《沉積巖石學》教案第十章 剩余油預測與挖潛

1、第十章 剩余油分布預測與提高采收率學時：2 學時基本內容：剩余油的基本概念及成因剩余油的預測方法 剩余油挖潛方法教學重點：剩余油的研究方法教學目標：了解高含水期剩余油研究的思路和挖潛的方法。教學內容提要： 第一節(jié) 什么是剩余油1.剩余油的概念：Original oil inplaceRemaining oil Residue oilRemovable oil2.剩余油的分類（）3.剩余油的成因：儲層原因工程原因（開發(fā)策略）工程和儲層共同控制4.層間非均質性5.層內非均質性6.平面非均質性(1)砂體連續(xù)性和連通性對注水開發(fā)效果的影響A、透鏡狀、條帶狀砂體：側向連續(xù)性差無井鉆達：油層保持原始狀態(tài)未

2、動用剩余油區(qū)僅注水井：注水憋高壓未動用油層僅采油井：僅靠天然能量采出少量油，低壓基本未動用油層B、“迷宮狀”砂體：注采井網(wǎng)常不完善，注、采井間不連通，可導致“注不進，采不出”現(xiàn)象。7.微觀非均質性第二節(jié) 為什么要研究剩余油1.剩余油是開發(fā)的主要對象2.弄清剩余油分布是開發(fā)剩余油的基礎(1)弄清分布確定具體對象(2)查明剩余油成因確定措施方向(3)預測開發(fā)指標落，確定開發(fā)方案3.提高采收率技術是保障油氣供應的最重要途徑第三節(jié) 怎樣研究剩余油？微觀宏觀薄片觀察驅替模擬井點井間檢查井試油生產(chǎn)測井水淹層解釋地質綜合分析油藏工程分析油藏數(shù)值模擬1. 檢查井水淹層識別2 .水淹層解釋3 .油藏數(shù)值模擬利用

3、數(shù)學模型通過數(shù)值計算的方法模擬油氣田開發(fā)過程中油氣水及注入劑的滲流規(guī)律的技術。應用計算機研究油氣藏中多相流體滲流規(guī)律的數(shù)值計算方法，基于流體連續(xù)性方程、壓力傳導方程和流體滲出流方程，在給定的約束條件下求解地下流體的流動過程，確定地下流體的分布狀態(tài)，預測開發(fā)過程中的流體流動規(guī)律。（1）油藏數(shù)值模擬解決的問題 = 1 * GB3 新探明儲量開發(fā)可行性方案、開發(fā)方案 = 2 * GB3 已開發(fā)老油田的(調整)方案 = 3 * GB3 新工藝、新技術應用的礦場先導性試驗效果 = 4 * GB3 機理研究（2）油藏數(shù)值模擬模型類型按油氣性質分有黑油模型、組分模型、熱采模型、混相驅模型、化學驅模型等；按油

4、藏類型分有砂巖油田模型、裂縫性模型、氣田模型、凝析氣田模型、復雜斷塊模型等；按求解維數(shù)可以是1維模型、2維模型和3維模型；按相數(shù)分可以是單相、兩相、三相和多組分模型。油氣性質最簡單的是黑油模型。 （3）油藏數(shù)值模擬的主要步驟一、明確油藏工程問題二、選擇模型三、模擬策略方法四、資料輸入與數(shù)據(jù)的檢查五、靈敏度試驗 六、歷史擬合七、動態(tài)預測八、經(jīng)濟評價壓力擬合產(chǎn)量擬合單井擬合(4)區(qū)塊曲線擬合（5）單井擬合（6）剩余油飽和度（7）剩余可采儲量豐度（8）歷史擬合與剩余油分布4. 地質綜合法進行剩余油預測儲層結構非均質性是其非均質性的核心剩余油的形成最決于非均質性與開發(fā)策略基于流體流動分析是解決剩余油的

5、途徑步驟建立地質知識庫， = 2 * GB3 建立儲層地質模型，以成因砂體為單元分析砂體開發(fā)特征，預測剩余油分布。 5 .油藏工程法預測剩余油原理油藏開發(fā)動態(tài)分析基于油藏滲流力學原理，通過對油藏靜態(tài)資料的分析和動態(tài)資料的充分應用，確定油藏中各部位的含水率，勾繪出油層的水淹圖，表征油藏的動用狀況 在特定的巖石物性和流體特性條件下，油層含水飽和度、水驅油效率的變化取決于注入孔隙體積倍數(shù)，即注入孔隙體積倍數(shù)越大，油層水驅油效率越高、含水飽和度也越高，油層剩余油也就越少。以此規(guī)律為依據(jù)，分別求取各注采網(wǎng)塊的注入孔隙體積倍數(shù)，綜合分析利用大量的剩余油監(jiān)測和生產(chǎn)動態(tài)資料， 獲得井點含水、油層平均含水、含水

6、飽和度、水驅油效率、采出程度和剩余可采儲量的一種礦場適用的剩余油半定量分析方法。步驟回歸油藏工程經(jīng)驗公式，繪制關系圖版劃分注采網(wǎng)塊，計算水驅波及孔隙體積分配水井注水量，計算注入孔隙體積倍數(shù)繪制含水分級圖（水淹圖） 回歸油藏工程經(jīng)驗公式，繪制關系圖版根據(jù)研究工區(qū)內儲層發(fā)育的幾種沉積微相，選取有代表性的巖芯，由巖芯水驅油實驗資料建立不同沉積微相（不同滲透率級別）儲層的注入倍數(shù)與平均含水飽和度、含水飽和度與油水兩相流度和、注入倍數(shù)與含水、平均含水飽和度與驅油效率等關系，以便求取油層目前含水、驅油效率、采出程度、可采儲量和剩余可采儲量等油藏開發(fā)指標和參數(shù)。 劃分注采網(wǎng)塊，計算水驅波及孔隙體積劃分流動單

7、元注采網(wǎng)塊統(tǒng)計水驅厚度波及系數(shù)計算網(wǎng)塊波及孔隙體積分配水井注水量，計算注入孔隙體積倍數(shù)1、確定儲層吸水的滲透率級差界限2、確定儲層吸水強度與注水時間的關系3、分配各流動單元網(wǎng)塊注水量、求取單方向含水率繪制含水分級圖（水淹圖）1、確定各流動單元井點的含水2、剩余油監(jiān)測資料應用3、繪制流動單元水淹圖剩余油復雜斷裂區(qū)；油藏邊緣部位；河道發(fā)育區(qū)水淹程度較高，主要是河間部位剩余油較多。6 .多因素法剩余油預測第四節(jié) 怎樣采出剩余油？1 .水驅提高采收率技術剩余油挖潛思路(1)思路（策略）增加動用體積提高驅油效率減少無效注水(2)原則地質可靠經(jīng)濟可行工藝可行(3)措施調注補孔封堵加密井調剖添活性劑2. 熱

8、力采油蒸汽呑吐：又稱循環(huán)注蒸汽或蒸汽浸泡，是向油層注幾周的蒸汽（26周），在注蒸汽期間保持高的注入速度，然后關井幾天，進行所謂的燜井，最后開井生產(chǎn)。這些井一般以較高的產(chǎn)量生產(chǎn)幾個月或一年，這個過程構成一個循環(huán)。3 微生物采油微生物提高原油采收率技術（MEOR）是將選擇的微生物注入油層，隨之它們在油藏內生存、代謝、增殖和運移，這些將有助于進一步降低在二次采油方法開采后留在油藏中的殘余油。微生物措施過程主要是使地下的原油變稀或黏度降低來提高原油產(chǎn)量和采收率，這個過程可適用于單井或多井的工程，而不需要新增投資費用或進行高價井的轉換微生物提高石油采收率技術(MEOR)以其費用低、適應性強、作業(yè)簡單、對

9、產(chǎn)層無傷害和無環(huán)境污染等優(yōu)勢，成為具有良好發(fā)展前景的采油工藝技術。微生物開采稠油的技術，由于其經(jīng)濟性和環(huán)保性的特點，正為人們所接受。微生物能產(chǎn)生多種改變稠油不利特性的物質，從而提高稠油的采收率。 本源微生物指存在于油藏中較為穩(wěn)定的微生物群落。主要是在油田開發(fā)過程中隨注入水進入油層的，也有的細菌是在油藏形成過程中就已經(jīng)存在。由于細菌種類的差異，有的不適應環(huán)境而死亡，有的轉入休眠狀態(tài)，也有的細菌通過自身調節(jié)而適應了惡劣的地層環(huán)境，并利用地層中有限的營養(yǎng)進行緩慢的生長。阻礙本源微生物大量繁殖的主要因素是缺乏足夠的營養(yǎng)，如氮源、磷源。只要提供合適的營養(yǎng)物質，就可以有選擇地促進有用微生物群落的生長繁殖，

10、激發(fā)其生物活性 .本源微生物驅油在注水開采原油過程中周期性地注入氧氣和氮、磷營養(yǎng)物質，激活油藏中原有微生物的一種采油技術。地層中存在有好氧菌、兼性菌及厭氧菌，注水井近井帶為好氧區(qū)，以好氧菌為主；油層深部為厭氧區(qū)，以厭氧菌為主。隨著含N、P營養(yǎng)液及氧氣的注入，首先激活近井地帶的好氧菌，好氧菌氧化剩余油產(chǎn)生有機酸、二氧化碳、生物表面活性劑等。這些代謝產(chǎn)物由注入水推進到厭氧區(qū)，從而激活厭氧菌。厭氧發(fā)酵菌產(chǎn)生有機酸、二氧化碳和氫氣，厭氧產(chǎn)甲烷菌利用乙酸、甲酸或二氧化碳及氫氣產(chǎn)生甲烷 熱水洗井化學清蠟劑微生物主要優(yōu)點技術較為成熟洗井液來源廣泛操作簡單動用設備少清蠟效果好，周期長操作簡單，動用設備少能克服

11、原油集輸過程中的結蠟問題干凈衛(wèi)生綜合經(jīng)濟效果好主要缺點引起粘土膨脹、造成近井地帶堵塞將熔化的井底重質組份推入較遠的近井地帶，造成第二次堵塞作用有限，仍需熱洗對油品質量有不良影響，污染環(huán)境油井中必須無殺菌劑對微生物品質要求高高含水井不適用4 .聚合物驅基本原理通過提高注入流體的粘度，調節(jié)油藏中油水兩相的流度比，達到擴大波及體積的目的。（1）微觀驅油機理改善了水油流度比，擴大了波及體積。水驅油時水流動能力比原油強，易發(fā)生指進，波及系數(shù)低，大部分原油不會被驅替。聚合物溶液滲入地層能力降低，粘度就提高，溶液流動降低。溶液波及范圍就得到提高，水驅油的效果則變好。增加了水在油藏高滲透部位流動阻力提高了波及

12、效率。增加了水的粘度并減少了水的有效滲透率；高滲部位所受流動阻力小，機械剪切作用弱，聚合物分子就易于纏結在孔隙中，增大高滲透部位的流動阻力。低滲透部位，聚合物分子降解作用強，分子回旋半徑就低，反而容易通過低孔徑孔隙，而不堵塞小孔徑。形成穩(wěn)定的“油絲”通道。由于粘彈性作用，拖拉攜帶盲端殘余油以及形成穩(wěn)定的“油絲”通道。聚合物具有彈性，通過孔隙就像海綿通過一樣，可以拖拉攜帶出孔隙邊緣中油滴狀的油以及使孔隙壁上的油膜變薄，將殘余油拉伸形成細長的油柱，跟下游油柱相遇即形成穩(wěn)定的油絲通道，也可能是由于油水界面的內聚力而形成多個細小油珠，并與下游油珠結合形成穩(wěn)定的油絲通道。（2）油層條件對提高采收率聚合物

13、驅適用的油藏類型是陸相沉積的砂巖油藏，砂體發(fā)育連片，不含泥巖或含量非常少。油層含大量泥巖，那么聚合物就會被泥巖吸附。氣頂油藏，或者油層具有裂縫，那么注入的聚合物會充填到氣頂中，或者沿著聚合物前進造成聚合物繞流。油層非均質性影響。當油層比較均勻時，聚合物流體推進就比較均勻，比非均質油藏推進速度慢，被聚合物流體波及到體積越大，驅油效率就越高。當油層非均質程度嚴重時，體積掃油效率提高幅度就越大。綜合考慮，油層非均質性越強(一般在0.5-0.8之間)，越適合實施聚合物驅油。地層原油粘度的影響。當原油粘度過低，那么一般水驅后孔隙中的殘余油就會很少，實施聚合物驅就沒有意義。當原油粘度過高，要想改變水油流度

14、比，則需要更高粘度的聚合物溶液，那么要求的聚合物濃度和量就高，從而需要更強的注入壓力，5 .表面活性劑驅表面活性劑是指能夠由溶液中自發(fā)地吸附到界面上，并能顯著地降低該界面自由表面能(表面張力) 的物質。表面活性劑的分子是由非極性的親油基和極性的親水基兩部分組成。在一個分子中既具有親油基，又具有親水基即構成了表面活性劑分子的“兩親性”(既親油又親水)。親油基一般是碳氫鏈，而親水基一般是COOM(羧酸基)、SO3M(磺酸基)、OSO3M(硫酸基)等。降低表面張力。當表面活性劑溶于水后，必然向溶液表面層進行定向吸附，從而引起溶液表面的凈吸力發(fā)生變化。由于水分子極性較大，當以極性較小的表面活性劑的極性

15、部分代替了表面層中的水分子時，由于表面活性劑分子的非極性部分與氣相的吸引力隨著相對分子質量的增加而增大，因此，當表面活性劑的分子代替了表面層水分子并把其非極性部分露在氣相時，減小表面張力，分子易于進入深液。 乳化。一種液體或多種液體以微小的液珠均勻地分散于另一種液體中形成的乳液，稱為乳狀液。加入表面活性劑之類的物質得到較穩(wěn)定的乳狀液，提高乳狀液穩(wěn)定性。 形成“膠束” 。當表面活性劑分子在液面層上吸附達到飽和后，新溶人的表面活性劑分子留在水溶液中。由于是個兩親性的分子，其極性部分在水溶液中能和水緊密結合在一起，然而非極性部分為了減少與水的接觸機會，采取相互靠攏、締合成一種親油基在內，親水基在外的

16、球形聚集體，此聚集體稱為“膠束”。陰離子表面活性劑：分子結構中離子性親水基為陰離子，親水基組成鹽有磺酸鹽、羧酸鹽、硫酸(酯)鹽、磷酸(酯)鹽。非離子表面活性劑：親水基為非離子性基團。由于非離子性基團的親水性要比離子性基團差得多，因此非離子性表面活性劑要保持較強的乳化作用，一般含有多個非離子性親水基，形成含許多醚鍵、酯鍵、酰胺鍵或羥基或者它們相互兩兩組合或多種組合的結構。兩性表面活性劑：分子中既有陰離子親水基又有陽離子親水基而呈現(xiàn)兩性，常用的有甜菜堿型兩性表面活性劑等。由于該種表面活性劑對金屬離子有螯合作用，因而大多數(shù)都可用于高礦化度、較高溫度的油層驅油，且能大大降低非離子型與陰離子型活性劑復配時的色譜分離效應,但同樣有價格高的缺點。 6 .氣體驅N2驅、CO2驅、烴氣驅CO2驅的原理：當CO2與原油接觸時，連續(xù)進行一些物理化學過程。首先，CO2溶于原油中，原油膨脹并降低粘度，原油中的輕組分轉入