李 科

剩余油研究及开发技术政策

李 科

（西安石油大学，陕西 西安 710065）

目前，剩余油的开采已经成为油田提高产能的重要部分。针对目前剩余油的研究现状以及影响因素，通过油藏数值模拟方法，提出了对合理的注采比、合理的采油速度、合理的井底流动压力、合理的地层压力保持水平等开发技术政策的调整，达到剩余油开采提高采收率的目的。

剩余油；数值模拟；开发技术政策

1 剩余油研究

1.1 研究现状

剩余油是指在经历了各种不同的生产方式或开发阶段后，仍保留在不同地质环境中的油藏中的原油，即剩余油[1]。对于精细油藏描述而言，最重要的目标之一就是量化剩余油在空间上的分布特征。截至目前， 研究剩余油的方法多种多样， 其中主要包括地质法、油藏工程法、试井及数值模拟法、室内实验技术等多种。不同的研究者根据研究目标的差异和资料掌握状况，选择不同的剩余油表征方法。剩余油研究的基本问题是确定单井单层剩余油饱和度，尤其是开发中后期的检查井是观察和检验层内剩余油分布最直接手段，而饱和度测井技术则是矿场确定剩余油饱和度的主要手段。

中国油田基本上属于陆相储集层，非均质性严重，原油黏度偏高，注水开发效率较低，提高采收率有很大的潜力。特别是在高含水后期，油藏剩余油呈“整体高度分散，局部相对富集”的格局[2]。而随着油田开发工作的不断进展，油藏中的油水关系更加复杂，剩余油在油藏中的分布特征也复杂化，这也一定程度上增大了剩余油表征的规模、剩余油形成与分布及沉积相影响。对于剩余油的研究，国内外众多学者均开展过相关研究。其中包括剩余油饱和度的确定方法、剩余油采收率和为高含水期剩余油挖潜工作提供依据。

关于剩余油的研究进展，其内容从最初的剩余油的分类、分布特征描述、分布模式总结，到现在的剩余油空间发育特征定量预测，研究的定量化水平不断提高[3]。研究方法也从最初的开发地质学方法、测井解释方法等向密闭取心井的分析测试、物理模拟、数理统计分析、数值模拟方法等方向发展。剩余油描述对象也从水驱后剩余油描述逐渐向聚合物驱和气驱后剩余油特征描述转变。微观剩余油描述研究的力度逐渐加大，而宏观剩余油描述逐渐降温。同时高分辨率层序地层学、储层非均质性研究、流动单元研究等也被应用到剩余油研究中来，在提高剩余油成因研究水平同时也进一步提高了研究的精度。而且研究目标也由以往重点关注宏观剩余油分布，逐渐转变为深入研究微观剩余油的分布特征。

1.2 研究内容

由于剩余油研究主要集中在油田开发中后期阶段，因此既要考虑储层因素，又要考虑油田在开发过程中的影响，涉及的内容繁多。从中分析出剩余油研究的重点内容，为精细油藏描述中剩余油表征提供参考。关于剩余油的研究主要包括：（1）对储层中的剩余油进行分类和分布规律的描述。（2）描述剩余油的形成与分布规律，并分析其控制因素。（3）利用试井、地震、测井解释、数值模拟等方法对剩余油进行描述。（4）在剩余油的研究中各学科的应用，如层序地层学，储层构型，非均质性等。（5）预测储层中剩余油的分布特征。（6）描述三次采油后剩余油的分布特征。

1.3 分布影响因素

1.3.1 地质因素

研究发现剩余油分布的主要地质因素有： 1）空间砂体的几何分布。剩余油的形成和分布受砂体的起伏形态和储层结构的控制，这将影响油井的生产能力。2）由于储层中不同微相的物性不同，影响了剩余油分布和油井的产能。3）由于砂体内部结构的不同，会形成不同的残留油聚积区，例如正韵律油藏的顶部，反韵律油藏的底部和复合韵律层的垂直向上，残留油的聚积容易形成。

1.3.2 开发因素

1）对于整个开采区块来说，由于层系不同，当采用同一个井网时，会发生层位井网的不均匀，部分油藏储层中分布有井网，部分油藏储层中无分布井网，从而在无井网分布的油藏储层中形成剩余油。2）当油田开采时采用多层开采的方式，由于开采区域各地层渗透率的差异，会造成底层各段启动压差的不同，若在开采过程中采用相同的启动压差，在低渗透油层段则会出现原油无法流动的现象，从而形成剩余油。3）油田进行分层开采时，由于各层的渗透率有所差异，导致吸水能力也有差异，这就要求在进行注水层的选择时，要考虑到沉积微相展布所带来的影响，处理好两者之间的配置关系。4）当油藏开采一段时间之后，地层压力会有所下降，导致地层中的剩余油无法开采出来，这就需要我们通过注水井注水增压的方式来平衡地层压力，保持油田的稳定生产。

1.4 研究方法

当油田进入开发中后期，油田的产能下降，为了能够提高产能，为了能够更好地利用资源，提高经济效益，剩余油的研究成为关键。而剩余油研究主要是掌握剩余油在储层空间中的分布情况。截至目前，剩余油研究的主要方法有地质方法、油藏工程方法、试井方法、油藏数值模拟方法、室内试验法等。而在剩余油研究中，油藏数值模拟方法应用的最为广泛，相对于其他的研究方法，油藏数值模拟方法操作较为简单，节省资源等具有多重优势，该方法最大的优点在于能够对剩余油的分布特征和形成机制进行定量表征。

2 油藏数值模拟

油藏数值模拟方法基于渗流力学，数学和物理方程以及计算方法，结合了油藏地质学和油藏工程原理，并利用计算机研究了地层中各种流体的渗流规律，原油的复杂驱油机理和机理，剩余油的分布，从而模拟整个油藏开发过程[4]。在油田生产项目中，评估开发计划的风险并使其最小化对于选择油田开发计划非常重要。因此在面对开发计划中风险时，需要选择合适并且可靠的数据资料，正确优异的模型建立方法也是十分重要的，能够真实地反映出油藏的实际情况，准确预测油藏的生产特征动态。该方法利用油藏数值模拟的基本原理和方法，通过掌握整个油田的开发动态，总结不同开发阶段的特点，结合油藏数值模拟的分析，分析工区的开发动态和开发过程中的各种动态油田开发效果的影响因素，识别了工区内油水流动关系、注水驱替情况和地层剩余油分布情况。该方法可以再现油田开发的实际过程，并预测地下储层的动态变化。并且，该方法在油田得到了广泛的应用，解决了相应的实际问题[5]。

数值模拟方法一般按照以下所示的步骤进行：

2.1 拟定油藏模拟的目标

在实际的油藏研究中使用数值模拟方法进行研究时，第一是要明确该研究的目的和想要获得的主要的技术指标，随之确定油藏模型各方面情况所需的全部资源，后期包括历史拟合及预测情况也就确定。

2.2 基础资料的准备

因为模拟研究所需的数据来源不同，因此应先对数据进行分析，再根据油藏开发过程，首先建立油藏的概念模型，然后建立油藏的静态模型，最后建立油藏的动态模型。

2.3 建立油藏模拟模型

数值模拟的基础工作主要包括模型的选择和建立，这是数值模拟成败的关键。 首先，确定要模拟的区域。 获得上述基本数据后，对收集到的数据的完整性，可靠性，准确性和代表性进行分析研究。 在建模过程中，筛选出能够真实反映油藏特征的可靠数据进行模拟。 在模型建立过程中，由于受限于计算机处理能力的限制，需要对精细地质模型实现网格上的粗化来达到减少模型的网格数的目的，具体包括对某些储层参数、流体参数等进行粗化，例如孔隙度、渗透率、饱和度、深度等参数，使用加权平均法或者流量计算等方法进行粗化。但总体的目标还是要使模型能够系统反映出油藏区块的地质特征。在建立油藏模拟模型时，还应充分考虑油藏的地质和动态特征。为了满足未来性能预测的要求，有必要考虑油藏历史拟合和油藏开发调整的需要。

2.4 历史拟合

对于数值模拟研究，历史拟合部分是一个十分重要的环节，它整个基本上是一个确认模型的过程。通过模拟储层的性能并与其历史数据进行比较，并且及时调整输入参数，使差异达到最小化，提高拟合程度，如此重复，最后通过静态数据的协调，使模型在一定程度上能够代表区块油藏的真实状态[6]。

油藏的动态特征受许多因素影响，因此历史拟合是一项非常困难和复杂的工作。油藏的历史拟合过程主要是适应储量，压力和含水量。通过历史拟合研究，对储集层的各种地质参数进行修正，使储集层地质模型能够客观，真实地反映储集层的地质特征和开发性能，从而提高方案预测结果的准确性和可靠性。

模型的历史拟合一般分为以下步骤： 1）将地质模型形成的数据文件转换为数字建模软件可以使用的数据文件；2）以日产量和日产时间作为控制因素，整理历史生产动态数据资料和单井的生产数据资料，共同形成模型运行所需要的历史数据。3）检验模型进行历史拟合后的结果，并与历史生产数据进行比较，检验历史拟合的完成度。4）根据拟合后的结果和历史数据的对比，对模型的参数进行合理的调整，再重新进行拟合，如此重复，直到满足历史拟合所需的要求。整个历史拟合过程可以大致分为两个步骤：首先，将整个区域压力拟合至单井压力，然后拟合饱和度（整个区域和单个井的含水率）。

2.5 油藏动态预测

油藏动态监测主要是针对油田在不同的开发阶段，有着不同动态预测的需求，这一部分解决了油田开发过程中所出现的油藏工程问题和经济分析问题，而由于开发层位的不同、井网密度的不同和注采系统的不同都会对油田的开发效果产生不同的影响，因此通过油藏的动态监测，对油田现有的开发方案进行调整优化，采用不同区块不同调整的方法选择最适合的开发设计方案，使油田的经济效益得到最大化。

3 开发技术政策优化

3.1 合理注采比

注采比是表征油田注水开发过程中注采平衡的综合指标，反映了产液量，注水量与地层压力之间的关系，是规划设计油田注水的重要依据[7]。当油田进入开发的中后期，稳产的难度越来越大，合理的注水开采方案成为提高油田开发效率的难题，如何做到油水稳定，寻找合理的注采比成为问题中的关键，合理的注采比能使油田保持一定的地层压力，具有优秀的产液、产油能力，减少了不必要的消耗，从而提高了原油的采收率。到目前为止，关于注采比的确定，油田开发过程中主要有油藏工程方法、压力恢复速度法、经验公式法、注采平衡法、矿场统计法、数值模拟法等。根据不同的油田类型，应该选取合适的注采比确定方法。

3.2 合理采油速度

采油速度是衡量油田开发速度的一个重要指标，石油企业生产经营的主要目标是最大限度地提高经济效益，保持石油产量稳定增长。因此对于石油企业而言，在油田开发的中前期，油田处于稳产阶段内，采油速度是非常重要的。合理的采油速度不仅可以充分发挥生产井的采油能力和注水井的注水能力，而且可以使注采井网的格局合理化，优化注入生产系统，从而达到经济效益最大化的目的。因此根据油田的实际开采状况，确定合理的采油速度对油田的整个发展是十分重要的[8]。目前为止，关于采油速度的确定，油田开发过程中主要有综合研究法、流动系数法、矿场统计法、数值模拟法等有效确定合理采油速度的方法。

3.3 合理井底流压

流动压力与油井产量和正常产量直接相关。 在一定的生产阶段，储层压力稳定在一定的值。 如果要稳定生产或增加产量，必须将流动压力保持在稳定值。 当流动压力与饱和压力相比太低时，由于脱气，井附近会出现三相渗流，油相渗透率会降低，采油指数会降低，原油黏度的增加油流更困难[9]。因此，确定合理的井底流压可以有效地解决上述问题，从而提高采收率。目前为止，关于井底流压的确定，油田开发过程中主要有三种：一是经验公式法；二是流入动态曲线法；三是数值模拟法。

3.4 合理地层压力保持水平

研究表明，地层压力过低会导致生产井的生产压力差减小，储层的渗流能力下降，水驱开发效果恶化。如果地层压力过高，则应增加注入压力，这将加速套管破坏速度，降低开发的经济效益。因此确定合理地层压力在油藏开发过程中有重要的实际意义。现有确定合理地层压力的方法主要有合理注采井数比法，静水柱压力法，矿场统计法。对于不同的油藏类型和开发阶段，将选择不同的最优确定方法，因此在确定地层压力的同时应选取适合油藏开发现状的方法。

4 结束语

剩余油的开采是提高油田开发中后期石油产量的重要组成部分。 随着我国大部分油田进入开发的中后期，部分油田进入中高含水阶段，油藏的原油储量减少，产量也随之出现下降趋势，而为了提高采收率，保持油田的稳定生产，需要对油藏中的剩余油进行开采。而通过油藏数值模型的建立，对油藏进行动态监测，从而制定合理的开发技术政策是有效的剩余油开采方式，其中包括注采比、采油速度、井底流压和地层压力的优化调整，从而制定综合开发调整措施，以提高油田的产量。

［1］徐守余. 油藏描述方法原理［M］. 北京: 石油工业出版社，2005.

［2］韩大匡. 关于高含水油田二次开发理念、对策和技术路线的探讨[J].石油勘探与开发，2010，37(5): 583-591.

［3］陈欢庆，胡海燕，吴洪彪，等. 精细油藏描述中剩余油研究进展[J]. 科学技术与工程, 2018, 18 (29) :145-158.

［4］崔嘉祯，刘人铜. 剩余油分布影响因素及数值模拟方法的应用[J]. 云南化工，2019，46（2）：171-172.

［5］张家琦. 油藏数值模拟辅助历史拟合技术在实际模拟区块的应用[J]. 科技创新导报, 2013 (9): 38-38.

［6］曹国华，陈鹏，李彩霞. 油藏数值模拟应用及未来发展趋势[J]. 内蒙古师范大学学报 （自然科学汉文版），2019，48（5）：465-470.

［7］王雨，陈存良，杨明，等. 复杂断块 BZ 油田合理注采比研究[J]. 石油地质与工程, 2019, 33 (2) : 92-94.

［8］王鹏. 低渗透油藏注水开发合理采油速度研究[J]. 内蒙古石油化工, 2012（3）: 139-141.

［9］刘伟哲. 试论油井合理井底流压确定方法[J]. 科学管理，2018 (11): 264-264.

Research and Development Technology Policy of Remaining Oil

（Xi 'an Shiyou University, Xi'an Shaanxi 710065, China）

At present, the extraction of remaining oil has become an important part of oilfields to increase production capacity. Based on the current status of remaining oil research and influencing factors, through reservoir numerical simulation methods, development technology policies were proposed, such as reasonable injection-production ratio, reasonable oil production rate, reasonable bottom-hole flow pressure, and reasonable formation pressure maintenance level. After the adjustment, the goal of increasing the recovery rate of remaining oil extraction was achieved.

Residual oil; Numerical simulation; Production technology policy

2020-09-03

李科（1995-），男，陕西西安人，西安石油大学硕士研究生在读，研究方向：石油与天然气工程。E-mail：like0923@foxmail.com。

TE328

A

1004-0935（2021）01-0113-04