低渗砂岩油藏脉冲注水研究

邓晴阳，罗元，郭宇，党伟

（成都理工大学能源学院，四川成都610059）

低渗砂岩油藏脉冲注水研究

邓晴阳，罗元，郭宇，党伟

（成都理工大学能源学院，四川成都610059）

针对低渗砂岩油藏存在注水困难，驱油效率较低等问题，脉冲注水能够明显改善其开发效果。文章在实验室中通过改变脉冲注水参数（如脉冲压力、周期等），可提高样品的驱油效率。通过此理论基础对新疆油田某低渗砂岩油田实验区进行脉冲注水实验，在对多参数进行论证后认为注2停2的方式可最大程度上提高试验区的最终采收率。并认为脉冲注水时间越早，采出程度会逐渐提高，但提高幅度有限。本研究成果可为类似低渗透砂岩油藏的开发提供指导。

脉冲注水；低渗透；砂岩油藏

低渗透砂岩油藏由于物性较差，注水相对较为困难。并且注入水的波及效率较低，在开发过程中地层能量逐渐降低，储层动用差，油井产量递减较快，从而导致油田的最终开发效果较差。对此，国内外专家开展了大量研究，孟立新等［1］进行了油藏特高含水时期脉冲注水对采收率的影响，但未对处于中高含水时的油藏进行脉冲注水的效果研究，唐海等［2-3］对碳酸盐岩油藏脉冲注水机理进行详细研究，并在实验室和现场都取得了良好的效果，不过低渗透砂岩脉冲注水的机理和碳酸盐岩双孔双渗系统的机理是很不相同的。

结合前人观点，要提高低渗透砂岩油藏的开发效果。关键是要如何合理的提高注入水驱替效率以及地层能量补给，当油层的非均质性较强时，注入水的波及程度会很低［2-3］，从而会降低原油产量。目前，脉冲注水已得到油田广泛的采用，并得到了显著的效果。文章在总结实验室脉冲注水效果的基础上从注水强度、注水周期、注水时机等参数对新疆某低渗透油藏进行脉冲注水开发进行优化。

1　脉冲注水机理

注水开发低渗透砂岩油藏，注入水会先通过渗透率较高的部位，经过注入水长期的流动冲刷，就会造成此部分的渗透率逐渐升高，形成窜流通道；而在低渗透部位，由于注入水的渗流较为困难，注入水推进速度较为缓慢，从而此部分区域的原油就未能被波及，而脉冲注水可以扩大注水波及体积、减少层间矛盾［5-6］。

脉冲注水通过周期性地改变注水量，在地层中造成不稳定的压力状态，地层中压力周期性升高和降低，从而产生附加压差；造成地层中压力场的不稳定分布，压力差产生附加窜流，受毛细管力作用和水动力效应，地层中流体的反向流动使被锁孔道打开，残余油被驱替出来。

脉冲注水过程中，由于非均质性的影响，储层渗透性以及含油饱和度都会出现不同程度的变大，从而附加压力差也会随之变大，从而在一个注水周期内，注入水会更多的由高渗层流入到低渗层，而原油也会不断地被置换到高渗通道，从而提高油藏整体的采出程度［7-8］。

在毛管力作用下，脉冲注水有利于改善正韵律上部中～低渗透层的储量动用。一般认为脉冲注水适用于区块整体上已大片水淹，含水率较高的油藏。

2　脉冲注水实验分析

实验室研究表明，影响脉冲注水开发效果的主要因素包括：储层流体性质（粘度、密度等）、储层物性（孔隙度、渗透率等）、脉冲压力、脉冲周期，脉冲次数等［9］。

在对川中某低渗砂岩油藏岩芯进行实验室脉冲注水实验，结果表明，通过改变脉冲注水的压力、周期、次数等参数可以更多的驱替出原油，从而提高油藏的最终采收率，结合前人研究与实验室数据，分析结果如下。

2.1脉冲压力

脉冲注水中脉冲压力的变化会影响原油的驱替（见图1），当脉冲注水注入压力逐渐不变大时，油藏整体的驱油效率也会变高［10］。经过大量实验研究表明，脉冲注水的压力变化幅度最好为1.4～2倍。

2.2脉冲周期

随着脉冲注水周期的改变，油藏的开发效果会呈现相应的变化，如果在脉冲压力，脉冲次数不改变的情形下，脉冲周期变长，驱油效率会随着脉冲周期呈现一个先增加后减小的趋势（见图2），故在实际应用中要把握好脉冲注水周期已达到最优的驱油效率［11］。

2.3脉冲次数

入选花期油茶产量模型的气象因子分别为花期关键物候期时段的总降水日数，花期常规物候期时段的最长连续降水日数、平均相对湿度、最长连续有日照天数、总日照天数、日最低气温低于-4 ℃日数和日最低气温低于-7 ℃日数。选取同一类气象指标中，与油茶相关系数最大的为关键气象指标。因此，选取花期关键物候期时段的总降水日数，常规物候期时段的平均相对湿度、最长连续日照天数、日最低气温低于-4 ℃日数为花期关键气象因子。

当脉冲次数增加时，油藏的驱油效率也会逐渐增加［12］。在实验室进行岩芯实验时，分别用不同的脉冲周期与脉冲次数与脉冲压力进行驱替实验，实验表明随着不同参数的改变，驱油效率会随着这一参数发生规律性的变化。由图1图2可知实验岩样在脉冲压力为4 MPa，脉冲次数2次，脉冲周期2 d（即1天注1 d采）的开发效果最好。

图1　脉冲压力、脉冲次数与驱油效率关系

图2　脉冲周期与驱油效率关系（自吸时间=8 d）

3　现场应用

新疆某油田西南试验区油层平均孔隙度为14.9%，平均渗透率为16.84×10-3mD，属于典型的低孔低渗油藏。目前本试验区采用300 m五点法面积注水井网，井网中含有注水井13口，采油井12口。截止到2014年3月，产液量为108.1 m3/d，含水基本稳定在87%左右，含水上升率2.8%左右。目前该油藏出现含水上升较快，储层动用程度不完善，层间非均质严重等问题，故采用脉冲注水实验从而提高采出程度。

3.1脉冲注水强度优化

在脉冲注水过程中，注水强度的变化会在很大程度上造成开发效果的差异。随着注水强度的增加，地层压力的变化幅度就越大，从而注入水的波及范围就越广。

为验证不同注水强度对脉冲注水开发效果的影响，在考虑地面设备的注水能力，并且在不达到地层破裂压力的条件下，在两种脉冲周期条件下（注1月停注1月、注2月停注2月）进行了5种不同注采比脉冲方案的模拟对比，即在保证相同采液速度条件下，通过改变每个月的注水量，形成不同振幅的脉冲注水方案（见表1）。对比不同注采比对采出程度影响（见图3），注采1.02、注2月停注2月的脉冲方案具有较高的采出程度。

表1　脉冲注水方案设计（合理注采比确定）

图3　不同脉冲注水周期注采比对采出程度影响

3.2注水周期确定

注水周期的确定要考虑注采井距及压力传导速度等因素。在保证对本实验区注水量相同的情况下，分别改变注水周期，预测对比脉冲注水对增产效果的影响。

根据研究区开发动态及合理采液速度研究，设计在合理采液速度、注采比条件下各类脉冲注水方案（见表2）。

表2　脉冲注水方案设计（合理脉冲周期确定）

3.2.2相同周期，非对称脉冲注水方案对比预测对比相同周期、非对称脉冲注水方案采出程度（见图5），短注长采脉冲注水方案采出程度高于长注短采脉冲注水方案采出程度。

图4　相同注水时间、不同停注时间脉冲注水方案预测对比图

图5　相同脉冲周期注水方案预测对比图

原因：快速高压注水使注入水有效进入低渗透区域，进行流体交换后，原油被采出。

3.2.3不同周期对称脉冲注水方案对比与储层内流体交换时间、采油时间、周期内地层压力保持水平有关。脉冲过于频繁不利于流体交换，而脉冲频率过低则近似于连续注水，且停注时间长压力降低太大导致脱气等不利于开发。由图6对比可知，注2停2脉冲效果较好。

图6　不同脉冲周期（对称）注水方案预测对比图

3.3周期注水时机

对比转注反五点井网不同脉冲注水时机方案采出程度（见表3、图7），转注及脉冲注水可较好的改善开发效果；脉冲注水时间越早，油藏的采出程度会有所增加，但增加幅度有限。

表3　注水方式及脉冲注水时机预测对比表

图7　注水方式及脉冲注水时机对采出程度影响

4　结论

（1）低渗透砂岩油藏采取脉冲注水的开发方式能够提高油田最终采出程度。

（2）脉冲压力、脉冲周期、脉冲次数等因素会影响脉冲注水效果，故在现场应用中应综合分析，优选出最优化的脉冲参数。

（3）脉冲注水时间越早，油藏的采出程度会有所增加，但增加幅度有限。

［1］孟立新，田云，吴建文.多油层砂岩油藏特高含水期脉冲注水效果分析［J］.油气采收率技术，2000，7（4）：23-27.

［2］唐海.川中大安寨裂缝性油藏渗吸注水实验研究［J］.西南石油学报，2005，27（2）：41-44.

［3］Rapoport L A.Scaling laws for use in field and operation of water oil flow models［J］.Trans AIME，1955，（204）：77-81.

［4］KEWEN L，ROLAND N.Characterization of spontaneous water imbibition into gas saturated rocks［R］.SPE62552，2000：1-12.

［5］M.Л.苏尔古乔夫，等著.碳酸盐岩油藏的开采［M］.北京：石油工业出版社，1994.

［6］王允诚.油层物理［M］.北京：石油工业出版社，1993.

［7］俞启泰，等.周期注水油藏数值模拟研究［J］.石油勘探与开发，1993，20（6）：46-53.

［8］张煜，张进平，王国壮.不稳定注水技术研究及应用［J］.江汉石油学院学报，2001，23（1）：49-52.

［9］魏斌，张友生，杨贵凯，等.储集层流动单元水驱油实验研究.石油勘探与开发，2002，29（6）：72-74.

［10］向开理，李允，李铁军.不等厚分形复合油藏不稳定渗流问题的数学模型压力特征［J］.石油勘探与开发，2001，28（5）：49-52.

［11］孙来喜，王洪辉，武楗棠，等.缝洞型碳酸盐岩油藏自吸驱油作用及其在开发中的利用［J］.矿物岩石，2007，27（4）：57-59.

Study of pulse water injection in low permeability sandstone reservoir

DENG Qingyang，LUO Yuan，GUO Yu，DANG Wei
（College of Energy Resources，Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China）

Aiming at low permeability sandstone reservoir has many problems as difficulty of water injection，low oil displacement efficiency，pulse water injection can obviously improve the development effect.In the laboratory by changing the pulse water injection parameters（such as pulsepressure，cycle），it can improve oil displacement efficiency of sample.Through the theoretical foundation，pulse water injection experiment has begun in low permeability sandstone oil experimentation area of Xinjiang oilfield.In the demonstration of multiple parameters，point out that inject 2 months stop 2 months ways has the greatest degree increase the ultimate recovery in the test area.And think the earlier the pulse water injection time is，recovery degree will gradually increase，but the increase is limited.The study results can be provided guidance for the development of similar low permeability sandstone reservoir.

pulse water injection；low permeability；sandstone reservoir

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.07.007

TE357.6

A

1673-5285（2015）07-0029-05

2015－04-01

邓晴阳，男（1993-），四川广安人，硕士研究生，主要从事油气田开发及油气藏数值模拟方面的研究工作，邮箱：396352679@qq.com。