渗流油藏注水时期研究

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对其周期注水方式及注水方案进行了研究，并提出了“增注—减注”的周期注水方式，相比于传统的“增注—停注”方式，既能降低由于应力敏感性而产生的储层伤害，又能充分发挥周期注水的作用效果。

1非线性数值模拟理论

研究表明，流体在特低渗透油藏中的流动不再是达西流动，也不是拟线性流动，而是存在启动压力梯度的非线性渗流（见图1）。特低渗透油藏渗流分为2段：AB段，非线性渗流段；BC段，拟线性渗流段。其中A点为最小启动压力梯度，B点为临界启动压力。特低渗透岩心梯度非线性渗流实验表明，地层某一点的视渗透率不为常数，其随压力梯度的变化而变化（见图2）。对于低、特低渗透岩心，驱动压力梯度较小时，渗流曲线出现明显的非线性特征，岩心的有效渗透率随压力梯度的变化而变化，当压力梯度增加到临界启动压力梯度后，渗透率逐渐趋于恒定。因此，渗流方程修正为式中：v为渗流速度，m/s；K*为视渗透率，μm2；p为压力，MPa；μ为黏度，mPa•s。根据渗透率与压力梯度的关系，拟合得到视渗透率与绝对渗透率的关系方程：式中：K为绝对渗透率，μm2；a为曲线弯曲段的影响因子，a>0；b为拟启动压力梯度模型中拟启动压力梯度的倒数。当a≥1.0时，曲线过原点，最小启动压力梯度为0，得到过原点非线性渗流模型；0<a<1.0时，最小启动压力梯度为荦1-a荦/b，为存在最小启动压力梯度的非线性渗流模型；a=0时，模型简化为拟启动压力梯度模型。a=0，b+∞，拟启动压力梯度不存在，流体与固体作用非常弱，退化成达西渗流模型。a，b值通过与实验数据拟合得到（见图3）。通过拟合得到的非线性渗流规律下的渗流方程为连续光滑方程，数值计算中能够实现全隐式求解。根据相应的假设条件、数学方程、边界条件和初始条件，利用块中心七点有限差分法对非线性渗流数学模型进行差分离散，引入无因次渗透率系数对绝对渗透率进行修正，建立了非线性渗流数值模型，并利用交替迭代求解方法进行数值求解。

2周期注水方式

传统的“增注—停注”注水方式，在停注阶段没有供给地层能量，使特低渗透储层产生压敏性伤害［20］。针对特低渗透油藏的储层特征和渗流特征，在考虑低渗透非线性渗流规律和应力敏感性的同时，考虑了重力和毛管力，应用编制的非线性渗流数值模拟软件，对特低渗透油藏的周期注水方式进行了研究，提出了“增注—减注”周期注水方式，通过数值模拟对比2种注水方式。采用某低渗透油田实际数据，储层有效厚度为5m，孔隙度为13%，顶层深度为1600m。设计平面非均质模型，建立300m井距5点井网单元地质模型，分为4个不同渗透率区域，储层渗透率分别为：10.0×10-3，3.0×10-3，1.0×10-3，0.5×10-3μm2，4口生产井Pro1，Pro2，Pro3，Pro4分别设置在4个渗流区域，中间设置1口注水井（Inj）。考虑人工压裂措施，人工裂缝半缝长45m，利用等效导流能力方法模拟人工裂缝。模拟时间为5a，生产井恒定井底压力10MPa生产，水井定注入量注入，注水周期为2个月，“增注—减注”周期注水方式增注周期注水量15m3/d，减注周期注水量5m3/d；“增注—停注”周期注水方式增注周期注水量20m3/d，停注周期不注水。图4为2种周期注水方式下采出程度随生产时间的变化曲线，可以看出：随着生产的进行，“增注—停注”方式采出程度低于“增注—减注”方式。这是由于随着生产的进行，“增注—减注”方式仍可保证较充足的能量补充，利于驱动低渗区原油。图5为2种周期注水方式下含水率与采出程度的关系曲线，可以看出：无水采油期以后，相同采出程度下“增注—停注”方式含水率高。这是由于“增注—停注”方式对储层产生压敏性伤害，注入水进入低渗层阻力增大，更容易沿高渗透层突进，注入水波动幅度越大，沿较高渗透率储层突进越厉害。图6为模拟时间5a时“增注—停注”方式与“增注—减注”方式剩余油饱和度分布。由图可以看出：在相同注水量条件下，采取“增注—减注”方式，低渗透区含油饱和度低，说明这种方式利于驱动低渗区原油，能够改善储层非均质性造成的注水波及效率低的问题，油水前缘向前推进得比较均匀；2种周期注水方式对较高渗透率区域的驱扫效果相近。图7为模拟时间5a时“增注—停注”与“增注—减注”方式的压力梯度分布。由图可以看出：“增注—停注”方式的注水井井底压力梯度明显大于“增注—减注”方式，前者停注阶段对地层能量没有补充，周期注水停注之后储层渗透率下降，造成复注困难，更多的能量被消耗在建立有效驱动体系上，需要更多的能量驱动低渗透层，注水效率降低。采用“增注—减注”方式，Pro4井与注入井之间形成连通的压力梯度区，视渗透率远大于“增注—停注”方式，降低了非线性渗流及储层伤害的影响，增大了注水波及效率。层压力对比曲线。由图可知：“增注—停注”方式压力波动幅度加大，但并不都是有效波动，对于低渗透储层，考虑到压敏性伤害的影响，应在保证一定的能量补充条件下，增大压力波动驱动低渗透储层。图8地层压力曲线

3应用效果

大庆某低渗透井区，平均空气渗透率1.33×10-3μm2，储层为薄差互层，截至2010年10月底，累计产油1.06×104t，采油速度1.41%，采出程度3.79%。投产采用400m×150m菱形井网、反九点面积注水方式开采。模拟区域10口油井，2口水井，其中1口油井从模拟开始进行转注。采用“增注—减注”周期注水方式进行模拟，根据开发实际给定注水量，设计10种开发方案，并比较开发效果。表1为某井区油藏各开发方案开发指标预测，从表中看出，周期注水方案开发效果好于不进行周期注水的预测方案。图9为采出程度与注水周期、工作制度的关系曲线。曲线表明，短增长减的周期注水工作制度，优于对称周期和长增短减的周期注水工作制度；这是由于低渗透储层注水压力上升快，压力在地层中传播速度慢，短增长减的周期注水工作制度，能更好地达到压力波动的目的，充分利用毛细管力和弹性力作用，提高波及效率，驱动低渗透储层。从图9还可以看出，此井区注水周期4个月为最佳。图9采出程度与注水周期、工作制度关系曲线

4结论

1）以考虑非线性渗流的数值模拟软件进行数值模拟，得到“增注—停注”采出程度低于“增注—减注”注水方式，相同采出程度下含水率高，因此，“增注—减注”优于“增注—停注”注水方式。2）“增注—停注”方式注水井井底压力梯度大，注水难度大；“增注—减注”方式能向地层中持续补充能量，避免停注阶段低渗透层压敏性伤害，提高注水效率，采出低渗透区原油。3）“增注—减注”方式在低渗透区注采井间形成连通的压力梯度，利于低渗区从非线性渗流向拟线性渗流变化，提高低渗区的采收率。4）大庆某低渗透井区，通过数值模拟得到“增注—减注”周期注水方式能够提高井区采出程度，短增长减的工作制度适用于该低渗透井区，注水周期4个月效果最好。