賈永康，喻高明，王丹鳳，張遠(yuǎn)弟

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津300459；2.長(zhǎng)江大學(xué)非常規(guī)油氣綠色開發(fā)國(guó)際研究院，湖北武漢430100；3.華北油田第二采油廠地質(zhì)研究所，河北霸州065700）

水驅(qū)油藏平面剩余油分布實(shí)驗(yàn)研究

賈永康1，喻高明2，王丹鳳3，張遠(yuǎn)弟3

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津300459；2.長(zhǎng)江大學(xué)非常規(guī)油氣綠色開發(fā)國(guó)際研究院，湖北武漢430100；3.華北油田第二采油廠地質(zhì)研究所，河北霸州065700）

我國(guó)大部分水驅(qū)油藏已進(jìn)入中高含水期，產(chǎn)量遞減明顯，采出程度較低，還有相當(dāng)可觀儲(chǔ)量的剩余油在地下未被采出。精確的油藏描述成為下步實(shí)施穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)措施的前提條件，筆者結(jié)合物模實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬技術(shù)，針對(duì)常用井網(wǎng)注水開發(fā)后油田的剩余油分布進(jìn)行了研究，并取得了規(guī)律性成果，為水驅(qū)油藏中后期剩余油的挖潛工作奠定了地質(zhì)基礎(chǔ)。

水驅(qū)油藏；剩余油；物模；數(shù)值模擬

我國(guó)油田90%依靠水驅(qū)開發(fā)，平均采出程度為35%，一半以上原油未被采出。在勘探成本高、難度大的形勢(shì)下，提高油田剩余油采收率意義重大。油田開發(fā)過程中，油藏描述是油田開發(fā)方案制定的地質(zhì)依據(jù)，也是后期動(dòng)態(tài)分析與開發(fā)調(diào)整的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確性直接影響開發(fā)方案的實(shí)施效果乃至調(diào)整策略的成敗。因此認(rèn)清油藏剩余油分布規(guī)律，成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的一大難題[1]。

1 研究思路

筆者通過實(shí)驗(yàn)展開對(duì)平面剩余油分布規(guī)律的研究，并利用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以論證[2-4]。以1/ 4反九點(diǎn)井網(wǎng)為研究對(duì)象（見圖1），借助填砂平板模型（見圖2）進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，通過測(cè)定反九點(diǎn)井網(wǎng)注水開發(fā)后平板模型不同位置處的剩余油采收率的方法，研究開發(fā)過程剩余油在平面上的分布規(guī)律，依據(jù)此規(guī)律確定反九點(diǎn)注水開發(fā)后改變注水方式（角井轉(zhuǎn)注或邊井轉(zhuǎn)注）開發(fā)剩余油的可行性。

（1）反九點(diǎn)井網(wǎng)開發(fā)后剩余油平面分布的實(shí)驗(yàn)研究：①模擬1/4反九點(diǎn)井網(wǎng)開發(fā)過程；②研究反九點(diǎn)法開發(fā)后剩余油在平板中心處的分布情況；③研究反九點(diǎn)井網(wǎng)開發(fā)后剩余油在井眼附近的分布情況。

（2）改變注水方式后開采反九點(diǎn)注水開發(fā)剩余油實(shí)驗(yàn)：①模擬1/4反九點(diǎn)井網(wǎng)開發(fā)過程；②改變注水方式，將其中一口生產(chǎn)井轉(zhuǎn)為注水井（角井轉(zhuǎn)注或邊井轉(zhuǎn)注），記錄另外兩口生產(chǎn)井的采出油量。

圖1 1/4反九點(diǎn)井網(wǎng)示意圖

圖2 平板模型照片

2 實(shí)驗(yàn)流程及步驟

實(shí)驗(yàn)流程（見圖3），測(cè)試步驟如下：（1）填砂后平板模型裝入實(shí)驗(yàn)流程，抽真空2 h飽和地層水，計(jì)算進(jìn)入模型液體的體積VL。

（2）以恒定速度（Q=3 mL/min）將地層水從模型側(cè)面注入模型并測(cè)定滲透率。

（3）建立束縛水飽和度。以恒定速度（Q=3 mL/min）將配制好的高黏油注入模型，直至模型出口端不再有水被驅(qū)出。分別測(cè)定模型入口端油的累積體積V1，出口端流出油、水累積體積V2、V3，計(jì)算束縛水飽和度Swi。

（4）水驅(qū)油測(cè)定采收率。以1.366 mL/min的速度將注入水從注水井注入模型，分別測(cè)定三口生產(chǎn)井出口端被驅(qū)出的油量，并記錄驅(qū)替時(shí)間。當(dāng)生產(chǎn)井出口端開始有水出現(xiàn)時(shí)，記錄產(chǎn)出油累積體積和時(shí)間，以此計(jì)算無水采收率，繼續(xù)水驅(qū)油至三口生產(chǎn)井含水率達(dá)到98%為止，記錄被驅(qū)出油的總體積，計(jì)算剩余油飽和度和最終采收率。

（5）改變注水方式。將其中一口生產(chǎn)井轉(zhuǎn)注，繼續(xù)驅(qū)替至生產(chǎn)井含水率達(dá)到98%，記錄剩余兩口生產(chǎn)井的出油量，計(jì)算轉(zhuǎn)注后兩口生產(chǎn)井提高的采收率。在平板兩對(duì)角線交叉點(diǎn)處加開5號(hào)井，繼續(xù)驅(qū)替，記錄三口生產(chǎn)井的出油量，計(jì)算提高的采收率。

圖3 平板水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)流程示意圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 反九點(diǎn)井網(wǎng)開發(fā)后剩余油平面分布實(shí)驗(yàn)

（1）本實(shí)驗(yàn)1/4反九點(diǎn)注水的平板模型示意圖（見圖4），反九點(diǎn)開發(fā)各生產(chǎn)井見水時(shí)間和總采收率對(duì)比柱狀圖（見圖5，圖6）。

圖4 1/4反九點(diǎn)注水的平板模型示意圖

圖5 反九點(diǎn)法注水開發(fā)各井見水時(shí)間圖

圖6 反九點(diǎn)法注水開發(fā)各井總采收率對(duì)比圖

以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于平面非均質(zhì)油藏，在反九點(diǎn)井網(wǎng)注水開發(fā)中，見水最快的生產(chǎn)井（4號(hào)井），最終采收率最低；見水最慢的生產(chǎn)井（3號(hào)井），最終采收率最高。

（2）反九點(diǎn)法驅(qū)替結(jié)束后，將平板中心5號(hào)井打開生產(chǎn)，繼續(xù)驅(qū)替2 h（見圖7）。

圖7 反九點(diǎn)法驅(qū)替之后打開5號(hào)井示意圖

圖8 反九點(diǎn)井網(wǎng)示意圖

實(shí)驗(yàn)得到5號(hào)井貢獻(xiàn)的采收率為0%。表明反九點(diǎn)法開發(fā)油藏后，在注水井和角井連線的中點(diǎn)處無剩余油存在，即方形虛線區(qū)域無剩余油存在（見圖8）。

（3）將平板中心處5號(hào)井打開后轉(zhuǎn)注，其余四口井生產(chǎn)（見圖9）。

圖9 平板模型注水示意圖

圖10 各生產(chǎn)井提高采收率圖

結(jié)果表明，沿反九點(diǎn)法中的注水井附近低滲方向上布置的生產(chǎn)井提高的采收率為1.847%，對(duì)角井提高的采收率為2.980%，其余各井均無油產(chǎn)出（見圖10）。因此可知，反九點(diǎn)法驅(qū)替過后，沿注水井附近高滲區(qū)域的剩余油不多，剩余油主要分布在對(duì)角井井眼附近和注水井附近的低滲方向上。

3.2 反九點(diǎn)注水后改變注水方式開發(fā)剩余油實(shí)驗(yàn)

分別將反九點(diǎn)注水平板模型（見圖11）中的2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)生產(chǎn)井在含水率達(dá)到98%時(shí)轉(zhuǎn)注（見圖12，圖14，圖16），分析其對(duì)各生產(chǎn)井采收率提高的貢獻(xiàn)情況（見圖13，圖15，圖17）。

圖11 1/4反九點(diǎn)注水平板模型示意圖

圖12 2號(hào)井轉(zhuǎn)注開發(fā)平板模型示意圖

圖13 2號(hào)井轉(zhuǎn)注開發(fā)時(shí)各生產(chǎn)井提高采收率

圖14 3號(hào)井轉(zhuǎn)注開發(fā)平板模型示意圖

圖15 3號(hào)井轉(zhuǎn)注開發(fā)時(shí)各生產(chǎn)井提高采收率

圖16 4號(hào)井轉(zhuǎn)注開發(fā)平板模型示意圖

圖17 4號(hào)井轉(zhuǎn)注開發(fā)時(shí)各生產(chǎn)井提高采收率

綜合分析以上結(jié)果：在改變注水方式后，無論是角井轉(zhuǎn)注（五點(diǎn)法）還是邊井轉(zhuǎn)注（排狀注水），在注水井附近高滲區(qū)域布置的3號(hào)井提高的采收率都較小甚至為零，提高的采收率的貢獻(xiàn)主要來自對(duì)角4號(hào)井和注水井低滲方向的2號(hào)井。因此可知：反九點(diǎn)法驅(qū)替過后，沿注水井附近高滲區(qū)域的剩余油不多，剩余油主要分布在對(duì)角井井眼附近和注水井附近的低滲方向上，與3.1中“反九點(diǎn)井網(wǎng)開發(fā)后剩余油平面分布實(shí)驗(yàn)”的結(jié)論相同。由此，1/4反九點(diǎn)井網(wǎng)水驅(qū)后的平面剩余油分布（見圖18）。

圖18 1/4反九點(diǎn)井網(wǎng)水驅(qū)后的平面剩余油分布示意圖

4 數(shù)值模擬研究結(jié)果

根據(jù)平面剩余油分布物理模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，數(shù)值模擬部分采用Eclipse軟件對(duì)物理模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到結(jié)果與物理模擬結(jié)果對(duì)比（見表1）。

表1 物理模擬與數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

通過表1對(duì)物理模擬與數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，在兩種實(shí)驗(yàn)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較接近，結(jié)果吻合較好。說明數(shù)值模擬建立的網(wǎng)格模型很好的反映了物理模擬的填砂平板模型，反演了實(shí)驗(yàn)室條件下的反九點(diǎn)井網(wǎng)水驅(qū)油和油井轉(zhuǎn)注過程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較可靠。

［1］楊勇.剩余油分布規(guī)律影響因素分析研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2009，31（1）：100-103.

［2］周煒，唐仲華，溫靜，等.應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)研究剩余油分布規(guī)律［J］.斷塊油氣田，2010，17（3）：325-329.

［3］石立華，高志軍，薛穎，等.縱向非均質(zhì)油藏水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究新方法［J］.油氣地球物理，2012，（2）：17-19.

［4］賈永康，喻高明，張海磊，等.優(yōu)勢(shì)剩余油分布研究方法綜述［J］.中國(guó)化工貿(mào)易，2013，（10）：26-27.

電極材料改性新法可大幅提高電容器容量

南京理工大學(xué)格萊特納米科技研究所夏暉教授課題組，嘗試通過材料改性解決容量瓶頸，即在能源材料化學(xué)結(jié)構(gòu)中引入或拿出一些原子或基團(tuán)，來改善材料本身較差的電化學(xué)特性。該成果近日發(fā)表在最新一期國(guó)際權(quán)威刊物《先進(jìn)材料》上。超級(jí)電容器作為一種新型的高效儲(chǔ)能裝置，可以在短短幾十秒時(shí)間內(nèi)完成充電，并擁有數(shù)十萬次的使用壽命。目前，市場(chǎng)上商業(yè)應(yīng)用的超級(jí)電容器多采用活性碳材料電極，能量存儲(chǔ)率有限，市場(chǎng)上的高端超級(jí)電容器每千克的容量只有鋰電池的1/12，限制了超級(jí)電容器的應(yīng)用。而金屬氧化物做電極材料會(huì)擁有高3至4倍以上的理論容量，但由于電子、離子傳輸性能差，實(shí)際應(yīng)用中容量卻很難達(dá)到理論高度。

課題組在一次合成金屬磷化物失敗的實(shí)驗(yàn)中，偶然發(fā)現(xiàn)了一種有趣的改性方法：一種磷酸根離子可以對(duì)多種金屬氧化物（如四氧化三鈷、氧化鐵、氧化鎳）電極材料進(jìn)行表面改性。通過磷酸根離子調(diào)節(jié)電極表面金屬離子的周邊電子環(huán)境以及多孔的超薄納米片形貌，方便離子傳輸，提高氧化還原反應(yīng)的效率，從而提高超級(jí)電容器的容量。該項(xiàng)研究將為超級(jí)電容器的廣泛應(yīng)用開啟一個(gè)新的契機(jī)。

（摘自中國(guó)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