周期注水與脈沖注水的理論研究

李曉娜

（西安石油大學(xué)，陜西西安 710065）

現(xiàn)如今，我國(guó)大部分油田都開(kāi)始進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，油井含水率不斷上升、產(chǎn)油量降低、注水效果變差等問(wèn)題解決難度越來(lái)越尖銳，在已有的大量礦場(chǎng)試驗(yàn)中表明，周期注水是改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果最經(jīng)濟(jì)有效的調(diào)整措施，能在一定程度上控制含水上升率，對(duì)部分油藏可選脈沖注水進(jìn)行調(diào)整開(kāi)采方式，最終提高原油采收率。

1 周期注水相關(guān)理論

1.1 驅(qū)油機(jī)理

周期注水是指周期性及方向性地提高和降低注水量和注入壓力，在地層中形成不穩(wěn)定壓力場(chǎng)，引起地層中的油水不斷重新分布和交換[1-3]。在注水階段，注水量增大，高滲段較低滲段壓力高，油水從高滲段流向低滲段；在停注階段，高滲段較低滲段壓力低，同時(shí)由于毛細(xì)管力和彈性力的作用，將穩(wěn)定注水狀態(tài)下無(wú)法驅(qū)替的低滲層內(nèi)的剩余油流動(dòng)，同時(shí)又通過(guò)方向性地調(diào)整擴(kuò)大波及體積，減少波及死角滯留區(qū)，使低滲透層內(nèi)及未波及區(qū)域中的油被采出。

1.2 周期注水的適用條件

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，周期注水適用于不同條件的油藏[4-8]。周期注水對(duì)均質(zhì)儲(chǔ)層無(wú)影響，但在縱向非均質(zhì)性強(qiáng)的儲(chǔ)層的效果較明顯；還適用于低黏度的原油，注水效果隨油水黏度比的增大而降低；周期注水對(duì)親水和親油的儲(chǔ)層都適用，但周期注水是利用巖石毛管力作用，毛管力越大，親水性越好，使注入水將部分油從低滲層中驅(qū)替出來(lái)，因此，親水油藏效果更好。油藏封閉才能使地層壓力在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到預(yù)定的較高壓力水平上，所以實(shí)施周期注水的油藏最好是封閉的。

1.3 周期注水時(shí)機(jī)的確定

大量模擬試驗(yàn)表明，開(kāi)始周期注水時(shí)間越早越好，此時(shí)實(shí)施注水有效時(shí)間更長(zhǎng)，累產(chǎn)和采收率均提高。一般常規(guī)注水到中、高含水期時(shí)開(kāi)始進(jìn)行周期注水效果較好。

1.4 注水周期的確定

合理的間注周期是周期注水的關(guān)鍵。從理論上講，注水周期是壓力重新分布的時(shí)間，即注水半周期如下式所示：

式中：L-注水井到采油井之間的距離；Ct-綜合壓縮系數(shù)；K-相對(duì)滲透率；μ-原油黏度。

1.5 注水方式的確定

不同的間注方式對(duì)地層的周期注水效果不同，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中根據(jù)不同油藏條件主要有單井零散間注、井間排間輪換間注和整體間注等方式。

零散間注時(shí)水井主要對(duì)高含水井影響較大，間注時(shí)間可以根據(jù)油井的含水變化隨時(shí)調(diào)整，不會(huì)對(duì)井組內(nèi)的其他油井造成太大的影響。井間輪換間注時(shí)要綜合考慮累注量、砂體發(fā)育情況、滲透率及對(duì)油井含水的作用大小等確定間注周期。累注量高、水淹半徑大、井距小、或是油層滲透率較高的水井停注時(shí)間要長(zhǎng)，在4～5個(gè)月，而累注量低、砂體發(fā)育及滲透性差的水井對(duì)油井含水影響相對(duì)要小，停注時(shí)間可以縮短，在2～3個(gè)月。整體間注時(shí)間不宜太長(zhǎng)，否則易造成井區(qū)壓力大幅度下降，原油脫氣，產(chǎn)液量下降。

2 脈沖注水的作用機(jī)理及參數(shù)確定

2.1 作用機(jī)理

脈沖注水是周期注水的一種特殊措施[7-9]，脈沖注水如同人的脈博跳動(dòng)一樣，從地面向油層注水時(shí)，地層壓力升高；停止注水時(shí)，地層壓力降低。單位時(shí)間內(nèi)向油層注水的次數(shù)就是注水脈動(dòng)次數(shù)。如此循環(huán)，造成地層壓力場(chǎng)變化，提高注水波及系數(shù)，激活油藏供油潛能。

2.2 注水強(qiáng)度

含水相同時(shí)：

含水不同時(shí)：

其中：Qw-注水量；Pw-注水井流壓；Po-油井流壓；rwo-注采井距；rw-注水井的半徑；K-有效滲透率；Kw-水相相對(duì)滲透率；Ko-油相相對(duì)滲透率；H-油層厚度；μw-油水黏度比；Bw-水體積系數(shù)。

單井注入量：

注水周期：

其中：R-油井供給半徑；r-油井折算半徑；ΔP-壓強(qiáng)差。

2.3 影響因素

大量試驗(yàn)表明，通過(guò)改變脈沖注水的壓力、周期、次數(shù)等可以驅(qū)替出更多的原油，從而提高最終采收率。脈沖壓力越大，油藏整體的驅(qū)油效率越高，最佳脈沖壓力變化幅度為1.4～2倍；脈沖周期變長(zhǎng)，驅(qū)油效率會(huì)隨著脈沖周期呈現(xiàn)一個(gè)先增加后減小的變化趨勢(shì)；油藏的驅(qū)油效率也會(huì)隨脈沖次數(shù)增加而逐漸增加。

3 結(jié)論

（1）脈沖注水是周期注水的一種特殊方法，兩者驅(qū)油機(jī)理均是在毛管力和彈性力的作用下，達(dá)到增加產(chǎn)量和改善開(kāi)發(fā)效果的目的。

（2）影響周期注水效果的地層因素有油層非均質(zhì)性、垂直滲透率、原油黏度、水動(dòng)力不連通程度、潤(rùn)濕性、水滯留系數(shù)等，注水因素有注水執(zhí)行時(shí)機(jī)、注水壓力波動(dòng)幅度等。

（3）影響脈沖注水效果的因素有脈沖壓力、周期、次數(shù)等，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中應(yīng)優(yōu)選出最佳的脈沖注水參數(shù)。