剩余油饱和度研究现状与进展

剩余油饱和度研究现状与进展

中国是世界上最大的储水油田比例较高的国家，大部分油田进入了开发中后期的高含水开采阶段。由于中国油田地质条件复杂，原油性质差异很大，在注入开发后，剩余油约占70%。在油田开发过程中,准确地估算剩余油的饱和度及其分布对于估算一次采油和二次采油的可采储量具有重要的意义。由于剩余油的分布不仅受地层非均质性的影响,还受驱油进程的影响,因而确定剩余油的分布很复杂,必须应用多学科的技术收集尽可能多的资料,仔细进行分析和解释。目前,确定剩余油尚无一种最佳的方法,通常应用多种方法研究,以便达到提高剩余油饱和度精度的目的。各种方法确定的剩余油饱和度反映不同范围内剩余油饱和度的分布。本文总结了开发地质学、地震、测井、岩心分析、物质平衡、水驱特征曲线、数值模拟法等剩余油的研究方法。1油气藏监测成果是理论的实践开发地质学方法主要是从研究储层的宏观沉积非均质性入手,分析剩余油的空间分布。开发地质研究剩余油分布必须动静结合,尽量减少地质分析的主观因素。在静态方面,包括储层的岩性特征、沉积类型、成岩作用特点以及孔隙的成因和类型等;动态方面包括在采油过程中进行油藏监测,观察油藏的动态变化,认识孔隙度、渗透率、含油饱和度以及流动通道的分布,为提高采收率提供必要的开发地质依据。针对不同类型油气藏,依据静态、动态相结合的思路,研究其空间结构层次性、揭示不同尺度下的地质特征、预测水驱后剩余油的分布规律,建立不同尺度油气藏结构描述的系列技术,并通过井网调整、特殊轨迹井开发设计、工作制度优化、整体改造措施等提高剩余油的开发水平及经济效益。有学者提出了微型圈闭法,认为在油田高含水期,油层微型构造对油井生产具有控制作用,微型圈闭控制了剩余油的分布。在原始油藏边缘,微型断层圈闭、砂岩尖灭圈闭是剩余油富集区。在原始油藏范围内,单砂体顶面形成的微型圈闭条件与其底面构造形态、厚度相配合,控制剩余油的分布。2找漏失储层为辅在油藏开发阶段,用地震法确定剩余油分布,主要以油藏开采过程中的油藏监测为主,以检测或寻找漏失储层为辅。在这一阶段使用的地震方法主要是高分辨率三维地震、井间地震和垂直地震剖面等方法。其中三维地震法在监测驱替进程的平面波及形态方面有优势,井间地震法在监测驱替进程的垂向波及形态方面有优势,而垂直地震剖面法则多数起辅助作用。2.1地震勘探采后重新测定井眼区域储层界面问题用地震反射波确定剩余油分布有间接与直接两种方式。间接方式指在油藏描述过程中,借助反射波资料良好的空间分辨率,弥补测井和岩心分析等由于缺乏资料而导致的横向预测能力不足,解决远离井眼区域内储层结构变化、陡倾与断裂的界面形态变化、储层连续性与横向展布范围等问题。直接方式指在油藏开采过程中,用地震反射波监测开采过程,确定储层内部非均质性和流通特性,圈出波及范围,同时根据已有资料和模型,划出未波及区域,指导加密钻井设计。2.2地震数据处理井间地震是一种借助井眼检测井间地层的地震法,使用该方法的前提条件是油田内井网密度小于500m,因此该法只是在开采中的油田使用。井间地震数据采集形式比较特殊,能够接近目的层,避开地面噪声环境和高衰减的地表层,因而有机会获得高频地震数据,基于此特点使井间地震资料有比其他地震资料更高的分辨率(1~10m)。它是目前精细油藏描述与生产动态监测精度最高的地震方法。井间地震法在解决确定剩余油分布问题上能发挥极重要的作用。3勘探方法3.1单井测量3.1.1裸眼井开挖应用条件的误差由于费用低和探测深度较深,因而获得广泛应用。但由于所提供的含油饱和度受地层多种参数的影响,在最佳条件下其误差为5%~10%,这限制了该方法的应用。测量地层电阻率可以有效地解决地层条件(地层水电阻率、岩石骨架等)对求取含油饱和度的影响。其具体方法为:先测量一次地层电阻率(Rt);注入活性滤液、胶束液和微乳液等进行化学驱油,将所有的油驱离井筒;在已洗净地层中注入配制的地层水,重新饱和,再次测量该地层电阻率(Ro)。得到剩余油饱和度的计算公式,其测量精度可提高到±2%~±5%。Sor=1-(Ro/Rr)1/n(1)地层含流体借助于电阻率Rt和复电阻率值Rz的差异判断地层含流体的性质,在高频时对含油性越发敏感。复电阻率测井具有以下的优点:解决低矿化度地层、淡水水淹、砾岩和火成岩特殊岩性油藏等。重油饱和度的测量核磁测井响应于地层孔隙中的液体,所探测到的信号取决于总的液体体积和外加磁场的强度。仪器同时测量油和水的体积,在井中注入含顺磁性离子的水则仪器仅响应于孔隙中的油。由于很稠的油对核磁测井没有影响,所以通过测量核磁测井对水的响应就能够估算重油饱和度。因而是测定裸眼井剩余油的一种最准确的方法。千影赫兹地层水矿层测量电磁波传播经过地层的相位移和衰减率,工作频率为1.1千兆赫兹。其特点为对地层水矿化度不太敏感,因而适用于地层水矿化度未知或淡水情况下的油层。这种方法的优点是对油层的分辨能力强,其缺点是探测深度浅,大约为5cm。0mn其工作原理与电磁波传播测井相同,工作频率为19~60MHz。该方法也适用于淡水或地层水矿化度未知的地层,其测量精度为±6%~±9%饱和度单位,探测深度为0.39~0.51m。3.1.2主井的钻孔孔隙中的流体测量地层的俘获截面,包括岩石骨架和岩石孔隙中的流体。由于在确定岩石骨架俘获截面中存在不确定性,所以常规的脉冲中子俘获测井对于残余油饱和度测量的应用有限。岩石骨架和残余油的拦截通过注入矿化度与地层水矿化度明显不同的盐水就可以不需测量岩石骨架和残余油的俘获截面,从而改善了在残余油饱和度测量中的应用。其主要优点是可以确定套管外地层中的残余油饱和度,精度可达±2%~±4%饱和度单位,适用于高矿化度地层。测-注-测方法通过测量碳和氧、钙和硅的比值来确定剩余油饱和度。它不受地层水矿化度变化的影响,在注入水和地层水矿化度不同的情况下,该方法具有独特的优点,尤其对高孔隙度(>15%)地层能取得良好效果,且还能和测-注-测方法结合使用。其不足之处在于由于探测深度浅,需要开井生产较长时间,排除侵入的泥浆滤液。剩余油饱和度确定该方法能够测量半径为15m范围内的体积密度,然后根据地层的骨架密度、油水密度、孔隙度和体积密度确定剩余油饱和度。这种方法和井径、井壁状况、泥质含量、酸化和套管都无关,但其垂直分辨率低,约为3m。它可以和电阻率测井结合使用,还可以和测-注-测技术结合使用,对高孔隙度(30%)和高油水密度差的地层,确定的剩余油饱和度误差为±8%。3.2井间测量矿井电池的制备该方法是在井中电极间加上直流或交流电动势以建立井间电位,或者在一口井中加入还原溶液,如氯化亚铁,在另一口井中同一产油层内加入氧化溶液,如三氯化铁,形成一个井下电池。用导线连接两个电极并测量两电极间的电流,用测量的电流值计算含油、水地层的视电阻率并用计算的视电阻率值确定井间含油饱和度的分布。分离示踪剂的产出示踪剂测试是在注入井中注入放射性同位素或化学示踪剂,在其周围的生产井中测试示踪剂浓度,得到示踪剂浓度曲线。通过对产出的示踪剂浓度综合分析,计算出油层的剩余油饱和度。该方法以示踪剂在油藏中的色谱分离为基础。测试开始时,向一口注水井同时注入至少两种示踪剂。这些示踪剂在油中的溶解度相差很大,一种为分离示踪剂,另一种为非分离示踪剂。然后从邻近生产井采集水样,并确定示踪剂的响应函数。根据色谱理论,在原油中溶解度大或分配系数大的分离示踪剂的产出较非分离示踪剂的产出滞后。示踪剂测试方法的研究半径远远大于取心和测井方法,它求得的饱和度值是更大范围内地层内的平均值,因而也更具有代表性。4岩心分析4.1取心法是常用岩心分析是唯一能够直接确定剩余油饱和度的方法,其取心方式分为:常规取心、密闭取心、压力密闭取心和海绵取心。常规取心取心法在剩余油饱和度的测量中对取心的要求是当井下岩心样品取到地面后能使岩心中所含流体保持原状,常规取心不能达到这一要求,主要存在两个问题:不能保持岩心压力;岩心中流体的损失。常规取心的探测深度小于25cm,其优点为广泛应用,缺点是难以得到原始的数据。打开香味利用密闭液将钻取的岩心迅速地“保护”起来的一种双筒取心方法,与国外的压力取心不同,它只能保证岩心筒密封,而不能使岩心保持地层压力。井中压力下的岩心处理该取心技术解决了岩心中流体收缩和岩心排油的问题。通过密闭技术在岩心被冷冻处理前使岩心样品保持在井中压力下。经验表明,这种取心分析得到的剩余油饱和度精度极佳,压力取心的探测深度为<25cm,其优点为精度极高,缺点是需要钻新井,取心收获率不高。在油气海绵中的压力和强度测定在常规的岩心筒上加一个用多孔亲油聚氨脂海绵制成的海绵套。岩心中渗出的油被海绵吸入用来校正含油饱和度。该技术所提供的含油饱和度值接近压力取心所确定的值,但其成本则接近于常规岩心。海绵取心的探测深度为<25cm,其优点为精度极高,缺点是很难得到含气饱和度。4.2岩心分析2真空干燥法将岩样放进岩心杯内,通过蒸馏将岩样中的油、水蒸出,冷凝收集于量筒内,分别读出油水的体积。2真空蒸馏水法在控制温度和压力条件下,通过加热,将岩样中的流体蒸馏出。测定油的体积先称湿岩样的重量,然后放进装满无水甲苯岩心室,经加热,分离水,再称干岩心,用岩样蒸馏前后的重量差减去水量,可得油量,再除以油的密度得出油的体积。5地下原油储量整个储集层初始估算的储量减去已生产的油量得到剩余油含量的平均估算值。该方法应用物质平衡方程来估算初始地下原油储量,可能得出不准确的结果,这是因为储层基本数据的误差和对整个储集层计算单一剩余油饱和度平均值所引起的误差。其探测深度为整个储层,优点为计算简单,不足之处是需要准确的储层、生产数据,精度低。此方法适合于地层压力高于饱和压力的油藏,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。6累计产油量及产水产水及支护结构面在油田的开发动态分析中,水驱特征曲线得到广泛的应用。在剩余油研究中,可以利用水驱特征曲线计算油田的平均剩余油饱和度。当水驱油田进入中含水期(fw>40%)后,其累计产油和累计产水在半对数坐标上具有良好的线性关系,其表达式为:lgWp=a+bNp(2)R=lg(WOR)+abN(3)R=lg(WΟR)+abΝ(3)Sor=Soi(1-R)(4)式中,Wp为油藏累计产水量,104m3;a,b为统计系数;Np为油藏累计产油量,104t;R为油藏采出程度,%;WOR为油藏产出油水比;N为油藏地质储量,104t;Sor为目前油藏剩余油饱和度,%;Soi为原始油藏饱和度,%。7维数值模拟油藏数值模拟技术是模拟油气藏中流体渗流过程的一项技术,它是定量研究剩余油分布的重要手段。目前主要有二维二相数值模拟、二维三相数值模拟和三维三相数值模拟。通过数值模拟,可以确定剩余油分布的空间位置,研究剩余油分布,利用侧钻水平井、侧钻井、补孔改层、完善注采井网、间歇注水等措施挖掘油层剩余油潜力,提高油藏采收率。8剩余油饱和度的测量和测量(1)由于剩余油分布和地层非均质性及驱替效率的不均匀性,确定剩余油分布是一项十分复杂和困难的工程。(2)确定的剩余油饱和度精度对剩余油研究十分重要,通常高于5个饱和度单位的误差对三次采油在经济上是不能接受的。因此,要求各项参数要尽可能精确地确定。(3)在油田确定测量剩余油饱和度的位置时,应综合地质、岩石物理和储层的数据并预测岩石性质和流体的分布,应用这些数据,在油层中选择可能得到最多信息的测量位置