周期注水作用机理及影响因素分析

周期注水作用机理及影响因素分析

摘要：简要分析了周期注水改善注水开发效果的作用机理，详细分析了影响周期注水效果的因素，明确提出了周期注水的有利时机和影响因素。研究结果表明：周期注水越早越好，但最佳时机需进行数值模拟；促进地层压力波动，发挥上覆地层压力作用及地层和流体的弹性排油作用，同时增强压力场变化过程中流体层间交换的作用强度，这些是周期注水提高原油采收率的重要条件。

关键词：周期注水；注水效果；注水周期；提高采收率；影响因素

周期注水是一种适用于各种油藏和油藏不同开发阶段的强化采油方法，投资小、见效快，与常规注水相比可提高采收率3%～10%。其作为一种提高原油采收率的水动力学方法，出于能显著改善水驱效果而得到了广泛应用。从1965年开始，前苏联石油科技工作者利用数学方法、室内实验以及矿场试验研究周期注水理论。20世纪70年代初，前苏联石油科学院琴科娃等人建立周期注水模型，该模型由高、低渗透层组成，主要用来估算注水量或注水压力周期性变化条件下2个层间交渗流量，并以此评价周期注水效果。

1 周期注水作用机理

周期注水开发主要是利用润湿相和非润湿相之间毛管力作用自发形成的润湿相吸入、非润湿相排出，来提高低渗带采出程度。与普通的水驱作用机理不一样，周期注水主要是利用周期性提高和降低注水量的办法使油层内部产生不稳定的压力降和在不同渗透率小层之间产生液体不稳定交渗流动。在周期注水的注水或加大注水量的半个周期内，高渗层压力传播快而升压迅速，渗层升压缓慢。高渗层在整个升压阶段都比低渗层压力大，压力差驱动流体由高渗层向低渗层流动；高渗层中的流体水多油少，因而流向低渗层的流体也是水多油少。而在周期注水的停注或减少注水量的半个周期内，高渗层压力传播快，压力下降迅速，低渗层的压力下降缓慢；在降压阶段的大部分时间内低渗层的压力大于高渗层的压力，液流方向主要是从低渗层向高渗层流动。在由低渗层向高渗层渗流的过程中，流人低渗层的水并不是全部返回高渗层，而会在低渗层滞留一部分，这样返回高渗层的油就多。如此往复，使低渗透层的油不断渗出，从而提高了原油采收率。

2 周期注水适用条件分析

国内外的理论研究和实践表明，适用周期注水的油藏，主要应满足以下条件：

油层非均质：对非均质性严重的油层，周期注水能起到提高波及系数的作用。因此油层非均质性是合理应用周期注水的主要地质条件。

油层亲水：周期注水的机理就是利用地层岩石的亲水作用，使注人水滞留在低渗透层（带）中，将部分油从低渗透层（带）中驱替出来。

地层原油粘度较小：只有在地层原油粘度较小时，才能靠毛管力克服原油的粘滞力，使水将原油从低渗透层（带）中驱替出来。

周期注水前常规注水时间较短：国外周期注水试验结果说明，常规注水时间越长，改为周期注水的效果越差。现场试验表明，常规注水17a后改为周期注水，无增产效果，10a后增产1.9%，5a后增产6%。

注水工艺与注水最的要求：采用周期注水后，因注水井要停注一个阶段，如果总的注水量与常规注水量保持相当，那么在注水阶段注水井必须相应提高注水量。不同条件下的试验结果表明，周期注水量与常规注水量之比越大，增产效果越显著。

3 周期注水的主要影响因素

影响周期注水效果的主要因素包括两个方面：①油藏原始属性参数，包括储层非均质性、各层之间的水动力连通程度以及地层岩石表面性质和流体性质等；

②注水方式参数，包括周期注水前开采时间、注水量变化幅度和周期更换频率等指标。

储层结构及非均质性：储层结构及非均质性对周期注水效果有重要的影响，储层结构越复杂及非均质性越强，层间渗透率差别越大。在周期注水过程中，压力场变化对流体层间交换的相对作用越强，周期注水效果越好。

岩石表面润湿性：岩石表面润湿性对低渗透基质岩块中的毛细管力滞留作用有较大的影响，亲油模型的周期注水效果比亲水模型差。

地层流体的弹性作用：地层原油的气油比率越高，地层流体的弹性系数也越大，周期注水时的弹性排油作用也越明显。

地层原油粘度：地层原油粘度是影响水驱油效率的重要因素之一。对粘度较低的原油而，粘度对周期注水增油效果的影响不大。

周期注水的有利时机：确定周期注水的有利时机时，主要应考虑开始实施周期注水时油藏的综合含水状况，实施周期注水前常规注水开采时间越短，综合含水率越低，周期注水实施效果越显著。

周期注水的压力波动幅度：周期注水采油的关键是既要造成地层压力的明显波动，又要保持油藏有足够的驱油能量。因此，压力波动的幅度和压力保持水平是油藏实施周期注水时，开发方案中重要的设计参数，这些参数因油藏性质而异，并直接影响周期注水见效时间的长短以及达到最佳效果所需的时间。周期注水压力波动幅度越大，有效上覆地层压力作用也越强，地层和流体的弹性作用也越明显，从而增加了原油采收率。

周期作用的时间和频率：频率指标说明周期注水期间注水量增加和减少阶段

时间的长短。它决定渗流量和油层压力变化幅度沿油层长度分布的强烈程度，即注入水波及油层范围的大小。周期作用时间的长短和周期更换频率的快慢应以符合地层压力重新分布（传导）的条件为依据，取决于地层的导压能力。

参考文献

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作者简介

唐启银，男（汉），1988年11月生，助理工程师，目前从事油藏管理工作