低滲儲(chǔ)層不穩(wěn)定注水實(shí)驗(yàn)研究

張國(guó)輝

（1.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍 江大慶 163712；2.黑龍江省油層物理與滲流力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶163712）

不穩(wěn)定注水是按一定的頻率和幅度改變注水壓力與改變注水制度以改變液流方向相結(jié)合的一種非穩(wěn)態(tài)注水方式[1]。不穩(wěn)定注水開(kāi)發(fā)方式簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、效果顯著，已被應(yīng)用于開(kāi)發(fā)不同的油藏類型[2-5]。對(duì)于低滲透油田，油藏的非均質(zhì)性致使注入水總是沿高滲層向前突進(jìn)，儲(chǔ)層內(nèi)部形成高滲層具有很高的含水飽和度，低滲層具有很高的含油飽和度，通過(guò)不穩(wěn)定注水的方式使油層中的油重新分布，使剩余油在二次調(diào)整分配中被有效動(dòng)用。本文對(duì)低滲儲(chǔ)層巖芯進(jìn)行了不穩(wěn)定注水室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，探討了影響不穩(wěn)定注水提高驅(qū)油效率的各種因素及影響結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)方法

將已完全飽和模擬地層油的巖芯進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，記錄驅(qū)出的油量與水量，在含水70%、80%和90%時(shí)停止水驅(qū)，巖芯在夾持器內(nèi)穩(wěn)定9h后再開(kāi)泵進(jìn)行水驅(qū)，記錄再次水驅(qū)所驅(qū)出的油量。實(shí)驗(yàn)用水是模擬地層水，實(shí)驗(yàn)用油是模擬地層油，實(shí)驗(yàn)均是在40℃下完成的，40℃下YH地層油粘度為1.85mPa·s，BB地層油粘度為1.59mPa·s。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)YH儲(chǔ)層6塊巖芯和BB儲(chǔ)層6塊巖芯進(jìn)行了不穩(wěn)定注水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，YH巖芯在見(jiàn)水即刻時(shí)停注，最終的驅(qū)油效率增加56.20%和34.73%，平均增加45.47%；在含水率70%時(shí)停注，最終的驅(qū)油效率增加了13.34%和19.59%，平均為16.47%；在含水率90%時(shí)停注，最終的驅(qū)油效率增加了7.54%和7.29%，平均為7.41%。BB儲(chǔ)層巖芯在見(jiàn)水即刻停注，最終的驅(qū)油效率增加28.18%和45.24%，平均增加36.71%；在含水率70%時(shí)停注，最終的驅(qū)油效率增加11.16%和12.16%，平均增加了11.66%；在含水率90%時(shí)停注，最終的驅(qū)油效率增加了1.48%和2.65%，平均2.07%?？梢?jiàn)YH儲(chǔ)層與BB儲(chǔ)層的最終驅(qū)油效率比停注前的驅(qū)油效率有了明顯的增加，而兩個(gè)區(qū)塊又有明顯的差別，YH地區(qū)的驅(qū)油效率增加值大于BB地區(qū)。

又對(duì)YH儲(chǔ)層2塊巖芯和BB儲(chǔ)層2塊巖芯進(jìn)行了常規(guī)水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出，YH儲(chǔ)層2塊巖芯的最終驅(qū)油效率為75.99%和62.6%，平均為70.3%，BB儲(chǔ)層2塊巖芯最終驅(qū)油效率為73.43%和70.6%，平均為72.02%。而YH儲(chǔ)層不穩(wěn)定注水的最終驅(qū)油效率在73.72%～87.05%之間，平均為78.98%，比常規(guī)注水2塊巖芯最終驅(qū)油效率增加了8.68%；BB儲(chǔ)層不穩(wěn)定注水最終驅(qū)油效率在70.77%～85.64%之間，平均為76.82%，比常規(guī)注水實(shí)驗(yàn)2塊巖芯最終驅(qū)油效率增加了4.8%。

表2 常規(guī)水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

YH和BB儲(chǔ)層的不穩(wěn)定注水實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不穩(wěn)定注水可以增加水驅(qū)油最終采收率，而且對(duì)于不用儲(chǔ)層、不同的注水時(shí)機(jī)和不同的巖芯滲透率，驅(qū)油效率增加的多少也不盡相同。

3 不穩(wěn)定注水影響因素分析

3.1 儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)不穩(wěn)定注水的影響

由表1可以看出，YH儲(chǔ)層A1層位的6塊巖芯的空氣滲透率在（0.138～14.451）×10-3μm2之間，最大滲透率是最小滲透率的100倍之多，孔隙度7.82%～12.34%之間，變化也比較明顯，可見(jiàn)YH儲(chǔ)層物性變化大，層內(nèi)非均質(zhì)強(qiáng)。BB儲(chǔ)層A層位的6塊巖芯的空氣滲透率在（0.113～3.78）×10-3μm2之間，最大滲透率是最小滲透率的33.5倍，孔隙度在9.56%～11.84%之間，層內(nèi)非均質(zhì)性也較大，但是較之YH儲(chǔ)層的物性變化要小，層內(nèi)非均質(zhì)要弱一些。

表1 不穩(wěn)定注水實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

對(duì)比兩個(gè)儲(chǔ)層停注時(shí)機(jī)在見(jiàn)水即刻、含水70%和含水90%時(shí)的驅(qū)油效率增加值，可以發(fā)現(xiàn)，YH儲(chǔ)層都要高于BB儲(chǔ)層。在見(jiàn)水時(shí)刻停注，YH儲(chǔ)層和BB儲(chǔ)層最終驅(qū)油效率平均增加45.47%和36.71%，YH儲(chǔ)層比BB儲(chǔ)層要高8.76%；在含水70%停注，YH儲(chǔ)層和BB儲(chǔ)層最終驅(qū)油效率平均增加16.47%和11.66%，YH儲(chǔ)層比BB儲(chǔ)層要高4.81%；在含水90%停注，YH儲(chǔ)層和BB儲(chǔ)層最終驅(qū)油效率平均增加7.41%和2.07%，YH儲(chǔ)層比BB儲(chǔ)層要高5.34%。另外，YH儲(chǔ)層和BB儲(chǔ)層不穩(wěn)定注水最終驅(qū)油效率比常規(guī)注水分別增加8.68%和4.8%，YH儲(chǔ)層比BB儲(chǔ)層要高3.88%?？梢?jiàn)，兩個(gè)儲(chǔ)層的不穩(wěn)定注水實(shí)驗(yàn)都能增加巖芯水驅(qū)油效率，取得了較好的效果，只是對(duì)于非均質(zhì)性相對(duì)更強(qiáng)的YH儲(chǔ)層效果更好。

圖1是文獻(xiàn)[6]得出的不穩(wěn)定注水實(shí)驗(yàn)中地層非均質(zhì)指數(shù)和最大產(chǎn)油量的關(guān)系曲線，可以看出地層的非均質(zhì)指數(shù)越大，不穩(wěn)定注水所取得的增產(chǎn)油量越多。俞啟泰[7]通過(guò)對(duì)兩層不同的滲透率模型計(jì)算，得出兩層的滲透率差異越大，也就是油層非均質(zhì)性越強(qiáng)，周期注水比連續(xù)注水提高采收率的幅度越大，周期注水效果越好?？梢?jiàn)儲(chǔ)層的非均質(zhì)性對(duì)不穩(wěn)定注水效果具有很重要的影響。

圖1 地層非均質(zhì)指數(shù)與最大產(chǎn)量的關(guān)系[5]

3.2 儲(chǔ)層潤(rùn)濕性對(duì)不穩(wěn)定注水的影響

YH儲(chǔ)層是親水儲(chǔ)層，而B(niǎo)B儲(chǔ)層是親油儲(chǔ)層，而YH儲(chǔ)層的不穩(wěn)定注水效果明顯好于BB儲(chǔ)層的原因，除了上面所提高的非均質(zhì)性的影響，YH儲(chǔ)層的親水性也是一個(gè)很重要的因素。

不穩(wěn)定注水通過(guò)不斷改變注水量、注水方向及采出量，造成高滲透層與低滲透層之間以及同一層的高滲透部位與低滲透部位之間的波動(dòng)壓差，充分發(fā)揮毛細(xì)管吸滲作用，驅(qū)替出低滲透區(qū)的剩余油，達(dá)到提高注入水波及系數(shù)和采收率的目的。如果儲(chǔ)層親水，則高滲層中的水就會(huì)在毛細(xì)管吸滲的作用下，很容易進(jìn)入到低滲層，迫使低滲層中的油進(jìn)入到高滲層，達(dá)到油水重新分布的效果；如果儲(chǔ)層親油，則這種毛細(xì)管吸滲作用就會(huì)小很多，油水重新分布的效果就會(huì)不好，所以理論上來(lái)講，親水儲(chǔ)層進(jìn)行不穩(wěn)定注水的效果應(yīng)該好于親油儲(chǔ)層。張繼春等[8]利用長(zhǎng)巖芯模型進(jìn)行了不穩(wěn)定注水實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，親油模型不穩(wěn)定注水的采收率增加值比同條件下的親水模型的不穩(wěn)定注水的采收率增加值要低將近2%。

3.3 注水時(shí)機(jī)對(duì)不穩(wěn)定注水的影響

對(duì)兩個(gè)儲(chǔ)層分別在見(jiàn)水即刻、含水率70%和含水率90%時(shí)停注，轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定注水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1發(fā)現(xiàn)，YH儲(chǔ)層在見(jiàn)水即刻停注，兩塊巖芯的最終驅(qū)油效率平均為83.52%，比停注前驅(qū)油效率增加45.47%；在含水70%停注，兩塊巖芯的最終驅(qū)油效率為79.32%，比停注前增加16.47%；在含水90%停注，兩塊巖芯的最終驅(qū)油效率為74.1%，比停注前增加7.41%。YH儲(chǔ)層在見(jiàn)水即刻停注的最終驅(qū)油效率比停注時(shí)機(jī)在含水70%和90%時(shí)分別高4.2%和9.42%，見(jiàn)水即刻停注的不穩(wěn)定注水效果最好，其次是含水70%停注，在含水90%停注不穩(wěn)定注水效果最差。BB儲(chǔ)層也有相同的規(guī)律在見(jiàn)水即刻停注，兩塊巖芯的最終驅(qū)油效率平均為82.31%，比停注前驅(qū)油效率增加36.71%；在含水70%停注，兩塊巖芯的最終驅(qū)油效率為76.78%，比停注前增加11.66%；在含水90%停注，兩塊巖芯的最終驅(qū)油效率為70.97%，比停注前增加2.07%，BB儲(chǔ)層在見(jiàn)水即刻停注的最終驅(qū)油效率比停注時(shí)機(jī)在含水70%和90%時(shí)分別高5.53%和11.34%，停注時(shí)機(jī)為見(jiàn)水即刻的不穩(wěn)定注水驅(qū)油效果最好。所以連續(xù)注水轉(zhuǎn)不穩(wěn)定注水的時(shí)間越早越好，停注時(shí)機(jī)的含水率越低，驅(qū)油效率提高越多，驅(qū)油效果越好。

室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)[8]在含水率30%、60%和90%時(shí)轉(zhuǎn)入不穩(wěn)定注水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)注水時(shí)機(jī)30%的模型累積采收率14.25%，注水時(shí)機(jī)60%的模型累積采收率7.05%，注水時(shí)機(jī)90%的模型累積采收率4.23%，得出結(jié)論實(shí)施不穩(wěn)定注水前，連續(xù)注水時(shí)間越短，含水率越低，不穩(wěn)定注水效果越好。

3.4 滲透率對(duì)不穩(wěn)定注水的影響

為了研究巖芯空氣滲透率對(duì)不穩(wěn)定注水效果的影響，做了12塊巖芯的空氣滲透率與驅(qū)油效率增加值的關(guān)系曲線，如圖2所示。可以看出，隨著巖芯空氣滲透率的增加，驅(qū)油效率增加值變化趨勢(shì)是上升的，特別是空氣滲透率大于1mD時(shí)，上升趨勢(shì)更加明顯。另外，不穩(wěn)定注水時(shí)機(jī)為見(jiàn)水即刻時(shí)，YH地區(qū)空氣滲透率較高的5-1巖芯比12-1巖芯的不穩(wěn)定注水驅(qū)油效率增加值高了21.47%；不穩(wěn)定注水時(shí)機(jī)為含水率70%時(shí)，空氣滲透率較高的1-13巖芯比1-1巖芯高了6.25%；不穩(wěn)定注水時(shí)機(jī)為含水率90%時(shí)，空氣滲透率較高的10-1巖芯比1-18巖芯高了0.25%。BB儲(chǔ)層也有相同的規(guī)律，只是滲透率較低（＜1×10-3μm2）且相差較小時(shí)，規(guī)律越不明顯。所以，低滲儲(chǔ)層隨著空氣滲透率的增加，不穩(wěn)定注水驅(qū)油效率增加的越多，注水效果越好。

圖2 巖芯空氣滲透率與不穩(wěn)定注水驅(qū)油效率增加值的關(guān)系曲線

4 結(jié)論

（1）不穩(wěn)定注水可以提高巖芯的最終驅(qū)油效率，YH儲(chǔ)層不穩(wěn)定注水最終驅(qū)油效率平均增加18.62%，BB儲(chǔ)層不穩(wěn)定注水最終驅(qū)油效率平均增加10.98%；

（2）儲(chǔ)層非均質(zhì)性越強(qiáng)，不穩(wěn)定注水效果越好；

（3）親水儲(chǔ)層比親油儲(chǔ)層的不穩(wěn)定注水效果要好；

（4）連續(xù)注水轉(zhuǎn)周期注水的時(shí)間越早驅(qū)油效率提高越多，驅(qū)油效果越好；

（5）空氣滲透率越高，不穩(wěn)定注水驅(qū)油效率增加的越多，注水效果越好。

不穩(wěn)定注水的缺點(diǎn)是延長(zhǎng)了注水開(kāi)采時(shí)間，比常規(guī)注水多加了停泵穩(wěn)定時(shí)間，開(kāi)采時(shí)間的延長(zhǎng)，將增加油田的費(fèi)用，所以油田單位應(yīng)該進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，綜合評(píng)估不穩(wěn)定注水的經(jīng)濟(jì)效益。