李　瀅,楊勝來,雷　浩

(中國石油大學石油工程教育部重點實驗室，北京 102249)

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反五點井網(wǎng)水驅剩余油分布定量研究

李瀅,楊勝來,雷浩

(中國石油大學石油工程教育部重點實驗室，北京 102249)

為了研究高含水期剩余油分布及提高采收率方法，利用微觀可視化裝置實驗模擬反五點井網(wǎng)水驅油開發(fā)過程，定性分析水驅后剩余油的狀態(tài)及分布，提出微觀滲流實驗定量分析剩余油的方法，定量分析剩余油飽和度和水驅采收率。結果表明，低速水驅時剩余油以柱狀、簇狀、孤島狀及分散的油滴為主，高速水驅后剩余油以柱狀、簇狀為主，增加流速主要將簇狀、孤島狀及分散的油滴驅出。驅替速度為0.05mL/min時水驅采收率為63.39%，驅替速度為0.2mL/min時水驅采收率為75.68%，高速水驅的驅油效率大大提高，高含水期可通過高速生產來提高驅油效率。反五點井網(wǎng)中，距主流線越遠的部位剩余油飽和度越高，生產井附近剩余油飽和度比注水井附近低。

微觀可視化;剩余油;定量研究;水驅動態(tài);

目前，中國許多油田已進入高含水階段，如何認識和開發(fā)剩余油成為該階段的主要研究方向之一。高含水階段的剩余油開采比中低含水階段難得多，確定剩余油的分布至關重要。不同地質規(guī)模的剩余油的研究內容和研究方法各不相同[1]，本文從微觀尺度出發(fā)，利用光刻玻璃模型模擬反五點井網(wǎng)水驅油過程[2]。微觀可視化模型可直觀觀察油水驅替過程，研究水驅后剩余油分布的狀態(tài)，具有可視性強、造價低等優(yōu)點；同時可將真實巖石的孔隙結構特征表現(xiàn)出來，保持天然巖心屬性和微觀的復雜性[3-4]。

20世紀80年代初期開始，許多學者通過微觀可視化裝置研究水驅油過程及機理[5-15]，但定量的研究較少。本文通過微觀可視化裝置結合圖像處理技術，定性、定量地研究反五點井網(wǎng)在不同流速控制下的水驅油過程，從微觀、宏觀角度摸清剩余油最終狀態(tài)，為高—特高含水期提高采收率提供依據(jù),為研究CO2驅、氣水交替驅提供參考。

1 實驗材料與方法

1.1 微觀模型

實驗所用微觀模型是采用光學玻璃刻蝕的透明仿真模型，模型尺寸為6.320cm×6.320cm；有效尺寸為4cm×4cm；原始潤濕性為水潤濕。

1.2 主要試劑與儀器

主要試劑：實驗用油是吉林油田讓53區(qū)塊的脫氣原油與煤油按一定比例配制而成的模擬油，實驗條件下黏度為3mPa·s；實驗用水為匹配讓53區(qū)塊配制的地層水，水型為NaHCO3型，礦化度為15296.80mg/L；實驗溫度為40℃；實驗壓力為5MPa。

主要儀器：高溫高壓微觀驅油裝置主要由加熱系統(tǒng)、微量注入泵、模型夾持器、回壓閥、壓力傳感器、光學顯微鏡等組成(圖1)。

圖像處理軟件：Imagej軟件和Photoshop軟件。

1.3 實驗方法

實驗前先將地層油用蘇丹紅1號染成紅色，地層水用甲基藍染成藍色。這樣從照片中可清晰區(qū)分油和水，后期圖像處理時也可確定油水分布狀態(tài)。

2 結果分析

2.1 微量泵壓差流量特征

由圖2可以看出，流量和驅替壓差呈線性關系。由于實驗設備中微量泵的壓力精度是0.01MPa，流量的精度是0.001mL/min，改變單位精度時，壓力對流量的影響要遠大于流量對壓力的影響。所以本實驗用恒速的方法進行水驅油實驗，可以有效控制驅替速度，以達到較好的錄像效果。水驅油是在光刻玻璃片中進行的，驅替壓差非常小，很小的壓力波動都會導致流速和流量產生較大變化，所以較好地控制流速是本實驗成功的關鍵。

2.2 微觀水驅油過程分析

定性分析可視化模型局部水驅油動態(tài)，可以看出用0.05mL/min的低流速驅油時(圖3)，反五點井網(wǎng)水最先沿主流線突破，之后向兩側擴張，水優(yōu)先沿著阻力小的大孔隙前進。由于模型親水，所以驅替前緣為凹形，水先沿著孔隙壁面飽和，把油剝離顆粒表面，有利于油的采出。隨著注入量的增加，油逐漸被驅替出去，孔隙中的水飽和度逐漸增加。連續(xù)水相形成水流通道后，被分散的油不易被驅替，大量殘留在孔隙中。水驅前緣經過后，水繼續(xù)包圍著油通過，部分剩余油被水包圍呈孤立狀，受水的擠壓變形，通過細小喉道時被拉長帶出。水驅前緣過后形成的分散狀油滴一部分殘留在原處，由于水動力不足而無法移動；一部分匯聚成大油滴，殘留在水動力較弱處或被驅替出去。由于繞流的影響，低速驅替時，被低滲透部位包圍的高滲透區(qū)原油也較難動用，最終殘留在孔隙中。

流速增加到0.2mL/min后再進行實驗(圖4)，可以看出水的波及范圍變大，主流線比低速驅油時寬，在低速驅油不易動用的部位，高速驅替下可以動用。水驅前緣經過后水驅的較徹底，微觀驅油效率明顯高于低速。但是由于賈敏效應、流度比、毛細管力等因素的影響，仍然有部分剩余油難以驅替。

2.3 水驅后剩余油分布

不同流速水驅后剩余油分布見圖5，從中明顯可見高速水驅后剩余油比低速水驅少。低速水驅后剩余油主要以柱狀、簇狀、孤島狀及分散的油滴分布。在細長的喉道和H型喉道中滯留較多柱狀剩余油，低流速下水不易進入小孔隙，與驅替方向垂直的孔隙驅替壓差很小，油很難被驅出。由于繞流的影響，被大孔隙包圍的喉道中的油不易被驅出，易形成簇狀剩余油；隨著水的繼續(xù)沖刷，部分簇狀剩余油形成油滴。局部大孔隙被小孔隙包圍，孔間非均質性影響這部分油的采出，大孔隙部分的油被“鎖死”，稱為“高滲死油區(qū)”。由于模型親水，水先沿著顆粒表面形成水膜，在孔隙中的油被驅出之前，水率先進入前方的喉道，油的前進方向被阻斷，形成孤島狀剩余油。模型親水性越強、孔喉比相差越大越容易形成孤島狀剩余油，滯留于孔喉交匯處和較大的孔隙中。

高速水驅后，由于水動力增強，剩余油主要為H型喉道中的柱狀剩余油和角落上水動力較弱部位的簇狀剩余油。低速水驅殘留下來的孤島狀剩余油、油滴在高速水流的作用下很容易被驅替出去，說明提高驅替流速能提高這部分剩余油的采收程度。

3 定量分析

3.1 定量分析方法及流程

利用圖像處理軟件，對水驅微觀剩余油分布進行定量分析(圖6)。水驅油的過程是用電子顯微鏡錄制的，需要用Photoshop軟件進行預處理，主要是將亮度處理均勻(圖6a)。在此基礎上利用Imagej軟件的圖像識別功能對圖像的灰度值進行區(qū)分，通過調整閾值先識別出孔隙和顆粒(圖6b)，統(tǒng)計像素點求出孔隙所占面積，進而計算出孔隙度。再利用Photoshop軟件區(qū)分油水分布，分離出剩余油(圖6c)，同樣處理后用Imagej軟件計算剩余油飽和度及采收率(圖6d)。得出驅替速度為0.05mL/min時，水驅采收率為63.39%；速度0.2mL/min時，水驅采收率為75.68%。

3.2 剩余油飽和度定量分析

以低速水驅為例，將整體分布圖按不同方式分為幾個區(qū)域進行對比研究(圖7)。

用上述方法計算出1區(qū)域、2區(qū)域、3區(qū)域、4區(qū)域這4個區(qū)域的剩余油飽和度分別為40.66%、27.25%、31.07%和43.85%(圖7a)；Ⅰ區(qū)域、Ⅱ區(qū)域、Ⅲ區(qū)域剩余油飽和度分別為30.40%、33.79%和41.64%(圖7b)。

圖7a中注水井和生產井附近的區(qū)域3區(qū)域、2區(qū)域剩余油飽和度比1區(qū)域、4區(qū)域低，且生產井附近2區(qū)域的剩余油飽和度低于注水井附近的3區(qū)域。圖7b結果說明，離主流線越遠的部位剩余油越多。

高速水驅實驗中，1區(qū)域、2區(qū)域、3區(qū)域、4區(qū)域剩余油飽和度分別為24.92%、21.89%、22.45%、23.56%；Ⅰ區(qū)域、Ⅱ區(qū)域、Ⅲ區(qū)域剩余油飽和度分別為21.97%、23.73%、24.27%。高速水驅剩余油飽和度整體較低，說明增加驅替速度能降低剩余油飽和度。

4 結　論

(1)通過微觀可視化裝置模擬反五點井網(wǎng)水驅油，得到了低速水驅與高速水驅的水驅油過程圖。低速水驅后剩余油以柱狀、簇狀、孤島狀及分散的油滴為主；高速水驅后微觀剩余油主要為柱狀和簇狀。

(2)被小孔隙包圍的大孔隙部位水驅油效率也較低，低滲部位將高滲部位中的油鎖死，成為“高滲死油區(qū)”。

(3)利用圖像處理技術提出定量分析剩余油的方法，得到驅替速度為0.05mL/min時水驅采收率為63.39%，驅替速度為0.2mL/min時水驅采收率為75.68%。

(4)反五點井網(wǎng)水驅油中，距主流線越遠的部位剩余油飽和度越高，生產井附近剩余油飽和度比注水井附近低。增加流速主要將簇狀、孤島狀及分散的油滴驅替出，高含水期可通過高速生產來提高驅油效率，但仍有部分柱狀、簇狀剩余油難以驅替出去。

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Quantitatively Study on the Residual Oil Distribution after Water Flooding in the Inverted Five Spot Well Patterns

Li Ying，Yang Shenglai，Lei Hao

(MOEKeyLaboratoryofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

In order to study the distribution of residual oil in high water cut period and the method of enhancing oil recovery, the micro visualization device has been used to simulate the development process of inverted five point well pattern. The state and distribution of residual oil after water flooding were analyzed qualitatively, and the quantitative method for analyzing residual oil was obtained by microscopic seepage experiment, which used for the analysis of the saturation of residual oil and recovery of water flooding. Results showed that the residual oil was dominated in the shapes of column, cluster and island and dispersed droplets when flooding at low speed, but when the flooding was at high speed, the residual oil would be mainly in the shape of column and cluster, the increased flow rate can drive the clustered, isolated and dispersed oil droplets out. When the flooding rates are 0.05 mL/min and 0.2mL/min, the recovery rates are 63.39% and 75.68% respectively, so, the high flow rate flooding can raise the efficiency, which should be adopted at high water cut stage. In the inverted five spot well patterns, the farther the point from the mainastream line, the higher the residual oil saturation is, and the residual oil saturation near the production well is lower than that of the water injection wells.

Microscopic visualization; Residual oil; Quantitative study; Water flooding dynamics

李瀅(1991年生)，在讀研究生，研究方向為油氣滲流理論與應用。郵箱：49989718@qq.com。

TE348

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