剩余油研究(精)课件

1、2022/7/24储层地质学及油藏描述剩余油分布机理及预测技术徐守余中国石油大学(华东)七月 222022/7/24储层地质学及油藏描述在一般情况下，人们仅采出总储量的30左右，这意味着还有大约23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，只要石油采收率上升到50，就可使地球上的石油生产至少延续到22世纪。如果世界上所有油田的采收率提高1，相当于增加23年的石油消费量。因此，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奋斗的头等目标。2022/7/24储层地质学及油藏描述油藏中

2、聚集的原油，在经历不同开采方式或不同开发阶段后，仍保存或滞留在油藏不同地质环境中的原油即为剩余油，这就是广义剩余油。其中一部分原油可以通过油藏描述加深对油藏的认识和改善油田开采工艺措施、进行方案调整而可被开采出来，这部分油多称为可动油剩余油，也就是狭义剩余油。另一部分是当前工艺水平和开采条件下不能开采出来的、仍滞留在储集体中的原油，这部分油常称为残余油。2022/7/24储层地质学及油藏描述 剩余油研究的方法和技术 剩余油形成机理研究 剩余油分布规律研究 剩余油挖潜技术研究2022/7/24储层地质学及油藏描述1、剩余油研究的方法和技术剩余油研究和预测是一项高难度的研究课题，目前已形成一系列成

3、熟的剩余油研究和预测的方法技术，但每种方法技术均存在局限性。2022/7/24储层地质学及油藏描述（1）、地质综合分析法地质综合分析是研究和预测剩余油的有效手段之一，该方法在综合分析微构造、沉积相、储集体非均质等地质因素的基础上，结合生产动态资料对剩余油进行综合研究和分析，预测剩余油分布。2022/7/24储层地质学及油藏描述(A)、微构造综合分析 微型构造是指由于储集体自身的微细起伏变化所显示的局部范围的构造特征。研究微型构造的目的是为调整注采方案及打调整井提供可靠地质依据，在开发程度较高的地区充分挖掘油气藏潜力。微型构造影响注入水的驱油方向、油井供油面积，从而影响剩余油分布。微型构造研究对

4、长期开发后期的剩余油挖潜具有重要意义。2022/7/24储层地质学及油藏描述微型构造研究内容包括：微型构造的识别微型构造成因分析微型构造模式微型构造与油气分布的关系2022/7/24储层地质学及油藏描述2022/7/24储层地质学及油藏描述微型构造影响和控制剩余油分布已是一个不争的事实，因微型构造存在，使得油气藏被分割成多个微型圈闭，从而影响油气藏中流体的运动方向和运动速度，控制油气藏中剩余油的形成和分布。一般认为，正向微型构造(微鼻状构造或微断鼻)高部位的井的含水率相对于侧翼部位的井的含水率要低，而含油饱和度却偏高。2022/7/24储层地质学及油藏描述孤岛油田南区主要微构造模式表2022/

5、7/24储层地质学及油藏描述(B)、非均质综合分析包括储集体非均质和注采非均质两方面：储集体非均质是指由于受储集体分布及连通性等因素的影响，油气藏内部储集体性质产生不均匀变化，导致在油气藏内部的局部地区难以形成有效驱替，致使水驱效率低，形成剩余油相对富集区。注采非均质是指由于注采井网不完善或注采工作制度不合理，导致油气藏内部局部地区不能被有效驱替，形成剩余油相对富集区。 2022/7/24储层地质学及油藏描述(C)、沉积分析沉积微相是其剩余油分布最根本的、内在的控制因素。沉积微相在平面上的差异对水驱油效率及剩余油的形成与分布有较大的控制作用。主流相与侧缘相物性差异越大，侧缘相的剩余油饱和度越高

6、，剩余油富集区越大；侧缘相剩余油富集区随主流相含水升高而逐渐减少，但仍有局部剩余油富集区。2022/7/24储层地质学及油藏描述(D)、断层封闭性分析封闭性断层附近往往是剩余油较富集区，由于断层的封闭程度不同，往往造成在封闭性好的断层附近有较多剩余油，剩余油饱和度相对高，而在封闭性差的断层附近，剩余油饱和度相差不大。2022/7/24储层地质学及油藏描述2022/7/24储层地质学及油藏描述(2)、地震和测井综合解释法油气藏开发过程中地球物理特征也会产生相应变化，利用这些变化研究和预测剩余油分布一直是地球物理学家和石油地质学家梦寐以求的。剩余油测井评价是目前剩余油宏观评价的主要手段之一，通过研

7、究开发过程中测井响应的演化，分析和研究剩余油在储集体中垂向分布的规律，指导剩余油挖潜。2022/7/24储层地质学及油藏描述2022/7/24储层地质学及油藏描述(3)、油藏数值模拟法油藏数值模拟是定量研究剩余油分布的重要方法，该方法以地质模型为基础，利用油藏动静态资料，运用流体渗流理论，通过求解差分方程，获得储集体中网格节点的压力、剩余油饱和度等参数的数值，从而研究和预测开发时期剩余油的空间分布。2022/7/24储层地质学及油藏描述(4)、油藏工程综合分析利用油藏工程方法主要是从统计规律或工程测试的角度来对剩余油的分布特征进行研究。主要包括：(1) 利用单层开采、新井投产、补孔改层等资料，

8、研究平面、层间剩余油分布特征。(2) 用生产资料和动态监测资料，分井组统计采出量，确定不同部位储量动用差异。(3) 结合井网、构造、微构造、沉积微相分析等研究，分析剩余油分布规律。(4) 利用吸水剖面、产液剖面、C/O比等测试资料，研究层间、层内水淹状况和剩余油分布。2022/7/24储层地质学及油藏描述方法使用条件优缺点相渗曲线法相渗曲线资料较为齐全的层系或区块。取相渗曲线井周围区域计算效果较好，远离该井区域计算效果相对较差。水驱特征曲线法高含水期、特高含水期井。预测的单井水驱控制储量和剩余可采储量可能偏大或偏小。无因次注入采出法井网规则、注采方式较为固定的油田。结果准确性高研究参数少，应用

9、简单，但涉及到劈产问题。物质平衡方法井网规则、注采方式较固定且地层压力高于饱和压力的油藏。计算公式相对简单，涉及到纵向劈产和平面劈产。对于地层压力低于饱和压力、脱气严重的油藏，误差较大，不宜使用。水线推进速度法研究层内不同均质段水线推进速度。借助取心井、C/O、同位素测井等矿场资料，来分析层间或层内水淹状况。油藏工程方法适应条件及特点2022/7/24储层地质学及油藏描述83(4) 韵律层水淹图图例30-4020-3010-2010742各井组剩余储量丰度图2022/7/24储层地质学及油藏描述2、剩余油形成机理研究研究剩余油形成机理，也就是研究并搞清油藏中的油水渗流特征、水驱油规律及剩余油形

10、成过程与分布规律。室内岩心水驱油试验、水驱油物理模拟、及微观水驱油试验研究是实现此目的的重要而必不可少的手段。借助这些研究技术手段，深入研究储层沉积微相、沉积韵律、垂向渗透率、高渗透段在层内纵向上的位置、润湿性、油水粘度比等因素对水驱油过程与效果的影响控制作用，进而揭示剩余油形成机理。2022/7/24储层地质学及油藏描述 非均质成因构造层间层内平面剩余油分布主控因素非均匀驱油油藏非均质开采非均匀储层流体断层构造起伏层间层内平面沉积相成岩作用宏观微观岩性物性沉积结构沉积构造沉积相变横向连续性纵向连通性孔隙结构相渗特征润湿性注采状况层系组合井网布署射孔位置注采对应注采强度压实压溶胶结交代重结晶等

11、2022/7/24储层地质学及油藏描述（1）、微观剩余油形成机理油气水多相流体在地下多孔储集体介质中渗流，受到粘滞力、重力、毛管压力等三种作用力，流体运动方向和速度由这三种力的合力方向及其大小来决定，毛管压力与重力的相对关系、粘滞力与重力的相对关系是决定油水在多孔介质中运动的力学因素。微观剩余油形成受储层微观非均质性、孔隙介质的润湿性、粒间表面张力、原油粘度和开采条件等诸因素制约，是一个很复杂的机理问题。 剩余油微观分布控制因素：孔隙网络结构、压力场分布及原油性质等三方面。2022/7/24储层地质学及油藏描述储层孔隙网络结构包括孔隙大小及其分布、孔喉比、孔隙连通状况等，孔喉细小的储层渗透性差

12、，孔隙连通性差，盲孔较多，容易残留原油而形成剩余油。垂直于驱替方向的孔道，尽管其两端均与流通孔道连通，但因流动压差很小，甚至为零，孔道中的原油不易流动而形成剩余油段塞。可见压力场分布对剩余油的分布具有一定影响，调整压力场分布可减少储层中的剩余油量，提高原油采收率。高粘度原油水驱过程中，由于油水粘度比大，驱替水很容易突破大孔道迅速向前运移，导致较严重的指进；此外在细小孔道中，高粘度原油的流动阻力更大,加之驱替水难以进入,微观波及程度更低，使储层中剩余油量较大。2022/7/24储层地质学及油藏描述从动力角度来考察，水驱油过程中，储层孔喉中的原油所受的力主要有水动力、流体压力、重力、毛细管力、流体

13、表面张力、以及粘滞力（界面摩擦力）等。一般情况下，水动力至少要克服流体压力、重力、表面张力、粘滞力。流体压力与油层埋深及承压状况有关；重力与驱替方向有关，向上驱替时为阻力，向下驱替时为动力；毛细管力与表面张力和润湿接触角成正比、与毛细管半径rc成反比（Pc=（2.COS）/rc），且对亲水油层表现为水驱油动力，对亲油油层表现为水驱油阻力；粘滞力较为复杂，一般油水粘度比越大，粘滞力越小。2022/7/24储层地质学及油藏描述流体压力、重力、表面张力、粘滞力、毛细管力等可统称排驱压力。在水驱油过程中，可概括为两种情况：水驱油动力低于排驱压力：颗粒细、孔渗性差的储集体，其细小孔喉网络较多，孔喉排驱压

14、力高，水驱油动力一般达不到排驱压力，致使注入水波及不到这些孔喉网络，从而形成死油区即剩余油。水驱油动力高于排驱压力：颗粒粗、孔渗性好的储集体，其孔喉连通程度高，孔喉排驱压力较低，注入水易于进入孔喉，驱替其中原油。孔隙空间周围未被顶替的原油即成为剩余油。2022/7/24储层地质学及油藏描述(A)、润湿性控制微观剩余油分布亲水岩石亲水储集体的岩石表面易吸附水分子而排斥油分子，因此水驱油实验中常观察到水易沿孔壁渗流推进，形成一部分水沿着大孔道的中部推进驱油，另一部分水穿破油水乳化带沿着孔道壁驱油，使原油被剥离其附着的岩石颗粒表面。2022/7/24储层地质学及油藏描述亲油岩石亲油储集体的岩石表面易

15、吸附油分子而排斥水分子，因此水驱油实验中常观察到注入水沿着大孔道的中轴部位驱替原油，孔喉网络壁上有一层油膜沿孔壁推移流动，在小孔道中也残留一部分未驱动原油，随着水驱时间增长，含水程度增加，孔壁上油膜会变薄、变少。2022/7/24储层地质学及油藏描述(B)、毛管力控制微观剩余油形成与分布毛管力的大小和方向在水驱油过程中尤其是当注水压差很小时对驱油起着重要作用，并影响到剩余油的形成与分布。2022/7/24储层地质学及油藏描述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连通程度对微观剩余油的控制 孔喉形态对微观剩余油的控制2022/7/24储层地质学及油藏描述（2）、宏观剩余油形

16、成机制宏观剩余油是指可通过测井、常规岩心分析等宏观手段可以研究和表征的、肉眼可识别的、毫米以上级的、直接影响油气田开发的剩余油。在油田开发实际中，储集体中的宏观剩余油形成与分布受宏观、微观等多种因素控制。2022/7/24储层地质学及油藏描述(A)、沉积条件对剩余油的控制作用 沉积条件不仅决定了碎屑岩的沉积韵律、层理类型，也控制了砂岩的空间分布和沉积相展布以及储层的非均质性。韵律特征、层理类型、沉积微相等方面的差异影响了开发后期剩余油的分布。沉积微相及成岩作用决定了储层的孔喉结构、润湿性和非均质性。也导致了侧缘相剩余油的形成。 2022/7/24储层地质学及油藏描述平面沉积相变所导致的平面渗流

17、能力非均质性，致使注入水发生绕流而形成水驱油非均匀性。在相同或相似注采条件下层间纵向沉积相变控制了油层层间剩余油分布。单砂体内韵律性和沉积结构、沉积相变导致垂向上储层性质的变化、层内夹层的发育特征，是控制和影响单砂层垂向上注入水波及体积和层内剩余油形成分布的重要因素。2022/7/24储层地质学及油藏描述沉积韵律及其组合对剩余油富集的控制作用正韵律油层中下部物性和粒度较上部高，纵向渗透率变化大，下部常有高渗透或特高渗透段，油层下部水推进速度快，水洗充分，剩余油集中于油层的中、上部。反韵律油层中上部物性和粒度高于下部，中上部注入水的水线推进速度高于下部，因重力(对于亲水油层还有毛细管力)作用使水

18、下沉，减缓了油层上部的水线推进速度，扩大了下部的水洗厚度。在注入水驱动力和重力的共同作用下，水沿油层上部、中和下部全面推进，油层水淹厚度大，全层水洗较均匀，剩余油仍在油层上部富集。2022/7/24储层地质学及油藏描述沉积构造影响驱油效果在驱油过程中注入水往往会沿沉积层理中的高渗透纹层快速推进而水洗干净，沿低渗透纹层驱油效果较差。不同层理类型对驱油的影响也存在明显差异，水平(平行)层理、微波状层理因其基本平行于层面、分布稳定、延伸距离远，形成相对高渗透带，注入水易沿其快速推进，驱油不彻底，造成驱油效果差。2022/7/24储层地质学及油藏描述沉积微相控制油水运动沉积微相的平面展布对油水运动规律

19、有明显的控制作用。河流相中的河道边缘亚相、决口扇微相，冲积扇相中的水道间微相以及三角洲前缘亚相的道间浅滩、水下分流河道边缘微相等沉积环境的储集体岩石颗粒细，这些边缘微相带的储集体的吸水能力较河道、心滩、边滩、砂坝等中心微相带储集体的吸水能力低，因此，中心微相带水淹程度高，驱油效率大，而边缘微相带水淹程度低，驱油效率也低，导致边缘微相带剩余油相对富集，形成剩余油富集区。2022/7/24储层地质学及油藏描述上油组不同开发时期不同相带含油饱和度（）分布对比 下油组不同开发时期不同相带含油饱和度（）分布对比 2022/7/24储层地质学及油藏描述（2）、非均质性控制剩余油空间分布储集体非均质性是剩余

20、油分布的主要控制因素。一般认为，储集体非均质程度越高的区域，剩余油相对富集程度高，反之，则剩余油相对富集程度低。层内夹层在注采井组范围内的分布状况对油水运动和开发效果起着很大的影响。2022/7/24储层地质学及油藏描述夹层对油层油水渗流具有不同程度的影响和控制作用，其影响程度大小取决于夹层厚度、延伸规模、垂向位置等。处于油层内上部的夹层对油水渗流的影响作用较小，处于油层内中部或中部上下的夹层对油水渗流的影响控制作用较大。2022/7/24储层地质学及油藏描述夹层垂向位置、夹层数量及夹层面积对剩余油分布均有影响。夹层位于正韵律储集体的中上部，则对剩余油分布的影响最大；夹层数量越多，影响越明显；

21、夹层面积越大，剩余油越富集。 2022/7/24储层地质学及油藏描述（3）、构造控制剩余油平面分布在油气田不同开发阶段，构造对剩余油形成与分布的影响和控制程度是不一样的。在油气田开发早期，剩余油分布主要受断块构造的控制。油气田开发中后期，背斜构造虽然也已起到一定的控制，但微型构造对剩余油分布起到了主要的控制作用。断层的封闭性对剩余油富集也起到控制作用。 2022/7/24储层地质学及油藏描述2022/7/24储层地质学及油藏描述（4）、注采状况控制剩余油平面分布注采状况是剩余油分布的外部控制因素。在注采过程中，由于层系组合、井网布署、射孔方案、注采对应、注采强度、注入倍数等因素的影响，致使由采

22、油井或注水井与采油井所建立的压力降未波及或波及较小的区域，原油未动用或动用程度低，从而形成剩余油富集区。井间的注入水分流线附近和井网控制差的部位剩余油常富集，注采关系不完善和井网对油层控制较差部位、生产井排两侧附近等地区是水动力相对较弱或波及较少和水驱相对较均匀的地区。2022/7/24储层地质学及油藏描述3、剩余油分布规律研究受沉积相带、微构造、断层封闭、储集体非均质性及储集体微观特性等因素的影响和控制，陆相断陷盆地油气藏中剩余油的形成与分布规律复杂多变，不同油气田、不同类型的油气藏及不同的储集体类型，其剩余油分布规律及分布模式亦有所区别。2022/7/24储层地质学及油藏描述(1)、宏观剩

23、余油分布规律剩余油主要分布在注入水未波及到的、或者波及程度较低的部位，剩余油形成与分布受沉积相、构造、储层非均质性以及井网条件的控制。 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；封闭性断层附近、构造高部位与微构造高点；正韵律厚层的上部;井间分流线、井网控制不住、注采系统不完善的部位。 2022/7/24储层地质学及油藏描述层间剩余油分布规律（A）、剩余油垂向分布规律由于开发层系内不同油层的物性差异，在多层合注合采的情况下，便会导致注采过程中的水驱油状况差异。较高渗透层启动压力低，注入水易沿着较高渗透层突进，动用状况好，而较低渗的次要层由于启动压力高，动用状况较差。202

24、2/7/24储层地质学及油藏描述（B）、剩余油平面分布规律对孤岛油田不同沉积相带剩余油分布研究表明： 主河道微相平均驱油效率为44.547.6%； 边滩微相平均驱油效率41.4 45.9%； 漫滩、天然堤微相平均驱油效率3239.5%。2022/7/24储层地质学及油藏描述83-5单元剩余可采储量丰度图图例30-4020-3010-2010T66井区2282井区83-5单元剩余油饱和度图2282井区T66井区平面上剩余油分布主要受注采井网、沉积微相和断层边界控制，断层遮挡区和侧缘沉积相带剩余油富集。 2022/7/24储层地质学及油藏描述(2)、剩余油微观分布规律剩余油在微观孔喉网络中的分布受

25、储层孔喉大小、孔喉均匀程度、孔喉形态、孔喉连通度、储层润湿性等诸多因素的控制，这些微观特征的差异使剩余油微观分布有独特的规律。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，有助于理解其形成与分布的机理。剩余油分布状态主要有：2022/7/24储层地质学及油藏描述网络状剩余油孔喉网络的大部分空间被剩余油所占据，剩余油在孔喉网络中构成网络状分布形式，该类剩余油为可动油，在注水开发过程中可被采出。在微观水驱油过程中，水不易进入细小孔隙网络而沿较大孔隙绕流，从而使这些细小孔隙网络中的原油成为剩余油。在较低渗透的储集体单元中多见，是导致水驱采收率低的重要原因之一。 2022/7/2

26、4储层地质学及油藏描述2022/7/24储层地质学及油藏描述斑块状剩余油较大的孔隙中部分空间被剩余油占据，使剩余油构成斑块状形态在孔喉中分布。该类剩余油往往是由于成岩作用和地应力活动等条件的差异使储集层的物性具非均质性所导致的。另外在一些大孔道中因流速较低，冲刷能力较弱，当孔道中形成连续水相后，一些附着在孔道壁附近的原油不易被水驱走，常在孔喉网络中形成油斑状剩余油。2022/7/24储层地质学及油藏描述2022/7/24储层地质学及油藏描述附着状剩余油剩余油常附着在颗粒表面和孔壁表面，往往是由于颗粒表面具较强的吸附能力且孔喉中形成连续水相，使得颗粒表面的剩余油不能被驱替而形成附着状剩余油。2022/7/24储层地质学及油藏描述2022/7/24储层地质学及油藏描述孤粒、孤滴状剩余油在水驱油过程中，水不易进入细小孔隙网络而沿较大孔隙绕流，使细小孔隙网络中的原油保留在储层中成为剩余油。这