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本帖被 cllipe 从 石油地质 移动到本区(2011-12-19)
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目 录
一、选题依据及目的意义
二、国内外研究现状
三、研究思路及技术路线
四、主要研究内容及拟解决的关键问题
五、预计提交的主要成果及创新点
六、目前已完成的工作
七、总体计划安排
参考文献一、选题依据及目的意义
石油是经济发展的命脉，事关国家能源安全。“稳定东部，发展西部”是我国石油工业的长期发展战略，东部老区产量占全国总产量的75％以上，稳定东部是国家能源安全的基础。而稳定东部的关键是增加资源，一是在成熟探区寻找隐蔽油气藏，增加探明储量，但勘探难度越来越大；二是在已开发油田寻找剩余油、增加可采储量，但需要理论和技术创新。据估算，我国老油田的采收率每提高一个百分点，就可增加可采储量1亿多吨，相当于发现一个5亿吨级的大油田，并且由于老油田地面基础设施比较完备，其经济效益较好。因此，寻找剩余油富集区已成为老油田开发调整、提高采收率的关键。
胜利油田是中国第二大油田，以典型的陆相油藏、特别是河流相油藏为主，已全面进入“三高”生产阶段，产量递减加快，油田开发形势严峻。然而，原油的采出程度只有22％，当前技术下预测的采收率只有28.9％，挖潜剩余油、提高采收率的潜力仍然较大。因此，加强剩余油研究并提出高效的挖潜措施，减缓老油田产量递减成为胜利油区最紧迫的任务之一。目前胜利油区动用地质储量在30亿吨以上，若通过理论创新提高采收率1％，即可增加可采储量3000万吨，相当于发现一个1.5亿吨级的整装油田，因此在老油田寻找剩余油富集区、提高采收率对胜利油田产量的稳定和持续发展具有重要意义。
胜利油田的油藏类型多以河流相沉积为主，且存在许多河流相正韵律油层，这类油层对胜利油区的产量贡献率较高。胜利油田有整装油田四个，动用地质储量11.95亿吨，占胜利油田的32.2％；累积产油3.75亿吨，占胜利油田的45.3％；2004年年产油量952万吨，占胜利油田的35.6％，无论从储量规模还是产量贡献率看整装油田均在胜利油田占有举足轻重的地位。整装油田河流相储量总计为8.6亿吨，其中厚油层储量3.3亿吨，厚油层中的正韵律厚油层储量2.1亿吨，这块储量的产量高、采收率高，因此，研究这部分油层的剩余油分布规律，寻找剩余油富集区，对提高老油田采收率具有重要意义。
本文重点研究整装油藏曲流河的剩余油富集规律，在胜利油田，围绕河流相正韵律厚油层的调整挖潜，已经开展了精细油藏描述研究，但对河流相正韵律厚油层剩余油富集的控制机理及分布规律研究的还不够，对控制该类油藏剩余油分布的主要因素夹层和储层优势渗流通道没有进行系统的研究。为此，本论文将重点进行曲流河构型分析，研究各构型要素参数，建立曲流河三维构型模型，分析各构型要素及开发措施对油藏剩余油分布的控制作用，为寻找和挖潜剩余油、提高采收率提供指导。
二、国内外研究现状
通过文献检索和查新表明，对于复杂非均质油藏的剩余油分布研究，“九五”以来国内（特别是胜利油田）开展的精细油藏描述大大提高了其研究水平，在矿场实施挖潜措施取得了较好的效果。但随着研究的深入和油田开发难度的加大，发现新的问题需要解决和进一步进行攻关研究。
到目前，关于剩余油形成机理、分布规律以及描述驱油效率、波及系数等方面的研究已有大量的成果和内容，但涉及到与本论文研究相关的研究主要表现在以下四个方面：
（一）储层非均质性是控制剩余油分布的重要因素
长期以来，人们对“宏观”的砂体规模以及“微观”孔隙规模的研究较多，已达到较高的程度，也取得了较好的应用效果。宏观方面，韩大匡（1995）对高含水后期剩余油的分布类型进行了总结：①不规则大型砂体的边角地区，或砂体被各种泥质遮挡物分割所形成的滞油区；②岩性变化剧烈、主砂体已大面积水淹、其周围呈镶边或搭桥形态存在的差储层和表外层；③现有井网控制不住的砂体；④断层附近井网难以控制的部位；⑤断层的高部位、微构造起伏的高部位以及切叠型油层的上部砂体；⑥井间的分流线部位；⑦正韵律厚层的上部；⑧注采系统不完善，如有注无采、有采无注或单向受效等而遗留的剩余油。微观方面，孙焕泉等（2002）将特高含水阶段孔喉网络中剩余油分布形态归纳为5种模式:①网络状，孔喉网络的大部分空间充满剩余油，多见于纵向剖面上水淹程度较低部位，强水淹部位薄片亦有个别见网络状剩余油分布；②斑块状，孔喉的部分空间充满剩余油；③孤滴状，孔喉中剩余油零散分布，呈不规则或圆形的孤立油滴、油珠；④油包水及水包油状，油呈厚环状包裹着一团水或一团油被水环包裹；⑤油水混相，油水混在一起在孔喉网络中渗流。这5种微观剩余油分布模式在同一薄片中经常都可见到，不同薄片的差异是占主导地位的剩余油分布模式不同。
然而，随着油气开发程度的不断深入，不难发现传统的储层非均质研究主要集中在层内、层间、平面及微观等方面，缺少砂体内部侧向非均质规模，且砂体内部结构控制的剩余油挖掘逐渐成为油田开发的主要目标，因此，砂体内部的非均质（如复合砂体内部成因单元之间的界面、砂体内部夹层等）及其对剩余油分布的控制作用则显得越来越重要。但是，这种“中观”规模的砂体内部构型（储层内部构成单元的几何形态、大小、方向、分布及相互叠置关系）的研究目前尚较薄弱（图1）。自从美国著名的河流学专家Miall于1985年提出储层构型的概念及研究方法以来，很多学者开展了储层构型研究。二十年来，储层构型研究主要是针对露头和现代沉积开展工作，取得大量研究成果，几乎涵盖了所有水道化沉积，如冲积扇（Neton et al.,1994）、溢岸沉积（Willis & Behrensmeyer, 1994）、扇三角洲（张昌民等，1996）、三角洲平原（付清平，李思田，1994）、浊流沉积（Clark et al.,1996）、潮汐水道（解习农等,1994）、辫状河（于兴河等,2004）及曲流河（JIAO Yangquan et al.，2005）等，而对地下储层构型研究甚少，特别是对储层构型的三维建模研究更为少见。
近年来，众多国内外学者对地下储层构型研究也进行了尝试,但研究成果及认识主要集中在构型要素成因分析（马立祥，1992，1997）、单井构型要素分析（李双应等，2001；李阳等，2002）、二维剖面、平面构型研究（Miall,2002；尹太举等，2001，2002；赵翰卿，2002；陈清华等，2004）以及地下储层构型特征对剩余油的影响（李庆明等，1998；刘华，2004；何文祥，吴胜和，2005）等方面。就已有的研究成果而言，尚未形成系统的储层构型分析方法，构型层次研究也不够，目前只达到单一微相规模，尚未达到微相内部的构成单元的级次（如曲流河点坝内部的侧积体、河口坝内部泥质及钙质夹层）且对不同规模的构型要素控制的剩余油分布模式认识不清。
（二）河流相正韵律厚油层夹层对剩余油富集的控制作用
夹层是指砂层中非渗透性或渗透性很差的一类岩石。它直接影响砂层垂向上渗透率变化，是造成层内非均质性的主要原因。
夹层隔挡控油是指油层内的不渗透或低渗透夹层在韵律段内垂向渗透率远低于水平渗透率，从而阻止了注入水因重力作用而沿底部突进的趋势，当射孔方式为油层顶部射孔时，在夹层的下部形成剩余油富集段；或者是由于夹层的分隔导致韵律段上部薄油层注水不见效。
层内夹层分布状况对油水运动和开发效果起着很大的影响。夹层的出现减小了储层的纯总比，从而丧失了部分流体渗流的有效截面积和有效厚度，降低了油层动用程度。胜坨油田相同相带中具有相近渗透率的储层统计表明，层内夹层发育与否或发育程度差异，往往使得油井生产效果不同。在没有夹层或层内夹层少的厚油层中，平均含水率相对高，含油饱和度相对低；相反，层内夹层发育的厚油层中平均含水率相对低，而含油饱和度相对高。厚油层内不稳定夹层越多，其油水运动与分布也就越复杂。
层内夹层在油层中普遍存在，特别是对于像胜利油田这样的陆相砂泥沉积盆地，河道砂、三角洲砂、浊积砂等储集体内夹层极为发育，夹层的存在导致垂向上流体流动受阻，局部层段驱替效果变差，剩余油富集。夹层的发育规律主要受沉积作用的影响和控制。
对于夹层的研究前人已做了大量工作，对于夹层的类型、夹层的成因和分布模式进行了较为系统的研究，对夹层控制剩余油的分布也做了一定的研究。
胡书勇、南力亚等2003年在测井技术杂志上发表的“陆相碎屑岩储层隔夹层成因、特征及其识别”一文认为：陆相储层隔夹层是形成储层流体流动非均质的主要因素之一，也是储层精细表征的重要内容。全面认识隔夹层的成因、特征、分布和识别方法对精细表征油藏地质特征，研究剩余油分布，进而采取有效的工程措施都具有重要意义。陆相储层隔夹层主要分为泥质隔夹层、钙质隔夹层和物性隔夹层三大类。根据岩性和物性特征，可识别取芯井隔夹层类型；根据不同隔夹层的测井响应特征可识别非取心井的隔夹层。隔夹层的各种电测曲线绘制成蜘蛛网图模式，泥质、钙质和物性隔夹层具有不同的网形模式，可作为隔夹层的划分依据。
陈程、孙义梅等认为：油田开发后期，厚油层内夹层是控制复杂水淹形式的主要地质因素，是合理调整层内注水结构和产液结构的基础，因此研究夹层及其分布规律具有重要意义。研究表明：双河油田厚油层内部夹层发育，夹层岩性主要为深灰色或灰色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、钙质砂砾岩、泥粉质砂砾岩；夹层的物性上限是：渗透率为20×10-3μm2，孔隙度是12.5%；各类夹层具有明显的电性特征，可以利用自然电位的异常幅度和微电极幅度差判别夹层；夹层分布具有明显的规律性，可以划分为三种分布模式：随机型、过渡型、连续型，体现了夹层在厚油层内纵向、横向和平面分布的差异性。
针对块状底水油藏的储层具有非均质性较为严重，夹层分布变化大，采用传统地质建模方法难以描述夹层大小及延伸长度的实际情况，崇仁杰、宋春华等应用“二步建模”方法进行夹层模型建立，即先用随机模拟方法建立夹层预测模型，再利用此模型对储层属性模型进行校正而建立储层属性模型，从而解决了传统建模方法中存在的问题，使得油藏模拟研究变得快捷和准确。
从所检国内外文献中可以看出，夹层的研究已受到很多专家的重视，并进行了大量研究，特别是对夹层成因、特征和厚油层内夹层分布特征研究得较多，但对夹层的控油机理和夹层控制下的剩余油分布规律研究较少，并且缺乏从夹层控油机理、夹层预测到夹层隔挡的剩余油挖潜的系统研究。
（三）开发措施对剩余油富集的控制作用
目前，大多数油田尤其是东部油田都已经二次采油末期，有些已经进入三次采油，他们大多数采取聚合物溶液、碱溶液、表面活性剂溶液或体系、二氧化碳、水蒸气等进行驱替，考虑到油价的上涨以及石油资源的短缺，可开展更高“层次”的采油（如四次采油等）这样有必要对水驱及其它驱替剂驱后的“残余油”的分布规律及原因进行研究。剩余油分布研究可以分为宏观分布研究、微观分布研究和饱和度研究三大部分。俞启泰从地质规模角度将剩余油研究分为微规模、小规模、大规模和宏规模四种。
在微规模的研究上，可以通过微观模型进行物理模拟实验，找出剩余油的分布规律。微观模型(光-化学刻蚀的仿真孔隙模型和砂岩微观模型)由于其分别具有直观性和真实性的特点，可以直接地观察到驱替剂驱油的过程和渗流方式，找出剩余油的微观分布规律，从而为油田注水开发和三、四次采油研究提供重要手段。所以，以微观模拟实验为基础，从储层微观孔隙结构特征研究剩余油形成的过程、微观分布、数量及其重新运移富集方式，对于正确揭示剩余油分布及开采规律具有重要意义。
微观分布研究就是从微观、小尺度研究孔隙结构、孔隙的连通性等对剩余油的分布的影响。国内外许多学者在剩余油形成微观机理方面做了大量的研究工作。普遍认为在油田注水开发过程中，储层的孔隙结构非均质性及油层孔隙表面物理性质的变化等是影响水驱油效率和采收率的重要因素。前苏联学者多采用以岩心分析及注水模拟为基础的方法；以室内模拟、观察为主分析微观驱油过程中残余油形成的两种机理及其在孔隙网络中的分布规律。微观实验研究早期使用的模型比较简单，多为玻璃充填模型或毛细管模型，其孔隙结构距真实较远，尤其是吼道大小可以为油层孔隙吼道大小的十几倍，几十倍，甚至上百倍，与实际岩石相差很大。二十世纪六十年代Davis和Jones用光刻技术制成了多孔介质孔隙系统的图案，制作了孔隙网络模型。后来，Bonnet、Lenormand和Mahers用光成像和化学腐蚀的方法制作尼龙微观模型。
国内也有相当一部分学者对剩余油方法进行研究，俞启泰认为，当前，对微观剩余油研究的内容及手段主要有：（1）微观物理模型研究，主要利用仿真物理模型进行微观多相驱替实验，研究其驱油机理和剩余油分布；（2）剩余油的物理—化学性质及组分研究，这类研究可以为开采剩余油的对策提供重要的依据；（3）孔隙结构及微观驱替机理研究，这是直接研究孔隙剩余油的有效方法。该方法是利用切片直接观察剩余油在孔隙中的分布规律。谢俊等研究认为，目前研究剩余油微观分布主要采用微观物理模拟、物理化学性质及组分分析、孔隙结构及微观驱替机理分析和计算机模拟技术。高博禹等的研究给出微观剩余油形成与分布的研究主要有以下两种方式：含油薄片技术和微观孔隙模型技术。应用含油薄片确定剩余油饱和度的方法也就是岩心分析技术，通过对检查井进行密闭或高压取心以保持岩心在地下的真实面貌，对岩心含油薄片进行分析以确定油层孔隙中剩余油的分布形态，油水分布状况等。该方法为研究剩余油的形成与分布提供了两点依据：能够对取心井所在区域进行水淹程度和剩余油饱和度评价；可以为间接预测微观剩余油饱和度提供必要的参数。而微观模型技术又包括砂岩微观孔隙模型驱替实验方法和仿真孔隙模型驱替实验方法以及随机网络模拟法。微观孔隙模型驱替实验方法是应用油藏具有代表性的岩心为实验研究对象，建立水驱油物理模型，进行驱替实验，直接描述剩余油的形成与分布。该方法是目前研究剩余油最方便最直观的方法。随机网络模拟法是随着现代计算机发展而产生的一种模拟微观水驱油过程的新技术。在对岩石的微观孔隙结构和润湿性进行充分认识的基础上，将岩石的孔隙结构特征、物理化学性质转换成三维数据体，将三维数据体输入应用定向渗流理论建立起来得随机网络模型，在计算机上模拟水驱油的微观动态过程，从理论上探讨了微观孔隙结构及润湿性对微观剩余油形成与分布的影响，使微观剩余油研究达到可视的效果。八十年代我国学者郭尚平院士开始使用光刻理想孔隙模型及光刻复制仿真孔隙模型，模型尺寸较为接近实际岩石，而且孔隙和吼道的几何形状、连通关系及润湿性与实际岩石十分相近，但模型的介质缺乏真实性。九十年代孔令荣、曲志浩等首次研制成功了直接用岩心制作的砂岩微观孔隙模型，这种模型基本保持了砂岩的原始孔隙结构，也保存了大部分胶结物和填隙物，模型孔隙结构和润湿性与实际油层基本一致，为真实的模拟实际油田注水过程提供了比较理想的手段。
（四）微观剩余油分布规律
美国学者Lenormand通过大的蚀刻模型的驱替实验，研究了孔隙级的渗流规律及分形描述方法。我国学者郭尚平院士等也利用微观物理模型对渗流机理进行了大量实验研究，解释了注水指进发育的孔隙级机制，并阐述了油水二相渗流机理。朱九成等则开展了不规则有界渗流场中指进前缘的分形维数及剩余油分布的系统实验研究。陈亮等制作了高、中、低渗3层平行排列分布的蚀刻模型并研究了这种情况下的剩余油形成机理。曲志浩等制成真实岩心微观驱替模型，并利用它研究贾敏现象对剩余油分布的影响。邬侠等对聚合物驱后的剩余油分布特征进行了研究与具体的阐述。孙卫等利用真实岩心微观模型分析研究了安塞特低渗透油田的水驱油机理。卢祥国等提出了“非均质地层内较低渗透层聚合物驱之后剩余油主要分布在中底渗透层”。贾忠伟等分别对水驱、活性水驱、聚合物驱、三元复合驱和泡沫复合驱后的剩余油分布情况进行了研究，并针对各种情况提出了驱替方法并总结出驱替后的剩余油分布规律；孙建孟等对聚合物驱后的剩余油进行了深入的研究提出了“孤立状剩余油增多,网络状剩余油减少”的剩余油分布规律。Chatiae等认为剩余油的微观分布分为3种形态：占据1个孔隙空间的单液滴；占据2个孔隙空间的双液滴；占据3个孔隙以上的枝状液滴。
综上所述，微观剩余油分布规律既包括使用不同的驱替剂（水、聚合物、表面活性剂）驱后的剩余油分布规律，也包括模拟三维立体空间驱后微观剩余油分布规律。但由于大部分实验并未以真实砂岩实验为基础，影响实验结果的准确性。因此，以储层微观孔隙模型研究为基础，制作真实岩石模型，进行剩余油微观驱替实验和渗流图像定量处理是当前该领域的研究趋势。
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