鄧晴陽，羅元，郭宇，黨偉

（成都理工大學能源學院，四川成都610059）

低滲砂巖油藏脈沖注水研究

鄧晴陽，羅元，郭宇，黨偉

（成都理工大學能源學院，四川成都610059）

針對低滲砂巖油藏存在注水困難，驅(qū)油效率較低等問題，脈沖注水能夠明顯改善其開發(fā)效果。文章在實驗室中通過改變脈沖注水參數(shù)（如脈沖壓力、周期等），可提高樣品的驅(qū)油效率。通過此理論基礎對新疆油田某低滲砂巖油田實驗區(qū)進行脈沖注水實驗，在對多參數(shù)進行論證后認為注2停2的方式可最大程度上提高試驗區(qū)的最終采收率。并認為脈沖注水時間越早，采出程度會逐漸提高，但提高幅度有限。本研究成果可為類似低滲透砂巖油藏的開發(fā)提供指導。

脈沖注水；低滲透；砂巖油藏

低滲透砂巖油藏由于物性較差，注水相對較為困難。并且注入水的波及效率較低，在開發(fā)過程中地層能量逐漸降低，儲層動用差，油井產(chǎn)量遞減較快，從而導致油田的最終開發(fā)效果較差。對此，國內(nèi)外專家開展了大量研究，孟立新等［1］進行了油藏特高含水時期脈沖注水對采收率的影響，但未對處于中高含水時的油藏進行脈沖注水的效果研究，唐海等［2-3］對碳酸鹽巖油藏脈沖注水機理進行詳細研究，并在實驗室和現(xiàn)場都取得了良好的效果，不過低滲透砂巖脈沖注水的機理和碳酸鹽巖雙孔雙滲系統(tǒng)的機理是很不相同的。

結合前人觀點，要提高低滲透砂巖油藏的開發(fā)效果。關鍵是要如何合理的提高注入水驅(qū)替效率以及地層能量補給，當油層的非均質(zhì)性較強時，注入水的波及程度會很低［2-3］，從而會降低原油產(chǎn)量。目前，脈沖注水已得到油田廣泛的采用，并得到了顯著的效果。文章在總結實驗室脈沖注水效果的基礎上從注水強度、注水周期、注水時機等參數(shù)對新疆某低滲透油藏進行脈沖注水開發(fā)進行優(yōu)化。

1　脈沖注水機理

注水開發(fā)低滲透砂巖油藏，注入水會先通過滲透率較高的部位，經(jīng)過注入水長期的流動沖刷，就會造成此部分的滲透率逐漸升高，形成竄流通道；而在低滲透部位，由于注入水的滲流較為困難，注入水推進速度較為緩慢，從而此部分區(qū)域的原油就未能被波及，而脈沖注水可以擴大注水波及體積、減少層間矛盾［5-6］。

脈沖注水通過周期性地改變注水量，在地層中造成不穩(wěn)定的壓力狀態(tài)，地層中壓力周期性升高和降低，從而產(chǎn)生附加壓差；造成地層中壓力場的不穩(wěn)定分布，壓力差產(chǎn)生附加竄流，受毛細管力作用和水動力效應，地層中流體的反向流動使被鎖孔道打開，殘余油被驅(qū)替出來。

脈沖注水過程中，由于非均質(zhì)性的影響，儲層滲透性以及含油飽和度都會出現(xiàn)不同程度的變大，從而附加壓力差也會隨之變大，從而在一個注水周期內(nèi)，注入水會更多的由高滲層流入到低滲層，而原油也會不斷地被置換到高滲通道，從而提高油藏整體的采出程度［7-8］。

在毛管力作用下，脈沖注水有利于改善正韻律上部中～低滲透層的儲量動用。一般認為脈沖注水適用于區(qū)塊整體上已大片水淹，含水率較高的油藏。

2　脈沖注水實驗分析

實驗室研究表明，影響脈沖注水開發(fā)效果的主要因素包括：儲層流體性質(zhì)（粘度、密度等）、儲層物性（孔隙度、滲透率等）、脈沖壓力、脈沖周期，脈沖次數(shù)等［9］。

在對川中某低滲砂巖油藏巖芯進行實驗室脈沖注水實驗，結果表明，通過改變脈沖注水的壓力、周期、次數(shù)等參數(shù)可以更多的驅(qū)替出原油，從而提高油藏的最終采收率，結合前人研究與實驗室數(shù)據(jù)，分析結果如下。

2.1脈沖壓力

脈沖注水中脈沖壓力的變化會影響原油的驅(qū)替（見圖1），當脈沖注水注入壓力逐漸不變大時，油藏整體的驅(qū)油效率也會變高［10］。經(jīng)過大量實驗研究表明，脈沖注水的壓力變化幅度最好為1.4～2倍。

2.2脈沖周期

隨著脈沖注水周期的改變，油藏的開發(fā)效果會呈現(xiàn)相應的變化，如果在脈沖壓力，脈沖次數(shù)不改變的情形下，脈沖周期變長，驅(qū)油效率會隨著脈沖周期呈現(xiàn)一個先增加后減小的趨勢（見圖2），故在實際應用中要把握好脈沖注水周期已達到最優(yōu)的驅(qū)油效率［11］。

2.3脈沖次數(shù)

入選花期油茶產(chǎn)量模型的氣象因子分別為花期關鍵物候期時段的總降水日數(shù)，花期常規(guī)物候期時段的最長連續(xù)降水日數(shù)、平均相對濕度、最長連續(xù)有日照天數(shù)、總日照天數(shù)、日最低氣溫低于-4 ℃日數(shù)和日最低氣溫低于-7 ℃日數(shù)。選取同一類氣象指標中，與油茶相關系數(shù)最大的為關鍵氣象指標。因此，選取花期關鍵物候期時段的總降水日數(shù)，常規(guī)物候期時段的平均相對濕度、最長連續(xù)日照天數(shù)、日最低氣溫低于-4 ℃日數(shù)為花期關鍵氣象因子。

當脈沖次數(shù)增加時，油藏的驅(qū)油效率也會逐漸增加［12］。在實驗室進行巖芯實驗時，分別用不同的脈沖周期與脈沖次數(shù)與脈沖壓力進行驅(qū)替實驗，實驗表明隨著不同參數(shù)的改變，驅(qū)油效率會隨著這一參數(shù)發(fā)生規(guī)律性的變化。由圖1圖2可知實驗巖樣在脈沖壓力為4 MPa，脈沖次數(shù)2次，脈沖周期2 d（即1天注1 d采）的開發(fā)效果最好。

圖1　脈沖壓力、脈沖次數(shù)與驅(qū)油效率關系

圖2　脈沖周期與驅(qū)油效率關系（自吸時間=8 d）

3　現(xiàn)場應用

新疆某油田西南試驗區(qū)油層平均孔隙度為14.9%，平均滲透率為16.84×10-3mD，屬于典型的低孔低滲油藏。目前本試驗區(qū)采用300 m五點法面積注水井網(wǎng)，井網(wǎng)中含有注水井13口，采油井12口。截止到2014年3月，產(chǎn)液量為108.1 m3/d，含水基本穩(wěn)定在87%左右，含水上升率2.8%左右。目前該油藏出現(xiàn)含水上升較快，儲層動用程度不完善，層間非均質(zhì)嚴重等問題，故采用脈沖注水實驗從而提高采出程度。

3.1脈沖注水強度優(yōu)化

在脈沖注水過程中，注水強度的變化會在很大程度上造成開發(fā)效果的差異。隨著注水強度的增加，地層壓力的變化幅度就越大，從而注入水的波及范圍就越廣。

為驗證不同注水強度對脈沖注水開發(fā)效果的影響，在考慮地面設備的注水能力，并且在不達到地層破裂壓力的條件下，在兩種脈沖周期條件下（注1月停注1月、注2月停注2月）進行了5種不同注采比脈沖方案的模擬對比，即在保證相同采液速度條件下，通過改變每個月的注水量，形成不同振幅的脈沖注水方案（見表1）。對比不同注采比對采出程度影響（見圖3），注采1.02、注2月停注2月的脈沖方案具有較高的采出程度。

表1　脈沖注水方案設計（合理注采比確定）

圖3　不同脈沖注水周期注采比對采出程度影響

3.2注水周期確定

注水周期的確定要考慮注采井距及壓力傳導速度等因素。在保證對本實驗區(qū)注水量相同的情況下，分別改變注水周期，預測對比脈沖注水對增產(chǎn)效果的影響。

根據(jù)研究區(qū)開發(fā)動態(tài)及合理采液速度研究，設計在合理采液速度、注采比條件下各類脈沖注水方案（見表2）。

表2　脈沖注水方案設計（合理脈沖周期確定）

3.2.2相同周期，非對稱脈沖注水方案對比預測對比相同周期、非對稱脈沖注水方案采出程度（見圖5），短注長采脈沖注水方案采出程度高于長注短采脈沖注水方案采出程度。

圖4　相同注水時間、不同停注時間脈沖注水方案預測對比圖

圖5　相同脈沖周期注水方案預測對比圖

原因：快速高壓注水使注入水有效進入低滲透區(qū)域，進行流體交換后，原油被采出。

3.2.3不同周期對稱脈沖注水方案對比與儲層內(nèi)流體交換時間、采油時間、周期內(nèi)地層壓力保持水平有關。脈沖過于頻繁不利于流體交換，而脈沖頻率過低則近似于連續(xù)注水，且停注時間長壓力降低太大導致脫氣等不利于開發(fā)。由圖6對比可知，注2停2脈沖效果較好。

圖6　不同脈沖周期（對稱）注水方案預測對比圖

3.3周期注水時機

對比轉注反五點井網(wǎng)不同脈沖注水時機方案采出程度（見表3、圖7），轉注及脈沖注水可較好的改善開發(fā)效果；脈沖注水時間越早，油藏的采出程度會有所增加，但增加幅度有限。

表3　注水方式及脈沖注水時機預測對比表

圖7　注水方式及脈沖注水時機對采出程度影響

4　結論

（1）低滲透砂巖油藏采取脈沖注水的開發(fā)方式能夠提高油田最終采出程度。

（2）脈沖壓力、脈沖周期、脈沖次數(shù)等因素會影響脈沖注水效果，故在現(xiàn)場應用中應綜合分析，優(yōu)選出最優(yōu)化的脈沖參數(shù)。

（3）脈沖注水時間越早，油藏的采出程度會有所增加，但增加幅度有限。

［1］孟立新，田云，吳建文.多油層砂巖油藏特高含水期脈沖注水效果分析［J］.油氣采收率技術，2000，7（4）：23-27.

［2］唐海.川中大安寨裂縫性油藏滲吸注水實驗研究［J］.西南石油學報，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.蘇爾古喬夫，等著.碳酸鹽巖油藏的開采［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

［6］王允誠.油層物理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1993.

［7］俞啟泰，等.周期注水油藏數(shù)值模擬研究［J］.石油勘探與開發(fā)，1993，20（6）：46-53.

［8］張煜，張進平，王國壯.不穩(wěn)定注水技術研究及應用［J］.江漢石油學院學報，2001，23（1）：49-52.

［9］魏斌，張友生，楊貴凱，等.儲集層流動單元水驅(qū)油實驗研究.石油勘探與開發(fā)，2002，29（6）：72-74.

［10］向開理，李允，李鐵軍.不等厚分形復合油藏不穩(wěn)定滲流問題的數(shù)學模型壓力特征［J］.石油勘探與開發(fā)，2001，28（5）：49-52.

［11］孫來喜，王洪輝，武楗棠，等.縫洞型碳酸鹽巖油藏自吸驅(qū)油作用及其在開發(fā)中的利用［J］.礦物巖石，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

鄧晴陽，男（1993-），四川廣安人，碩士研究生，主要從事油氣田開發(fā)及油氣藏數(shù)值模擬方面的研究工作，郵箱：396352679@qq.com。