制 微构造起伏与未被水洗剩余油的可能分布状态微构造起伏与未被水洗剩余油的可能分布状态 上倾和下倾驱油时，油相运移动力的示意图上倾和下倾驱油时，油相运移动力的示意图 （A ）油滴；）油滴；a在并联孔道中；在并联孔道中；b在在H形孔隙中；形孔隙中； c在死孔喉中；在死孔喉中；d在由于胶结物被封隔的孔隙中在由于胶结物被封隔的孔隙中 （Dawe等等,1978）；（）；（B）索状；（）索状；（C）蔟状蔟状 剩余油微观形成机理剩余油微观形成机理 （A）毛细管力作为驱动力；本区注水驱油实）毛细管力作为驱动力；本区注水驱油实 际是主要克服粘滞力和重力影响。际是主要

26、克服粘滞力和重力影响。 单孔道模型。单孔道模型。对于单根圆柱形毛细管模型，对于单根圆柱形毛细管模型， 油或水单相渗流速度服从泊稷叶公式，即油或水单相渗流速度服从泊稷叶公式，即 L P v 8 2 12 2 11221 2 12 2 2 21 2 2 4 8 LLLPcPP T L cPPP v 单根毛细管的变断面油滴阻力示意图单根毛细管的变断面油滴阻力示意图 双孔道模型。储层孔隙体系很复杂，无法用一个双孔道模型。储层孔隙体系很复杂，无法用一个 简单的模型表述，但可定性地用一对不等径的并联孔道简单的模型表述，但可定性地用一对不等径的并联孔道 即双孔道模型来阐明驱替动态。即双孔道模型来阐明驱替动态

27、。 双孔道模型剩余油形成作用力分析示意图（据双孔道模型剩余油形成作用力分析示意图（据Dawe等，等，1978） 剩余油分布模式剩余油分布模式 剩余油分布模式剩余油分布模式 剩余油分布模式剩余油分布模式 a a、油呈网状、斑块状、油呈网状、斑块状 网络状网络状 b b、斑块状、斑块状 2斑块状斑块状 c c、油呈孤滴状、孤粒状、油呈孤滴状、孤粒状 3孤粒、孤滴状孤粒、孤滴状 d d、油包水、水包油、油包水、水包油 4油包水、水包油油包水、水包油 研究进展和发展趋势 （1）精细油藏描述 要搞清水淹油藏内部复杂而又分散的剩余油分布要搞清水淹油藏内部复杂而又分散的剩余油分布 特征，油藏描述必须向精细化

28、和定量化方向发展，特征，油藏描述必须向精细化和定量化方向发展， 建立能够反映地下客观情况的、精细刻划油藏非均建立能够反映地下客观情况的、精细刻划油藏非均 质特征的三维定量地质模型。一方面通过油藏地质质特征的三维定量地质模型。一方面通过油藏地质 的层次化研究，达到精细化的目的；另一方面利用的层次化研究，达到精细化的目的；另一方面利用 密井网资料和井间信息，将沉积学最新研究成果和密井网资料和井间信息，将沉积学最新研究成果和 地质统计学相结合，建立预测剩余油分布的精细地地质统计学相结合，建立预测剩余油分布的精细地 质模型。质模型。 （2）多学科综合 水淹后油藏油水关系十分复杂，剩余油分布研究水淹后油

29、藏油水关系十分复杂，剩余油分布研究 难度很大，仅凭单一学科预测剩余油分布存在很大难度很大，仅凭单一学科预测剩余油分布存在很大 局限性，只有应用多学科理论、方法和技术才有可局限性，只有应用多学科理论、方法和技术才有可 能准确地预测剩余油分布。多学科综合研究要求最能准确地预测剩余油分布。多学科综合研究要求最 大限度地采用综合信息，地质、地球物理、油藏工大限度地采用综合信息，地质、地球物理、油藏工 程等多不同专业的专家共享一个数据库，以单一的程等多不同专业的专家共享一个数据库，以单一的 统一的地质模型为媒介，以预测剩余油分布为目的统一的地质模型为媒介，以预测剩余油分布为目的 ，紧密配合，协同攻关。要

30、求每一学科从不同侧面，紧密配合，协同攻关。要求每一学科从不同侧面 为预测剩余油分布提供依据，且允许各学科从自身为预测剩余油分布提供依据，且允许各学科从自身 角度出发来评价本学科和其它学科对剩余油分布进角度出发来评价本学科和其它学科对剩余油分布进 行预测的结果是否一致。行预测的结果是否一致。 （3）地质条件约束）地质条件约束 通过油藏地质精细研究，可以揭示剩余油分布通过油藏地质精细研究，可以揭示剩余油分布 规律及控制因素，它为利用其它技术预测剩余油规律及控制因素，它为利用其它技术预测剩余油 分布提供了条件。预测剩余油分布的测井、井间分布提供了条件。预测剩余油分布的测井、井间 预测、油藏数值模拟技

31、术均要求给定一个地质模预测、油藏数值模拟技术均要求给定一个地质模 型和地质约束条件，要求在选取各种参数（如剩型和地质约束条件，要求在选取各种参数（如剩 余油饱和度公式中的余油饱和度公式中的a、b、m、n值，相对渗透率值，相对渗透率 等油藏参数）必须有地质上的科学依据。等油藏参数）必须有地质上的科学依据。 （4）动静态结合）动静态结合 国内过去开展的油藏描述侧重于静态描述，利国内过去开展的油藏描述侧重于静态描述，利 用原状地层参数，建立概念模型和静态模型。开用原状地层参数，建立概念模型和静态模型。开 发后期剩余油分布研究则必须开展动静态相结合发后期剩余油分布研究则必须开展动静态相结合 的精细油藏描述，充分利用动静态资料，考虑储的精细油藏描述，充分利用动静态资料，考虑储 层及流体参数在注水开发过程中的动态变化（胡层及流体参数在注水开发过程中的动态变化（胡 杰，杰，1994）。大庆、胜利等油田每年都要打一些）。大庆、胜利等油田每年都要打一些