低滲儲層不穩定注水實驗研究

張國輝

（1.大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍 江大慶 163712；2.黑龍江省油層物理與滲流力學重點實驗室，黑龍江大慶163712）

不穩定注水是按一定的頻率和幅度改變注水壓力與改變注水制度以改變液流方向相結合的一種非穩態注水方式[1]。不穩定注水開發方式簡便、經濟、效果顯著，已被應用于開發不同的油藏類型[2-5]。對于低滲透油田，油藏的非均質性致使注入水總是沿高滲層向前突進，儲層內部形成高滲層具有很高的含水飽和度，低滲層具有很高的含油飽和度，通過不穩定注水的方式使油層中的油重新分布，使剩余油在二次調整分配中被有效動用。本文對低滲儲層巖芯進行了不穩定注水室內實驗研究，探討了影響不穩定注水提高驅油效率的各種因素及影響結果。

1 實驗方法

將已完全飽和模擬地層油的巖芯進行水驅油實驗，記錄驅出的油量與水量，在含水70%、80%和90%時停止水驅，巖芯在夾持器內穩定9h后再開泵進行水驅，記錄再次水驅所驅出的油量。實驗用水是模擬地層水，實驗用油是模擬地層油，實驗均是在40℃下完成的，40℃下YH地層油粘度為1.85mPa·s，BB地層油粘度為1.59mPa·s。

2 實驗結果

對YH儲層6塊巖芯和BB儲層6塊巖芯進行了不穩定注水實驗，實驗結果見表1。實驗結果顯示，YH巖芯在見水即刻時停注，最終的驅油效率增加56.20%和34.73%，平均增加45.47%；在含水率70%時停注，最終的驅油效率增加了13.34%和19.59%，平均為16.47%；在含水率90%時停注，最終的驅油效率增加了7.54%和7.29%，平均為7.41%。BB儲層巖芯在見水即刻停注，最終的驅油效率增加28.18%和45.24%，平均增加36.71%；在含水率70%時停注，最終的驅油效率增加11.16%和12.16%，平均增加了11.66%；在含水率90%時停注，最終的驅油效率增加了1.48%和2.65%，平均2.07%。可見YH儲層與BB儲層的最終驅油效率比停注前的驅油效率有了明顯的增加，而兩個區塊又有明顯的差別，YH地區的驅油效率增加值大于BB地區。

又對YH儲層2塊巖芯和BB儲層2塊巖芯進行了常規水驅油實驗，實驗結果見表2。由表2可以看出，YH儲層2塊巖芯的最終驅油效率為75.99%和62.6%，平均為70.3%，BB儲層2塊巖芯最終驅油效率為73.43%和70.6%，平均為72.02%。而YH儲層不穩定注水的最終驅油效率在73.72%～87.05%之間，平均為78.98%，比常規注水2塊巖芯最終驅油效率增加了8.68%；BB儲層不穩定注水最終驅油效率在70.77%～85.64%之間，平均為76.82%，比常規注水實驗2塊巖芯最終驅油效率增加了4.8%。

表2 常規水驅油實驗結果表

YH和BB儲層的不穩定注水實驗結果表明不穩定注水可以增加水驅油最終采收率，而且對于不用儲層、不同的注水時機和不同的巖芯滲透率，驅油效率增加的多少也不盡相同。

3 不穩定注水影響因素分析

3.1 儲層非均質性對不穩定注水的影響

由表1可以看出，YH儲層A1層位的6塊巖芯的空氣滲透率在（0.138～14.451）×10-3μm2之間，最大滲透率是最小滲透率的100倍之多，孔隙度7.82%～12.34%之間，變化也比較明顯，可見YH儲層物性變化大，層內非均質強。BB儲層A層位的6塊巖芯的空氣滲透率在（0.113～3.78）×10-3μm2之間，最大滲透率是最小滲透率的33.5倍，孔隙度在9.56%～11.84%之間，層內非均質性也較大，但是較之YH儲層的物性變化要小，層內非均質要弱一些。

表1 不穩定注水實驗結果表

對比兩個儲層停注時機在見水即刻、含水70%和含水90%時的驅油效率增加值，可以發現，YH儲層都要高于BB儲層。在見水時刻停注，YH儲層和BB儲層最終驅油效率平均增加45.47%和36.71%，YH儲層比BB儲層要高8.76%；在含水70%停注，YH儲層和BB儲層最終驅油效率平均增加16.47%和11.66%，YH儲層比BB儲層要高4.81%；在含水90%停注，YH儲層和BB儲層最終驅油效率平均增加7.41%和2.07%，YH儲層比BB儲層要高5.34%。另外，YH儲層和BB儲層不穩定注水最終驅油效率比常規注水分別增加8.68%和4.8%，YH儲層比BB儲層要高3.88%。可見，兩個儲層的不穩定注水實驗都能增加巖芯水驅油效率，取得了較好的效果，只是對于非均質性相對更強的YH儲層效果更好。

圖1是文獻[6]得出的不穩定注水實驗中地層非均質指數和最大產油量的關系曲線，可以看出地層的非均質指數越大，不穩定注水所取得的增產油量越多。俞啟泰[7]通過對兩層不同的滲透率模型計算，得出兩層的滲透率差異越大，也就是油層非均質性越強，周期注水比連續注水提高采收率的幅度越大，周期注水效果越好。可見儲層的非均質性對不穩定注水效果具有很重要的影響。

圖1 地層非均質指數與最大產量的關系[5]

3.2 儲層潤濕性對不穩定注水的影響

YH儲層是親水儲層，而BB儲層是親油儲層，而YH儲層的不穩定注水效果明顯好于BB儲層的原因，除了上面所提高的非均質性的影響，YH儲層的親水性也是一個很重要的因素。

不穩定注水通過不斷改變注水量、注水方向及采出量，造成高滲透層與低滲透層之間以及同一層的高滲透部位與低滲透部位之間的波動壓差，充分發揮毛細管吸滲作用，驅替出低滲透區的剩余油，達到提高注入水波及系數和采收率的目的。如果儲層親水，則高滲層中的水就會在毛細管吸滲的作用下，很容易進入到低滲層，迫使低滲層中的油進入到高滲層，達到油水重新分布的效果；如果儲層親油，則這種毛細管吸滲作用就會小很多，油水重新分布的效果就會不好，所以理論上來講，親水儲層進行不穩定注水的效果應該好于親油儲層。張繼春等[8]利用長巖芯模型進行了不穩定注水實驗研究結果發現，親油模型不穩定注水的采收率增加值比同條件下的親水模型的不穩定注水的采收率增加值要低將近2%。

3.3 注水時機對不穩定注水的影響

對兩個儲層分別在見水即刻、含水率70%和含水率90%時停注，轉為不穩定注水。實驗結果表1發現，YH儲層在見水即刻停注，兩塊巖芯的最終驅油效率平均為83.52%，比停注前驅油效率增加45.47%；在含水70%停注，兩塊巖芯的最終驅油效率為79.32%，比停注前增加16.47%；在含水90%停注，兩塊巖芯的最終驅油效率為74.1%，比停注前增加7.41%。YH儲層在見水即刻停注的最終驅油效率比停注時機在含水70%和90%時分別高4.2%和9.42%，見水即刻停注的不穩定注水效果最好，其次是含水70%停注，在含水90%停注不穩定注水效果最差。BB儲層也有相同的規律在見水即刻停注，兩塊巖芯的最終驅油效率平均為82.31%，比停注前驅油效率增加36.71%；在含水70%停注，兩塊巖芯的最終驅油效率為76.78%，比停注前增加11.66%；在含水90%停注，兩塊巖芯的最終驅油效率為70.97%，比停注前增加2.07%，BB儲層在見水即刻停注的最終驅油效率比停注時機在含水70%和90%時分別高5.53%和11.34%，停注時機為見水即刻的不穩定注水驅油效果最好。所以連續注水轉不穩定注水的時間越早越好，停注時機的含水率越低，驅油效率提高越多，驅油效果越好。

室內模型實驗[8]在含水率30%、60%和90%時轉入不穩定注水，結果發現注水時機30%的模型累積采收率14.25%，注水時機60%的模型累積采收率7.05%，注水時機90%的模型累積采收率4.23%，得出結論實施不穩定注水前，連續注水時間越短，含水率越低，不穩定注水效果越好。

3.4 滲透率對不穩定注水的影響

為了研究巖芯空氣滲透率對不穩定注水效果的影響，做了12塊巖芯的空氣滲透率與驅油效率增加值的關系曲線，如圖2所示。可以看出，隨著巖芯空氣滲透率的增加，驅油效率增加值變化趨勢是上升的，特別是空氣滲透率大于1mD時，上升趨勢更加明顯。另外，不穩定注水時機為見水即刻時，YH地區空氣滲透率較高的5-1巖芯比12-1巖芯的不穩定注水驅油效率增加值高了21.47%；不穩定注水時機為含水率70%時，空氣滲透率較高的1-13巖芯比1-1巖芯高了6.25%；不穩定注水時機為含水率90%時，空氣滲透率較高的10-1巖芯比1-18巖芯高了0.25%。BB儲層也有相同的規律，只是滲透率較低（＜1×10-3μm2）且相差較小時，規律越不明顯。所以，低滲儲層隨著空氣滲透率的增加，不穩定注水驅油效率增加的越多，注水效果越好。

圖2 巖芯空氣滲透率與不穩定注水驅油效率增加值的關系曲線

4 結論

（1）不穩定注水可以提高巖芯的最終驅油效率，YH儲層不穩定注水最終驅油效率平均增加18.62%，BB儲層不穩定注水最終驅油效率平均增加10.98%；

（2）儲層非均質性越強，不穩定注水效果越好；

（3）親水儲層比親油儲層的不穩定注水效果要好；

（4）連續注水轉周期注水的時間越早驅油效率提高越多，驅油效果越好；

（5）空氣滲透率越高，不穩定注水驅油效率增加的越多，注水效果越好。

不穩定注水的缺點是延長了注水開采時間，比常規注水多加了停泵穩定時間，開采時間的延長，將增加油田的費用，所以油田單位應該進行經濟評價，綜合評估不穩定注水的經濟效益。