水驱油藏平面剩余油分布实验研究

贾永康，喻高明，王丹凤，张远弟

（1.中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津300459；2.长江大学非常规油气绿色开发国际研究院，湖北武汉430100；3.华北油田第二采油厂地质研究所，河北霸州065700）

水驱油藏平面剩余油分布实验研究

贾永康1，喻高明2，王丹凤3，张远弟3

（1.中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津300459；2.长江大学非常规油气绿色开发国际研究院，湖北武汉430100；3.华北油田第二采油厂地质研究所，河北霸州065700）

我国大部分水驱油藏已进入中高含水期，产量递减明显，采出程度较低，还有相当可观储量的剩余油在地下未被采出。精确的油藏描述成为下步实施稳产、增产措施的前提条件，笔者结合物模实验与数值模拟技术，针对常用井网注水开发后油田的剩余油分布进行了研究，并取得了规律性成果，为水驱油藏中后期剩余油的挖潜工作奠定了地质基础。

水驱油藏；剩余油；物模；数值模拟

我国油田90%依靠水驱开发，平均采出程度为35%，一半以上原油未被采出。在勘探成本高、难度大的形势下，提高油田剩余油采收率意义重大。油田开发过程中，油藏描述是油田开发方案制定的地质依据，也是后期动态分析与开发调整的基础，其准确性直接影响开发方案的实施效果乃至调整策略的成败。因此认清油藏剩余油分布规律，成为业内普遍关注的一大难题[1]。

1 研究思路

笔者通过实验展开对平面剩余油分布规律的研究，并利用数值模拟技术对实验结果加以论证[2-4]。以1/ 4反九点井网为研究对象（见图1），借助填砂平板模型（见图2）进行水驱油实验，通过测定反九点井网注水开发后平板模型不同位置处的剩余油采收率的方法，研究开发过程剩余油在平面上的分布规律，依据此规律确定反九点注水开发后改变注水方式（角井转注或边井转注）开发剩余油的可行性。

（1）反九点井网开发后剩余油平面分布的实验研究：①模拟1/4反九点井网开发过程；②研究反九点法开发后剩余油在平板中心处的分布情况；③研究反九点井网开发后剩余油在井眼附近的分布情况。

（2）改变注水方式后开采反九点注水开发剩余油实验：①模拟1/4反九点井网开发过程；②改变注水方式，将其中一口生产井转为注水井（角井转注或边井转注），记录另外两口生产井的采出油量。

图1 1/4反九点井网示意图

图2 平板模型照片

2 实验流程及步骤

实验流程（见图3），测试步骤如下：（1）填砂后平板模型装入实验流程，抽真空2 h饱和地层水，计算进入模型液体的体积VL。

（2）以恒定速度（Q=3 mL/min）将地层水从模型侧面注入模型并测定渗透率。

（3）建立束缚水饱和度。以恒定速度（Q=3 mL/min）将配制好的高黏油注入模型，直至模型出口端不再有水被驱出。分别测定模型入口端油的累积体积V1，出口端流出油、水累积体积V2、V3，计算束缚水饱和度Swi。

（4）水驱油测定采收率。以1.366 mL/min的速度将注入水从注水井注入模型，分别测定三口生产井出口端被驱出的油量，并记录驱替时间。当生产井出口端开始有水出现时，记录产出油累积体积和时间，以此计算无水采收率，继续水驱油至三口生产井含水率达到98%为止，记录被驱出油的总体积，计算剩余油饱和度和最终采收率。

（5）改变注水方式。将其中一口生产井转注，继续驱替至生产井含水率达到98%，记录剩余两口生产井的出油量，计算转注后两口生产井提高的采收率。在平板两对角线交叉点处加开5号井，继续驱替，记录三口生产井的出油量，计算提高的采收率。

图3 平板水驱油实验流程示意图

3 实验结果分析

3.1 反九点井网开发后剩余油平面分布实验

（1）本实验1/4反九点注水的平板模型示意图（见图4），反九点开发各生产井见水时间和总采收率对比柱状图（见图5，图6）。

图4 1/4反九点注水的平板模型示意图

图5 反九点法注水开发各井见水时间图

图6 反九点法注水开发各井总采收率对比图

以上实验数据表明，对于平面非均质油藏，在反九点井网注水开发中，见水最快的生产井（4号井），最终采收率最低；见水最慢的生产井（3号井），最终采收率最高。

（2）反九点法驱替结束后，将平板中心5号井打开生产，继续驱替2 h（见图7）。

图7 反九点法驱替之后打开5号井示意图

图8 反九点井网示意图

实验得到5号井贡献的采收率为0%。表明反九点法开发油藏后，在注水井和角井连线的中点处无剩余油存在，即方形虚线区域无剩余油存在（见图8）。

（3）将平板中心处5号井打开后转注，其余四口井生产（见图9）。

图9 平板模型注水示意图

图10 各生产井提高采收率图

结果表明，沿反九点法中的注水井附近低渗方向上布置的生产井提高的采收率为1.847%，对角井提高的采收率为2.980%，其余各井均无油产出（见图10）。因此可知，反九点法驱替过后，沿注水井附近高渗区域的剩余油不多，剩余油主要分布在对角井井眼附近和注水井附近的低渗方向上。

3.2 反九点注水后改变注水方式开发剩余油实验

分别将反九点注水平板模型（见图11）中的2号、3号、4号生产井在含水率达到98%时转注（见图12，图14，图16），分析其对各生产井采收率提高的贡献情况（见图13，图15，图17）。

图11 1/4反九点注水平板模型示意图

图12 2号井转注开发平板模型示意图

图13 2号井转注开发时各生产井提高采收率

图14 3号井转注开发平板模型示意图

图15 3号井转注开发时各生产井提高采收率

图16 4号井转注开发平板模型示意图

图17 4号井转注开发时各生产井提高采收率

综合分析以上结果：在改变注水方式后，无论是角井转注（五点法）还是边井转注（排状注水），在注水井附近高渗区域布置的3号井提高的采收率都较小甚至为零，提高的采收率的贡献主要来自对角4号井和注水井低渗方向的2号井。因此可知：反九点法驱替过后，沿注水井附近高渗区域的剩余油不多，剩余油主要分布在对角井井眼附近和注水井附近的低渗方向上，与3.1中“反九点井网开发后剩余油平面分布实验”的结论相同。由此，1/4反九点井网水驱后的平面剩余油分布（见图18）。

图18 1/4反九点井网水驱后的平面剩余油分布示意图

4 数值模拟研究结果

根据平面剩余油分布物理模拟实验的实验方法和实验步骤，数值模拟部分采用Eclipse软件对物理模拟实验进行数值模拟，得到结果与物理模拟结果对比（见表1）。

表1 物理模拟与数值模拟实验结果对比

通过表1对物理模拟与数值模拟实验结果进行对比，可以发现，在两种实验下实验结果比较接近，结果吻合较好。说明数值模拟建立的网格模型很好的反映了物理模拟的填砂平板模型，反演了实验室条件下的反九点井网水驱油和油井转注过程，实验结果比较可靠。

［1］杨勇.剩余油分布规律影响因素分析研究［J］.石油天然气学报，2009，31（1）：100-103.

［2］周炜，唐仲华，温静，等.应用数值模拟技术研究剩余油分布规律［J］.断块油气田，2010，17（3）：325-329.

［3］石立华，高志军，薛颖，等.纵向非均质油藏水驱油实验研究新方法［J］.油气地球物理，2012，（2）：17-19.

［4］贾永康，喻高明，张海磊，等.优势剩余油分布研究方法综述［J］.中国化工贸易，2013，（10）：26-27.

电极材料改性新法可大幅提高电容器容量

南京理工大学格莱特纳米科技研究所夏晖教授课题组，尝试通过材料改性解决容量瓶颈，即在能源材料化学结构中引入或拿出一些原子或基团，来改善材料本身较差的电化学特性。该成果近日发表在最新一期国际权威刊物《先进材料》上。超级电容器作为一种新型的高效储能装置，可以在短短几十秒时间内完成充电，并拥有数十万次的使用寿命。目前，市场上商业应用的超级电容器多采用活性碳材料电极，能量存储率有限，市场上的高端超级电容器每千克的容量只有锂电池的1/12，限制了超级电容器的应用。而金属氧化物做电极材料会拥有高3至4倍以上的理论容量，但由于电子、离子传输性能差，实际应用中容量却很难达到理论高度。

课题组在一次合成金属磷化物失败的实验中，偶然发现了一种有趣的改性方法：一种磷酸根离子可以对多种金属氧化物（如四氧化三钴、氧化铁、氧化镍）电极材料进行表面改性。通过磷酸根离子调节电极表面金属离子的周边电子环境以及多孔的超薄纳米片形貌，方便离子传输，提高氧化还原反应的效率，从而提高超级电容器的容量。该项研究将为超级电容器的广泛应用开启一个新的契机。

（摘自中国化工信息2017年第2期）

TE357.61

A

1673-5285（2017）02-0093-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.02.022

2016－12-14