剩余油形成機理及微觀分布

1 水驅(qū)剩余油形成機理及 剩余油飽和度 2 要點： 1 剩余油被圈閉的機理 2 剩余油的微觀分布 3 剩余油飽和度 3 剩余油的概念 對于一個具體油藏 ， 在一定的開采方式下能夠采出最大數(shù)量的原油后 ，仍被滯留在儲層的原油稱為剩余油 。 在注水開發(fā)結(jié)束時 （ 即最終不再產(chǎn)油 ， 或者產(chǎn)油量低于經(jīng)濟極限產(chǎn)量 ） ，注入水掃過的部分仍存在一定數(shù)量的剩余油 ， 稱為水驅(qū)剩余油 。 在油田開發(fā)中 ， 剩余油飽和度決定了水驅(qū)油的最大驅(qū)油效率 ， 同時它也是在被注入水掃過部分實施提高采收率方法 （ 的初始含油飽和度 。 任何油藏都不可能把儲層中的原油全部開采出來 。 人們研究各種提高采收率的方法 ， 是盡量多地采出原油 ， 使滯留在儲層中的剩余油盡量少 。 4 剩余油形成的影響因素 1 巖石孔隙結(jié)構(gòu) 2 巖石潤濕性 3 流體性質(zhì) 4 驅(qū)替條件等 5 1 剩余油被圈閉的機理 6 余油形成的概念模型 如果孔隙 1比孔隙 2小 ， 并且油水兩相的粘度是相等的 ，密度也是相等的 。 如果兩個孔隙中的驅(qū)替速度不同 ， 則驅(qū)替水首先進入速度較高的孔隙 。 如果 則其中的油可能被圈閉形成剩余油 。 7 （ 1）自發(fā)滲析 毛管力是驅(qū)替動力 ， 并且毛管力大于粘滯力 。 毛管直徑較小的孔隙 ， 毛管力較大 ， 驅(qū)替速度越高 。 潤濕相 （ 水 ） 首先通過小孔隙 1達到 占據(jù) 而將孔隙 2中未流完的油流截斷 。 在大孔隙 2形成孤立的油滴或油段塞 ， 最終可能形成剩余油 。 8 （ 2）驅(qū)替 當(dāng)存在外部驅(qū)替壓力時 ， 多孔介質(zhì)中的滲流速度增大 ， 即油水界面運動速度增大 。 在流動過程中接觸角 （ 前進角 ） 增大 ， 界面曲率半徑增大 ， 毛管力作用減小 。 此時流體流動的驅(qū)替動力主要為外部驅(qū)替壓力 ， 滲流阻力主要為流體流動的粘滯力 。 孔徑越小粘滯阻力越大 ， 流動速度越小 。 較大孔隙中的流動速度較高 。 潤濕相 （ 水 ） 將首先通過大孔隙 2達到 占據(jù) 從而截斷較小孔隙 1中的油流 。 小孔隙 1中未流出的油最終形成剩余油 。 9 2 剩余油的微觀分布 10 實際儲層孔隙結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比概念模型復(fù)雜的多 。 形成剩余油的因素多而復(fù)雜 ， 包括復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu) ，巖石 、 油 、 水相互之間的作用 ， 驅(qū)替條件等 。 通過微觀模擬實驗 ， 可以觀察到在孔隙中剩余油形成的過程 ， 和驅(qū)油結(jié)束時分散的剩余油分布狀況 。 11 同潤濕性巖石形成的剩余油 （ 1）強水濕巖石： 油是以不連續(xù)油滴或段塞狀存在于孔隙中部。 12 （ 2）油濕巖石： 對于油濕巖石，剩余油則是粘附在孔隙壁上。 13 （ 3）混合潤濕巖石： 與水濕巖石相比，含油飽和度降低幅度較緩慢。在注水 25 殘余”飽和度。 混合潤濕巖石的剩余油飽和度明顯低于水濕巖石的剩余油飽和度。 14 喉結(jié)構(gòu)中剩余油的形成 （ 1）強親水孔隙 當(dāng)驅(qū)替水進入孔隙體后，水沿孔隙壁迅速向前蔓延。 在水到達出口喉道時，形成連續(xù)水相，并突然截斷油流， 還有大油滴留在孔隙體中被圈閉，形成剩余油。 15 （ 2） 中性孔隙 當(dāng)接觸角為 900， 油水界面從一個喉道通過孔隙體到達下一個喉道的推進是很均勻的 。 在界面到達出口喉道時沒有被驅(qū)替相 （ 油 ） 留在孔隙體中 ， 不存在圈閉現(xiàn)象 。 16 由此可得到如下結(jié)果： 一 、 對親水孔隙結(jié)構(gòu) ， 被圈閉剩余油總量取決于兩相流體界面從人口喉道通過孔隙體到出口喉道的形態(tài) 。 界面形態(tài)是接觸角和孔隙幾何形態(tài)的函數(shù) 。 二 、 非潤濕性連續(xù)性的破壞 （ 截斷 ） 發(fā)生在孔隙體和出口喉道的連接處 。 油相突然截斷和圈閉剩余油量是孔喉比的函數(shù) ， 而不是喉道長度的函數(shù) 。 三 、 在強水濕條件下 （ 接觸角 300 ） ， 孔喉結(jié)構(gòu)中圈閉剩余油量最多 ， 驅(qū)油效率最低 。 四 、 在中等潤濕的條件下 （ 接觸角接近 900） ， 圈閉剩余油量最少 ，驅(qū)油效率最高 。 17 向孔道中剩余油的形成 與驅(qū)替方向平行孔隙的兩端具有較大的壓差（ 驅(qū)替水容易將其中的原油驅(qū)出，在平行孔道中形成連續(xù)水相。 垂直于驅(qū)替方向孔隙的兩端處于同一（或接近）壓力剖面，兩端壓差相等（或很?。?，其中的原油很難被驅(qū)出來，存在剩余油的可能性很大。 18 孔中的剩余油 在多孔介質(zhì)孔隙系統(tǒng)中存在許多盲孔 ， 不能構(gòu)成流動通道 。 其中的原油不易被驅(qū)出 ， 而形成剩余油 。 19 道渦流形成的剩余油 在有些較大孔隙的彎曲部分的內(nèi)壁存在渦流現(xiàn)象。 驅(qū)替水則沿彎曲部分的外壁主流線通過彎曲部分。 渦流中心往往有原地旋轉(zhuǎn)的油滴，不能隨液流向前運移，形成剩余油。 20 觀非均質(zhì)性形成的剩余油 在驅(qū)替過程中 ， 當(dāng)遇到局部低滲細(xì)小孔隙網(wǎng)絡(luò)時 ， 由于滲流阻力大而不易通過 ， 驅(qū)替水會繞過細(xì)小孔隙網(wǎng)絡(luò) ，選擇性地通過周圍大孔隙網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)向前推進 。 當(dāng)在細(xì)小孔隙網(wǎng)絡(luò)之后形成連續(xù)水相后 ， 局部細(xì)小孔隙網(wǎng)絡(luò)形成 “ 孤島 ” ， 其中的原油很難被驅(qū)出 ， 最終可能形成剩余油 。 這種情況與剩余油形成的概念模型相似 。 21 在油水相間段塞的毛細(xì)管中 ，由于接觸角滯后現(xiàn)象而產(chǎn)生毛細(xì)管阻力 。 當(dāng)驅(qū)替力不能克服毛細(xì)管阻力時 ， 其中流體停止流動 ，形成剩余油 。 22 3 剩余油飽和度 23 24 水驅(qū)油結(jié)束時剩余油飽和度的大小關(guān)系到水驅(qū)油效率。 同時，水驅(qū)剩余油飽和度是實施三次采油的初始條件。 剩余油飽和度的大小和儲層性質(zhì)，和開發(fā)方式有關(guān)。 從宏觀上研究剩余油飽和度和可測參數(shù)的關(guān)系是十分必要的。 剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的相關(guān)關(guān)系。 25 要點： 1 毛細(xì)管數(shù) 2 剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系 3 修正的毛細(xì)管數(shù) 4 剩余油飽和度與修正毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系 5 粘滯力和毛管力對剩余油飽和度的影響 26 1 毛細(xì)管數(shù) 運用量綱分析和標(biāo)配原則，提出粘滯力同毛管力之比的無量綱數(shù)組，稱為毛細(xì)管數(shù)： co o 毛管力粘滯力27 2 剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系 水突破時的剩余油飽和度： 隨著毛細(xì)管數(shù)的增大，發(fā)生圈閉作用時的含油飽和度減小。 曲線有一個較明顯的拐點，大約出現(xiàn)在毛細(xì)管數(shù)為 10 6 10 7的范圍內(nèi)。 在此之前，即毛細(xì)管數(shù) 10 7的范圍內(nèi)，巖心中含油飽和度變化不大。 在毛細(xì)管數(shù) 10 6的情況下，隨毛細(xì)管數(shù)的增大，水突破時的含油飽和度明顯減小。 28 3 修正的毛細(xì)管數(shù) 提出修正的毛細(xì)管數(shù) ： co s)( 29 4 剩余油飽和度與修正毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系 修正的毛細(xì)管數(shù)和剩余油飽和度的關(guān)系曲線。所有親水砂巖的關(guān)系曲線都有一個明顯特征，即曲線有一明顯的拐點。 每種砂巖的拐點都不一樣。 可以確定注水后的剩余油飽和度和最終驅(qū)油效率。 30 5 粘滯力和毛管力對剩余油飽和度的影響 粘滯力和毛管力是水驅(qū)油過程中的主要滲流阻力，對水濕巖石剩余油飽和度有重要影響。下表是 31 1 剩余油形成和多種因素有關(guān) ， 主要有：儲層孔隙結(jié)構(gòu) 、 潤濕性 、驅(qū)替相性質(zhì) 、 原油