周期注水与脉冲注水的理论研究

李晓娜

（西安石油大学，陕西西安 710065）

现如今，我国大部分油田都开始进入开发中后期，油井含水率不断上升、产油量降低、注水效果变差等问题解决难度越来越尖锐，在已有的大量矿场试验中表明，周期注水是改善水驱开发效果最经济有效的调整措施，能在一定程度上控制含水上升率，对部分油藏可选脉冲注水进行调整开采方式，最终提高原油采收率。

1 周期注水相关理论

1.1 驱油机理

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压力，在地层中形成不稳定压力场，引起地层中的油水不断重新分布和交换[1-3]。在注水阶段，注水量增大，高渗段较低渗段压力高，油水从高渗段流向低渗段；在停注阶段，高渗段较低渗段压力低，同时由于毛细管力和弹性力的作用，将稳定注水状态下无法驱替的低渗层内的剩余油流动，同时又通过方向性地调整扩大波及体积，减少波及死角滞留区，使低渗透层内及未波及区域中的油被采出。

1.2 周期注水的适用条件

在油田开发过程中，周期注水适用于不同条件的油藏[4-8]。周期注水对均质储层无影响，但在纵向非均质性强的储层的效果较明显；还适用于低黏度的原油，注水效果随油水黏度比的增大而降低；周期注水对亲水和亲油的储层都适用，但周期注水是利用岩石毛管力作用，毛管力越大，亲水性越好，使注入水将部分油从低渗层中驱替出来，因此，亲水油藏效果更好。油藏封闭才能使地层压力在短时间内恢复到预定的较高压力水平上，所以实施周期注水的油藏最好是封闭的。

1.3 周期注水时机的确定

大量模拟试验表明，开始周期注水时间越早越好，此时实施注水有效时间更长，累产和采收率均提高。一般常规注水到中、高含水期时开始进行周期注水效果较好。

1.4 注水周期的确定

合理的间注周期是周期注水的关键。从理论上讲，注水周期是压力重新分布的时间，即注水半周期如下式所示：

式中：L-注水井到采油井之间的距离；Ct-综合压缩系数；K-相对渗透率；μ-原油黏度。

1.5 注水方式的确定

不同的间注方式对地层的周期注水效果不同，在开发过程中根据不同油藏条件主要有单井零散间注、井间排间轮换间注和整体间注等方式。

零散间注时水井主要对高含水井影响较大，间注时间可以根据油井的含水变化随时调整，不会对井组内的其他油井造成太大的影响。井间轮换间注时要综合考虑累注量、砂体发育情况、渗透率及对油井含水的作用大小等确定间注周期。累注量高、水淹半径大、井距小、或是油层渗透率较高的水井停注时间要长，在4～5个月，而累注量低、砂体发育及渗透性差的水井对油井含水影响相对要小，停注时间可以缩短，在2～3个月。整体间注时间不宜太长，否则易造成井区压力大幅度下降，原油脱气，产液量下降。

2 脉冲注水的作用机理及参数确定

2.1 作用机理

脉冲注水是周期注水的一种特殊措施[7-9]，脉冲注水如同人的脉博跳动一样，从地面向油层注水时，地层压力升高；停止注水时，地层压力降低。单位时间内向油层注水的次数就是注水脉动次数。如此循环，造成地层压力场变化，提高注水波及系数，激活油藏供油潜能。

2.2 注水强度

含水相同时：

含水不同时：

其中：Qw-注水量；Pw-注水井流压；Po-油井流压；rwo-注采井距；rw-注水井的半径；K-有效渗透率；Kw-水相相对渗透率；Ko-油相相对渗透率；H-油层厚度；μw-油水黏度比；Bw-水体积系数。

单井注入量：

注水周期：

其中：R-油井供给半径；r-油井折算半径；ΔP-压强差。

2.3 影响因素

大量试验表明，通过改变脉冲注水的压力、周期、次数等可以驱替出更多的原油，从而提高最终采收率。脉冲压力越大，油藏整体的驱油效率越高，最佳脉冲压力变化幅度为1.4～2倍；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变化趋势；油藏的驱油效率也会随脉冲次数增加而逐渐增加。

3 结论

（1）脉冲注水是周期注水的一种特殊方法，两者驱油机理均是在毛管力和弹性力的作用下，达到增加产量和改善开发效果的目的。

（2）影响周期注水效果的地层因素有油层非均质性、垂直渗透率、原油黏度、水动力不连通程度、润湿性、水滞留系数等，注水因素有注水执行时机、注水压力波动幅度等。

（3）影响脉冲注水效果的因素有脉冲压力、周期、次数等，在现场应用中应优选出最佳的脉冲注水参数。