【摘要】本文通過毛管力、油層非均質(zhì)性、潤濕性等多種因素對周期注水效果的影響，分清各種因素在不同類型油藏中的主次地位，并針對實際生產(chǎn)過程中周期注水具有改變液流方向、提高薄差油層吸水指數(shù)的新特點，開展深入系統(tǒng)的理論研究和礦場應(yīng)用研究，深入分析各種因素對周期注水效果的影響，確定合理的周期注水方案，為高含水油田后期開發(fā)提供系統(tǒng)理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】周期注水；毛管力；潤濕性；數(shù)學(xué)模型

葡萄花油田是以水下窄小砂體沉積為主的油田，目前已經(jīng)進入高含水期開發(fā)，雖然繼續(xù)加強了注采系統(tǒng)調(diào)整、細分調(diào)整和老井措施上產(chǎn)力度，但隨著油田儲采失衡矛盾的加劇，井網(wǎng)間調(diào)整余地越來越小，產(chǎn)量遞減速度進一步加快，因此，急需開展應(yīng)用水動力學(xué)方法改善開發(fā)效果研究，挖掘高含水期剩余油，從而實現(xiàn)油田的持續(xù)有效發(fā)展。其中，周期注水改善開發(fā)效果是毛管力和彈性力作用引起的高低滲透層間的油水竄流，它是高含水期改善油田開發(fā)效果的有效手段之一[1-2]。

1、不同滲透帶的滲流機理研究

1.1垂向非均質(zhì)砂巖油藏周期注水機理

垂向非均質(zhì)砂巖油藏周期注水機理主要表現(xiàn)在兩個方面，一是層間滲透率差異增大，注入水更容易沿高滲小層突破至生產(chǎn)井，使波及系數(shù)大大降低，水驅(qū)開發(fā)效果往往變差；二是不同滲流特性介質(zhì)的壓力傳遞速度不同，高、低滲透層之間差異越大，注水或停注期間的壓差就越大，液體交換就越充分。

1.2平面非均質(zhì)性油藏周期注水機理

在常規(guī)水驅(qū)過程中，平面上形成剩余油的類型主要有兩種：一是注采井網(wǎng)系統(tǒng)造成的死油區(qū)，二是低滲透帶造成的剩余油富集區(qū)。

油層平面上的低滲透帶的存在，是油藏中的普遍現(xiàn)象。與縱向非均質(zhì)性類似，注入水沿高滲透帶突入油井，導(dǎo)致油井含水上升加快，并在達到經(jīng)濟極限后關(guān)井，而低滲帶中仍存在大量的剩余油。在這種情況下，周期注水改善驅(qū)油效果的機理和縱向非均質(zhì)一樣，只要高滲透帶和低滲透帶的接觸面積足夠大，就能起到改善平面水驅(qū)油效果的作用。

1.3周期注水毛管力的作用

為了進一步闡明層內(nèi)非均質(zhì)油藏不同滲透帶竄流機理，首先從水驅(qū)油過程中的吸滲現(xiàn)象入手，根據(jù)滲流力學(xué)中的有關(guān)知識進行理論推導(dǎo)，從而研究了縱向上不同滲透帶的竄流機理。

考慮一長度為L，截面積為A的均勻圓柱形巖樣，它的一端及側(cè)面均為不滲透邊界，初始時刻濕相流體的飽和度為Swi=Swc。將濕相流體和巖樣不封閉的一端接觸，由于毛管力的作用，濕相流體自發(fā)地吸入多孔介質(zhì)，同時引起非濕相流體逆向流動，z的正方向指向吸滲界面內(nèi)。

根據(jù)達西定律以及毛管力的定義，得出經(jīng)驗公式：

（1）

根據(jù)微分方程及初始條件和邊界條件，可以確定濕相飽和度在任意時刻隨空間位置x的變化規(guī)律，可用于均質(zhì)巖樣由于飽和度分布差異引起的吸滲現(xiàn)象。

（2）

從上式看出，毛管力因素引起的水相垂向竄流速度包括三部分：1）含水飽和度差引起的水相竄流速度Vcw1；2）滲透率變化引起的水相竄流速度Vcw2；3）潤濕性變化引起的水相竄流速度Vcw3。

2、實際應(yīng)用

2.1周期注水時機的選擇

所謂合理時機應(yīng)該是在這個時間轉(zhuǎn)為周期注水后，開發(fā)效果最好，采收率最高，并且對開發(fā)年限的影響最小。通過建立四點井網(wǎng)模型，假設(shè)周期注水的半周期設(shè)計為3個月，含水率fw分別為60%、70%、80%和 90%時，采收率以及開發(fā)年限的變化情況。以葡萄花油田南部某斷塊試驗為例，采用矩形、均勻正交網(wǎng)格進行剖分，網(wǎng)格步長為21m，總長 210m，縱向劃分為三個模擬層。

從計算結(jié)果可以看出，周期注水開始初期，高低滲透層間含水飽和度差異較大，層間油水竄流量大，周期注水效果明顯；經(jīng)過幾次反復(fù)之后，高低滲透層間含水飽和度差異減小，竄流量逐漸降低，周期注水效果變差，越來越不明顯。綜合考慮周期注水開始時間對采收率和采油速度的影響，其合理的開始時間為：含水率70%-80%。

2.2合理間注周期的確定

從管理角度講，周期長度適當(dāng)放長更為有利，但其長度是有限度的，如果在停注半周期內(nèi)地層壓力波動幅度過大，油層壓力低于飽和壓力，將導(dǎo)致油層中脫氣嚴(yán)重，無疑會影響開發(fā)效果，因此，周期長度存在一個界限值。應(yīng)用注采平衡原理，在停止注水過程中，以飽和壓力為最低界限，恢復(fù)注水過程中，以地層壓力恢復(fù)到停注前水平為界，停注周期長度界限值應(yīng)為：

式中：T為周期長度；QL為停注期間日產(chǎn)液量，m3/d；VфCt為孔隙體積，m3；PR，Pb為地層壓力和飽和壓力。

可以看出：（1）油層空隙體積越大，周期界限值越長；（2）綜合壓縮系數(shù)越大，周期界限值越長；（3）油層地飽壓差越高，周期界限值越大；（4）周期注水方式也是影響周期界限值的關(guān)鍵因素。由于油層吸水產(chǎn)液能力的差異，停注半周期與復(fù)注半周期一般不等。

通過周期注水實驗結(jié)果表明，不穩(wěn)定周期注水方式對非均質(zhì)油藏高含水期降低含水，提高采收率具有積極作用；在相同的注水周期條件下，短注長停的注水方式開采效果好，葡萄花南部某斷塊的周期注水半周期可選為3～4月，其中注4個月停4個月的效果最好。

3、周期注水效果

3.1注水狀況得到改善

一是吸水剖面得到改善。根據(jù)相同井同位素吸水資料顯示，薄差層及表外層的吸水層數(shù)、砂巖厚度、有效厚度分別增加了2.2%、0.6%、1.2%。

二是注水井壓力下降。周期注水前后對比壓力下降了0.33MPa，緩解了部分井注入困難的問題。

3.2壓力未出現(xiàn)明顯下降

錄取壓力資料顯示，由于確定了合理的半周期，周期注水井區(qū)地層壓力未出現(xiàn)大幅度變化。統(tǒng)計10口井測壓資料，周期注水井區(qū)目前地層壓力10.89MPa，與周期注水前相比壓力下降0.12MPa。

4、結(jié)論

（1）周期注水改善非均質(zhì)油藏開發(fā)效果的機理是高低滲透率條帶之間的壓差引起的竄流作用和毛管力引起的竄流作用，使得不穩(wěn)定周期注水效果變好。

（2）建立了分析不穩(wěn)定周期注水影響因素的數(shù)學(xué)模型，考慮了飽和度、滲透率、潤濕性變化對竄流的影響。

參考文獻

[1]趙春森等.大慶油田葡北二斷塊南部周期注水應(yīng)用方法研究[J].油氣地質(zhì)與采收率，2008.15

[2]計秉玉等.垂向非均質(zhì)油層周期注水的效果[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報，1993.2

作者簡介

王爽（1983-），女，碩士生，工程師，主要從事油田開發(fā)方面的研究.