油田开发静动态水淹程度评价技术李玉桓河南油田兴油科技开发有限公司河南油田勘探开发研究院2004年6月15日概概 述述油田开发静动态水淹程度和储层评价技术已进行了十余年的研究应用，逐步发展成为一个综合性应用技术。它采用油藏地球化学的基本理论，应用和建立有机地球化学的分析方法，经过基础理论研究，水驱油机理研究，分析方法和参数应用研究三个阶段，已完善了分析技术，建立了评价方法，编制了分析解释软件，完成了几百口井的应用和试油验证。其技术已在一些油田推广应用，取得了令人满意的效果。为油田开发后期油层水洗、水淹程度评价提供了一种速度快、费用低、结果准确的技术手段。油田开发静动态水淹程度和储层评价技术包含两个大的方面：油层垂向水淹程度精细评价和合采油井水淹程度动态评价，前者的评价对象是单井，主要是解释静态的油层垂向的剩余油分布，精确评价油层的水洗水淹程度：后者的评价对象是油层合采开发区块，对单井评价没有意义，主要是解释油井合采分层产油产水状况。跟踪分析，掌握各井合层开发单层产油产水率的动态变化，为调整开发方案、稳油控水提供依据。该项综合技术由几个单项技术组成：主要是三项新的分析评价技术（荧光图象技术、轻烃分析技术、原油指纹分析技术），四项评价解释软件（荧光图象分析解释软件、轻烃分析解释软件、原油指纹分析计算软件、油层合采各层产油产水贡献率解释软件）。油田开发静动态水淹程度评价技术概况如图1。下面进行分项介绍。图1:油田开发静动态水淹程度评价技术路线图 图1:油田开发静动态水淹程度评价技术路线图 图1:油田开发静动态水淹程度评价技术路线图 地化录井是我们采用的分析方法之一，它从定量和宏观两个角度可以判别油层的水洗、水淹程度。地化录井直接测定的是单位岩石的含油量，新的地化录井技术可快速测定孔隙度，进而得到剩余油饱和度，计算水驱油效率和剩余油分布。根据油层水洗程度划分界线，进行油层水洗程度解释；借用油水相对渗透率曲线，可解释油层水淹程度。因为地化录井是我们于1990年创立的分析技术，已在全国各油田推广应用，其详细的分析原理、参数意义、解释应用在此不赘述。 一、轻烃分析技术一、轻烃分析技术在以往的储层研究中，人们一直忽略了对储层流体性质的深入研究，当油藏有机地球化学这个新的学科在上世纪90年代被提出来后，储层流体性质研究这个课题引起了世界地质化学家们的注意，成为竞相研究的热点。虽然色谱分析技术早已应用于原油分析，但长期以来，人们是抓了两头，丢了中间，恰恰能说明储层问题，反映油层信息，在原油中含量最高，组份最丰富，变化最大的C6C9左右的轻烃没能被分析和应用。通过我们近十年的研究,在轻烃分析，定性、定量、数据处理、软件开发、参数应用等方面形成了一套完整的轻烃分析及应用技术。油层注水开发后引起的原油物性变化已是公认的事实。引起原油物性变化的机理实质上是原油组份发生了变化，特别是轻质烃类的变化最为显著，这就为用烃烃参数判别储层性质和水淹程度奠定了理论基础。轻烃分析技术利用轻烃组分的沸点、溶解度、化学稳定性这些基本的物理化学性质，找出不同环境或不同储层性质条件下这些轻烃参数的变化规律是用轻烃参数判别储层性质和水淹程度的研究方法。图2：油层轻烃分析图谱 轻烃分析一般是从C1分析到C9，有正构、异构、环烃、芳烃四大组分约103个色谱峰，包含了丰富的地质信息。C9前的轻烃中芳烃有六个组分，在水中的溶解度最大。注水开发由于水洗的作用，芳烃易溶于水而使含量降低，故可以利用芳烃的相对百分含量，准确地判别水淹程度，见图3。图3：芳烃组分随水淹程度变化 C9前可以检出30多个环烷烃组分，环烷烃化学性质稳定，在用比值参数判别水淹程度时一般用环烷烃作分母。异构烷烃在水中的溶解度大于正构烷烃，但低于芳烃，受水洗的作用较为明显，见图4。轻烃中化学性质最不稳定的是带季碳的异构烷烃，在长期油水共存状态下，此参数与环烷烃的比值会显著降低，它对水洗也比较敏感，见图5。 图4：烷烃比值随水淹程度变化 图5：季碳参数随水淹程度变化 判断油层水淹程度有众多参数可以选择，以上仅列出了很少一部分，用轻烃参数作出星状图（见图6），更可直接观察水淹程度随井深的变化。 图6：轻烃星状图轻烃分析技术从宏观上确定了轻烃组分的分布和浓度，从微观上以分子级直至官能团来判断储层性质和水淹程度，因而此分析技术有不可取代的技术优越性。轻烃分析方法直接测定岩样中的轻烃含量，故不受水的影响，常规取心就可以精细解释油层的水洗、水淹程度。二、荧光图象分析技术二、荧光图象分析技术荧光图像分析是1997年建立的一种新的分析技术，对岩心、壁心样品通过不失真磨片工艺制成荧光薄片，在荧光显微镜下直接观察油水在岩石孔隙中的赋存状态，是目前唯一可以用眼睛直接“看得见”的微观分析技术。高分辨真彩色通用图象分析系统和彩色荧光波谱、油水界面图形分析等系统软件，可以精确显示油水在岩石断面的宏观分布及岩石孔隙微观油水状态图象，定量判别岩石中原油的组成及面积比，定量计算孔隙率、含油率、含水率，观察岩石孔隙结构、粒度分布、胶结情况、岩矿组成等。用看的见的荧光图象显微技术，把油水在岩石孔隙中的存在状态，清晰地给人们以直观的图象化认识。高质量的荧光薄片是正确识别岩石孔隙中油水分布的基础，我们创立了荧光薄片不失真磨片工艺；油层孔隙中含游离水是油水同层、水淹层的一个重要标志。荧光图象分析方法的技术突破之一是掌握了储层中水的荧光图象特征，并解决了在制片过程中保存油水在孔隙中的原始状态的技术难题。通过多年的研究和百余口井的技术应用，找到了理论依据，积累了大量的经验，建立了利用荧光颜色、荧光强度、荧光面积、荧光显微特征解释油层性质、水淹程度的技术和方法。 原始的油水同层和水淹层的图像特征是有显著差异的，油水同层基本看不到“孤岛状”油珠，而注水开发的油层此特征则常见，故荧光图像分析技术可以区分地层水和注入水，也适用于探井的储层评价。图7、图8、图9分别是：不同储层性质的荧光图像、不同原油性质的荧光图像和不同水淹程度的荧光图像。图7：不同储层性质的荧光图像油层 油水同层 水层图8：不同原油性质的荧光图像 轻质原油 中质原油 重质原油 图9：不同水淹程度的荧光图像9-1：油层荧光图像特征；9-2：弱水淹层荧光图像特征；9-3、4 ： 中水淹层荧光图像特征9-5、6 ：强水淹层荧光图像特征；9-7、8：超强水淹荧光图像特征；9-9、10、11：重质原油、聚合物驱中水淹荧光图像特征；9-8、12 ：注水开发产生的油珠荧光图像特征 用油藏地球化学理论建立的水淹层精细评价技术应用成本相对较低，达到其他方法所达不到的准确度和精确度，可以作为解决油田开发后期评价油层开发状况及水淹程度的一种重要手段，解决其他方法难以解决的技术问题，具有良好的经济效益。三、油田开发动态水淹程度评价技术三、油田开发动态水淹程度评价技术1、合采油井分层产油量监测原油色谱指纹技术油田开发动态的检测与研究是制定开发方案、调整增产措施的重要依据。在油田开发生产中，尤其是在油藏注水开发的中后期，为了实施“稳油控水”、提高采收率，需要加强油藏的动态监测、实施分层管理、确保综合治理措施的正确有效。由于我国东部油田已开发二三十多年，油层水淹严重，地下油水关系十分复杂，油井综合含水一般达90 %左右，油田稳产难度大。为了堵水增油，每年需开展大量的产液剖面测试和机械找堵水工作，周期长、成本高、施工工作量大，易污染油层，并影响油井正常生产。为此迫切需要研究开发能够监测分层产油量和含水的分层产出状况监测评价新技术。目前，国内外检测合采油井分层产油量的主要方法有找水流量计法、管柱测试法和色谱指纹法。前两种方法是常用的方法，但检测周期长,成本高。国外90年代初开发了色谱指纹法，十多年前Chevron公司就开始用原油指纹技术研究合采油井和窜层等生产问题，尤其是西欧，及北海、加利福尼亚、印度尼西亚、苏丹、中东等一些油田，这项技术已广泛用于合采油田的生产管理，并取得巨大的经济效益。原油色谱指纹技术也是国内近几年重点研究的监测评价油田开发动态的新技术之一，特点是只需取得生产油井每个单层的原油样品，对其分析后建立提取色谱特殊指纹数据库，然后对合层样品分析解释得到各生产层油产量等参数。具有速度快、成本低、精度高、不占产等优点。只要油层连通性好，就可以用一口井的色谱指纹监测多口生产油井的分层产油量，具有很好的经济效益和推广应用前景。缺点是对多层检测难度大，目前国内外能检测到三层，。因此，这项技术一直未能推广开来。通过大量的实验研究发现，国内之所以未能解决好三层以上混合配比问题，其关键是未能脱离线性方程这个数学模型。因此，要想实现三层以上混合配比实验技术的突破，就必须重新建立新的物理和数学模型。通过技术攻关，在以下两方面有了突破进展。一是打破了前人采用色谱指纹相对量为实验物理模型的做法，改用色谱指纹绝对量。选择合适的标样和色谱柱，找出最佳的分析条件，使指纹化合物绝对定量相对偏差优于2%。 二是打破了传统的线性方程数学模型，建立了多层混合配比数学模型，编程了神经网络计算软件，实验计算与室内配比结果的相对偏差优于5。使用该项技术可以准确地监测四层，四层以上解释误差加大，分析成本昂贵。合采油井分层产油量监测原油色谱指纹技术见流程图（见图10） 。图10：多层合采开发区块油层水淹程度动态评价流程 2、合采油井分层产水量监测解释技术合采油井分层产水量监测解释技术是我们开发的新技术。大家知道，合采油井分层产油量监测技术上的突破仅是万里长征走了第一步，人们虽然关心分层产油的多少，但更关心分层产水量，开发动态监测不能监测水基本失去了监测意义，合层开采单层含水率监测解释是一个世界性的难题。我们通过几年的基础理论探讨、搭建物理模型、建立数学模型、编写计算软件、现场验证等研究工作，采用离子色谱、色谱进行油水分析，基本攻克了合层开采单层含水率解释的技术难题，相对偏差在15左右。大家知道，合层开采单层油产量分配色谱指纹法评价技术利用的是原油中一些稳定的组分，技术应用的难度较小，所以解释精度较高。而合层开采单层含水率解释技术利用的是油水中一些不稳定的组分，技术应用的难度很大，所以解释精度偏低。合采油井分层产油量监测和合采油井分层产水量监测解释是同步进行的，两者的分析解释流程基本相同（见以上流程图）。对油、水中稳定和不稳定的有机组分及无机组分进行精细分析，再通过软件处理，可以得到合层开采单层油产量、油产率；合层开采单层水产量，水产率；各层产油产水贡献比；油层水淹程度的综合解释。这些都是油田开发极其重要的数据。3、油田开发动态水淹程度评价技术优缺点1）油田开发动态水淹程度评价技术的应用能够很方便地提出堵水挖潜措施，达到稳油控水的目的，更有意义的是可以长期对生产油井进行监测，提高油田分层开发效果。2）现场应用方便，不占产：通过对生产井取样分析就能得到分层产油量和含水率，可进行长期动态监测和解释，不用停井作业。现场应用十分方便，不占产，减少产量损失，增加效益。3）成本低，效率高：与目前常规方法（产液剖面测试和机械找堵水）比较，成本不足十分之一，每口井取样分析解释费用只须几千元。工作效率高数倍，一个区块100口井评价约须两个月。4）缺点是四层以上评价困难，水的解释误差偏大。油田开发动态水淹程度评价技术在部分油田应用，取得了良好的经济效益和效果，是一项具有广阔应用前景的专项技术。 谢谢!联系电话：03773837470 03773837437 13837759268