周期注水與脈沖注水的理論研究

李曉娜

（西安石油大學，陜西西安 710065）

現如今，我國大部分油田都開始進入開發中后期，油井含水率不斷上升、產油量降低、注水效果變差等問題解決難度越來越尖銳，在已有的大量礦場試驗中表明，周期注水是改善水驅開發效果最經濟有效的調整措施，能在一定程度上控制含水上升率，對部分油藏可選脈沖注水進行調整開采方式，最終提高原油采收率。

1 周期注水相關理論

1.1 驅油機理

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，在地層中形成不穩定壓力場，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，同時由于毛細管力和彈性力的作用，將穩定注水狀態下無法驅替的低滲層內的剩余油流動，同時又通過方向性地調整擴大波及體積，減少波及死角滯留區，使低滲透層內及未波及區域中的油被采出。

1.2 周期注水的適用條件

在油田開發過程中，周期注水適用于不同條件的油藏[4-8]。周期注水對均質儲層無影響，但在縱向非均質性強的儲層的效果較明顯；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；周期注水對親水和親油的儲層都適用，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替出來，因此，親水油藏效果更好。油藏封閉才能使地層壓力在短時間內恢復到預定的較高壓力水平上，所以實施周期注水的油藏最好是封閉的。

1.3 周期注水時機的確定

大量模擬試驗表明，開始周期注水時間越早越好，此時實施注水有效時間更長，累產和采收率均提高。一般常規注水到中、高含水期時開始進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鍵。從理論上講，注水周期是壓力重新分布的時間，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；K-相對滲透率；μ-原油黏度。

1.5 注水方式的確定

不同的間注方式對地層的周期注水效果不同，在開發過程中根據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。

零散間注時水井主要對高含水井影響較大，間注時間可以根據油井的含水變化隨時調整，不會對井組內的其他油井造成太大的影響。井間輪換間注時要綜合考慮累注量、砂體發育情況、滲透率及對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間要長，在4～5個月，而累注量低、砂體發育及滲透性差的水井對油井含水影響相對要小，停注時間可以縮短，在2～3個月。整體間注時間不宜太長，否則易造成井區壓力大幅度下降，原油脫氣，產液量下降。

2 脈沖注水的作用機理及參數確定

2.1 作用機理

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一樣，從地面向油層注水時，地層壓力升高；停止注水時，地層壓力降低。單位時間內向油層注水的次數就是注水脈動次數。如此循環，造成地層壓力場變化，提高注水波及系數，激活油藏供油潛能。

2.2 注水強度

含水相同時：

含水不同時：

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-水相相對滲透率；Ko-油相相對滲透率；H-油層厚度；μw-油水黏度比；Bw-水體積系數。

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-壓強差。

2.3 影響因素

大量試驗表明，通過改變脈沖注水的壓力、周期、次數等可以驅替出更多的原油，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，驅油效率會隨著脈沖周期呈現一個先增加后減小的變化趨勢；油藏的驅油效率也會隨脈沖次數增加而逐漸增加。

3 結論

（1）脈沖注水是周期注水的一種特殊方法，兩者驅油機理均是在毛管力和彈性力的作用下，達到增加產量和改善開發效果的目的。

（2）影響周期注水效果的地層因素有油層非均質性、垂直滲透率、原油黏度、水動力不連通程度、潤濕性、水滯留系數等，注水因素有注水執行時機、注水壓力波動幅度等。

（3）影響脈沖注水效果的因素有脈沖壓力、周期、次數等，在現場應用中應優選出最佳的脈沖注水參數。