摘要

为了提高高含水油田剩余油研究与评价效果，基于大量文献调研，本文梳理了剩余油的概念、影响因素，从剩余油微观分布、宏观分布和饱和度定量分析3个方面总结了剩余油研究方法及其适用条件，概括了水驱油藏、稠油油藏和化学驱油藏的剩余油分布特征，进一步提出了目前剩余油研究的难点和发展趋势。结果表明：剩余油的影响因素主要包括地质构造、沉积微相、储层非均质性和井网密度、井网模式、注采系统的完善程度、生产动态等；剩余油研究方法包括实验分析方法、数值模拟方法和矿场测试方法等，各种方法的研究目的和适用条件不同，测试结果反映不同位置、不同尺度下的剩余油饱和度分布；高含水油田剩余油分布总体呈现高度分散和相对富集的特征，剩余油微观分布呈现连续相和非连续相多种形式；剩余油研究发展趋势包括但不限于以下5方面：超大物理模型的构建、多尺度高分辨率成像系统集成、考虑不同驱替介质及物性时变与非连续相非线性渗流的数值模拟改进方法、多学科多方法矿场测试的综合应用及大数据人工智能的广泛应用。

我国东部主力油田已进入中、高、特高含水开发阶段，部分油田还经历了化学驱开发，原油的稳产主要依靠基于流场调控的控水稳油、综合治理等挖潜措施。经过一次、二次采油后，仍有60%～70%的剩余油残留在地下，部分老油田历经了三次采油，但采收率也难以超过50%，这些剩余油对于增加可采储量和提高采收率是一个巨大的潜力。剩余油的分布受地质条件和驱油进程等多方面因素的影响，其分布规律极其复杂。我国对于剩余油的研究最早始于“六五”期间，到了20世纪70年代以后，油田工作者开始初步研究地下油水在油田开发中的运动规律，发现油气采收率低是由于有相当数量的剩余油残留在物性差的区域，油水流通困难，难以开采。经过几十年的研究，我国对剩余油形成和分布的认识已经趋于成熟。针对剩余油的研究方法可归纳为一维纵向、二维平面和三维空间3个大类。通过与不同规模的油层相对应，将剩余油研究的对象分为宏规模、大规模、小规模以及微规模，这些不同规模的剩余油研究相互联系，依靠的主要方法各不相同。目前针对剩余油的研究方法众多，主要包括开发地质学方法、岩心观察描述和分析测试方法、测井解释方法、四维地震方法、油藏数值模拟方法、动态监测分析方法和油藏工程方法等。不同方法各有特点，又各有自身的局限性。如何针对具体油藏条件，合理选取剩余油研究方法，有效提高高含水油田的剩余油评价效果一直是油田开发关注的重点问题。为此，本文针对剩余油研究方法与认识开展系统梳理，归纳提出了剩余油研究的几点发展趋势，旨在为相关研究提供参考。

1. 剩余油的概念及影响因素

1.1 剩余油的概念

针对剩余油的探索始于20世纪30年代。1956年，美国地质学家HUBBERT首次提出了“剩余油”的概念，指的是在石油资源开采后所剩余的未开采石油储量。20世纪60-70年代，石油价格上涨和供应需求的变化引发了人们对剩余油资源的重视。1975年，美国成立了剩余油饱和度委员会，对剩余油进行专门的研究。20世纪80-90年代，剩余油的分布和提高采收率技术引起了国内外学者的普遍关注。剩余油的概念逐渐演变为“未开采油藏”，即尚未被开采利用的石油资源。进入21世纪，随着新技术的发展，剩余油研究随之完善。从开采的角度，剩余油是指通过加深对地质体的认识和改善开采工艺水平等措施可以采出的原油。从剩余资源的角度，剩余油是指经一定程度开采后，滞留在油层内的原油。目前，科技人员研究中普遍采用后者的概念。

1.2 剩余油形成的影响因素

剩余油的形成受地质条件和开发条件的综合影响。其中，地质条件包括地质构造、沉积微相和储层非均质性。地质构造对剩余油形成的影响分为2类：一是大型封闭性断层，这类断层通常就是油藏的边界，受注入水波及程度的影响，剩余油往往富集在断层下伏油层的构造高部位和角落处；二是低序级断层，注采井间未被发现的低序级断层会在局部阻挡流体流动，影响驱油效果，造成低序级断 层附近剩余油富集（图1）。沉积微相是平面上油水运动的主要影响因素，其对剩余油的控制主要体现在砂体的外部几何形态、不同微相间的物性差异及砂体的延伸方向和展布规律上。储层垂向上的非均质性控制着单砂层内的波及体积和层间矛盾的程度，导致剩余油往往存在于非均质性较强、物性较差的层段。储层平面上的非均质性影响窜流通道的形成，导致剩余油平面上分布不均匀，富集在同一相带的边角或物性较差的部位。

影响剩余油分布的开发条件包括井网密度、井网模式、注采系统的完善程度、生产动态等。其中，最重要的是注采系统的完善程度及其与地质因素的相互关系。井网密度越大，水驱波及系数越高，剩余油的富集部位越少。线性井网受注入井方向储层非均质性的影响，剩余油可能富集在2口注入井之间。四点面积井网的剩余油可能富集在注入井之间的压力平衡区。七点法和五点法井网的水驱波及系数优于反九点法井网。不稳定的砂体分布或井网控制程度低都可能导致注采系统不完善，造成剩余油的分布特征更加复杂。高含水油藏驱替过程中，高驱替速度和高油水黏度比会诱发指进程度增大，造成剩余油富集。总的来说，影响剩余油形成的地质条件和开发条件二者相互作用，相互影响，加大了对剩余油认识的难度。

2. 剩余油研究方法

剩余油研究的基本内容主要包括剩余油的分布特征和剩余油饱和度定量分析。从剩余油微观分布、宏观分布和饱和度定量分析3方面梳理不同研究内容所对应的主要研究方法。

2.1 剩余油微观分布研究方法

剩余油微观分布研究是针对驱替过程结束后，孔隙尺度下剩余油的分布特征。目前主要研究方法包括传统光学方法、物理模拟方法、高分辨率成像技术及核磁共振成像技术等。

2.1.1 传统光学方法

传统光学方法是最早研究剩余油微观分布的实验技术，研究对象主要包括含油薄片、真实岩心模型和微观仿真模型。基于不同的研究对象，梳理了传统光学方法的主要技术特点和适用条件（表1）。传统光学方法的优点在于实验模型制作方便、成本相对较低，该技术目前依然是剩余油微观分布研究的主要手段。缺点是无法全面反映剩余油分布的三维空间特征。未来的发展趋势包括高分辨率成像技术、新型光学传感器的引入及多种分析手段的结合。

2.1.2 物理模拟方法

       物理模拟方法是基于油藏特征，利用相似原则将研究对象缩小至室内实验级别，用以模拟驱替过程、预测产能、评估增产措施效果等的方法。周凤军等根据相似原则设计物理模拟参数，研究了不同韵律地层对早期聚合物驱剩余油分布规律以及生产动态的影响。徐冰基于电阻率法定量分析了非均质模型中的剩余油分布。物理模拟方法的优点在于可以通过调节实验参数和条件在实验室中模拟真实油藏结构和条件下的剩余油行为，具有较强的可控性，得到的数据和结果可以直观地反映剩余油流动情况。缺点在于物理模拟方法成本相对较高、时间周期长。由于实验条件的限制，对于某些特殊油藏情况的模拟存在局限性。物理模拟方法的发展趋势主要包括不同尺度模拟技术的提高、高温高压条件下模拟技术的发展、现场实验与模拟集成以及数据处理和机器学习技术的应用。