水驅(qū)剩余油形成機(jī)理及剩余油飽和度1要點(diǎn)：21剩余油被圈閉的機(jī)理2剩余油的微觀分布3剩余油飽和度剩余油的概念3

對(duì)于一個(gè)具體油藏，在一定的開(kāi)采方式下能夠采出最大數(shù)量的原油后，仍被滯留在儲(chǔ)層的原油稱為剩余油。

在注水開(kāi)發(fā)結(jié)束時(shí)（即最終不再產(chǎn)油，或者產(chǎn)油量低于經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量），注入水掃過(guò)的部分仍存在一定數(shù)量的剩余油，稱為水驅(qū)剩余油。

在油田開(kāi)發(fā)中，剩余油飽和度決定了水驅(qū)油的最大驅(qū)油效率，同時(shí)它也是在被注入水掃過(guò)部分實(shí)施提高采收率方法（EOR

or

IOR）的初始含油飽和度。

任何油藏都不可能把儲(chǔ)層中的原油全部開(kāi)采出來(lái)。人們研究各種提高采收率的方法，是盡量多地采出原油，使滯留在儲(chǔ)層中的剩余油盡量少。剩余油形成的影響因素41巖石孔隙結(jié)構(gòu)2巖石潤(rùn)濕性3流體性質(zhì)4驅(qū)替條件等1剩余油被圈閉的機(jī)理51.1剩余油形成的概念模型

如果孔隙1比孔隙2小，并且油水兩相的粘度是相等的，密度也是相等的。

如果兩個(gè)孔隙中的驅(qū)替速度不同，則驅(qū)替水首先進(jìn)入速度較高的孔隙。

如果AB兩點(diǎn)間的壓力差不足以將驅(qū)替速度較低的孔隙中的油驅(qū)出，則其中的油可能被圈閉形成剩余油。6（1）自發(fā)滲析7毛管力是驅(qū)替動(dòng)力，并且毛管力大于粘滯力。毛管直徑較小的孔隙，毛管力較大，驅(qū)替速度越高。潤(rùn)濕相（水）首先通過(guò)小孔隙1達(dá)到B點(diǎn)，占據(jù)B點(diǎn)的全部流動(dòng)截面，而將孔隙2中未流完的油流截?cái)?。在大孔?形成孤立的油滴或油段塞，最終可能形成剩余油。（2）驅(qū)替8

當(dāng)存在外部驅(qū)替壓力時(shí)，多孔介質(zhì)中的滲流速度增大，即油水界面運(yùn)動(dòng)速度增大。

在流動(dòng)過(guò)程中接觸角（前進(jìn)角）增大，界面曲率半徑增大，毛管力作用減小。此時(shí)流體流動(dòng)的驅(qū)替動(dòng)力主要為外部驅(qū)替壓力，滲流阻力主要為流體流動(dòng)的粘滯力?？讖皆叫≌硿枇υ酱?，流動(dòng)速度越小。

較大孔隙中的流動(dòng)速度較高。潤(rùn)濕相（水）將首先通過(guò)大孔隙2達(dá)到B點(diǎn)，占據(jù)B點(diǎn)全部流動(dòng)截面，從而截?cái)噍^小孔隙1中的油流。小孔隙1中未流出的油最終形成剩余油。2剩余油的微觀分布9實(shí)際儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比概念模型復(fù)雜的多。

形成剩余油的因素多而復(fù)雜，包括復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，巖石、油、水相互之間的作用，驅(qū)替條件等。

通過(guò)微觀模擬實(shí)驗(yàn)，可以觀察到在孔隙中剩余油形成的過(guò)程，和驅(qū)油結(jié)束時(shí)分散的剩余油分布狀況。102.1不同潤(rùn)濕性巖石形成的剩余油（1）強(qiáng)水濕巖石：油是以不連續(xù)油滴或段塞狀存在于孔隙中部。11（2）油濕巖石：對(duì)于油濕巖石，剩余油則是粘附在孔隙壁上。12（3）混合潤(rùn)濕巖石：與水濕巖石相比，含油飽和度降低幅度較緩慢。在注水25PV之后也未達(dá)到“殘余”飽和度。混合潤(rùn)濕巖石的剩余油飽和度明顯低于水濕巖石的剩余油飽和度。132.2孔喉結(jié)構(gòu)中剩余油的形成（1）強(qiáng)親水孔隙當(dāng)驅(qū)替水進(jìn)入孔隙體后，水沿孔隙壁迅速向前蔓延。在水到達(dá)出口喉道時(shí)，形成連續(xù)水相，并突然截?cái)嘤土鳎€有大油滴留在孔隙體中被圈閉，形成剩余油。14（2）中性孔隙當(dāng)接觸角為900，油水界面從一個(gè)喉道通過(guò)孔隙體到達(dá)下一個(gè)喉道的推進(jìn)是很均勻的。在界面到達(dá)出口喉道時(shí)沒(méi)有被驅(qū)替相（油）留在孔隙體中，不存在圈閉現(xiàn)象。15由此可得到如下結(jié)果：一、對(duì)親水孔隙結(jié)構(gòu)，被圈閉剩余油總量取決于兩相流體界面從人口喉道通過(guò)孔隙體到出口喉道的形態(tài)。界面形態(tài)是接觸角和孔隙幾何形態(tài)的函數(shù)。二、非潤(rùn)濕性連續(xù)性的破壞（截?cái)啵┌l(fā)生在孔隙體和出口喉道的連接處。油相突然截?cái)嗪腿﹂]剩余油量是孔喉比的函數(shù)，而不是喉道長(zhǎng)度的函數(shù)。三、在強(qiáng)水濕條件下（接觸角〈300），孔喉結(jié)構(gòu)中圈閉剩余油量最多，驅(qū)油效率最低。四、在中等潤(rùn)濕的條件下（接觸角接近900），圈閉剩余油量最少，驅(qū)油效率最高。162.3橫向孔道中剩余油的形成

與驅(qū)替方向平行孔隙的兩端具有較大的壓差（P1-P2），驅(qū)替水容易將其中的原油驅(qū)出，在平行孔道中形成連續(xù)水相。

垂直于驅(qū)替方向孔隙的兩端處于同一（或接近）壓力剖面，兩端壓差相等（或很

?。?，其中的原油很難被驅(qū)出來(lái)，存在剩余油的可能性很大。172.4盲孔中的剩余油

在多孔介質(zhì)孔隙系統(tǒng)中存在許多盲孔，不能構(gòu)成流動(dòng)通道。其中的原油不易被驅(qū)出，而形成剩余油。182.5彎道渦流形成的剩余油

在有些較大孔隙的彎曲部分的內(nèi)壁存在渦流現(xiàn)象。

驅(qū)替水則沿彎曲部分的外壁主流線通過(guò)彎曲部分。

渦流中心往往有原地旋轉(zhuǎn)的油滴，不能隨液流

向前運(yùn)移，形成剩余油。192.6微觀非均質(zhì)性形成的剩余油

在驅(qū)替過(guò)程中，當(dāng)遇到局部低滲細(xì)小孔隙網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于滲流阻力大而不易通過(guò)，驅(qū)替水會(huì)繞過(guò)細(xì)小孔隙網(wǎng)絡(luò)，選擇性地通過(guò)周圍大孔隙網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)向前推進(jìn)。

當(dāng)在細(xì)小孔隙網(wǎng)絡(luò)之后形成連續(xù)水相后，局部細(xì)小孔隙網(wǎng)絡(luò)形成“孤島”，其中的原油很難被驅(qū)出，最終可能形成剩余油。

這種情況與剩余油形成的概念模型相似。202.7毛細(xì)管阻力形成的剩余油

在油水相間段塞的毛細(xì)管中，由于接觸角滯后現(xiàn)象而產(chǎn)生

毛細(xì)管阻力。

當(dāng)驅(qū)替力不能克服毛細(xì)管阻力時(shí)，其中流體停止流動(dòng)，形成剩余油。213剩余油飽和度2223水驅(qū)油結(jié)束時(shí)剩余油飽和度的大小關(guān)系到水驅(qū)油效率。同時(shí)，水驅(qū)剩余油飽和度是實(shí)施三次采油的初始條件。剩余油飽和度的大小和儲(chǔ)層性質(zhì)，和開(kāi)發(fā)方式有關(guān)。

從宏觀上研究剩余油飽和度和可測(cè)參數(shù)的關(guān)系是十分必要的。剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的相關(guān)關(guān)系。24要點(diǎn)：25毛細(xì)管數(shù)剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系修正的毛細(xì)管數(shù)剩余油飽和度與修正毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系粘滯力和毛管力對(duì)剩余油飽和度的影響1毛細(xì)管數(shù)Moore和Slobod用水濕巖石進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)用量綱分析和標(biāo)配原則，提出粘滯力同毛管力之比的無(wú)量綱數(shù)組，稱為毛細(xì)管數(shù)：262剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系水突破時(shí)的剩余油飽和度：

隨著毛細(xì)管數(shù)的增大，發(fā)生圈閉作用時(shí)的含油飽和度減小。

曲線有一個(gè)較明顯的拐點(diǎn)，大約出現(xiàn)在毛細(xì)管數(shù)為10－6～10－7的范圍內(nèi)。

在此之前，即毛細(xì)管數(shù)〈10－7的范圍內(nèi)，巖心中含油飽和度變化不大。

在毛細(xì)管數(shù)〉10－6的情況下，隨毛細(xì)管數(shù)的增大，水突破時(shí)的含油飽和度明顯減小。273修正的毛細(xì)管數(shù)Abrams證實(shí)了剩余油與毛細(xì)管數(shù)相關(guān)關(guān)系的普遍性。并提出修正的毛細(xì)管數(shù)：284剩余油飽和度與修正毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系修正的毛細(xì)管數(shù)和剩余油飽和度的關(guān)系曲線。所有親水砂巖的關(guān)系曲線都有一個(gè)明顯特征，即曲線有一明顯的拐點(diǎn)。每種砂巖的拐點(diǎn)都不一樣?？梢源_定注水后的剩余油飽和度和最終驅(qū)油效率。295

粘滯力和毛管力對(duì)剩余油飽和度的影響粘滯力和毛管力是水驅(qū)油過(guò)程中的主要滲流阻力，對(duì)水濕巖石剩余油飽和度有重要影響。下表是Moore和Slobod的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。30剩余油形成和多種因素有關(guān)，