引言

中高渗砂岩油藏经过长期水驱，会在油水井间形成水驱优势通道，这会使剩余油分布复杂化，进而增大剩余油挖潜难度^[1-6]。目前众多文献对优势通道下剩余油分布的研究缺乏全面性，尤其欠缺对剩余油微观分布特征的分析^[7-10]，且在优势通道下剩余油动用研究方面，基本都集中于封堵^[11-15]，虽针对具有动用成本低、抑制优势渗流程度大等特性的水动力学动用方法(此处为改变流线动用剩余油)有一定研究^[16-17]，但缺乏对其作用机制理解，也并未建立优势通道特征与此类动用方式的关系，加之改变流线方向在井网完善程度高、联通性好的东部老砂岩油田应用较多，这就进一步增强了对此类动用方式深入研究的迫切性。

为此，本文基于具有优势通道发育特征的二维刻蚀模型，针对优势通道下剩余油变化进行影响因素研究，总结此类剩余油赋存特征，并分析不同流线方法下剩余油动用特征，明确不同条件下剩余油动用机制，进一步利用数值模拟，对优势通道下剩余油动用的技术界限进行总结。

1 剩余油赋存特征研究 1.1 模型建立及实验流程

在中高渗砂岩油藏中，油水井间储层孔喉会在注入水长期冲刷下变大而形成优势通道。这里基于胜利油田某区块开发初期铸体薄片制成不发育优势通道模型(如图 1a，简称A模型)，并将注采连线区域的孔喉平均半径扩大约1.5与2.5倍，对应典型化的弱与强优势通道模型(如图 1b与1c，分别简称B和C模型)，突出中高渗油藏优势通道孔喉变大的特征。

根据图 1中制作相应二维刻蚀模型，如图 2。

具体实验流程如下：

(1) 模型抽真空饱和水，然后饱和油(加入苏丹红以便于观测)，采用注入速度逐级增大方式注入。

(2) 利用微量泵水驱(加入亚甲基蓝以便于观测)。沿优势通道分别采用0.2，0.5，0.8 mL/h进行单对角驱替，当每级驱替速度下波及系数不再变化时，进入下一级驱替速度，直至0.8 mL/h下波及系数稳定。

(3) 驱替过程中利用高放大倍数显微镜进行录像。

1.2 实验结果及分析 1.2.1 整体波及系数变化

由图 3可知，随优势通道规模增大，剩余油分布由“整体分散，局部集中”逐渐向“整体集中、局部分散”过渡，驱替速度增大，A模型剩余油大幅减少，而C模型变化最小。A模型下，注入水很容易克服大部分孔喉毛管力而将其内部油驱出；B模型下，驱替速度增大，注入水会溢出大通道，克服两侧区域孔喉毛管力，进而将两侧剩余油驱出；C模型下，优势通道容纳流体能力很强，削弱了注入水溢出程度，导致高驱替速度下两侧仍赋存大量剩余油。这说明强优势通道下，单纯增大驱替速度/压差已不能作为后期提高采出程度的有效手段。

将图 3中波及系数变化进行量化分析，见图 4。

由图 4可知，驱替速度提高时，A模型波及系数提高幅度最大，C模型最低。因此，针对优势通道模型，增大驱替压差已不能有效提高采出程度。

1.2.2 微观剩余油分布类型

基于已有微观剩余油分类^[18-21]，这里根据剩余油分布形态、与孔喉位置关系等，并考虑优势通道，按照其规模由小到大、由简单到复杂的顺序，基于此处实验总结出4类典型优势通道下微观剩余油分布类型。

(1) 死角式剩余

此类剩余油主要存在于孔隙角隅、盲端，或以油膜形式附着在岩石壁面。注入水是牛顿流体，其流线经过角隅或盲端时不发生曲折，最终形成剩余油。

(2) 并联式剩余油

此类剩余油主要存在于小喉道与大喉道并联系统的小喉道中。注入水可轻易克服大喉道毛管力将其内部原油驱出，从而将小喉道内部原油绕流，形成剩余油，其中，此处大小喉道并联包括直接与间接。

(3) 包围式剩余油

此类剩余油主要存在于被小孔喉所包围的较大孔喉中。由于驱替压差不足以克服外围小孔喉的较高毛管力，阻止了注入水进入内部大孔喉，最终使大孔喉内部富集剩余油。

(4) 绕流式剩余油

此类剩余油主要存在于优势通道两侧较小孔喉中。由于优势通道容纳了大部分注入水，使其两侧所承受的驱替压力减少，进而形成剩余油。

除此之外，还有一些未驱替的油相，会以其他形态存在，但是这些油相分布量极小，此处将不予考虑。

1.2.3 剩余油类型演变特征

根据以上4类微观剩余油分布，建立二维刻蚀模型剩余油类型识别模型，并利用图像处理技术^[22]，结合人工交互式调整，进一步分析不同类型剩余油在不同规模优势通道下的演变特征，结果见图 5。

由图 5可知，包围式在A模型中占主要地位，而绕流式在优势通道(B与C)模型中分布较多。这两类规模都会随驱替速度增大而明显下降，而另两类变化较小，且包围式与绕留式还会部分转化为后两类，使其增多。

总之，虽然死角式、并联式、包围式等3类剩余油在均质模型中也存在，但当优势通道发育时，此3类剩余油变化特征则会有所不同，因此，明确优势通道下剩余油演变规律，对挖潜意义重大。

2 水动力学动用机制分析 2.1 动用方案设计及流程

基于以上实验，针对优势通道模型进行以改变流线为主的水动力学动用方法研究，方案如图 6。

方式一：原有注入端A继续注入，原有采油端B转变为注入端，将C、D端打开作为采油端；

方式二：原有注入与采油端A、B继续注入与采油，将C、D端打开分别作为注入与采油端。

2.2 动用结果及分析 2.2.1 注入水波及特征变化

由图 7可知，针对B模型，方式一下，由于此类优势通道内部存水量较小，造成优势通道内流体向两侧低压区推进能力较低，使水驱末“拟水平井”效应较小，剩余油仍会在原优势通道两侧富集；方式二下，由于优势通道发育规模较小，内部存水低而压力小，当在另外对角建立新注采流线后，此流线可较轻松穿过优势通道，波及原流线两侧区域，使剩余油富集程度大大降低。针对C模型，方式一下，由于此类优势通道在前期水驱中内部聚集了较多的水，后期挖潜时，“拟水平井”效应较明显，优势通道内部水有足够能力向另外对角方向推进，有效动用两侧剩余油；方式二下，由于优势通道规模较大，在另外对角注入的水很难越过优势通道，导致原流线两侧区域仍富集剩余油。

量化图 7中波及系数：B模型方式一与方式二下提高波及系数分别为0.19及0.29，C模型分别为0.40及0.34，与前边定性分析结果一致，可为现场挖潜优势通道下剩余油提供一定理论指导。

2.2.2 不同类型剩余油变化特征

由图 8可知，针对B模型，方式一下，模型不能形成有效“拟水平井”，虽绕流式剩余油大幅减小，但包围式有增多趋势，其他两类基本无变化，整体挖潜效果较差，方式二下，模型在改变对角注水后，绕流式大幅减小，包围式也在降低，整体波及较好；针对C模型，方式一下，模型可形成有效“拟水平井”，可将原主流线两侧剩余油逐步推进到另外对角油井处，绕流式大幅减小，虽包围式、并联式等有一定增加，但整体波及较好，方式二下，改变对角注入的水无法顺利通过原主流线区域，使其波及情况比方式一要差些，其中绕流式相比方式一减小幅度较小，且包围式的波及也比方式一要差。

因此，针对强与弱优势通道，应分别从利用与克服它的角度去设计动用方法，这样不仅绕流式大幅减小，还会抑制其他类型转化，最终提高整体挖潜效果。

3 剩余油动用策略研究

为丰富实验成果，利用宏观数值模拟，对改变流线动用剩余油进一步研究。根据实际，所建模型为纵向层厚8 m的注采单元，强与弱优势通道模型底部高渗带渗透率分别是周围储层15与4倍。

3.1 改变流线动用方式优选

在图 6基础上增加两种改变流线方式，如图 9。

4种改变流线方向动用的模拟结果如图 10。由图 10可知，针对弱优势通道模型，方式二改变原流线程度最高，效果最好，而其他方式由于波及程度不足、含水上升过快等使挖潜效果变差；针对强优势通道模型，采用方式一，可形成“拟水平井”作用，增大了波及面积和延缓了含水上升的时间，而其他方式改变原有流线的能力较低，导致挖潜效果较差。

3.2 注采系统优化

进行注采比及注水强度优化，结果见图 11。

由图 11可知，优势通道规模增大，最优注采及注水强度均会减小。弱优势通道下，最优注采比及注水强度分别为0.95及31 m³/(d·m)，此时采用较高注采比和注水强度，能够提高油井产液能力及补充地层能量，并挖潜剩余油；强优势通道下，最优注采比及注水强度分别为0.85及14 m³/(d·m)，在改变流线挖潜时，由于底部发生了严重窜流，采用较低注采比和注水强度能缓解无效水驱循环，可抑制水窜进一步加强。

4 结论

(1) 根据实际油藏，建立了具有不同优势通道规模的二维刻蚀模型，分析了优势通道下注入水波及特征，其中弱优势通道剩余油规模在增大驱替速度条件下可大幅减小，但强大孔道变化极小。

(2) 基于刻蚀模型实验，结合剩余油赋存形态、形成机制等因素，将优势通道下剩余油分成了4类，包围式及绕留式受优势通道规模及驱替速度影响较大，提高驱替速度可有效降低二者规模，而死角式及并联式变化不大，且包围式及绕留式还会在一定条件下转化为死角式及并联式，使此二类剩余油增多。

(3) 利用刻蚀模型实验，针对改变流线动用优势通道下剩余油进行了研究，强优势通道下剩余油动用方式设计应从利用优势通道角度去考虑，而克服优势通道则是弱优势通道下需重点考虑的，在相适应的改变流线方法下，绕留式与包围式剩余油均会大幅减少，整体波及较好。

(4) 通过宏观数值模拟，进一步对优势通道下剩余油水动力学动用进行了研究，优化了改变流线后的注采系统，结合实验成果，初步建立了优势通道类型与以改变流线为主的水动力学动用方法间的关系。