牛智浩，張 旭，劉朕之，宋 婷，金心岫，武繼強(qiáng)

（1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065；2.中國石油長慶油田公司第十一采油廠，甘肅慶陽 745003；3.中國石油長慶油田公司第二采油廠，甘肅慶城 745113；4.中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京 102249；5.勝利油田東勝公司，山東東營 257000）

2019 年國內(nèi)石油消耗6.96×108t，進(jìn)口總量達(dá)5.05×108t，對(duì)外依存度高達(dá)72.7%，石油供給安全形勢(shì)嚴(yán)峻，因此，大力提升石油產(chǎn)量對(duì)保障國家能源安全至關(guān)重要[1，2]。注水開發(fā)一直是提高油田采收率的重要方式之一，隨著注水方式的不斷發(fā)展，越來越多的學(xué)者針對(duì)注水方式、注水設(shè)備和注水工藝上做了大量研究。如周期注水、脈沖注水、同/異步注水、超前注水、分層注水等技術(shù)不斷進(jìn)步，有效提升了油藏注水開發(fā)效果[3-8]。目前針對(duì)大多數(shù)油藏開發(fā)的主要方式為注水，但該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中因油藏個(gè)體性差異導(dǎo)致開發(fā)效果差異較大。經(jīng)過前期充分的調(diào)研及論證，本文在周期注水的基礎(chǔ)上，提出“脈動(dòng)周期注水”的注水開發(fā)方式，通過控制開井關(guān)井的頻率、改變注水強(qiáng)度、提升注水壓力等措施，使得地層中的油水重新分布，提高油田注水波及體積和驅(qū)替效率，達(dá)到增采的目的。

本文結(jié)合油藏?cái)?shù)值模擬方法[9-11]，基于一維油水兩相水驅(qū)油的驅(qū)替過程，通過縮短注水周期，驗(yàn)證脈動(dòng)周期注水的可行性。進(jìn)而研究在連續(xù)注入和脈動(dòng)周期注入下水驅(qū)前緣的傳播規(guī)律。從理論上研究脈動(dòng)周期注水的驅(qū)油機(jī)理，豐富注水開發(fā)的理論，為油田脈動(dòng)周期注水配注模型和工藝優(yōu)化提供理論支撐。

1 數(shù)值模擬

1.1 模型建立

本文采用CMG-IMEX 模擬器建立了一個(gè)巖心尺度下的一維均質(zhì)單孔隙介質(zhì)水驅(qū)油模型。該數(shù)值模型尺寸200 cm×5 cm×5 cm，分別對(duì)應(yīng)巖心的長度、寬度及厚度。在已有模型的基礎(chǔ)上，改變工作制度，進(jìn)一步驗(yàn)證脈動(dòng)注水提采的可行性及不同工作制度下脈動(dòng)周期注水的滲流規(guī)律，優(yōu)化脈動(dòng)注水的工作制度，最終達(dá)到最大化采收率的目的。

模型參數(shù)（見表1）。將基于數(shù)值模型得到的分別在96 min、186 min、290 min 時(shí)刻的含水飽和度分布。

表1 模型參數(shù)列表

1.2 模擬方案及結(jié)果分析

為有效評(píng)估脈動(dòng)注水在油藏中提采的可行性，研究不同工作制度下的脈動(dòng)注水提采效果，即保證注入量一定的情況下，選擇相同的模擬時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)比（分別在模擬的第96 min、186 min、290 min），通過頻繁的開關(guān)井達(dá)到脈動(dòng)效果，如開9 min 關(guān)15 min，開15 min 關(guān)30 min，開30 min 關(guān)60 min 等，故設(shè)計(jì)了如下方案（見表2，圖1，圖2）。

表2 不同方案不同時(shí)刻下的累產(chǎn)油

圖1 連續(xù)注入（左）和開9 min 關(guān)15 min（右）制度下脈動(dòng)注入時(shí)水驅(qū)前緣對(duì)比

圖2 連續(xù)注入與開15 min 關(guān)30 min（左）和開30 min 關(guān)60 min（右）制度下脈動(dòng)注入時(shí)水驅(qū)前緣對(duì)比

方案1：連續(xù)注水。以該方案為基礎(chǔ)，對(duì)比在不同工作制度下脈動(dòng)注水的水驅(qū)前緣。在該方案下設(shè)定注入速度1 cm3/min，在第96 min、186 min、290 min 時(shí)的水驅(qū)前緣分別在55.3 cm、101.1 cm、153.6 cm 處，在這些時(shí)刻的累產(chǎn)油分別為35.1 cm3、90.7 cm3、169.9 cm3。

方案2：開9 關(guān)15 下脈動(dòng)周期注水。該工作制度下的注入速度設(shè)定為2.667 cm3/min，在第96 min、186 min、290 min 時(shí)刻的水驅(qū)前緣分別在56.4 cm、105.1 cm、157.3 cm，累產(chǎn)油分別為38.2 cm3，95.6 cm3，175.7 cm3。

方案3：開15 關(guān)30 下脈動(dòng)周期注水。該工作制度下的注入速度設(shè)定為3 cm3/min，在第96 min、186 min、290 min 時(shí)刻的水驅(qū)前緣分別在61.8 cm、107.9 cm、163.6 cm，累產(chǎn)油分別為41.0 cm3，99.8 cm3，181.9 cm3。

方案4：開30 關(guān)60 下脈動(dòng)周期注水。該工作制度下的注入速度設(shè)定為3 cm3/min，在第96 min、186 min、290 min 時(shí)刻的水驅(qū)前緣分別在63.3 cm、111.5 cm、169.9 cm，累產(chǎn)油分別為46.6 cm3，108.5 cm3，191.4 cm3。

結(jié)合圖1、圖2，在方案4：開30 關(guān)60 的工作制度下，水驅(qū)前緣推進(jìn)的較快，驅(qū)替效果明顯，殘余油飽和度較小。結(jié)合累產(chǎn)油曲線圖發(fā)現(xiàn)在350 min 時(shí)，脈動(dòng)周期注水的累產(chǎn)油為244.2 cm3和連續(xù)注水的產(chǎn)量為220 cm3，此時(shí)差距到達(dá)最大值，為24.2 cm3。從而印證了脈動(dòng)周期注水在油井見水前可有效地改善油層動(dòng)用狀況同時(shí)提高采收率。

2 結(jié)論

（1）一維水驅(qū)油數(shù)值模型中,相較于連續(xù)注水，在脈動(dòng)周期注水制度的波及范圍內(nèi)，其驅(qū)替效率高。但是在該工作制度下，水驅(qū)前緣的推進(jìn)速度快，會(huì)導(dǎo)致油井過快見水，產(chǎn)水量較高。

（2）脈動(dòng)周期注水存在一個(gè)最優(yōu)的工作制度，即開30 min 關(guān)60 min，在兩種注入方式都未到達(dá)水驅(qū)前緣處時(shí)，相比于連續(xù)注水，在該工作制度下，其驅(qū)替后的含油飽和度更低，洗油效果最好。