油藏工程交流

油藏工程交流 2008年 5月 中国石油大学（华东） 油藏工程研究主要内容 试油试采资料分析 井网研究 开发方案制定 油藏开发效果评价 剩余油分布研究 调整方案制定 提高采收率方法研究 主要 侧重剩余油分布研究 以一个刚完成的实例科研项目对各位专家感兴趣的方面进行交流。 （实例中主要包括油藏工程评价、数值模拟和方案制定和优化） 剩余油 是指可以通过加深对地下 地质 、 流体分布 情况的认识和 改善工艺水平 等措施可以采出的油气。 残余油 剩余油研究在目前国内油田开发紧迫形式下是非常必要的 ,也是油田开发研究的 重点 。 剩余油的研究已有较长的历史， 70年代，当油藏描述技术以 测井技术为 主体时， 井点剩余油 解释为剩余油研究提供了量化参数； 80年代，地震处理和解释技术的迅速发展形成了以地震技术预测储层分布为基础的 油藏描述新技术 ，在这一阶段，利用 地震响应预测 井间储层参数成为剩余油分布研究的新手段；进入 90年代，随着油藏描述从宏观向微观、从定性到定量、从描述向预测的迅速发展，剩余油的研究也开始从 以地质、测井手段为主的综合定性解释 逐步向以 精细数值模拟、水淹层测井解释以及油藏工程参数计算 为主体的定量描述方向发展。 2、剩余油微观分布 研究 目前剩余油研究的主要内容 1、剩余油宏观分布研究 3、剩余油饱和度 的确定方法和技术 驱油效率及波及体积计算法 开发地质学分析法 开发地震法 检查井和观察井岩心分析法 动态分析法 油藏数值模拟法 2、剩余油微观分布 研究 目前剩余油研究的主要内容 1、剩余油宏观分布研究 3、剩余油饱和度 的确定方法和技术 微观剩余油研究应用微观渗流物理模拟技术 ， 图像分析 ， 观察水驱油过程及微观物理模型中剩余油的形成和分布 ， 是揭示剩余油形成机理最直接和最有效的方法 ,对提高采收率具有指导作用 。 2、剩余油微观分布 研究 目前剩余油研究的主要内容 1、剩余油宏观分布研究 3、剩余油饱和度 的确定方法和技术 单井确定：岩心分析 、 地球物理测井 、 示踪剂试验 。 井间确定：多井测试法 、 井间测量法 、 地球物理测井井间预测法 、 开发地质学方法 、 油藏工程法以及开发地震学 。 油藏确定：数值模拟方法 剩余油分布规律 (1)平面上剩余油分布特征 剩余油在平面上的分布一方面主要受油层平面非均质性的控制，即砂体的外部几何形态、厚度变化、砂体连续性、渗透率非均质性、流体非均质、微型构造以及断层作用等控制；另一方面，还受开采工艺措施的控制，如井网条件、调整措施等。 （ 1）油层中断层附近； （ 2）岩性变化剧烈地区； （ 3）现有井网未控制住的边角地区； （ 4）注采井网不完善地区； （ 5）非主流线的滞流地区； （ 6）构造较高部位或构造局部高点。 剩余油的分布形式 地质因素和开发因素 剩余油在不同沉积微相中的分布直方图沉积微相与剩余油 不同的沉积微相中剩余油饱和度值不同 ,通常在 边缘相带和不同沉积微相带 结合部剩余油饱和度 较高，如河床边缘、堤岸、河漫滩亚相、天然堤和决口扇微相。 35%；堤岸亚相和泛滥平原亚相 未动用油层主要分布泛滥平原亚相，占82%，而河道亚相只有 18%。 孤东七区中 52层剩余油分布图 孤东七区中 531层剩余油分布图 孤东油田七区中剩余油分布 低渗透带控制剩余油 辛 70井区新构造图 辛 7096年 1月投产，初产 34吨，含水 孤东六区 61+2层顶面微构造图 6 初产： 水： 52% 东 2104t 98年 8月东 2日产油 19t,含水 50% 馆 4 砂体水锥后剩余油分布图 天然水驱油藏 ,边底水锥进形成的剩余油 注采井网不完善形成的剩余油 孤东油田六区馆陶组 C O 测试水淹统计表小层 统 计 井 数 统 计 层 数 油 层 厚 度( m )水 淹 厚 度( m )水 淹 百 分 数( % )备注馆 542 3 1 1 . 8 10 8 4 . 7馆 553 4 1 7 . 3 1 0 . 7 6 1 . 8馆 613 3 2 6 . 1 1 7 . 4 6 6 . 7主 力 层馆 622 2 1 1 . 8 5 . 5 4 6 . 6 非 主 力 层主力层强水淹 (2)层间水淹及剩余油分布特点 层间非均质性形成的剩余油 渗透率 吸水强度 6 6 7 8 8 10 1 2 2 3 港 7m 4 5 1 3 4 798 307 600 105 212 860 158 134 216 196 12 1000 500 234 903 796 正韵律厚油层下部水淹严重，水驱油效率较高；上部水淹程度较低，驱油效率较低。数值模拟结果表明正韵律油层不同开发阶段都具有这一特点。 (3)层内水淹及剩余油分布 上部富集剩余油（中 18 简单韵律模式油层，下部水淹程度高，中上部为剩余油相对富集部位 ,富集层段约占总厚度的 / 。 复杂正韵律模式中多段富集剩余油（中 17 层内渗流屏障形成的剩余油 剩余油分布的认识 从平面、层内、层间剩余油分布的规律可以看出： 油田开发实践证明地下储层中还存在较多剩余油富集区； 并不是传统观念认为特高含水期油藏剩余油分布高度零散，不利于进一步提高采收率； 特高含水期剩余油分布特征是总体分散、局部集中，仍存在较多的剩余油富集区。 受油藏分割性控制 。 断层夹角 高部位 复杂断块油田： 辛 47断块沙二111含油饱和度分布图 井间滞流区 油藏分割类型 断层分割 夹层分割 物性分割 水动力分割 60 600000 10 11小层特高含水期 含油饱和度图 新发现剩余油富集区 3号断层 通过发现新的断层，以及对断层进行封闭性定量评价，重新认识了注采对应关系，找到了新的剩余油富集区，提高了挖潜效果。 断层分割剩余油例子 60 60000033小层特高含水期 含油饱和度图 为了预测剩余油的多少，建立了不同类型断层分割控油的 定量预测模型： 断 层 形 式 韵 律 性 预 测 模 型 相 关 系 数 正韵律 0 1 7 0 . 8 4 2 6 断 层 垂 直 于 井 排 反韵律 5 4 0 . 8 7 2 4 正韵律 5 1 0. 81 39 断 层 平 行 于 井 排 反韵律 2 0 0 . 8 2 7 2 注： 层封堵剩余油 富集区剩余可采储 量， t ； L 断层长度， m ；H 油 层 厚 度 ， m ； 含 水 率 ， % ； 中 305层 夹层上部 H=水 48% 夹层下部 H=见水 60% （ 2）夹层发育在油层段 中部 ，油层呈 多段互层状 ，导致剩余油多段相对富集。 夹层分割模式 油井 注水井 水井 a3 油井 油井 注水井 采油井 注水井 b1 b3 b4 or 油井 注水井 采油井 注水井 c2 c4 韵律模型 无夹层 具上部夹层 具下部夹层 具上、下部两条夹层 物理模拟研究揭示夹层对剩余油富集的控制机理 说明：注水速率 4ml/色表示含水，白色表示含油。 无夹层 数学模拟 河流相正韵律厚油层夹层控制下的剩余油饱和度分布图 有夹层 夹层分割控油模拟实例： 孤岛油田中一区馆 53 未发现夹层时的剩余油分布图 发现夹层时的剩余油分布图 9有 剩余油富集区 夹层上部 有 剩余油富集区 在剩余油富集区新钻 水平井 9003年 11月投产，初期日产油 到 2004年 12月该井已累积产油 6615t。 为了预测不同夹层规模控制剩余油的多少，建立了 定量预测模型： 韵律性 夹层位置 预测模型 相 关 系 数 距 顶 部 1 / 3 8 0 . 8 1 2 3 正韵律 距 顶 部 2 / 3 9 0 . 8 9 3 7 距 顶 部 1 / 3 0 0 . 8 6 5 6 反韵律 距 顶 部 2 / 3 0 . 8 4 8 3 注： 层封堵剩余油富集区剩余可采储量 , t； A夹层面积 , H油层厚度 ,m； 水率 ， %。 厚层断块油藏 底水驱动 驱动类型 驱动类型 边水驱 注入水驱 边底水驱 底水驱 长期水驱开发 有可能转变 井间滞留区剩余油富集 水动力分割模式 井间滞留区 处于高含水开发期的油藏，仔细寻找控制剩余油富集的主要因素，在老油田找出新的潜力点，是提高整体开发效果的努力方向。 方法：水驱油机理实验分析 真实砂岩试验、砂岩薄片试验、仿真薄片试验 岩石孔喉的微观结构和各种流体物理化学性质是形成剩余油的关键原因。 2、剩余油形成机理 (1)孔隙结构是影响剩余油分布的重要因素 在非均质性孔隙网络中，小孔隙包围大孔隙而形成珠状、棒状剩余油，而当大孔隙包围小孔隙时则形成连片状剩余油 在较均匀的孔隙网络中为环状、残环状、珠状等剩余油 c、 中孔中喉结构 d、 紧密压实细喉结构 b、 大孔中喉结构 a、 大孔粗喉结构 (2)层理类型直接影响剩余油的分布 在纹理发育的砂岩中，粒度较粗的纹层渗透率高，剩余油含量低，而粒度较细的纹层剩余油含量高，甚至形成连续油相。 22号样，泥质（自生高岭石）被油浸染，呈黄色，晶间微孔含油少。粒间小孔充填油。润湿性属中性。 (5)层内渗透率非均质性及夹层的分布影响层内剩余油分布 (3)碎屑成分和结构直接影响剩余油的分布 (4)粘土矿物成分、含量及产状对剩余油分布的影响 （ E： 56 S： P： （ 1） 高渗透储层水驱前缘分头并进 （ E： 56 S： P： （ 2） 高渗透储层水洗面积大 （ E： 25 S： P： （ 3） 大孔道中的油斑及油膜不易被驱走 （ 4） 储层较低渗透部位形成局部死油区 光刻微物理模型： m （ E： 56 S： P： （ 5） 细小孔道中的原油以段塞状运移 （ E： 56 S： P： （ 6） 渐变孔有利于驱油 （ E： 75 S： P： （ 7）水的夹带作用 （ 8） 低粘原油水驱波及系数高 （ 9） 低压差下细小孔道中的 原油不易被驱出 （ 10） 高压差下细小孔道中的 原油易被驱出 （ 11） 原油在水的高速冲刷下 发生分散、变形 A、 细小孔隙网络结构中的局部死油区 D、 细小孔道 中的原油 C、 与流向垂 直孔道中的 原油段塞 E、 大孔道中 的油斑或油膜 B、 盲孔中 的剩余油 认识 微观上的孔喉差异、岩石流体性质、流体性质差异是造成水淹区剩余油分布复杂的主要原因，因此不同油藏之间开发效果存在不同。 裸眼井的测井技术主要有： 探测井筒周围油气分布的电阻率测井 针对储层物性和岩性的孔隙度测井 以探测油、气为主的复电阻率测井 井间电磁成像测井 针对储层非均质性的薄层测井 以了解储层孔隙结构的核磁共振测井 以了解地下油藏压力的电缆地层测试测井 套管井剩余油饱和度测井技术： 碳氧比能谱测井（ C/O） 脉冲中子衰减测井（ 硼中子寿命测井技术 玻璃钢套管监测测井 水淹层测井解释技术 动态监测方法 精细油藏数值模拟技术 示踪剂解释技术，数值试井方法 常规意义上的数值模拟方法 需要静动完美的结合 前后处理技术 角点网格 网格自动生成 历史拟合实时跟踪 不规则网格 窗口技术 倾斜断层模拟技术 可动边界处理技术 并行技术 三维可视化 精细油藏数值模拟 10项新技术 减少工作量，提高模型精度，提高计算速度，改善应用程度 步长选择 储量拟合 历史拟合 参数调整 阶段模型 强调参数时变 应用阶段 强调结果分析 数模3小层含油饱和度时间变化等值图 历史拟合的结果分析做重点介绍 1) 模拟层间开发指标对比； 2） 模拟层位水淹状况分析； 3) 剩余油分布特点和控制因素分析； 4) 地层压力保持状况分析； 5) 井网控制程度分析 6) 水驱效果评价与采收率预测 1) 模拟层间开发指标对比 目的：分析层间开发状况，确定层间干扰程度，明确下一步挖潜的主力方向 指标：分层开发指标统计， 总的 和 目前 的指标 层位 地质储量 采出程度 含水率 累积产油量 累积注水量 地层压力 日产油量 日产水量 日注水量1(1) 2 ) 3 ) 4 ) 5 - 1 ) 4 6 9 5 - 2 ) 4 ) 5 ) 5 ) 3 ) 4 ) 1 - 1 ) 1 - 2 ) 1 - 3 ) 2 - 1 ) 2 - 2 ) 3 - 1 ) 0 3 - 2 ) 3 - 3 ) 0 1 - 1 ) 0 1 - 2 ) 1 1 - 3 ) ( 1 ) 0 01 0 ( 2 ) 6 206 6106 ) 1(2) 1(3) 2(4)2(52(5(4) 3(5) 6(5) 7(3) 7(4)8(18(18(18(28(28(38(38(39(19(19(10(1) 10(2)采出程度，同时加强与其他方法分析结果对比，相互验证计算结果 2) 模拟层水淹状况分析 目的： 明确计算层位的水淹程度 方法： 分层统计每个小层的不同含水级别下控制的面积、储量、剩余可采储量的百分数。 ( ( ) / )( ( ) / ) ( ( ) / ) r w w w w w r o w k S 卫 2 断块层内水淹面积分布 层位 45 51 3 1 5. 86 5. 56 卫 2 断块层内水淹储量分布 层位 45 4 卫 2 断块层内水淹面积分布 层位 45 51 3 1 5. 86 5. 56 卫 2 断块层内水淹储量分布 层位 45 4 注采系统不完善，大部分还没有动用，完善井网 储层物性差，加强注采系统的强度 8 - 6 小 层 水 淹 面 积 分 0080%8 - 5 小 层 水 淹 面 积 分 0080%不同层位的不同水淹范围意味着不同的措施方向；如果剩余储量主要集中在高水淹区域，适合于三采；反之适合与调整井网等常规水动力学方法 层内水淹指标分析 利用数模计算结果，还可以计算出波及系数 根据波及系数的定义，在油水两相条件下，水波及后肯定引起含油饱和度的下降，因此可以根据含油饱和度变化判断每个网格是否被水波及到。但是地层压力的变化也会使油水弹性能量释放，引起地层中油饱和度的变化，所以在判断是否被水波及到时应该考虑这一因素的影响。假设地层是刚性的，油水具有弹性，弹性压缩系数分别为 、 ，（ 1/ ，初始状态下地层中只含有束缚水，饱和度为 ，原始含油饱和度为 ，原始地层压力为 ，（ ，当地层压力变为时，单位岩石孔隙体积内油水释放的弹性能量为 1： 由于束缚水是粘附在岩石表面上的，不会参与流动，这部分弹性能量的释放以纯油流的形式采出，同时引起地层中含油饱和度的降低，降低的数值也就等于束缚水的膨胀量，即 。利用 ( 2) 式比较任何一个时刻的含油饱和度与初始时刻含油饱和度的差值，如果该式成立，则证明除了弹性挥发使含油饱和度减小外，还有注水因素的影响，即水已经波及到该网格块。 0, , ,分别为网格 ( I ,J ) 处时刻该网格的含油饱和度和压力大小。统计每个小层每个时刻满足上述条件的网格块，将它们的油层孔隙体积累积求和再除以该层总的孔隙体积，即可以得到该层的体积波及系数。 前沿饱和度 3) 剩余油分布特点及控制因素 目的： 寻找挖潜的平面位置 指标： 分层绘制每个计算小层的剩余油饱和度、含水率、剩余储量丰度、剩余可采储量丰度的等值线。 高含水开发期，采用以上的指标综合评价。 需要做适当的运算 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350005001000150038 1539 183 121331117391 43111 8239 2043816 43121 723 914231 118439161 38 1683 10171311 14631 01683 121363101 963101 863101 4638 1583111 86201 6638 1713 91433101 733101 3531 213539 2053916 83101 6739 167391 5431 03 11N 1 73113 1213 71116 8311 391473 1114 131 0195311 97039 1503821 12431133111 93 10173 1016312 17381 31392039 1738139310 1923 1213 23 1119 1312 131391 81201 622 01003 1117 639 1663 1116 6312 171 3101 413101 6631215639148311310 N 1 6311 196238 4310 1453 1116 539163392033 91833 1112 52 110531131133 1119 539 17439 283101 53310 263922831013 3311 126311 1783128 310501103 1217331 0 0 10 0 0 1 50 0 2 00 0 2 50 0 3 0 00 3 5 00050 01 00 01 50 03 8153 9183 121 33111 739 143 111 823920 43 8164312 1723914 2311 184391 61 38 168310 17131 114631 016 83121 3631 019 6310 18631 014 638 15831 118 62 0166381 7139 14331 017 331 013 5312 135392 053 916 831 016 739 1673 915 4310 0531 113 121 37111 6831 1143 931 114 13101 953 11839 1893121 7901703915 03822 112 4311 X 1 93311 19310 17310 161738 1313 920391 7381 393101 92312 13231 11913 1213 1391 812016 2201 0031 117 6391 6631 116 63 1217 1 310 14131 016 63 1215639 148311 16311 19623 84310 14531 116539 163392 033918 331 112 5211 0531 1195391 743 92831 015 3310 2 1 8731 023 1112 83101 333 1112 63 111 7831 21 0103121 733 121 8030608090959698100剩余油饱和度 含水率 0 500 1000 1500 20 00 2500 3000 3500050010001500381 539 1831 213311 1739 14311 18239 2043 816 4312 1723 914 23 1118 439 161 3 816831 01713111 463 1016 83 1213 63 101 96310 186310 1463 8158311 1862016 638 17139 1433 101 73310 1353121 353 9205391 68310 16791673 915431 01312 137311 16831137 11439 X 1 873 914 7311 141310 195311 9312 1792017 039 1503822112 43 1131 0173 1016173813 1392039 1738 1393 101 9231 213231 11913121 313918 1201 62201 00311 1763 9166311 166312 171 31 01413 101 66312 56391 48311 9623 84310 14531 1165391 6339 2033 918 3311 1252110 531 1131 11953 9174392 8310 153310 23 1039 283 1013 33111 2631 117 83 12 3 105103 1217 33121 801102030405060708090311193101731016T 5 73121738131392039173813931019231213231119131213139181201622010031117639166311166312171 3101413101663121000 1000 1500 2000 2500 3000 3500050010001500381539183121331117391431118239204381643121723914231118439161 381683101713111463101683121363101963101863101463815831118620166381713914331017331013531213539205391683101673916739154310731192312137311168311 剩余储量丰度 剩余油饱和度 储量 丰 度 水淹状况图 采出程度 以正理庄南区西为例 3) 剩余油分布特点及控制因素 综合剩余油控制因素： 井网、断层、沉积微相、物性控制剩余油分布 程序化 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350005001000150038 1539 183 121331117391 43111 8239 2043816 43121 723 914231 118439161 38 1683 10171311 14631 01683 121363101 963101 863101 4638 1583111 86201 6638 1713 91433101 733101 3531 213539 2053916 83101 6739 167391 5431 03 11N 1 73113 1213 71116 8311 391473 1114 131 0195311 97039 1503821 12431133111 93 10173 1016312 17381 31392039 1738139310 1923 1213 23 1119 1312 131391 81201 622 01003 1117 639 1663 1116 6312 171 3101 413101 6631215639148311310 N 1 6311 196238 4310 1453 1116 539163392033 91833 1112 52 110531131133 1119 539 17439 283101 53310 263922831013 3311 126311 1783128 310501103 1217331 利用数值模拟的结果，还应该得到单井控制储量，控制可采储量的参数。 计算控制储量的步骤如下：）计算每口井所在网格块的地质储量，该储量应该为网格块所在井控制；）顺序寻找每个非井所在网格块在东、南、西、北四个方向上距离最近的