剩余油技術(shù)發(fā)展歷程

■ 元征仁 劉 新

剩余油是對地下未采出原油的總稱，包括未被驅(qū)替劑波及到的未動油和滯留在儲層中采不出的殘余油兩部分。石油開發(fā)過程中，油田開發(fā)實踐表明，原油采收率一般只有30% 左右，三分之二的剩余石油儲量仍殘留在地下，這些殘留在地下的剩余石油儲量對于增加可采儲量和提高采收率是巨大潛力。加強剩余油相關(guān)研究、提高石油采收率是油田開發(fā)地質(zhì)工作者和油藏工程師研究重點。

技術(shù)起源

剩余油研究有較長歷史。20世紀(jì)50年代，隨著一次采油技術(shù)無法滿足人們對石油日益增長的需求，找到新油田難度加大，深入挖潛現(xiàn)有油藏成為更好選擇。水驅(qū)技術(shù)憑借高效、應(yīng)用性強特點從二次采油技術(shù)脫穎而出。1958年，Norris Johnston等通過研究上萬塊巖心分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)剩余油飽和度取決于儲層中油－水粘度比，成功證明巖心中的剩余油含量能夠作為評判某一油藏水驅(qū)能力大小的標(biāo)準(zhǔn)，為進一步提高采收率奠定了基礎(chǔ)。

發(fā)展歷程

20世紀(jì)50年代，剩余油技術(shù)處于探索研究階段，相關(guān)文獻較少。F.M.Stewart等人研究發(fā)現(xiàn)水驅(qū)過程中，油藏中游離氣能夠降低剩余油飽和度。

20世紀(jì)60年代，隨著全球石油消費量激增，水驅(qū)技術(shù)漸漸無法滿足日益增長的石油需求。在提高采收率技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，美國、加拿大已將高壓混相氣驅(qū)、火燒油層以及聚合物驅(qū)等技術(shù)成功應(yīng)用于Fairway，Glen Hummel，Golden Spike及South Cuyama等油田，提高采收率最高可達56%，驗證了經(jīng)濟高效開采剩余油的可行性。

20世紀(jì)70年代，研究重點在剩余油飽和度和剩余油分布。J.F. Tomich等人提出利用單井化學(xué)示蹤劑法測量剩余油飽和度，該方法被證明適用于多種情況下的砂巖及灰?guī)r油藏。1975年，美國成立剩余油飽和度委員會。70年代中后期，殼牌石油公司T.J. Smith等通過現(xiàn)場試驗證明了利用脈沖中子測井法能精確測定剩余油飽和度。同期，前蘇聯(lián)在杜瑪茲油田打了24口評價井研究水淹后期剩余油分布。

20世紀(jì)80年代，剩余油分布和提高采收率技術(shù)已經(jīng)引起世界各國石油生產(chǎn)者和研究人員的普遍關(guān)注。1988年，M.M.Chang從宏觀上將剩余油飽和度測量法分為單井、井間和物質(zhì)平衡法。我國在80年代初期開始剩余油的研究工作，相繼開展了油藏、油田、區(qū)塊、單井以及巖心等不同地質(zhì)規(guī)模下剩余油的空間位置、形態(tài)、數(shù)量等方面的研究，主要采用地震技術(shù)法、沉積相分析法、C/O比測井法、油藏數(shù)值模擬法、高分辨率層序地層學(xué)等技術(shù)方法研究剩余油分布。

20世紀(jì)90年代，世界主要產(chǎn)油國重視密閉取心分析和一手資料收集，注重完善動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。剩余油分布及飽和度研究精度有了較大提高。

進入21世紀(jì)，剩余油研究相關(guān)文獻數(shù)量呈爆發(fā)式增長，剩余油研究進入快速發(fā)展階段。隨著聚合物驅(qū)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，剩余油研究隨之完善。在聚合物驅(qū)剩余油研究方面，美國、加拿大等除應(yīng)用水驅(qū)常規(guī)方法外，主要采用了現(xiàn)代物理模擬、井間電磁測量、井地電位測量、體積CT和數(shù)值模擬等方法。斯倫貝謝公司和殼牌公司推出了測井?dāng)?shù)據(jù)處理軟件、地層評價軟件和地層測試數(shù)據(jù)處理軟件，為剩余油預(yù)測提供了新思路和技術(shù)。我國研究聚合物驅(qū)剩余油分布的技術(shù)和手段同國外技術(shù)水平差距不大，目前采用的方法主要有井間示蹤劑、熒光分析法、現(xiàn)代物理模擬、核磁成像技術(shù)、隨機網(wǎng)絡(luò)模擬和數(shù)值模擬等。我國大慶油田自主研制開發(fā)出的剩余油綜合描述軟件（RODS），描述精度可達到80%以上。

表1 剩余油技術(shù)發(fā)展歷程

目前，國際上確定儲層中剩余油分布仍是石油工業(yè)尚未得到完善解決的重大課題，描述宏觀及微觀非均質(zhì)性儲層中驅(qū)替后剩余油分布將是各國進行剩余油研究的重點。表1列出了剩余油技術(shù)發(fā)展歷程及各階段關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用概況。

技術(shù)研究概況

圖1 美國、英國、俄羅斯相關(guān)文獻主要研究內(nèi)容

從文獻數(shù)量統(tǒng)計來看，美國、中國、英國的研究文獻位居前列。圖1示出了世界主要產(chǎn)油國——美國、英國和俄羅斯對剩余油文獻的研究方向。其中，美國的研究較為系統(tǒng)，涉及剩余油分布、剩余油飽和度、提高采收率、挖潛、預(yù)測、潛力評估等多個方面，其中剩余油飽和度研究文獻數(shù)量最多；英國和俄羅斯文獻數(shù)量主要集中在剩余油分布和剩余油飽和度確定，另外，英國剩余油用于提高采收率方面的研究也有一定側(cè)重。

剩余油子領(lǐng)域研究應(yīng)用現(xiàn)狀

通過對文獻的分析歸類，可將剩余油相關(guān)文獻大致歸納成10個主要研究子領(lǐng)域，包括剩余油分布、剩余油飽和度、剩余油挖潛及剩余油描述等（圖2）。從圖中可以看出，進入21世紀(jì)后，剩余油各分支領(lǐng)域研究進入快速發(fā)展階段。

圖2 剩余油主要研究分支及其歷年文獻數(shù)量曲線

根據(jù)對剩余油子領(lǐng)域文獻的整理歸納，將其主要研究分支的相關(guān)技術(shù)方法進行了總結(jié)，如表2所示。

表2 剩余油研究主要分支相關(guān)技術(shù)方法