黃 瑞

（西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

1 周期注水的作用過(guò)程

周期注水是指注入水量的變化呈周期性，使得不穩(wěn)定壓力場(chǎng)遍布于地層中，導(dǎo)致地層中油水不斷進(jìn)行交換和重新分布。在注水階段，由于高滲層與低滲層之間壓力變化速率不同，產(chǎn)生了附加壓力差，導(dǎo)致油和水從高滲透帶向低滲透帶流動(dòng)；而當(dāng)停注時(shí)，油和水就沿相反方向流動(dòng)，當(dāng)一個(gè)注水周期完成后，就會(huì)有更多的水從高滲層流向低滲層，而且大幅度動(dòng)用了儲(chǔ)層毛管力的滲吸作用，加大了注入水的涉及體積，促使低滲層的油流向高滲層，一方面提高了注水利用率，增大了波及系數(shù)，提升了驅(qū)油效果，另一方面隨油井中含水率的增高，采收率也得到大幅提高。

2 周期注水作用機(jī)理

2.1 層內(nèi)非均質(zhì)條件下周期注水作用機(jī)理

常規(guī)注水條件下有毛管力和重力兩種作用引起水的縱向竄流。一般情況下，水相密度大于油相密度，在重力作用下水總是向下竄流，其大小與油水密度差成正比。毛管力作用引起竄流分為三部分，一是無(wú)論是親油層還是親水層，由飽和度差異引起的那部分竄流總是起“均勻”作用，不同部位間飽和度差異越懸殊，竄流量越大；二是孔隙半徑變化引起的水竄流，孔隙越大，竄流量越大，孔隙越小，竄流量越?。蝗菨?rùn)濕性變化引起的水竄流，水沿著強(qiáng)水濕方向竄流，且潤(rùn)濕性變化越大，竄流效果越明顯。

2.2 層間非均質(zhì)條件下周期注水作用機(jī)理

在周期注水的停注半周期內(nèi)，注采比（等于零）遠(yuǎn)小于1，兩層產(chǎn)液比值增大，提高了較低滲透油層的動(dòng)用狀況。而重新注水后，注采比增大，兩層產(chǎn)液比值減小，仍然主要開(kāi)采高滲透層，但增加了地層能量，為下一次停注半周期內(nèi)的高效利用較低滲透油層做出了物質(zhì)上的準(zhǔn)備。如此重復(fù)下去，人為的創(chuàng)造了一系列壓力下降過(guò)程，其作用實(shí)質(zhì)上是在“時(shí)間域”上將高低滲透層分層開(kāi)采，減少層間干擾，緩解層間矛盾，提高最終原油采收率。

另外，平面非均質(zhì)條件下周期注水與層內(nèi)非均質(zhì)油層相類似，在平面均質(zhì)條件下高滲透層與低滲透層之間也會(huì)發(fā)生相互滲透的情況，并且可以加大殘余油的采收率。通過(guò)數(shù)值模擬表明，雖然周期注水解決平面矛盾不如層內(nèi)、層間那樣有效，但只要高低滲透條帶間滲透率級(jí)差足夠大，接觸面積足夠大，周期注水也會(huì)取得很可觀的效果。

3 周期注水方式的確定

經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外多年的理論研究和礦場(chǎng)實(shí)踐，周期注水方式有以下幾種。

3.1 同步周期注水

同步周期注水是周期注水方式中相對(duì)簡(jiǎn)單而且便于實(shí)施。注水井所有注水層段采用“三同時(shí)”的方式，即同一周期，同時(shí)注水，同時(shí)停注。只要油層各個(gè)層段的物質(zhì)性質(zhì)相類似即可進(jìn)行實(shí)施，方法簡(jiǎn)便卻需要建立注水井的操作程序復(fù)雜，層停井亦停，但是通過(guò)大量的礦場(chǎng)實(shí)踐表現(xiàn)出以下缺點(diǎn)：一是在冬季注水管線極易出現(xiàn)凍結(jié)的現(xiàn)象，恢復(fù)起來(lái)較為麻煩。二是由于油井壓力在停注半周期內(nèi)下降幅度特別大，欠載停機(jī)的現(xiàn)象常常出現(xiàn)在電泵井上，造成了極大的管理難度。

3.2 異步周期注水

所有層段分別進(jìn)行注水，當(dāng)一個(gè)層段注水時(shí)，另一個(gè)層段就不能注水，但采油井是一直注水，而且要保證各個(gè)層段的注水時(shí)間相同。與同步周期注水一樣，先決條件時(shí)油層的各個(gè)層段的物質(zhì)性相類似。雖然層段吸水量不穩(wěn)定，但全井注水量相對(duì)穩(wěn)定，可以防止冬季管線凍結(jié)。

3.3 主力油層周期注水，非主力油層常規(guī)注水

當(dāng)非均質(zhì)性嚴(yán)重的主力油層較厚，且為滲透率差異性大的主力油層/非主力油層?？梢圆捎弥髁τ蛯优c非主力油層分別采用周期注水和常規(guī)注水的方式提高水驅(qū)效果力場(chǎng)，使層內(nèi)不穩(wěn)定壓力增強(qiáng)；剩余油通常情況下儲(chǔ)存在非主力油層中，是由于非主力油層滲透率低的緣故。產(chǎn)液量比例加大，開(kāi)采速度加快，開(kāi)采效果得到改善是在主力油層停注的半周期內(nèi)。再則由于油井泵排量相對(duì)穩(wěn)定，由于注水會(huì)有停注和復(fù)注的節(jié)奏，相近于注水井的不穩(wěn)定注入，相同的原理不穩(wěn)定壓力場(chǎng)也將建立，起到同周期注水類似的效果。因此，非主力層內(nèi)部的關(guān)系矛盾也會(huì)得到一定的改善，這種方式表現(xiàn)為注水井不停，注水量周期性變化。

3.4 交錯(cuò)式周期注水

在平面非均質(zhì)性嚴(yán)重、剩余油分布比較零散的情況下，為充分發(fā)揮周期注水的作用，可采用交錯(cuò)式周期注水方式。這種方式改變液流方向的作用更強(qiáng)，效果更好。

為減少層內(nèi)和層間矛盾作用，運(yùn)用以上幾種周期注水方式都可以得到解決，都能夠使高滲層和低滲層之間產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓力場(chǎng)，只是矛盾的解決程度不盡相同。其中，同步周期注水的情況下，由于每一層段均在注水，導(dǎo)致高滲層與低滲層同步變化。不同步周期注水，高滲層的壓力高低變化時(shí)，低滲透層壓力變化恰恰相反。同步周期注水與不同步周期注水相比壓力差差別較小。第三種主力油層周期注水、非主力油層常規(guī)注水開(kāi)展時(shí)，高滲透層壓力變化與低滲層壓力變化相反，形成的壓力差小于不同步周期注水，大于同步周期注水。

4 周期注水的適用條件

周期注水的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，主要是利用潤(rùn)濕相和非潤(rùn)濕相之間毛管力之間的作用，自發(fā)形成潤(rùn)濕相吸入，而非潤(rùn)濕相排出，進(jìn)而提高低滲帶采出的程度。這種特殊的機(jī)理方式就對(duì)不同的油藏開(kāi)采提出了不同的使用要求。其中，周期注水主要適用于兩種條件的油藏。

一方面，周期注水適用于油層親水條件。親水油層自身的特殊性質(zhì)與其形成的孔隙結(jié)構(gòu)與流體流動(dòng)密切相關(guān)，親水油藏的吸水程度高，應(yīng)用周期注水的方式，就可以便捷的將外來(lái)水存儲(chǔ)到油藏巖層的巖石孔隙中，這樣巖層孔隙中的石油就會(huì)容易被水驅(qū)出來(lái)。

此外，周期注水適用于裂縫性油藏，即油氣在裂縫性圈閉中聚集而形成的油氣藏。這種油藏的原始孔隙率高低不一，其中的滲透空間發(fā)育分布極不均一，在勘探和開(kāi)采過(guò)程中的難度較大，技術(shù)要求更高。因此需要高度的認(rèn)識(shí)和分析其裂縫的發(fā)育以及具體的分布規(guī)律。這種油藏的裂縫越大，巖層注入水的增大幅度就會(huì)相對(duì)小于交滲量的增大幅度，周期注水的效果就越好。裂縫越大，后備油源儲(chǔ)量空間更大，因此周期性注水更能發(fā)揮出來(lái)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

1）周期注水可以緩解研究區(qū)內(nèi)由于常規(guī)注水開(kāi)發(fā)效果變差造成采收率降低的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，從而提高剩余油的采收率；

2）采取不同的周期注水方式可以解決由于儲(chǔ)層物性不均勻?qū)е碌牡膶觾?nèi)及層間矛盾，實(shí)現(xiàn)注入水的均勻推進(jìn)，從而提高地層原油的采出程度；

3）由于附加竄流的影響使得周期注水適用于油田開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段，且主要適用于親水性油藏及裂縫性油藏2類油藏。