6 2剩余油分布研究 剩余油分布問題 是油田開發地質研究的核心問題 只有準確掌握油藏剩余油氣的分布狀況 才能采取正確的對策與措施予以有效采出 從而獲取油田開發的最佳效果 剩余油的分布在各具體油藏各有特點 千差萬別 在一些孔隙結構復雜 油藏的儲集空間與滲流通道原本就不十分清楚的油藏中 比如裂縫型油藏 溶蝕縫洞型油藏等 其剩余油分布的細節至今仍不甚清楚 雖然如此 但就一般孔隙性砂巖油藏來說 其剩余油分布仍具有一定的規律性 我們就剩余油的剖面 平面分布和微觀分布的基本特點分述如下 一 剩余油剖面分布 1 油層剖面動用的一般情況在描述或展示油層剖面動用情況時 主要使用油層剖面動用程度這一概念 所謂油層剖面動用程度 是指在射開的有效厚度油層中受到有效驅替開采的油層厚度比例 即 公式中 油層剖面動用程度 油層動用厚度 油層射開的總厚度 剩余油剖面分布 所謂出油的油層 就是在開發中受到有效驅替開采的油層 就是參與注采流動的那部分油層 這些油層儲集的油氣受到有效的驅替開采 動用 其厚度占總射開有效厚度的比例 就可展示油層剖面的動用程度 可以根據注水井吸水剖面測試資料 采油井出液剖面測試資料 來判定油層剖面動用情況和動用程度 還可以用水淹層測井解釋資料 剩余油測井資料 檢查井密閉取心分析資料等 來判定油層剖面動用情況和動用程度 剩余油剖面分布 我國的碎屑巖油藏主要為陸相沉積儲集層 油層層數較多 非均質性較嚴重是其主要特點 根據我國注水開發的碎屑巖油藏資料 全井油層的剖面動用程度一般只在40 80 左右 油層條件極好者可以超過80 但鮮有超過90 者 而油層條件較差 剖面非均質性嚴重的油藏 其剖面動用程度可低至40 以下 這就是說 多數油藏的油層在剖面上都有約1 3左右的未動用厚度 參見表6 2 1 怎樣提高油層的剖面動用程度 是油藏開發中的一個重要研究課題 表6 2 1大慶油田不同滲透率級差油層的剖面動用情況 38口井資料 剩余油剖面分布 圖6 2 1為大慶油田的130 32井在籠統注水時的吸水剖面 該井共射開31個層段 但吸水好的只有11個層 微弱吸水的有5個層 不吸水有11個層 圖6 2 1130 32井籠統注水吸水剖面圖 剩余油剖面分布 2 剩余油的剖面分布特征剩余油的剖面分布 顯示如下特征 1 層間差異導致在低滲透層中存在較多的剩余油在我國 陸相砂巖油田占多數 油層層數多 非均質性強是其主要特點 比如 大慶的薩 葡 高油層 最多時可以細分達136個小層 遼河 勝利的主力油層也多是這種情況 在多油層并有較強非均質性的情況下 合理劃分開發層系是必要的 但即便按照很細的劃分思想劃分2套 3套 4套開發層系 也仍然大量存在多層合采的情況 剩余油剖面分布 在注水開發中 在多層合采的情況下 高滲透層吸水多 水推快 水洗充分 而低滲透層則吸水少 水推慢 水洗差 剩余油較多 尤其當層間差異較大 滲透率相差較為懸殊時 那些滲透率很低的差油層甚至可能處于不吸水 不出液的基本未動用狀況 顯然 這樣的低滲透層剩余油較多 圖6 2 2 圖6 2 2層間差異導致低滲透層中的剩余油 剩余油剖面分布 例如 大慶油田初期開發層系劃分較粗 多采用1 2套井網開發 結果發現一套井網開發時 主要是滲透率高的河道砂體油層發揮作用 厚度動用僅達30 60 很大一部分低滲透油層未得到動用 后來通過細分開發層系調整為3 4套井網 油層剖面動用程度顯著提高 剩余油剖面分布 2 厚油層剖面水洗差導致上部存在較多的剩余油油層厚度對注入水水洗程度的影響 我們在上一章中已做過介紹 一般來說 在油層較薄時 注入水的重力作用不明顯 油層剖面水洗程度較高 剩余油較少 但對厚油層來說 注入水在水平推進的同時 由于油水密度差異明顯 因而在重力作用下注入水存在一個下滲的作用 從而導致厚油層下部水洗好而上部水洗差 使其剖面動用程度顯著降低 從而在厚油層的中上部存在較多的剩余油 特別當厚油層存在較大的層內非均質性且為正韻律油層時 這種差異將更為擴大 油層剖面動用程度更加降低 其中 上部的油層更難水洗到 從而留下較多的剩余油 剩余油剖面分布 在注蒸汽開采厚層稠油時 情況與注水開采厚層稀油正好相反 因為蒸汽比稠油密度低出許多 因而蒸汽在厚油層中水平推進的同時 還有很強的向上超覆的作用 從而造成上部油層水洗好而下部油層水洗差 在油層的中下部留下較多的剩余油 剩余油剖面分布 3 注采缺乏連通造成局部地區存在較多的剩余油在一些砂體窄小的油藏中 常常出現如圖6 2 3所示的情況 某些砂體有注水井控制但局部方向無采油井鉆遇 或某些砂體有采油井控制但局部方向卻無注水井鉆遇 形成注采連通不暢或缺乏注采連通的情況 從而形成局部水洗不到的剩余油 圖6 2 3注采缺乏連通的剩余油 剩余油剖面分布 4 水錐和氣錐形成的剩余油水錐是指底水油藏開發時 底水快速上竄造成油井過早水淹 使油井的井底附近形成錐狀的向上突出的局部抬高的油水界面 而在離油井稍遠一些的地方 油水界面還處在比較低的深度位置 從而留下大量未波及未動用的剩余油 與此類似 氣錐是指氣頂油氣藏進行開發時 氣頂氣快速竄入油井的生產井段 導致油井氣竄 氣頂氣大量采出 而在遠井地帶的原油則無法采出形成剩余油 剩余油剖面分布 以上是剩余油剖面分布的一般情況 對于各具體油田 具體油層 其剩余油剖面分布會各有特點 應當依據該油藏的地質特征 開發設計 注采工藝 技術措施等影響油層剖面動用的各種因素 綜合各種剩余油檢測分析資料具體分析研究 這樣才能得出比較準確可靠的認識 二 剩余油平面分布 剩余油的平面分布 主要受兩個方面的因素控制 一是油層平面非均質性尤其滲透率的平面非均質性的影響 二是受井網條件的控制 歸納起來 剩余油平面分布的基本特征如下 1 剩余油平面分布的一般情況 剩余油平面分布 在注水開發油田中 注入水的平面運動主要受滲透率差異和采油井點位置的控制 滲透率高的地帶 注入水大量進入 油層水洗動用好 剩余油較少 滲透率低的地帶 油層水洗動用差 剩余油較多 在采油井點附近 由于是泄壓區 地層壓力特別低 因而注入水大量匯集 水洗動用好 而在遠離采油井的部位 由于地層壓力較高 因而注入水難于推進到 剩余油較多 這就是剩余油平面分布的一般規律 剩余油平面分布 如果滲透率出現比較明顯的方向性或條帶狀 甚至在某一方向出現裂縫或出現注入水嚴重竄進的情況 則剩余油分布又有新的特點 但它服從滲透率分布 服從壓力差異分布的基本規律 剩余油平面分布 2 剩余油平面分布特征 1 平面非均質性較強的油層 局部低滲透帶有較多的剩余油這種情況的產生是由于油層平面的滲透率出現差異造成的 當局部低滲透帶較小時 可以借助主體帶的水驅作用予以開采 但當局部低滲透帶范圍較大時 其水驅效果較差 剩余油較多 對于這種較大范圍的局部低滲透油層 應采取局部加密等井網調整措施來提高油層平面動用程度 增加石油采收率 剩余油平面分布 2 兩口相鄰采油井的中間部位 有較多的剩余油無論在面積井網或是行列井網中 在兩口相鄰采油井的中間部位 由于遠離泄壓的采油井 其地層壓力較高 使得注入水很難波及到 在這樣的部位 往往存在較多的剩余油 剩余油平面分布 3 局部井網不完善的部位 有較多的剩余油實際油藏由于邊界不規則或斷層的分布 在靠近邊界或靠近斷層的地方布井時 時常出現多一口井嫌多 少一口井又嫌少的情況 這時為給后來的井網調整留下余地 較多采取少井策略 從而留下井網不完善的部位 此外 在老油田內部的某些地區 也有由于油水井嚴重出砂 套管損壞等原因導致報廢而出現井網不完善的情況 在這些局部井網不完善的部位 往往由于缺少采油井點而存在較多的剩余油 剩余油平面分布 4 井間微構造的正向構造部位 有較多的剩余油由于注入水的重力作用 使得注入水易于進入油水井間的負向構造部位 使這些部位的油層水洗較為充分 而在油水井之間的正向構造部位 注入水進入較少 水洗程度不高 油層中將留下較多的剩余油 剩余油平面分布 5 平面水竄形成的剩余油注水開發油田平面水竄有兩種情況 油層滲透率方向性差異形成的水竄 這種水竄普遍沿一個方向并有大量井發生 但水竄程度一般不嚴重 它多發生在河流相砂體的主流線方向上 或其它具條帶狀特征的砂體中 在這些砂體主流線兩側的砂體邊緣部位 注入水難于水洗到 一般有較多的剩余油 剩余油平面分布 裂縫造成的水竄 當注水井和采油井之間裂縫比較發育甚至出現裂縫連通時 這時的水竄是驚人的 油井可以在短短的幾個月內全部水淹 這時油層的過水斷面很小 注入水波及體積很小 大量剩余油分布在 被注入水封閉在 裂縫通道的兩側 成為基本未驅替的優質易動用剩余油 剩余油平面分布 以上所述 是剩余油平面分布的一般情況 在各具體油藏中 其剩余油的分布是千差萬別的 應當根據各油藏的具體情況進行分析研究 不可機械套用 三 剩余油微觀分布 1 剩余油微觀分布特征關于剩余油的微觀分布 國內外都進行過大量研究 大多數都是采用人工模型或真實巖心 在室內進行水驅油實驗來研究剩余油的 因此 這里所說的剩余油 是指室內水驅油經過充分水洗后的剩余油 實際應當是殘余油的概念 與實際油田開采中的剩余油概念相去甚遠 雖然如此 但它提供了油田開采中水驅油的極限情況 展示出油層巖石孔隙中殘余油分布的各種典型特征 為分析思考實際油藏的剩余油狀況和分布起著重要的指導作用 剩余油微觀分布 關于殘余油的分布 羅蟄潭參考國外同行的研究提出過殘余油的如下微觀分布 孤島狀殘余油 索狀殘余油 珠狀或滴狀殘余油 懸垂狀殘余油 簇狀殘余油 并聯式孔隙中的殘余油 死角中的殘余油 等等 見圖6 2 4 剩余油微觀分布 大慶油田許煥昌等 采用真實巖心 用低粘度染色環氧樹脂 驅替中呈液態 驅替結束時能固化 粘度可調 染色稠化水等模擬油或水 用染色甘油 驅替中呈液態 驅替結束時能固化 粘度高 模擬原始石油 進行油驅水及多種水驅油實驗 每次實驗結束時 將巖樣固化制成鑄體薄片進行觀察和照相 根據實驗資料 他們將剩余油 應為殘余油 按其形態分成下列5種 微觀小片死油區的簇狀殘余油 圖6 2 5 顆粒表面的環狀 膜狀殘余油 圖6 2 6 孔隙死角處的孤立狀殘余油 圖6 2 7 并聯喉道中較小喉道中的柱塞狀殘余油 圖6 2 8 剩余油微觀分布 顆粒表面溶蝕孔 縫中的不規則殘余油 在他們的實驗中 極少見到如圖6 2 4中所示的孤島狀 索狀 珠狀形態的殘余油 應該說 上述實驗是極富價值的 上述實驗及結果至少說明 油層巖心即使經過實驗室條件下的充分水洗 也仍然存在大量的簇狀 膜狀 環狀 柱塞狀等微觀成片的剩余油 并且這些剩余油的分布形態多數已為現有理論或專著所闡釋 成為研究剩余油分布的基礎 剩余油微觀分布 2 微觀剩余油的主要類型綜合上述羅蟄潭的研究和許煥昌等人的研究 我們認為 從提高采收率的角度出發 可以將微觀剩余油歸納為兩種基本類型 宏觀水洗區微觀未波及的剩余油 這類剩余油主要是局部低孔低滲部位的簇狀剩余油 這些部位由于孔喉細小 注入水難于進入 如果這些部位的巖石顆粒具一定的親水性 其中的石油尚可通過毛管力的自吸作用予以部分驅替排出 剩余油微觀分布 但從巖心經過充分水洗仍存在這樣的剩余油看 這些部位的巖石顆粒可能多數是親油甚至強親油 或者由于巖石顆粒表面泥質含量高 吸附原油中的極性物質改變了其表面的潤濕性 因此 對這類剩余油 如果不改變原有的驅替水洗方式 一般難于有效采出 對這類剩余油比較有效的方式是采用增粘水驅 增大注入劑粘度 抑制注入劑竄進 迫使注入劑向原水竄通道的兩側擴大水洗 以此提高注入劑的波及體積 剩余油微觀分布 微觀水洗區各種附著于巖石顆粒表面 孔隙和喉道狹窄處以及死角部位的剩余油 這類剩余油的特點是比較分散 而且加強水洗一般效果甚微 因此 對這類剩余油就需要采取比較強烈的水洗手段 如化學驅 復合驅等 才能獲取有意義的采收率 四 剩余油類型 在研究了大量油田的實際開采資料與剩余儲量分布狀況以后 我們提出將剩余油區分為如下兩種基本類型 基本未動用的剩余油和采出程度不高的剩余油 下面將兩種剩余油的特點與賦存情況闡述如下 1 基本未動用的剩余油 剩余油類型 所謂基本未動用的剩余油 是指基本未受注水波及 其油層孔隙中的油氣未經注入水 或其它驅替劑 驅替 可能僅僅由于彈性能量或溶解氣能量有所釋放而有輕微動用的石油儲量 這類剩余油的存在 往往是由于井網控制程度不高或層間差異太大所造成的 基本未動用的剩余油主要有以下8種類型 剩余油類型 1 井網控制不住的剩余油 屬于這種情況的有以下三種類型 油藏邊緣井網控制不住的剩余油 油層尖沒帶邊緣局部井網控制不到的剩余油 包括注采缺乏連通的細小砂體中的剩余油 封閉性斷層附近井網控制不住的剩余油 剩余油類型 2 局部低滲透區帶存在的剩余油 3 層間差異嚴重的低滲透油層中的剩余油 4 兩口相鄰采油井中間部位存在的剩余油 5 局部微構造的正向構造部位存在的剩余油 局部小背斜部位存在的剩余油 上傾方向受斷層 不整合界面或巖性遮擋部位的剩余油 剩余油類型 6 平面水竄形成的剩余油 滲透率方向性嚴重形成的剩余油 裂縫水竄形成的剩余油 7 水錐和氣錐形成的剩余油 剩余油類型 8 剖面上漏劃和漏射的油層 漏劃和漏射的油層從基本意義上說不應該算作剩余油 因為這些儲量根本就未開采 未射孔 未動用 甚至未發現 因而無剩余可言 但實際油田由于工作的難度和難于避免的疏漏 差錯 因而也時常存在漏劃和漏射的油層 因此 在進行剩余油研究時 應當注意和研究這類油層的情況 以盡可能提高油藏儲量動用程度和資源利用程度 剩余油類型 以上8種類型的剩余油 由于注入水難于洗到 其油氣基本未受到驅替 是注水開發油田基本未動用剩余油的主要類型 它們都是宏觀大片分布的未水洗儲量 它們的動用 除第八種可以直接補孔開采外 一般都需要進行層系 井網的調整 即需要細分開發層系或進行井網加密 才能有效地予以驅替采出 當然 對它們的調整是否可行還應當進行深入研究尤其經濟評價以后才能決定 剩余油類型 2 采出程度不高的剩余油所謂采出程度不高的剩余油 是指已經受到注水波及 其主