不穩定注水技術在低滲透裂縫油藏的應用

葉楊青 黨凱妍 李曉航 仵改

1. 延長油田股份有限公司志丹采油廠 陜西 延安 716000 2. 延長油田股份有限公司定邊采油廠 陜西 定邊 718600

石油是全球經濟的重要支柱，但隨著資源儲量的減少，石油開發面臨越來越大的挑戰。低滲透裂縫油藏作為一種重要的非傳統石油資源，具有廣闊的開發潛力。然而，這類油藏的開采面臨諸多難題，如裂縫網絡的復雜性、低滲透率以及高壓注水所帶來的地層損傷等問題。傳統的注水開發方法在低滲透裂縫油藏中效果有限，因此，需要尋求新的技術手段以提高油藏的開采效率。不穩定注水技術作為一種新型的水驅方法，已經在一些油田中得到了成功應用。這種技術通過不穩定流場來實現對油藏的有效開發，具有降低地層損傷、提高注水效率等優點，因此，分析此技術應用具有重要意義。

1 油藏分析

紅星油田，位于我國東北地區的松花江盆地，距離哈爾濱市約150km。紅星油田探明地質儲量約為5億t，可采儲量約為1.5億t。紅星油田主要發育于侏羅系上統的砂巖地層中，地層厚度約500m，地層平均滲透率約為0.5毫達西（mD）。油藏裂縫系統發育，裂縫密度約為10條/m。儲層主要為中細砂巖，孔隙度約為15%，平均粒度為0.1～0.3mm。原油密度約為0.85g/cm3，黏度約為100厘泊（cP），凝固點約為-20℃。原油成分主要為飽和烴，含有少量的芳香烴和瀝青質。開發方法：紅星油田采用不穩定注水技術進行開發。通過實驗室和現場試驗，研究人員已經確定了最佳的注水壓力、流速和滲流速度等參數。不穩定注水技術在該油田的應用效果顯著，提高了原油采收率，降低了開發成本。

2 不穩定注水技術概述

不穩定注水技術是一種針對低滲透裂縫油藏的新型注水方法。其原理是通過在注水過程中引入不穩定流場，以提高油藏的開發效率。不穩定流場是指流體在流動過程中，速度、壓力等參數呈現出非穩定的變化，與常規穩定的流動方式相比，不穩定流場具有更多的能量傳遞和交換，從而更有效地驅動油藏中的原油向外采出。不穩定注水技術的原理主要是基于油藏地質條件和流體性質的差異性，通過高壓注水方式來提高油藏的驅油效率，從而實現對地下原油的高效開采，主要包括波動的注水量、控制注水速度，調整注水壓力等[1]，如圖1所示。

圖1 不穩定注水技術原理圖

在油藏中，由于流體性質的差異性，存在著各種不同密度的油、水和氣等成分，這些成分之間的相互作用和影響使得油藏內部的壓力分布和滲流特性變得非常復雜。不穩定注水技術的實現需要滿足一定的技術條件和要求。其中，注水壓力是至關重要的因素之一，它直接決定了油藏內部的壓力分布和滲流特性。根據油藏的地質條件和流體性質，需要確定合適的注水壓力值，以確保注水效果和油藏開發效益的最大化[2]。

不穩定注水技術具有多種優勢：（1）不穩定流場可以降低地層中的損傷，從而延長油藏的開發壽命；（2）不穩定流場有助于提高注水效率，從而提高原油采收率；（3）不穩定流場可以在一定程度上降低注水過程中的能耗，實現綠色環保開發。對于不穩定注水技術的應用，需要注意油藏的地質條件和流體性質的變化。由于油藏內部的地質條件和流體性質會隨著開采時間的推移而發生變化，因此需要根據實際情況對注水參數進行調整，以確保注水效果的穩定性和持續性[3]。

3 不穩定注水技術在低滲透裂縫油藏的應用

3.1 注水方式

不穩定注水技術在低滲透裂縫油藏中的注水方式具有很高的注水效率。由于裂縫油藏具有高滲透性，普通的注水方式難以滿足油藏的開發需求。不穩定注水技術通過注入具有一定粘度的高聚合物溶液，能夠在裂縫中形成穩定的凝膠狀物質，從而有效提高注水效率。其次，不穩定注水技術可以有效降低油藏的開發壓力。在注水過程中，油藏內部的壓力會逐漸降低，這會導致油藏的開發效果下降。不穩定注水技術能夠有效降低油藏的開發壓力，從而延長油藏的開發壽命。再次，不穩定注水技術可以減少油藏注水量[4]。

式中：Vw為注水量，m3，Q為注水強度，m3/d，δP為油藏內壓力變化，Pa，t為注水時間，d。

式中：Xg為凝膠質量分數，%，mg為凝膠質量，kg，m0為油藏內油藏質量。

由于不穩定注水技術能夠形成凝膠狀物質，注水量可以大幅減少，從而減少注水過程中的能源消耗和環境污染。

此外，不穩定注水技術可以提高油藏的注水周期。

式中：T為注水周期，d，Vw為注水量，m3，Q為注水強度，m3，mg為凝膠質量，kg，m0為油藏內油藏質量，kg。

由于不穩定注水技術能夠形成穩定的凝膠狀物質，注水周期可以得到有效延長。這可以降低注水過程中的設備維護成本，從而提高油藏的開發效益。最后，不穩定注水技術可以減少油藏的滲漏。在注水過程中，油藏內部的滲漏問題一直是一個難以解決的問題。不穩定注水技術通過注入具有一定粘度的高聚合物溶液，可以有效減少油藏的滲漏問題，從而提高油藏的開發效益。

3.2 泡沫驅技術

不穩定注水技術是一種通過在水驅過程中不斷調整注水參數，以實現油藏中油水分布的最佳匹配。在低滲透裂縫油藏中，由于油藏裂縫特征、滲透率低和油水界面運動困難等問題，常規注水技術難以滿足油藏的開發需求。泡沫驅技術是一種利用表面活性劑產生泡沫，提高油藏驅動效果的技術。泡沫驅技術在低滲透裂縫油藏中有較高的驅油效率，且具有較強的適應性。在低滲透裂縫油藏中，表面活性劑通過填充油藏裂縫，降低油水界面張力，從而提高油藏的驅油效率。而泡沫驅技術將進一步提高油藏的開發效果。在實際應用中，可以通過調整注水參數，使注水量、壓力和泡沫濃度等參數與油藏裂縫特征、滲透率等參數相匹配，從而達到最佳的油藏開發效果。例如，使用數學模型或經驗公式來優化泡沫驅液的泡沫質量、黏度和表面張力等參數[5]。

3.3 化學驅技術

低滲透裂縫油藏由于滲透率低、油藏非均質性強等特點，傳統注水開發方式往往效果不佳，導致油藏開發效率低、采收率低等問題。而化學驅技術作為一種高效的提高采收率的方法，具有獨特的優勢和應用價值，其通過改變油藏中原有的物理和化學性質，提高油水相互作用的效果，從而達到增加采收率的目的。通過向油藏注入不穩定水溶液，這種不穩定劑在注入后會發生相變，使得油藏中的原油與注水之間產生一定的化學反應，形成微小的氣泡，增加油水界面的面積，促進油水分離，從而提高原油的流動性，實現原油的高效開采。

與傳統的注水技術相比，化學驅技術具有更高的采收率，尤其是在低滲透裂縫油藏中具有顯著的優勢。化學驅技術的應用，結合油藏的特點進行合理的參數設計。包括注水量、注入速度、注入壓力、注入溫度等方面的優化，根據油藏的地質條件、原油性質、水溶液性質等因素設計具體的參數，以達到最佳的化學驅效果。

3.4 壓力脈沖技術

壓力脈沖技術是一種監測油藏壓力的有效手段，通過對油藏內壓力的實時監測和分析，可以更好地了解油藏內部的開采狀況。壓力脈沖技術的應用主要通過改變注水壓力和注水時間等參數，引起油藏中的壓力變化。這種壓力脈沖可以破壞油水界面的張力平衡，改變裂縫油藏中的滲透率分布，增加油水接觸面積，促進油的流動，提高采收率，從而提高油水分離效果。在低滲透裂縫油藏中，壓力脈沖技術可以通過測量油藏中裂縫的壓力變化，實時獲取油藏內部原油的流動性和驅替情況。利用壓力脈沖技術，可以實現對低滲透裂縫油藏的高效開采。同時，壓力脈沖技術可以對油藏內部的壓力進行實時監測，為油藏的開發提供重要的參考數據。

此外，壓力脈沖技術還可以為油藏的開采提供更精確的預測。通過對油藏內部壓力的實時監測和數據分析，可以更準確地預測油藏的開采壽命和產量。這有助于優化油藏的開發方案，提高油藏的開采效率，同時降低開采成本。最后，應用壓力脈沖技術在低滲透裂縫油藏中的開采，還可以實現環保、節能的目標。由于不穩定注水技術可以減少原油開采過程中的化學劑使用，從而降低對環境的影響。比如紅星油田即采用不穩定注水技術的開采，提高油藏的開采效率10%～20%，降低原油開采成本20%～30%。同時，通過對油藏內部壓力的實時監測，可以更好地控制油藏的開采強度，從而實現節能減排。

3.5 水力裂縫技術

水力裂縫技術通過將注水壓力維持在臨界點附近，使得地層中的水力裂縫得以擴展，從而增加注水通道，提高注水效率，采用水力裂縫技術的低滲透裂縫油藏注水壓力比傳統注水技術降低了15%～20%。其次，水力裂縫技術通過對注水壓力的實時調整，可以實現對裂縫的動態控制，使裂縫得以擴展到最佳尺寸。由于注入液在整個開采過程中保持不穩定狀態，裂縫可以自然地保持開放，從而降低了注水壓力。這樣，既保證了裂縫的穩定性，又避免了裂縫過度擴展導致的資源浪費。在注水過程中，隨著裂縫的擴展，地層應力逐漸釋放，水力裂縫的閉合速度也隨之加快。水利裂縫技術通過對注水壓力的實時調整，可以有效延緩裂縫的閉合速度，從而延長裂縫的壽命，提高原油的采收率。

4 結束語

綜上所述，不穩定注水技術在低滲透裂縫油藏的開發中取得了顯著的成果。通過對不穩定流場的研究和優化，注水效率得到了顯著提高，同時也降低了地層損傷和能耗。其中泡沫驅、化學驅、壓力脈沖和水力裂縫技術等在低滲透裂縫油藏中通過改變流體流動模式、提高驅油效率、降低地層損傷、降低能耗等方面的創新，為低滲透裂縫油藏的開發帶來了顯著的成果，實現不穩定流場，從而提高驅油效果，提高了原油采收率，延長了油藏的開發壽命皆為石油工業的可持續發展貢獻力量。