孫 曄

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300450）

1 CT掃描技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

CT（Computerized Tomography）是計(jì)算機(jī)斷層掃描的簡(jiǎn)稱，一般是利用光源發(fā)射X射線穿透旋轉(zhuǎn)的物體然后掃描中間的斷面。系統(tǒng)利用X滲吸探測(cè)器捕獲X射線并檢測(cè)其強(qiáng)度，利用該射線衰減信號(hào)可以獲得重建CT圖像所需的完整數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)接下來(lái)通過(guò)相應(yīng)的程序與算法能夠重新建立出物體相關(guān)的圖像。就當(dāng)前來(lái)看，第三代掃描方式、第四代掃描方式是CT系統(tǒng)中比較常用的，其中的算法是平行束重建算法抑或是扇形束重建算法。自從首臺(tái)CT系統(tǒng)發(fā)明后，該技術(shù)發(fā)展迅猛并被應(yīng)用到石油工業(yè)，用于提供高分辨率的3D巖心模型圖像，其分辨率可以達(dá)到孔隙尺度，而且該技術(shù)是一項(xiàng)無(wú)損傷成像技術(shù)（圖1）。不管是什么膠結(jié)類型，高分辨率數(shù)字巖心模型能夠一定程度定量地考察其中巖心內(nèi)部的孔隙喉道特征、孔隙空間整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征及其整體分布情況，比如說(shuō)孔隙、喉道半徑的分布，配位數(shù)分布等（圖2）。

圖1 2mm巖心柱塞三維重構(gòu)數(shù)字巖心模型、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其球棍模型

圖2 全尺度數(shù)字巖心模型三維重構(gòu)

20世紀(jì)80年代初，Ayral等率先將醫(yī)用CT引入到石油勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，進(jìn)行油層物理等方面的研究。隨后，Jasti等利用體積掃描法獲得了巖心多孔介質(zhì)一系列的掃描圖像。關(guān)于測(cè)量巖心中油的飽和度，CT技術(shù)是Wreath所采用的技術(shù)。對(duì)聚合物驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)及三元復(fù)合驅(qū)、表面活性劑驅(qū)的驅(qū)油效果進(jìn)行比較，Bataweel同樣采用了CT掃描技術(shù)。Arns等利用高分辨率的CT掃描設(shè)備對(duì)碳酸鹽巖巖心的孔隙結(jié)構(gòu)及巖心物性進(jìn)行了研究，同時(shí)結(jié)合數(shù)值模擬方法對(duì)巖心的滲透率進(jìn)行了計(jì)算。Kumar等研究了剩余油在孔隙中的分布特征（圖3）。

圖3 2mm數(shù)字巖心水驅(qū)剩余油分布

相對(duì)于西方國(guó)家，國(guó)內(nèi)的曹緒龍等校正了CT圖像，開(kāi)發(fā)了體積CT測(cè)量技術(shù)，測(cè)量巖心內(nèi)油水的飽和度；巖心中所剩余油的飽和度會(huì)隨著不同驅(qū)替時(shí)刻產(chǎn)生變化，在上述基礎(chǔ)上，曹緒龍等也對(duì)此進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。孫衛(wèi)等基于層析掃描成像技術(shù)開(kāi)展了砂巖微觀模型水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)微觀特征進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)（圖4）。

圖4 全尺度數(shù)字巖心模型水驅(qū)剩余油分布

就當(dāng)前來(lái)講，檢測(cè)并分析油層物性、對(duì)特殊巖性的巖心上的孔洞裂縫的分布進(jìn)行研究、研究微觀視角下巖心的空襲結(jié)構(gòu)以及檢查測(cè)試巖心的機(jī)械性能（圖5）、研究巖心中所剩余的油分布的規(guī)律及其驅(qū)替特征、研究如何提高采收率的機(jī)理等，均是石油勘探開(kāi)發(fā)中CT技術(shù)的主要應(yīng)用。

圖5 三維孔隙結(jié)構(gòu)模型水驅(qū)剩余油分布

2 精細(xì)注水技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 分層注水

低滲透油田在一定程度上有其一定的特質(zhì)，比如在縱向的開(kāi)發(fā)方面中，所屬的層系比較多，而其中的儲(chǔ)層也具有嚴(yán)重的非均質(zhì)性，因此需要分層注水技術(shù)，由于各大油田儲(chǔ)層性質(zhì)、流體性質(zhì)、開(kāi)采條件、采油工藝以及開(kāi)發(fā)階段的不同，關(guān)于分層注水的層數(shù)以及工藝的要求都是不一樣的，就其工藝方面而言，分注的層與層之間的距離最小值可以到1.2m，而且使用的工具能夠完成四級(jí)以上的分注，達(dá)到多級(jí)分注。而在國(guó)外，該方面的技術(shù)較為成熟，可以適用于多種油田，其相關(guān)的實(shí)用工具也比較適合分層注水工藝的標(biāo)準(zhǔn)?？傮w上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了分層配注水量的要求，同時(shí)國(guó)外對(duì)注水過(guò)程要求嚴(yán)格、規(guī)范，注重水質(zhì)，以便減小儲(chǔ)層傷害，根據(jù)注采參數(shù)、地質(zhì)條件計(jì)算得出各油層組配注水量?？v觀國(guó)內(nèi)的注水工藝，在20世紀(jì)60年代，我國(guó)已經(jīng)在多級(jí)分注工藝方面獲得成就，其中固定式和活動(dòng)式的分層配水技術(shù)也包含在內(nèi)。大慶油田采用了分層注水方法，提高了開(kāi)發(fā)效果，之后相繼研發(fā)成功了各種配水器及多級(jí)注水配套工藝，此外，關(guān)于防出砂、分層注水的相關(guān)注水技術(shù)也被研發(fā)出來(lái)，按照原來(lái)的分層進(jìn)行注水并不能達(dá)到要求，這是因?yàn)樵谧⑺_(kāi)發(fā)的功效上低滲透油田籠統(tǒng)進(jìn)行的功效比較低，綜合考慮地質(zhì)參數(shù)、流體性質(zhì)、開(kāi)發(fā)參數(shù)等多因素，計(jì)算合理計(jì)算分層注水量是提高油田精細(xì)注水的關(guān)鍵，在計(jì)算分層配注量方面，國(guó)內(nèi)外主要有靜態(tài)地層系數(shù)法（根據(jù)kh劈分）、動(dòng)態(tài)方程法（根據(jù)各動(dòng)靜態(tài)參數(shù)合理劈分）和剩余油法（根據(jù)各油層剩余油劈分）[1]，地層系數(shù)法考慮因素較少，但計(jì)算簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)方程法考慮因素較復(fù)雜，如何確定各參數(shù)所占比重及各參數(shù)之間的重要程度多依靠現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，人為因素占有較大比例，計(jì)算結(jié)果不唯一。剩余油法，主要應(yīng)用數(shù)值模擬軟件，在歷史擬合基礎(chǔ)上，量化各層剩余油，據(jù)此確定分層注水量。

2.2 注采比

注采比指注入水量與產(chǎn)出液量的比值，與地層壓力恢復(fù)速度，含水率、含水上升率、油井產(chǎn)量相關(guān)，是保持地層壓力水平的重要依據(jù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，需充分認(rèn)識(shí)主力油藏，使得地層壓力與注采比相匹配，由于各油田儲(chǔ)層差異，在地層壓力保持合理水平下，為滿足精細(xì)注水要求，各開(kāi)發(fā)階段注采比不同。水驅(qū)曲線方法、物質(zhì)平衡方法、類比方法、logistic旋回模型方法、多元回歸方法、地層壓力與注采比關(guān)系方法、階段存水率圖版方法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)方法等，是在當(dāng)前看來(lái)油田配注的主要方法，不過(guò)其中對(duì)于logistic旋回模型方法應(yīng)用大都在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程的中后期，然而在產(chǎn)量面臨遞減的狀況時(shí)會(huì)有比較明顯的水驅(qū)規(guī)律，這就更適合用階段存水率圖版法；在根據(jù)生產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上，“有效注采比”的概念被河南省的石油勘探局引用，加上對(duì)無(wú)效注水比例的測(cè)試與計(jì)算，采液的速度與注采比、地層壓力保持水平的關(guān)系也被推算出來(lái)，也進(jìn)一步幫助油田進(jìn)行精準(zhǔn)細(xì)致的注水。大慶油田對(duì)各區(qū)塊生產(chǎn)資料進(jìn)行了大量的計(jì)算，得出不同區(qū)塊應(yīng)采用不同注采比分析方法，薩中區(qū)宜采用注采比與水油比法，多元的回歸方法更適合敖包塔油田，物質(zhì)的平衡法更適合薩南區(qū)，對(duì)于將來(lái)的注采比變化的規(guī)律，回歸公式是可以推算出來(lái)的，并為各區(qū)塊注采結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了建議。

2.3 采油速度

合理采油速度指油田在目前勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)水平基礎(chǔ)上，保證生產(chǎn)井排具有旺盛的生產(chǎn)能力、注水井排較強(qiáng)的吸水能力，同時(shí)，采油速度受到油田地質(zhì)狀況、開(kāi)發(fā)條件、流體性質(zhì)、井網(wǎng)部署等多種因素的控制。就當(dāng)前而言，對(duì)采油速度進(jìn)行測(cè)算的方法較多，其中井網(wǎng)密度關(guān)系方法，初始時(shí)含水的情況、綜合含水率及含水上升速度關(guān)系法，采油速度與水驅(qū)規(guī)律曲線回歸系數(shù)、采油速度與流動(dòng)系數(shù)、數(shù)值模擬法等是主要運(yùn)用的方法。曲建山等整理分析了相關(guān)油田在生產(chǎn)過(guò)程中的各種資料，通過(guò)對(duì)采油速度是流動(dòng)系數(shù)、井網(wǎng)密度的函數(shù)分析，進(jìn)一步得到了采油速度與有效厚度、滲透率以及原油的黏度、井網(wǎng)密度相應(yīng)數(shù)學(xué)公式。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不同的階段對(duì)采油速度有著一定的影響，為得到這些影響因素，唐資昌等通過(guò)原有的油藏相關(guān)生產(chǎn)理論研究數(shù)據(jù)，分析了不同參數(shù)對(duì)采油速度的影響程度，包括儲(chǔ)層物性、流體性質(zhì)、原始地質(zhì)儲(chǔ)量、含油面積、注采井?dāng)?shù)、井網(wǎng)密度等參數(shù)。姜鳳光等基于兩相滲流規(guī)律，推導(dǎo)出采油速度與相滲曲線回歸系數(shù)、綜合含水率及含水上升速度三部分呈現(xiàn)出較好的相關(guān)性，并分析了各部分對(duì)采油速度的影響，建立的數(shù)學(xué)關(guān)系式可用來(lái)評(píng)價(jià)不同含水時(shí)期實(shí)際油藏的合理采油速度。

2.4 超前注水、地層壓力保持水平方面

相關(guān)于低滲透油田在存儲(chǔ)層的敏感性研究顯示，儲(chǔ)層巖石的孔隙會(huì)隨著在地層壓力的降低有所收縮，同時(shí)其滲透性也會(huì)降低，這個(gè)過(guò)程是單向的，在一定程度上會(huì)傷害儲(chǔ)層，而超前注水技術(shù)在當(dāng)前是低滲透油藏開(kāi)采過(guò)程中比較常用的方法，能夠維持滲流環(huán)境、地層壓力水平。超前注水是基于非達(dá)西滲流提出的改善流體流動(dòng)性的重要技術(shù)，對(duì)油田高效開(kāi)發(fā)，提高低含水期采出程度具有重要意義。地層能量和生產(chǎn)壓差能夠通過(guò)超前注水技術(shù)得到提高，從而油井能夠高效生產(chǎn)并且在生產(chǎn)時(shí)間上有所穩(wěn)定，通暢滲流環(huán)境，產(chǎn)量的遞減速度也會(huì)得到緩解，注水波和體積能得到改善。在這一方面國(guó)外較早地進(jìn)行了研究，提出了早期注水，該學(xué)者認(rèn)為如果保持較長(zhǎng)穩(wěn)產(chǎn)期同時(shí)又能縮短開(kāi)發(fā)年限的話，運(yùn)用早期注水能夠?qū)崿F(xiàn)，Y.Bigno等對(duì)低滲透油藏中多分支井的相關(guān)效果進(jìn)行了研究并得出結(jié)論，地層壓力的升高以及原油動(dòng)力程度的增大確實(shí)是早期注水能夠?qū)崿F(xiàn)的。S.V.Kolbikov等利用數(shù)值模擬技術(shù)，研究了不同地層壓力水平對(duì)應(yīng)超前注水的最優(yōu)方案。

國(guó)內(nèi)許多學(xué)者從理論上對(duì)超前注水進(jìn)行了研究，王瑞飛等對(duì)合理的超前注水時(shí)機(jī)、油井流壓進(jìn)行了研究。閆健等認(rèn)為超前注水可增加驅(qū)替壓力、提高水驅(qū)波及體積、防止流體性質(zhì)改變、降低含水上升速度及產(chǎn)量遞減率。對(duì)于在什么時(shí)候注水更加合理、井距離和地層壓力的水平對(duì)超前注水的效果有什么影響以及儲(chǔ)層的物性方面，楊釗等在這些方面進(jìn)行了研究，這一過(guò)程中運(yùn)用了數(shù)值模擬技術(shù)。相對(duì)于超前注水其中的原理，車起君等研究發(fā)現(xiàn)，能夠讓地層壓力比較穩(wěn)定的方法是先注然后再采，保持較大的生產(chǎn)壓差開(kāi)采，有效克服啟動(dòng)壓力的影響，建議先超前注水一段時(shí)間后再采取壓裂措施能獲得更好的開(kāi)發(fā)效果，超前注水的增產(chǎn)效果在開(kāi)發(fā)后期并不大。朱小影等對(duì)于超前注水的強(qiáng)度進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)，超前注水開(kāi)發(fā)效果與合理的注水強(qiáng)度有很大的關(guān)系。目前計(jì)算注水強(qiáng)度的方法有：在注采平衡的過(guò)程中運(yùn)用數(shù)值的模擬方法進(jìn)行對(duì)注水強(qiáng)度的計(jì)算，注水過(guò)程中的強(qiáng)度與過(guò)程中采油的速度、有水井的數(shù)量、井與井之間的距離有著一定的關(guān)系，這其中的關(guān)系生成的推理公式，利用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的滿管壓力曲線確定。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)水驅(qū)油技術(shù)現(xiàn)狀的分析不難得出，在未來(lái)油田發(fā)展的過(guò)程中，水驅(qū)油技術(shù)會(huì)占有先天的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)注水井分層注水，計(jì)算注采比，控制采油速度，保障地層壓力，能夠有效地提高油田油井的采收率，為油田的油井產(chǎn)量提供強(qiáng)有力的支持，保障了油田的開(kāi)采年限。