钻井机械中液压油的污染与控制论文
论文摘要：液压油的质量和清洁度是保证液压系统正常工作的首要条件,液压系统污染是液压故障的一个主要原因,为了保证钻井机械液压系统能够安全、可靠的运行,对液压系统中液压油污染的危害及原因进行分析,对液压油污染程度的检测及液压油污染的控制提出了方法和措施,以达到工作过程中的污染控制,主要包括：控制油温、定期过滤等措施
论文关键词：液压油,污染,控制
在现代的传动方式中，液压传动可以很好的实现远距离控制和自动控制，并且以其传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小等特点得到了较为广泛的应用。但是钻井设备由于多处于室外，工作中受外界环境的影响很大，在实际的使用过程中，很容易出现液压油的污染情况，严重影响了动力的传递，因此对液压油污染的控制就显得尤为重要。
一、液压油概述
液压油用于液压传动系统中作中间介质,起传递和转换能量的作用,同时还起着液压系统内各部间件的润滑、防腐蚀、冷却、冲洗等作用。其主要性能有:
1.合适的粘度，良好的粘温特性粘度是选择液压油时首先考虑的因素，在相同的工作压力下，粘度过高，液压部件运动阻力增加，升温加快液压泵的自吸能力下降，管道压力降和功率损失增大；若粘度过低，会增加液压泵的容积损失，元件内泄漏增大，并使滑动部件油膜变薄，支承能力下降。
2.良好的润滑性(抗磨性)液压系统有大量的运动部件需要润滑以防止相对运动表面的磨损，特别是压力较高的系统，对液压油的抗磨性要求要高得多。
3.良好的抗氧化性液压油在使用过程中也会发生氧化，液压油氧化后产生的酸性物质会增加对金属的腐蚀性，产生的油泥沉淀物会堵塞过滤器和细小缝隙，使液压系统工作不正常，因此要求具有良好的抗氧化性。
4.良好的抗剪切安定性由于液压油经过泵、阀节流口和缝隙时，要经受剧烈的剪切作用，导致油中的一些大分子聚合物如增粘剂的分子断裂，变成小分子，使粘度降低，当粘度降低到一定的程度油就不能用了，所以要求具有良好的抗剪切性能。
5.良好的防锈和防腐蚀性液压油在使用过程中不可避免地要接触水分和空气以及氧化后产生的酸性物质都会对金属生锈和腐蚀，影响液压系统的正常工作。
6.良好的抗乳化性和水解安定性液压油在工作过程中从不同途径混入的水分和冷凝水在受到液压泵和其他元件。
7.良好的抗泡沫性和空气释放性在液压油箱里，由于混入油中的气泡随油循环，不仅会使系统的压力降低，润滑条件变坏，还会产生异常的噪音、振动，此外气泡还增加了油与空气接触的面积，加速了油的氧化，因此要求液压油具有良好的抗泡沫性和空气释放性。
8.对密封材料的适应性由于液压油与密封材料的适应性不好，会使密封材料膨胀、软化或变硬失去密封性能，所以要求液压油与密封材料能相互适应。
二、液压油的污染与危害
液压油的污染，按照污染物的不同，可分为杂质(灰尘、金属颗粒、棉纱、氧化物等)、水分、空气、微生物及化学物污染。在钻采机械液压系统中，主要是杂质(大部份是金属颗粒)、水分和空气污染。
l、油液中混入水分
(1)油液中水分进入的途径
1)油箱盖因冷热交替而使空气中的水分凝结成水珠落人油中。
2)冷却器或热交换器密封损坏或冷却管破裂使水漏人油中。
3)通过液压缸活塞杆密封不严密处进入系统的潮湿空气凝聚成水珠。
4)用油时带人的水分以及油液暴露于潮湿环境中与水发生亲合作用而吸收的水。
(2)油液中混入水分后的危害
1)油液中混入一定量的水分后，会使液压油乳化呈白浊状态。如果液压油本身的抗乳化能力较差，静止一段时间后，水分也不能与油分离，使油总处于白浊状态。这种白浊的乳化油进入液压系统内部，不仅使液压元件内部生锈，同时降低其润滑性能，使零件的磨损加剧，系统的效率降低。
2)液压系统内的铁系金属生锈后，剥落的铁锈在液压系统管道和液压元件内流动，蔓延扩散下去，将导致整个系统内部生锈，产生更多的剥落铁锈和氧化物。
3)水还会与油中的某些添加剂作用产生沉淀和胶质等污染物，加速油的恶化。
4)水与油中的硫和氯作用产生硫酸和盐酸，使元件的磨蚀磨损加剧，也加速油液的氧化变质，甚至产生很多油泥。
5)这些水污染物和氧化生成物，随即成为进一步氧化的催化剂，最终导致液压元件堵塞或卡死，引起液压系统动作失灵、配油管堵塞、冷却器效率降低以及滤油器堵塞等一系列故障。
6)另外，在低温时，水凝结成微小冰粒，也容易堵塞控制元件的间隙和死口。
2、油中侵入空气
油液中的空气主要来源于松动的管接头，不紧密的元件接合面，暴露在油面上的油管以及密封失效处，油液暴露在大气中也会溶人空气。此外，当油箱内的油量较少时，加速了液压油的循环，使气泡排除困难，同时油泵吸油管“吃油”深度不够也使空气容易进入。
混入液压系统的空气，通常以直径为0．05～0．50mm的气泡状态悬浮于液压油中，对液压系统内液压油的体积弹性模量和液压油的粘度产生严重影响，随着液压系统的压力升高，部分混入空气溶人液压油中，其余仍以气相存在。当混入的空气量增大时，液压油的体积弹性系数急剧下降，液压油中的压力波传播速度减慢，油液的动力粘度呈线性增高。悬浮在油液中的空气与液压油结合成混合液，这种油液的'稳定性决定于气泡的尺寸大小，对液压系统等产生重大的影响，可能出现振动、噪声、压力波动、液压元件不稳定、运动部件产生爬行、换向冲击，定位不准或动作错乱等故障，同时还使功耗上升，油液氧化加速以及油的润滑性能降低。油液中的固态污染物主要以颗粒状存在。这些杂质有的是元件加工和装配过程中残留的，有的是液压元件在工作过程中产生的，有的源于外界杂质的侵入，其危害是：
(1)油中的各种颗粒杂质会对泵和马达造成危害。当杂质颗粒进入到齿轮泵或齿轮马达的齿轮端面和两端盖侧板、齿顶和壳体之间，或当杂质颗粒进入到叶片泵或叶片马达的叶片与叶片槽，转子端面和配油盘、定子与转子(叶片顶部)之间，或当杂质颗粒进入到柱塞泵或柱塞马达的柱塞与柱塞缸体孔，转子与配油盘、滑靴与倾斜盘、变量机构的滑动副之间时，均有可能造成卡死故障。即使不造成卡死故障，也会使磨损加剧。杂质颗粒还有可能堵塞泵前的进油滤油器，使泵产生气蚀或造成多种并发故障。
(2)油中各种颗粒杂质会对液压缸造成危害。颗粒杂质会使活塞与缸体、活塞杆与缸盖孔及密封元件产生拉伤和磨损，使泄油量增大，容积效率和有效推力(拉力)降低，如果颗粒杂质卡住活塞或活塞杆，将导致油缸不动作。
(3)油中的污染颗粒会对各种阀类元件造成危害。污染颗粒可能引起滑阀卡死或节流堵塞，造成阀动作失灵，即使不产生卡死或堵塞故障，污染颗粒也将使阀类元件运动副过早磨损，配合间隙加大，性能恶化。
(4)污染物繁殖细菌，加剧油液老化，使油液发黑发臭，更进一步产生污染。如此恶性循环，有可能产生以下后果：
1)污染物堵塞滤油器，导致油泵吸空，产生振动和噪声。
2)污染物使油缸或马达的摩擦力增大，产生爬行。
3)污物会完全使伺服阀等抗污染能力差的元件根本失效，至少是工作不稳定和滞后量增加，污物阻塞压力表前同定小孔，压力得不到正确传递和反映。
4)污染物堵塞压力表通道，使压力得不到正确传递和反应。
三、控制液压油污染的主要措施
为确保液压系统工作正常、可靠、减少故障和延长寿命，必须采取有效措施控制液压油的污染。
1、控制油温
油温过高往往会给液压系统带来以下不利影响：
（1）油液黏度下降，使活动部位的油膜破坏、磨擦阻力增大，引起系统发热、执行元件（例如液压缸）爬行。油液黏度下降可导致泄漏增加，系统工作效率显著降低。
（2）油液黏度下降后，经过节流器时其特性会发生变化，使活塞运动速度不稳定。
（3）油温过高引起机件热膨胀，使运动副之间的间隙发生变化，造成动作不灵或卡死，使其工作性能和精度下降。
（4）当油温超过55摄氏度时，油液氧化加剧，使用寿命缩短，据资料介绍，当油温超过55摄氏度后温度每升高9摄氏度，油的使用寿命缩短一半，因此，对不同用途和不同工作条件的机器。应有不同的允许工作油温。工程机械液压系统允许的正常工作油温为35-55摄氏度，最高为70摄氏度。
2、控制过滤精度
为了控制油液的污染度，要根据系统和元件的不同要求，分别在吸油口、压力管路、伺服调速阀的进油口等处，按照要求的过滤精度设置滤油器，以控制油液中的颗粒污染物，使液压系统性能可靠、工作稳定。滤油器过滤精度一般按系统中对过滤精度敏感性最大的元件来选择。
3、强化现场维护管理
强化现场维护管理是防止外界污染物侵入系统和滤除系统中污染物的有效措施。
（1）检查油液的清洁度
设备管理部门在检查设备的清洁度时，应同时检查系统油液、油箱和滤油器的清洁度，并建立液压设备清洁度上、中、下三级评分制度。对关键设备的液压系统都要抽查。
（2）建立液压系统一级保养制度
设备管理部门在制定设备一级保养内容时，要增加对液压装置方面的具体保养内容。
（3）定期对油液取样化验
应定期、定量提取油样，检查单位体积油样中杂质颗粒的大小和数量或称重量，并作定性定量分析，以便确定油液是否需要更换。
A、取油样时间：对已规定了换油周期的液压设备，可在换油前一周对正在使用的油液进行取样化验；对新换的油液，经过1000h连续工作后，应对其取样化验；企业中的大型精密液压设备使用的油液，在使用600h后，应取样化验。
B、取油样时，首先要把装油容器清洗干净，不许使用脏的容器，以确保数据准确，具体取油样的方法如下：
当液压系统不工作时（即在静止状态下），可分别在油箱的上部、中部和下部各取相同数量的油样，搅拌后进行化验；液压系统正在工作时，可在系统的总回油管口取油样；化验所需要的油样数量，一般为300-500mL/次；按油料化验规程进行化验，将化验结果填入油料化验单，并存入设备档案。
4、定期清洗
控制油液污染的另一个有效方法是，定期清除滤网、滤芯、油箱、油管及元件内部的污垢。在拆装元件、油管时也要注意清洁，对所有油口都要加堵头或塑料布密封，防止脏物侵入系统。
5、定期过滤油液、控制其使用期限
油液的使用寿命或更换周期取决于很多因素，其中包括设备的环境条件与维修保养、液压系统油液的过滤精度和允许污染等级等因素。由于油液使用时间过长，油、水、灰尘、金属磨损物等会使油液变成含有多种污染物的混合液，若不及时更换，将会影响系统正常工作，并导致事故。是否换油取决于油液被污染的程度，目前有3种确定换油期的方法：
（1）目测换油法。它是凭维修人员的经验，根据目测到的一些油液常规状态变化（如油液变黑、发臭、变成乳白色等），决定是否换油。
（2）定期换油法。根据设备所在场地的环境条件、工作条件和所用油品的换油周期，到期就进行更换。这种方法对液压设备较多的企业很适用。
（3）取样化验法。定期对油液进行取样化验，测定必要的项目（如黏度、酸值、水分、颗粒大小和含量以及腐蚀等）和指标，按油质的实际测量值与规定的油液劣化标准进行对比，确定油液该不该换。取样时间：对一般工程机械的液压系统应在换油周期前一周进行，关键设备的液压系统应每隔500小时进行一次取样化验，化验结果应填入设备技术档案。取样化验法适用于关键设备和大型液压设备。
换油时，要注意清洁，防止赃物侵入液压系统，不可混用和换错，主要有下列要求：
（1）更换的新油或补加的新油必须是本系统所规定使用的油，经过化验确认其油质已达到规定的性能指标，才能加入。
（2）为保持新油的清洁，换油时要将油箱内部及主要管道内旧油放尽，并把油箱、过滤网、软管清洗干净。加油时油液必须经过过滤，对已疲劳损坏的滤网应更换。
（3）加入的油量要达到油箱的油标位置，加油方法是：先加油至油箱最高油标线，开动油泵电动机，把油供至系统各管道，再加油至油箱油标线，再开动电动机，这样多次进行，直至油液保持在油标线内为止。
所以在日常的使用和设备保养过程中，要十分注意观察油的质量，避免油污染对设备造成的损害。
参考文献
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7 张启仁. 液压系统温升控制[J]. 甘肃科技, 2004,(04)
浅议汽车加油站在线渗漏监测系统设计论文
0引言
随着我国汽车保有量迅速增长，汽车加油站数量与日剧增。由于加油站往往处于交通要道，其安全可靠运行十分重要。国家新施行的标准《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012(2012年6月28日发布，2013年3月1日施行)与原来的国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002(2006年版)比较，新版标准加强了加油站安全与环保措施，其中第6.5章节主要对油品防渗漏措施做了具体要求。
新版标准对加油站油品储运设施的防渗方式要求如下:
1)加油站埋地油罐应采用单层油罐设置防渗罐池或采用双层油罐。
2)埋地加油管道应该采用双层管道。
3)防渗罐池、双层油罐、双层管道系统的渗漏检测宜采用在线监测系统。
4)单层油罐渗漏检测主要由具备渗漏检测功能的液位监测系统实现。
1在线渗漏监测方法
单层油罐渗漏检测主要由具备渗漏检测功能的液位监测系统实现，本文主要讨论防渗罐池、双层油罐、双层管道系统的在线渗漏监测方法。
1.1监测方法
目前已使用的在线渗漏监测方法主要由以下4种，即传感器法(干式)、液媒法(湿式)、充气法、真空法。
1)传感器法
传感器法主要将液体传感器直接安装于检测点，通过传感器检测信号判断是否有液体渗入。
2)液媒法
液媒法主要在夹层内充入液体，利用液位计检测罐顶液媒槽的液面判断夹层内是否有液体渗入。
3)充气法
在设施夹层内充入氮气等气体并设压力变送器，通过压力检测判断夹层的密闭性。
4)真空法
用真空泵将夹层内的气体抽空，通过监测真空度来判断夹层的密闭性。
1.2方法比选
传感器法主要将液体传感器放置在双层油罐的检测立管底部、防渗罐池的检测井底部和双层管道最低点的检测口即可，具有应用广泛、施工简便、易实施、易维护等特点，但必须保证液体不能通过检测口进入检测立管内，否则存在误报的可能。
液媒法主要针对双层油罐的渗漏监测，对于防渗罐池、双层管道系统的渗漏监测存在实施难度大的特点;液媒法充入液体必须做好防腐、防冻措施，否则会造成设施腐蚀破坏或因液体结冻而引起误报的可能。
充气法需要引压管、气瓶、充气控制机构和压力变送器等元件，系统复杂，投资比较大;一般要求半年充入气体一次，维护困难;还存在因为引压管渗漏造成的误报可能。
真空法与充气法具有同样的缺点，保持真空性的难度较大。
通过以上分析，汽车加油站在线渗漏监测系统建议选用传感器法。
2在线渗漏监测系统
基于液体传感器法的在线渗漏监测系统主要由液体传感器、信号电缆、渗漏检测报警仪3部分组成。
2.1液体传感器
2.1.1检测原理
液体传感器检测原理目前主要有振动频率法和介电常数法两种，这两种方式均能达到渗漏检测效果。
1)振动频率法
振动频率法的液体传感器类似于音叉原理，它是由晶体激励产生振动，当液位传感器被液体浸没时，振动频率会发生变化，这个频率变化是由电子线路检测出来的并输出开关量信号。频率变化属于传感器的物理属性，不论情况如何，物体不会停止振动，在不同介质中其振动频率也必然有所变化，不受结构、湍流、搅动、振动等情况的干扰，不受光线限制，耐撞击，能适应较复杂的现场环境，较之其它原理的液位传感器，抗干扰能力更强。
2)介电常数法
介电常数法的液体传感器利用高频电磁波的谐振状态来测量介电常数变化，当高频电磁波在不同介质中传播时，它的波长随介质的不同而不同，并引起谐振回道频率的变化，改变谐振回路和晶振电路之间的'谐振状态。晶振电路产生一个频率不变的高频电磁波，并进入谐振回路中。如果谐振回路的固有频率和高频电磁波的频率相差较大时，回路处于失谐状态，检波电路检波后的电压值比较低;若谐振回路的固有频率和高频电磁波的频率相等，则回路处于谐振状态，检波后的电压值比较高。谐振回路的固有频率和天线探头周围的介质特性有关。当天线探头处于纯水中时，通过调节回路的电参数，使得谐振回路的固有频率和晶振电路发出的电磁波频率相等，则电磁波在回路中引起谐振，检波后电压值比较高;反之，当天线探头至于无水油中时，谐振回路的固有频率和电磁波的频率相差比较大，则回路处于失谐状态，检波后的电压值比较低。因此，测量出检波后的电压值，即可确定介质种类。
2.1.2技术参数
液体传感器主要技术参数需满足以下要求：
检测内容：传感器具有油水分辨功能，为分析内壁渗漏还是外壁渗漏提供依据。
检测精度：规范要求不应大于3.5mm。
防爆等级：一般为本安型产品，不应低于II区T4组。
防护等级：根据工程的环境进行选取。
其他要求：传感器宜具有自检功能，减少人工测试工作量。
2.1.3安装方式
液体传感器主要放置在双层油罐的检测立管底部、防渗罐池的检测井底部和双层管道最低点的检测口，在检测口应做好密封处理，防止液体通过检测口进入检测立管内，造成系统误报。
2.2信号电缆
信号电缆主要根据液体传感器输出信号类型选择合适芯数的铜芯屏蔽电缆，一般为三线制或四线制;信号电缆敷设方式可采用直埋地或电缆桥架敷设至值班室渗漏检测报警仪。
2.3渗漏检测报警仪
渗漏检测报警仪主要壁挂安装于值班室，接收现场液体传感器信号，当由渗漏情况发生时发出声光报警信号，提示站内人员对设施进行检查维护。渗漏检测报警仪还可以输出报警信号至站控系统，实现联锁保护控制。
渗漏检测报警仪与液体传感器宜采用同一厂家产品，避免出现信号不兼容的情况发生。
3结论及建议
在线渗漏监测系统是汽车加油站防渗漏措施的重要组成部分，可以进一步提高加油站运行安全可靠性。在汽车加油站工程设计时，建议使用液体传感器法的在线渗漏监测系统，该方法具有投资较低、实施简便、维护简单等优点，但在液体传感器安装时建议做好密封措施，防止外部液体通过检测口进入检测立管中，以免造成系统误报。
油品检测方法：品质检测：色度、粘度、水分、闪点、总酸值、总碱值、不溶物、残碳、倾点、水分离性、泡沫特性、铜片腐蚀、氧化安定性、积碳、FTIR、锥入度、滴点、四球试验等；
污染监测：颗粒计数、滤膜分析、漆膜倾向指数（VPR）等；
磨损分析：光谱元素分析、PQ 指数、直读铁谱、分析铁谱、滤膜分析等；
分析项目：成分分析、主成分分析、全成分分析、定性分析、定量分析、成分配比、配方分析、元素分析、失效分析等。
油品检测范围：
原油： 石蜡基原油、环烷基原油、中间基原油、超低硫原油、低硫原油、含硫原油、高硫原油等。
燃料油：汽油、柴油、煤油、甲醇汽油、乙醇汽油、 无铅汽油、 航空汽油等。
防锈油：脱水防锈油、硬膜防锈油、挥发性防锈油、快干防锈油、电镀防锈油、软磨防锈等。
皮边油：皮革边油、皮带边油、皮具边油、皮手袋边油、真皮边油、皮包边油、哑光边油等。
衍生品：石油焦、润滑脂、化学纤维、沥青、石蜡等。
润滑油/剂：机油、齿轮油、液压油、特殊润滑油、工业润滑油/剂、汽车润滑油/剂、合成润滑油等。
油品添加剂：燃油添加剂、抗静电剂、脱色剂、助燃剂、抗爆剂、节油剂、防水剂、除炭等。
金属加工用油：防腐杀菌剂、极压抗磨剂、铜合金缓蚀剂、防锈添加剂、油性剂、降凝剂等。
油品检测
油品检测指标：
GB/T259石油产品水溶性酸及碱测定法
GB/T260石汕产品水分测定法
GB/T380石油产品硫含量测定法(燃灯法)
GB/T503汽油辛烷值测定法(马达法)
GB/T511石油产品和添加剂机械杂质测定法(重量法)
GB/T1792馏分燃料中硫醇硫测定法(电位滴定法)
GB/T4756石油液体手工取样法(GB/T4756-1998,eqvISO3170:1988)
GB/T5096石油产品铜片腐蚀试验
GB/T5487汽油辛烷值测定法(研究法)
GB/T6536石油产品蒸馏测定法
GB/T8017石油产品蒸汽压测定法(雷德法)
GB/T8018汽油氧化安定性测定法(诱导期法)
GB/T8019料胶质含量的测定喷射蒸发法
GB/T8020汽油铅含量测定法(原子吸收光谱法)
GB/T11132液体石油产品烃类的测定荧光指示剂吸附法
GB/T11140石油产品硫含最的测定波长色散X射线荧光光谱法
柴油油品检测可以通过看颜色闻气味看杂质看粘度和泡沫的方法检测。以下是关于柴油油品检测的部分介绍：1、看颜色：常车用优质的柴油应为无色、浅黄色或浅棕色的透明液体稍透明无混浊现象;而颜色发黑发暗呈酱油色为低标号掺配油;有混浊现象的是混入水分或杂质的劣质柴油。2、闻气味：优质柴油油味正常;劣质柴油有刺激性气味比如有异味或腥辣难闻的再生油。3、看杂质：取少量燃油将燃油全部经滤纸(或餐巾纸)过滤观察滤纸(或餐巾纸)是否滤出杂质。4、看粘度和泡沫：柴油本身的粘度较大随着温度下降粘度会变得更大即：低气温下柴油的流动性较差?
王延忠 贾俊山 孙国 隋淑玲 黄文芬 魏明
摘要 高含水期水驱油藏剩余油分布研究是开发工作实施挖潜措施、提高采收率的基础。本文对近几年在剩余油描述方面攻关的最新成果进行了粗略的总结。重点介绍了首次综合采用5种计算剩余油并形成软件系统的油藏工程计算方法，及首次用于剩余油定量计算并进行大规模推广应用的流线模型方法。这两种方法在孤东油田七区西进行了应用，并将计算的结果分别与数值模拟结果进行了对比分析，与生产动态实际进行了检验，证明比较可靠。通过利用油藏工程计算方法、流线模型方法和数值模拟方法对剩余油的综合分析研究，提出的提高采收率的挖潜措施取得显著效果。
关键词 剩余油 高含水期 定量 油藏工程方法 流线模型方法 油藏描述 孤东油田
一、引言
高含水期的精细油藏描述的剩余油分布研究，是实施挖潜措施、提高采收率的基础。搞清高含水、特高含水期剩余油的分布规律，并进行定量计算，目前仍然是世界级难题。
胜利油区通过四期精细油藏描述及剩余油分布研究，已形成了剩余油描述的系列配套技术。总结完善这些剩余油描述方法，特别是在井与井之间剩余油分布研究、剩余油定量描述技术研究的基础上，增加了油藏工程计算方法和流线模型方法，并编制了软件系统，实现了计算机自动化，以满足矿场计算快速、操作简单、自动化程度高等要求。本文重点介绍数值模拟方法、油藏工程计算方法和流线模型方法在孤东油田七区西剩余油描述中的应用，并对其计算成果进行了综合分析和对比。根据对剩余油的描述，提出了具体的提高采收率的挖潜措施，取得了良好的矿场应用效果。
二、剩余油描述方法研究
目前，我国主要油田的开发大多进入高含水阶段，地下流体分布日趋复杂，开采难度越来越大。因此，确切了解剩余油储量及其分布范围，对于油田的调整、挖潜、提高最终采收率具有重要的意义。随着油藏描述从宏观向微观、从定性到定量、从描述向预测的方向发展，剩余油的研究也开始从以大地构造、沉积旋回、沉积相为基础的分布趋势研究，向以微构造、沉积时间单元、层内非均质等微基础的定性描述发展；从以地质、测井手段为主的综合定性解释逐步向以精细数值模拟、水淹层测井解释以及油藏工程参数计算为主的定量描述方向发展[1～5]。
综合国内外剩余油描述技术的发展，从学科上细分，剩余油研究方法主要包括地震方法、生产测井及测试分析方法、检查井资料分析方法、水淹层测井解释方法、地质综合分析方法、数值模拟方法、流线模型方法、油藏工程综合分析方法等八大类方法[1～5]。
胜利油区进行剩余油定量描述的方法主要有数值模拟方法、油藏工程计算方法、流线模型方法、水淹层测井解释方法和动态监测方法。其中数值模拟方法和水淹层测井解释方法比较成熟，计算机化程度高，而油藏工程计算方法和流线模型方法是我们近几年经过不断攻关，逐渐发展完善起来的，下面主要对这两种方法进行简要介绍。
1.油藏工程计算方法
油砂体是油田开发的基本单元，具有较为确定的含油范围和石油地质储量，是地下油、气、水存储运移的统一体，而井筒则是它与外界联系的通道。因此，可以根据单井生产数据，采用油藏工程方法计算某一生产时刻的该井的剩余油饱和度、剩余储量等。
根据目前油田开发已进入特高含水期的事实，结合矿场应用的需要，油藏工程计算选用了水驱特征曲线法、渗饱曲线法、无因次注入采出法、物质平衡法、水线推进速度法等5种方法[1,4,5]。
1）渗饱曲线法
水驱油实验中岩样油水相对渗透率曲线是油水两相渗流特征的综合反映。根据储集层性质及油井含水率可直接求得目前含油饱和度，但是油水相对渗透率曲线只是反映了储集层应具有的渗流特征和应达到的理想效果，而开发过程中作业措施、注入采出比的变化以及井点之间的相互干扰都能影响到流体的实际流动状态。因此，结合反映实际生产状况的水驱特征曲线，求生产井出口端含油饱和度及其他剩余油指标可以更可靠地反映地下流体分布状态。
（1）水驱特征曲线制作，求A1、B1
作lgWp-Np关系曲线，得回归方程：
胜利油区勘探开发论文集
（2）相对渗透率比与含水饱和度曲线制作，求A2、B2
作 曲线，得回归方程：
胜利油区勘探开发论文集
（3）求水驱控制储量
胜利油区勘探开发论文集
（4）求生产井出口端含水饱和度
胜利油区勘探开发论文集
（5）求剩余油饱和度、剩余可采储量、可动油饱和度、剩余可动储量
剩余油饱和度：
胜利油区勘探开发论文集
剩余可动油饱和度：
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剩余水驱控制储量：
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水驱控制储量采出程度：
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式中：kro、krw——油、水相对渗透率；
Soi——原始含油饱和度，小数；
So——剩余油饱和度，小数；
Sorr——残余油饱和度，小数；
Som——剩余可动油饱和度，小数；
Sw——含水饱和度，小数；
Swi——束缚水饱和度，小数；
N——水驱控制储量，104t；
Nr——剩余水驱控制储量，104t；
Np——目前累积产油量，104t；
Wp——目前累积产水量，104m3；
R——水驱控制储量的采出程度，%；
A1、A2、B1、B2——回归系数。
2）水驱特征曲线方法
根据童宪章研究成果，水驱油田到了高含水期，大部分油井都可作单井甲型水驱曲线，其形式为：
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根据该曲线可计算单井水驱可采储量、剩余可采储量等。
作lgWp－Np曲线，得回归参数a,b
水油比计算：
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水驱可采储量：
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剩余水驱可采储量：
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式中：Qo、Qw——产油量、产水量，104t；
a、b——回归系数；
fw——含水率，小数；
fmax——极限含水率，小数；
NR——水驱可采储量，104t；
NRr——剩余水驱可采储量，104t；
Nr——剩余水驱控制储量，104t；
WOR——水油比；
WORmax——最大水油比。
3）物质平衡法
可用简化了的物质平衡法根据累积产油量估计平均剩余油饱和度。
水驱控制地质储量：
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剩余油饱和度：
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剩余可动油饱和度：
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剩余水驱控制地质储量：
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剩余地质储量丰度：
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式中：A——计算单元面积，km2；
Boi——原油体积系数；
G——剩余水驱控制地质储量丰度，104t/km2；
h——有效厚度，m；
φ——孔隙度，小数；
ρo——原油密度，g/cm3。
4）无因次采出注入法
油井注入量、采出量与采出程度有如下关系：
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（19)-(20）得：
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当 时，R为水驱失效时的采出程度，即
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则剩余采出程度：
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另外，将（22）代入（19），可得水驱失效时的累积注入量
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极限注入倍数
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当含水进入特高含水期后，采出程度与注入倍数有下列关系式
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则剩余采出程度：
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即可根据累积注入量求出剩余采出程度。但该值为最终含水率100%时的剩余采出程度，因此与最终含水率98%时的剩余采出程度相比，数值偏大。
剩余可采储量丰度：
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式中：Wi——累积注入量，104m3；
Vi——注入倍数，PV；
Re——水驱失效时的采出程度（相当于最大采收率），%；
Rc——剩余采出程度，%；
Wi,max——最大累积注入量，104m3；
Vi,max——最大注入倍数；
a1、a2、a3、b1、b2、b3——回归系数。
5）水线推进速度法
对于纵向上韵律性变化较大的河流相沉积储集层，层内动用程度大小不一、水淹状况差别较大，因此进行层内不同韵律段的剩余油研究，摸清剩余油分布规律，对剩余油的挖潜极为重要。根据达西定律求出注入水在不同段上的推进速度，然后根据水驱速度与产量的关系，分析每个相对均质段采出程度及储量动用情况，可得到剩余储量及剩余油饱和度值。
根据达西定律，注入水在平面上的推进速度可表示为：
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注入水在垂向上的推进速度可表示为：
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式中：Vpi、Vzi——注入水在平面、垂向上的推进速度，mm/s；
Krw——水的相对渗透率；
Kpi、Kzi——油层平面、纵向渗透率，μm2；
rw、ro——水、油比重，小数；
μw——水粘度，mPa·s；
φi——油层孔隙度，小数；
α——地层倾角，（°）；
Sor——残余油饱和度，小数；
Sor——原始含油饱和度与残余油饱和度之差值，小数；
——压力梯度，MPa/m；
Pe——近似于L处的注水井的压力，MPa；
Pw——油井井底压力，MPa；
L——油水井井距，m。
平均水线推进速度：
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相对水线推进速度：
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根据达西定律，产量q与速度和厚度的乘积Vh成正比，故可通过水线推进速度导出分层产量贡献系数
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则每个相对均质段的分层产量为
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同理，有分层储量系数
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分层储量
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则分层剩余储量为
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其中，N可用原始地质储量、水驱控制储量或水驱可采储量。
剩余油饱和度
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剩余可动油饱和度
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式中：Vi——分层相对水线推进速度，m/d；
hi——有效厚度，m；
αi——储量系数；
βi——产量贡献系数；
Ni——储量，104t；
Nri——剩余储量，104t；
qi——产量，t/d；
i——分层号；
∑Q——研究目的层的累积产量，104t。
油藏工程计算方法是定量计算井点剩余油的重要方法之一，其最大特点是紧密与油藏生产动态相结合，数据文件要求相对简单，可操作性强，适用于矿场人员进行计算分析。上述方法虽然在油藏工程研究中经常应用，但计算机化程度比较低，不仅影响了动态分析的效率和精度，而且在剩余油的认识方面也受到了局限。在孤东油田七区西剩余油描述研究工作中，首次把这5种方法综合起来编制成软件系统，进行动态分析和剩余油研究，实现了计算机自动化。
2.流线模型方法
流线模型技术开始提出和应用于剩余油的研究是在20世纪90年代，是除数值模拟之外定量研究井间剩余油的一种新的方法，它具有允许节点多、运算速度快、研究周期短的特点。运用流线模型的目的是便于现场推广应用，弥补大型数值模拟须借助计算机工作站而完成的不足，在微机上实现剩余油分布规律的研究。
1）流线模型的研究思路
先求出流体在多孔介质中的压力场和速度场，然后求出流体的流动轨迹即流线，最后求出任一流线在任一点的饱和度值。通过流线模型计算，可以求得井间任一点的含油饱和度、剩余油饱和度，从而确定驱油效率、可动油饱和度、可采储量、剩余可采储量等参数。
2）流线模型求解的基本步骤。
（1）计算压力场
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在上式三维两相压力方程中忽略了重力和毛管力。
式中：q——对于生产井为产液量，对于注水井为注水量，m3；
Cf——地层岩石有效孔隙体积的压缩系数，MPa-1；
λ——流度。
（2）计算速度场
网格界面上的速度分量根据Darcy公式计算：
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式中：Vx、Vy、Vz——不同网格x、y、z方向上的速度分量；
P——不同网格上的压力值；
x、y、z——不同方向上的网格坐标值。
（3）计算流线轨迹及其时间长度坐标。
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式中：T——流线的时间长度坐标；
l——流线的长度；
x、y、z——质点的坐标。
（4）计算饱和度场
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式中：τ——任意时刻流线上的位置；
τo——时间为to时流线上的位置。
目前已成功地在微机上实现了该方法从数据准备、模型建立、历史拟合到程序计算的计算机一体化。
三、剩余油定量描述方法在孤东油田七区西的应用
胜利油区前两期精细油藏描述及剩余油分布研究中剩余油定量描述的主要方法是数值模拟方法，并辅之以水淹层测井精细解释方法和动态监测方法。
在孤东油田七区西剩余油分布研究中，剩余油定量描述的主要方法较以前增加了流线模型方法和油藏工程计算方法，并发展和深化了数值模拟方法。
对剩余油的定量描述，不仅采用油藏工程方法全面计算了每个井点的剩余油指标，而且重点采用数值模拟方法和流线模型方法从剩余油饱和度、剩余可动油饱和度、采出程度、剩余储量丰度、剩余可动储量丰度以及剩余可动油饱和度与剩余可动储量丰度的综合图、单井层剩余油分布等八个角度来定量的描述剩余油，并找出了每个小层剩余可动油饱和度与剩余可动储量丰度均较高的剩余油富集井区。下面分别从方法本身的计算应用和矿场应用两个方面进行介绍。
1.计算方法的应用
1）剩余油定量描述的主要成果
（1）油藏工程计算方法
渗饱曲线法：定量计算了孤东油田七区西12个主要小层1014井次的井点剩余油数据，主要包括每个小层井点的剩余油饱和度、井区的水驱控制储量、剩余可采储量等指标。根据计算结果找出了剩余油富集井区，其中剩余油饱和度大于50%的井442口，单井平均剩余油饱和度57.5%，其剩余可采储量315.6×104t，单井平均为0.714×104t。
水驱特征曲线法：定量计算了孤东油田七区西12个主要小层1085井次的单井水驱曲线，主要包括每个小层、每个井点的剩余油饱和度、井区的水驱控制储量、剩余可采储量等指标，并根据计算结果找出了剩余油富集井区。
（2）流线模型方法
首次采用该方法在孤东油田七区西进行了推广应用，计算了54～61层系54、55、61三个小层的流线分布、压力场分布、剩余油饱和度、剩余可动油饱和度、驱油效率、剩余储量丰度等指标，通过其分布图反映出平面上剩余油分散的特点，但仍有部分区域剩余油较富集。统计剩余油饱和度大于50%的井区剩余可采储量为197.7×104t，占总剩余储量的58.3%。
（3）数值模拟方法
在孤东油田七区西的剩余油描述中，采用数值模拟方法计算了四套层系27个时间单元的剩余油分布情况。据计算结果剩余含油饱和度大于50%、剩余可采储量丰度大于0.8t/m的井区557个，其中41～51层系138井区，54～61层系165井区，62+65～8、63+4层系254井区。总剩余可采储量为665.7×104t，平均每个井区的剩余油饱和度为60%，剩余可采储量1.2×104t。
2）剩余油定量描述成果的可靠性分析
在上述剩余油定量描述的三种主要方法中，数值模拟动静结合，是定量描述剩余油最完善、最系统的方法；流线模型相当于简化的数值模拟，特点是计算速度快、计算机化程度高；而油藏工程计算方法主要从动态入手，定量计算井点的剩余油，特点是简单方便、矿场可操作性强。由于后两种方法应用的条件相对简单，特别是流线模型方法是首次在胜利油区进行大规模的推广使用，油藏工程计算方法也是首次进行全面系统的应用，因此对于其准确性应充分与数值模拟计算结果和生产动态实际进行检验，以利于今后的推广使用。
（1）油藏工程方法计算成果检验
与动态监测资料对比 由于孤东油田七区西储集层非均质严重，相距百米甚至数十米的井之间生产状况都可能大不相同。而检查井、C/O测井、多功能测井等均为井点检测，解释结果代表性受到约束，故不宜直接用于单井计算结果的检验。将渗饱曲线法单井计算得到的10个小层的平均饱和度值与相应的多功能测井的10个小层的平均饱和度值比较，平均相对误差7.2%，考虑到多功能测井本身的代表性，认为计算结果尚为可信。
与数模结果进行对比 统计7个主力小层61口井剩余油饱和度大于50%以上的可比井的饱和度值：渗饱曲线法计算的平均饱和度值为58.1%，数模计算的平均饱和度值60.7%，计算结果比较接近，认为渗饱法计算结果较为可靠。
（2）流线模型方法计算成果检验
与数值模拟计算结果对比 采用流线模型计算孤东油田七区西54～61层系54、55、61三个小层的平均剩余油饱和度分别为46%、48%、50%，数值模拟计算结果分别为45%、46%、49%，两者比较接近。另外，流线模型计算的不同剩余油饱和度范围内的面积比例百分数与数值模拟计算的结果也比较接近（表1）。
表1 流线模型与数值模拟计算剩余油饱和度成果对比表
（3）生产动态检验
高、低含水井标定：对1998年12月生产54～61层系的105口油井进行统计分析，其中生产55层含水率大于等于99%的油井5口；生产55层含水率小于等于90%的油井有4口。分别将这5口高含水井和4口低含水井在采用流线模型计算的剩余可动油饱和度分布图上标定，发现5口高含水井均位于剩余可动油饱和度较低的部位，4口低含水井均位于剩余可动油饱和度较高的部位，反映出其计算结果比较符合剩余油分布规律。
（4）取心井检验
分别利用近期取心的7-J1井和7-28-J255井对计算结果进行检验分析：1996年9月取心的7-J1井55层的剩余油饱和度为45.0%，采用流线模型计算的当时的剩余油饱和度为46.5%；1997年8月取心的7-28-J255井54层的剩余油饱和度为38%，采用流线模型计算的当时的剩余油饱和度为40%。由此可见其计算结果与取心井分析数据还是比较接近的，计算方法比较可信。
通过上述对油藏工程计算方法和流线模型方法计算成果的分析表明：其计算结果与数值模拟较为接近，经生产动态检验和取心井检验较为符合。
鉴于上述两种定量描述剩余油的方法相对简单，并具有较好的准确性。因此对于没有进行大规模数值模拟的油田或区块具有较好的实用价值，矿场的可操作性强。
2.矿场应用效果
根据对剩余油分布规律的研究和剩余油的定量描述成果，在孤东油田七区西提出新井措施12口，补孔改层等老井措施278井次，预计可增加可采储量154.8×104t，提高采收率2.67%。
已经实施的挖潜措施取得了显著效果，从1999年开始，截止到2000年12月，共打新井10口，完成补孔改层等老井措施共154井次，新井及老井措施累计增油82162t。
四、结论
本文在剩余油定量研究方面较以前有了长足的进步和发展，在油藏工程研究中，首次综合了5种方法进行剩余油的定量计算，并编制成软件系统，实现了计算机自动化。流线模型方法是定量计算剩余油的一种新的方法，该方法首次在孤东油田七区西进行大规模的推广应用，并取得良好的计算效果。数值模拟作为剩余油定量计算的一种比较成熟的方法，也取得了进一步的发展和完善，特别是在历史拟合的精度和剩余油的定量研究方面有了较大的提高，剩余可动油饱和度与剩余可动储量丰度综合图、单井层剩余油富集区的成果表已成为数值模拟定量描述剩余油的重要内容。
本文虽然在剩余油定量描述方面取得了很大的进步和发展，但随着油田开发的进一步加深，剩余油的分布更加零散，开采难度进一步加大，对剩余油定量描述的方法和描述的精度要求更高。今后剩余油的描述必须进一步向剩余油描述成果网格数据一体化和计算机自动化发展。真正做到剩余油描述的定量化、动态化、三维可视化和网格数据一体化。
主要参考文献
[1]张一伟.陆相油藏描述.北京：石油工业出版社，1997.
[2]杜贤樾，孙焕泉，郑和荣主编.胜利油区勘探开发论文集第一辑.北京：地质出版社，1997.
[3]杜贤樾，孙焕泉，郑和荣主编.胜利油区勘探开发论文集第二辑.北京：地质出版社，1999.
[4]郎兆新.油藏 工程基础.东营：石油大学出版社，1991.
[5]CR史密斯等编.岳清山等译.实用油藏工程.北京：石油工业出版社，1995.
