脉冲注水研究.docx

1、脉冲注水研究1 脉冲注水机理的探讨1.1 脉冲注水对层间吸水状况影响在层状油藏的注水过程中，层间由于物性的差异，各层启动压力不同，吸水指数存在差异，在不同的注水压力下，全井的吸水量会随各层小层的的吸水情况的变化而变化。吸水指示曲线反应了在不同注水压力下的全井吸水状况。吸水指数反映了注水井吸水能力的强弱。在注水井中，同一时间段内当注水层大于1层时，全井注水量的大小就为各单层注水量之和。图中Q1+2+3为全井注水量，在P1压力下的注水量为Q1,Q2,Q3三个小层分别在P1压力下的吸水量之和。Q1+2+3= Q1+Q2+Q3因此，对于多油层注采井组，单井注水指示曲线是由多层单个吸水指吸示曲线叠加而成

2、。Q1=K1*P1Q2=K2*P2Q3=K3*P3Q表示吸水量、K表示吸水指数、P表示注水压力当同一注水井在P压力下注水量全井吸水量为Q全=Q1+Q2+Q3=K1*P+ K2*P+ K3*P=P*(K1+K2+K3)假设三条吸水指示曲线的启动压力的大小分别为：P启1 P启2 P启3当P P启2时，吸水指示曲线Q全= K1*P当P启2P P启3时，吸水指示曲线Q全= K1*P+ K2*P+ K3*P叠加后的吸水指示曲线，是一条受各小层启动压力影响的折线，拐点处是各小层启动的标志。对有拐点的吸水指示曲线进行反向拆分，可以得到各类型小层在特点压力下的吸水量。在实际工作中，可以利用吸水指示曲线叠加原理

3、对实测吸水指示曲线进行反向拆分，从而得至几条不同的无拐点的直线。右图中Q1+2+3是实际工作中测得的吸水指示曲线，通过反向拆分，可以将原始的吸水指示曲线，分为三条直线，Q1、Q2、Q3。通过三条直线的分解，可以计算出在不同压力下，三套层的相对吸水百分比。在10Mpa以下注水时三套层的吸水剖面分别的100%,0%,0%。在14Mpa注水时三套层的吸水剖面值分别为56%,16%,28%。通过压力的提升吸水剖面得到了有效的改善，但压力的提升同时也使日注水量大幅上升，该井正常注水量为6Mpa下日注注20m3，压力提升至14Mpa后日注水强度上升至160m3。如何控制日注水强度减缓水淹速度是关键，下面是

4、计算日注水强度的经验工式：通过以下工式计算需要得出以下几项参数：1、注水压力P，2、在P压力下的日注水量d1，3、在P压力下的日注水时间h。1、根据吸水指示曲线确定达到吸水层数最多时注水压力点P下的日注水量d2，以及小时注水强度M（m3/h） ；2、依据区块特点确定，区块注水见效前注入量Q ，见效注入时间T1 ；3、确定理论注水见效时间T,T= Q/ d2,如T P启2P启3 P启4。在一源一汇理论水驱指示曲线中随着源汇之间压力差的增大（即注水压力的增加）等效模型中长度较大的流线层会相应的启动（即平面上水驱面积的增大），压力越高启动的流线层越多叠和曲线ABCD越平缓。随着源汇之间压力差p的减小

5、(注水压力降低)，等效模型中启动的等效层逐渐减少，叠和曲线ABCD趋向于单层吸水时的直线。实际测得的单层吸水指示曲线，是一比较光滑的曲线，没有明显的拐点显示新层的吸水，主要原因是由于储层物性的变化是渐变的，在等效模型中渐变的储层可以分为N条等效砂体，各砂体的启动压力P启相差极小，在注水压力逐渐上升的过程中等效砂体逐渐启动。因此，在平面一源一汇系统，压力提升并且吸水指示曲线斜率逐渐增加的情况下，水驱波及面积能够得到提升。1.2.2平面舌进，对水驱波及面积的影响在稳定流动时，液体质点运动的轨迹线与流线是一致的。液体质点从注水井底出发，沿着各条流线向生产井底汇聚。其渗流速度根据渗流速度公式可见,与的

6、乘积成反比。由于x轴这条流线上最小，质点沿x轴运动速度最快，x轴称为主流线。在注水开发时，水的质点沿x轴首先到达生产井底，沿其它流线运动的水质点以后相继进入井中，这样就形成了“舌进”。通过等效模型的分析，要启动某一条流线，流线两端需要克服的压力差值p,必须大于该流线的长度L，与该流线上压降系数的乘积,(即pi*L)。由于流线长度的不同以及压力梯度的影响，舌进现象是不可避免的，但是在不同的压力下流线的启动多少存在差异，在不能造成井间的快速水淹的前提下，使用什么注水参数才能够启动更多的流线,得到更大的水驱面积？通过达西定律我们可以知道，在液体稳定流动时，当储层物性、流动液体性质不发生改变的情况下，

7、源汇两端的压力差值p也是恒定的。等产量一源一汇的流线与等压线图与等产量一源一汇油水界面位置图的叠合对比显示，在液体稳定流动时（即注水压力不变）注入水的水驱波及面积为ABCD，实际水驱面积为图中阴影面积AEFG。故在注水压力不变的情况下，水驱面积也是不变的。只有在增大源汇两端的压力差值p才能够获得更大的水驱面积。根据达西定律的压力梯度表达式的变换式：p=i*L，可以看出，要增大p有两个方法，一是增加主流线上的压力梯度值i，或者增大主流线上两井间的井距L。（1）增加主流线长度。利用调驱技术，将主流线堵塞后让注入水绕行，则达到了提高主流线长度的目的。（2）提高压力梯度的方法有两个:一是提高注入驱替物

8、的粘度，则流体流经单位距离所需要的p值就会增加。二是通过任意一点的压力梯度表达式：上式为表征渗流过程有惯性阻力出现时的力学规律，也叫非线性运动方程的两项式。它表明渗流通过L距离的阻力由两部分组成：一部分是粘滞阻力，它与渗流速度的一次方成正比（线性关系）；第二部分是惯性阻力(为影响惯性阻力的孔隙结构几何特征参数)，它与速度的平方成正比。当流速小时，第二部分与第一部分相比，可以忽略，成为达西定律。随着渗流速度的增加，逐渐转变为第二项惯性阻力起主要作用。左图是渗流速度与压力梯度的实测曲线，可以看出在小于时与的关系呈线性关系符合达西定律，在大于第二部分对曲线的影响增大的值随着的增加迅速增大。并且由于在

9、渗流力学中，压力梯度i与渗流速度u成正比，且渗流速度v，与质点距源汇的距离的乘积成反比。主流线上值最小，因此提高注水压力差p后，导致的主流线上渗流速度v的增加的幅度要大于其它流线上v增加的幅度，所以在提高源注水压力后主流线上的流动阻力以及压力梯度的增加要远大于其它流线上的流动阻力以及压力梯度的增加值。根据建立的等效模型的分析当主流线上的流动阻力以及梯度增加大于其它流线上的增加值，那么在相同注水量的情况下，注流线上的吸水量相应减少，其它流线上的吸水量相应增加，各流线上的吸水状况将得到改善。1.2.3低压温和注水对水驱波及面积的影响由于在实际地注水开发中，主流线上的流速与其它流线上的渗流速度存在差

10、异，因此随着注水开发以及水洗程度的增加，在注采井组之间会形成物性相对于该地层原始状况下较好的高速度渗流通道，并且水驱面积随着高渗通道的形成逐渐变窄。高速渗流通道的形成快慢取决于渗流速度的大小，在相同流量的情况下，渗流速度越快对砂体的冲刷作用越剧烈，高渗通道形成的就越快。高渗通道形成后，在高渗通道内的渗流阻力降低，压力梯度i也会相应的下降。根据压降梯度公式p=i*L，在注采井距L不变的情况下，注水压力差p下降，会导致在一源一汇等效模型中启动的流线层数下降，水驱面积降低。随着注水开发的进行，水驱面积的下降是必然的一个过程，下降的快慢受高渗通道形成快慢的影响，因此水驱采收率也受到高渗通道形成快慢的影

11、响。高渗通道形成的越慢在水驱面积内的采收率越高，反之高渗通道形成的越快在水驱面积内的采收率越低。根据以上的分析可以看出，低压稳定温和注水有利于控制渗流速度和高渗通道形成的快慢，提高水驱面积内的采收率，但不利于扩大水驱面积。高压注水有利于提高水驱面积，但不利于控制高速渗流通道的形成。1.2利用脉冲注水改善波及面积，控制高渗通道的形成在一源一汇等效模型中根据高压注水对水驱波及面积影响的析，提高注水压力差的情况下能够启动更多的流线层，而在相同注水量的情况下与稳定注水对比，主流线层的相对吸水量Q是下降的。在同一储层条件下高渗通道的形成快慢主要与两个因素相关，一是通道中通过的总水量，通过的水量越大高渗通

12、道越容易形成；二是通道中的渗流速度，渗流速度越快，高渗通道形成的越快。在脉冲注水中提高注水压力的同时，渗流速度也会相应的提高，因此只有控制主流线层的总流量Q，才能对高渗通道的形成快慢予以控制。因此脉冲注水是在高压注水改善平面水驱波及面积的情况下，控制日注水量的大小，达到在渗流速度提高，水驱面积得到改善的同时，利用主流线层中总流量的下降控制高渗通道的形成速度。具体做法同层间及冲注水的实际应用方法。2 脉冲注水的实施步骤及选井条件2.1 脉冲注水实施步骤1、 吸水指示曲线的获取。由于目前测试方法精度的影响，测试压力间隔以1Mpa的压力为界限，测试至该井能够注水的最高安全压力。其中压力测试时压力稳定

13、时间不能小于15分钟。2、 对于吸水指示曲线上存在拐点的，安排分层启动压力测试，测试压力选择在拐点之上以及之下各一个，明确压力在拐点上下吸水层以及各层吸水量的变化情况。3、 提高压力后如果存在单层吸水量大幅度增加的情况时，需要对该层进行封堵，防止单层突进。4、 在吸水指示曲线以及分层启动压力测试资料明确的情况下，根据注采动态的特点，以及经验公式分别量得到三个注水参数：一是注压力、二是日注水量、三是连续注水时间。5、 脉冲注水开始实施后，该井每一周需要测试一次吸水指示曲线,并分析曲线上注水压力与注水量的匹配关系,始果发生了变化，则需要及时监测吸水剖面。2.2 脉冲注水的选井条件1、 脉冲注水强度

14、变化大，注水压力高低相差大，停注开注频率高，要求注水井管柱结构简单，保证注水长期有效。2、 层间启动压力差不能超过6Mpa，超过6Mpa后，对于层间吸水剖面的改善幅度过小，不能达到新层启动的目的。3、 井组间不存在高渗通道，和连通注采井的裂缝。高渗通道与裂缝中的压降坡度过小，不利于在提高注采压差的同时控制渗流速度。4、 井组正常的注采反应时间不能过小，一般要求大于三天，如果反应时间小于三天，会影响日注水强度的大小，降低日注量，达不至井组注采平衡的要求；5、 注水系统能够满足注水要求。实施脉冲注水后，由于瞬间水量的大量增加，会造成注水干线的压力波动。在低渗油藏中由于注水压力偏高，注水压力的提高幅度有限，因此脉冲注水不适用于低渗高压注水的油藏。在高渗油藏中，压力提高后，由速度提升所产生的阻力增加值过小，水驱面积的提高有限，因此脉冲注水在该类油藏有一定的效果但效果较差。在中渗油藏中，压力梯度相对于高渗油藏较高，由速度提升所产生的阻力增加值，能够满足控制主流线中总水量的要求，有利于控制高渗通道的形成，提高水驱的波面积。油藏物性条件以及井组的实际情况并不是一成不变的，需要根据实际情况选择合适的注水参数。