利用剩余油微观形成机理提高采收率

利用剩余油微观形成机理提高采收率

摘要：油田注水开发实践证明，当油井完全水淹时，仍有相当量的原油滞留在储层当中，这部分剩余在底层的原油叫做剩余油。认识和研究剩余油的形成机理以及其开采方法，不但是油田提高采收率的基础，而且也油田改善水驱开发效果的基础。本文通过对剩余油形成的微观机理的阐述，提出剩余油的微观开采方法，以便在油田开发中后期获得最大的经济采收率。

关键词：剩余油微观形成机理降低流度比增加毛管数提高采收率

1剩余油微观形成机理

微观剩余油形成受储层微观储层非均质性、温压场变化、储层的润湿性、毛管力等因素制约。

1.1储层的非均质性

储层是由成分不同、大小不一的矿物颗粒骨架组成，且大多数含有粘土矿物、胶结物等，从而形成不同孔径的非均质储层，易形成贾敏效应并在亲油岩石水驱前缘形成油水乳化带。

1.2温压场变化

油气藏长期开发导致储层的温压场发生较大变化，进而影响孔喉

大小和流体渗流。注水开发中注入水的温度通常较低，使原油黏度增加，导致原油中的蜡析出而堵塞孔道，造成驱替不彻底而形成剩余油。

1.3储层的润湿性

岩石润湿性不同，则剩余油的存在方式、分布状况以及流动能力不同。亲水储层的岩石表面容易吸附水分子而排斥油分子，注入水沿着阻力小的孔道向前推进而形成指进型剩余油。亲油储层的岩石表面易吸附油分子而排斥水分子，在颗粒表面形成了薄膜状剩余油。

1.4毛细管的液阻效应

毛细管力的大小和方向在水驱油的过程中对驱油起着重要作用，并影响到剩余油的形成与分布。

当驱动原油在毛细孔中运移到达喉道时，油滴会发生变形，产生附加压力(见图1)。其值可用Laplace方程计算：

△P=P1-P2=2 0 (l／r1-l／r2)

(1)

式中：

σ为油水界面张力，

r为油滴细端的半径，

r0为油滴粗端的半径。

附加压力△P阻止原油向井底运行，必然影响到采收率，此时剩余油是以不连续的油斑状存在于油藏中。

2利用剩余油微观形成机理提高采收率

2.1提高波及系数，降低水油流度比M

当M≤1时，这种驱油体系是有效的，M>l时，驱油体系将发生指进现象。

M二(K/U)／(K/U)

(2)

式中，K、U为水体系在地层中的有效渗透率和黏度；K、U为原油在地层中的有效渗透率和黏度。

在实践中经常把聚合物加入水中来提高U~，改善流度比M，提高波及系数，称之为聚合物驱。

2.2增加毛管数

注水开采后期，剩余油以不连续油斑被圈捕在岩石孔隙中，此时每个油斑受到两种力的作用（黏滞力和驱动力）。Melrose和Taber等人用一个无因次准数N。（毛管数）表征上述两种力之比：

式中：Ne为毛管数；o为水和原油之间的界面张力；U为驱油体系粘度；Vw为驱油体系流动速度；△P/L表示油滴通过毛细孔喉道所需压力梯度。

实验发现原油采收率与毛管数之间的关系如图2所示：

当毛管数N一超过某一值（10-4）时，采收率n将急剧上升。原油、水、岩石体系的不同，要求Ne数值也不同。注水开采之后，一般地层的毛管数为10-6左右，为了继续采油，要求把N增加到10-3~10-2左右。

从N一的表达式可知，要提高其值，可调参数有两个：

(1)提高驱油体系的流动速度，或者提高压力梯度△P/L。通过对岩心的分析得出毛细孔喉道两端的平均值，即r=9×1 04cm，rn_4×10-3Cm（见图2）。当油珠通过喉道时，从公式(1)计算需克服附加压力梯度△P/L=lMPa。但是目前最大的机械泵传到地层毛细孔道的压力约为0. 02 -0. 04MPa。这说明通过调整△P/L值或驱油体系流动速度很难达到上述要求。

(2)降低原油和水的界面张力。从实验可知，微乳液形成后，其油水界面张力可达到10-3rriN·m-1（称为超低界面力）。