低渗储层不稳定注水实验研究

张国辉

（1.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙 江大庆 163712；2.黑龙江省油层物理与渗流力学重点实验室，黑龙江大庆163712）

不稳定注水是按一定的频率和幅度改变注水压力与改变注水制度以改变液流方向相结合的一种非稳态注水方式[1]。不稳定注水开发方式简便、经济、效果显著，已被应用于开发不同的油藏类型[2-5]。对于低渗透油田，油藏的非均质性致使注入水总是沿高渗层向前突进，储层内部形成高渗层具有很高的含水饱和度，低渗层具有很高的含油饱和度，通过不稳定注水的方式使油层中的油重新分布，使剩余油在二次调整分配中被有效动用。本文对低渗储层岩芯进行了不稳定注水室内实验研究，探讨了影响不稳定注水提高驱油效率的各种因素及影响结果。

1 实验方法

将已完全饱和模拟地层油的岩芯进行水驱油实验，记录驱出的油量与水量，在含水70%、80%和90%时停止水驱，岩芯在夹持器内稳定9h后再开泵进行水驱，记录再次水驱所驱出的油量。实验用水是模拟地层水，实验用油是模拟地层油，实验均是在40℃下完成的，40℃下YH地层油粘度为1.85mPa·s，BB地层油粘度为1.59mPa·s。

2 实验结果

对YH储层6块岩芯和BB储层6块岩芯进行了不稳定注水实验，实验结果见表1。实验结果显示，YH岩芯在见水即刻时停注，最终的驱油效率增加56.20%和34.73%，平均增加45.47%；在含水率70%时停注，最终的驱油效率增加了13.34%和19.59%，平均为16.47%；在含水率90%时停注，最终的驱油效率增加了7.54%和7.29%，平均为7.41%。BB储层岩芯在见水即刻停注，最终的驱油效率增加28.18%和45.24%，平均增加36.71%；在含水率70%时停注，最终的驱油效率增加11.16%和12.16%，平均增加了11.66%；在含水率90%时停注，最终的驱油效率增加了1.48%和2.65%，平均2.07%。可见YH储层与BB储层的最终驱油效率比停注前的驱油效率有了明显的增加，而两个区块又有明显的差别，YH地区的驱油效率增加值大于BB地区。

又对YH储层2块岩芯和BB储层2块岩芯进行了常规水驱油实验，实验结果见表2。由表2可以看出，YH储层2块岩芯的最终驱油效率为75.99%和62.6%，平均为70.3%，BB储层2块岩芯最终驱油效率为73.43%和70.6%，平均为72.02%。而YH储层不稳定注水的最终驱油效率在73.72%～87.05%之间，平均为78.98%，比常规注水2块岩芯最终驱油效率增加了8.68%；BB储层不稳定注水最终驱油效率在70.77%～85.64%之间，平均为76.82%，比常规注水实验2块岩芯最终驱油效率增加了4.8%。

表2 常规水驱油实验结果表

YH和BB储层的不稳定注水实验结果表明不稳定注水可以增加水驱油最终采收率，而且对于不用储层、不同的注水时机和不同的岩芯渗透率，驱油效率增加的多少也不尽相同。

3 不稳定注水影响因素分析

3.1 储层非均质性对不稳定注水的影响

由表1可以看出，YH储层A1层位的6块岩芯的空气渗透率在（0.138～14.451）×10-3μm2之间，最大渗透率是最小渗透率的100倍之多，孔隙度7.82%～12.34%之间，变化也比较明显，可见YH储层物性变化大，层内非均质强。BB储层A层位的6块岩芯的空气渗透率在（0.113～3.78）×10-3μm2之间，最大渗透率是最小渗透率的33.5倍，孔隙度在9.56%～11.84%之间，层内非均质性也较大，但是较之YH储层的物性变化要小，层内非均质要弱一些。

表1 不稳定注水实验结果表

对比两个储层停注时机在见水即刻、含水70%和含水90%时的驱油效率增加值，可以发现，YH储层都要高于BB储层。在见水时刻停注，YH储层和BB储层最终驱油效率平均增加45.47%和36.71%，YH储层比BB储层要高8.76%；在含水70%停注，YH储层和BB储层最终驱油效率平均增加16.47%和11.66%，YH储层比BB储层要高4.81%；在含水90%停注，YH储层和BB储层最终驱油效率平均增加7.41%和2.07%，YH储层比BB储层要高5.34%。另外，YH储层和BB储层不稳定注水最终驱油效率比常规注水分别增加8.68%和4.8%，YH储层比BB储层要高3.88%。可见，两个储层的不稳定注水实验都能增加岩芯水驱油效率，取得了较好的效果，只是对于非均质性相对更强的YH储层效果更好。

图1是文献[6]得出的不稳定注水实验中地层非均质指数和最大产油量的关系曲线，可以看出地层的非均质指数越大，不稳定注水所取得的增产油量越多。俞启泰[7]通过对两层不同的渗透率模型计算，得出两层的渗透率差异越大，也就是油层非均质性越强，周期注水比连续注水提高采收率的幅度越大，周期注水效果越好。可见储层的非均质性对不稳定注水效果具有很重要的影响。

图1 地层非均质指数与最大产量的关系[5]

3.2 储层润湿性对不稳定注水的影响

YH储层是亲水储层，而BB储层是亲油储层，而YH储层的不稳定注水效果明显好于BB储层的原因，除了上面所提高的非均质性的影响，YH储层的亲水性也是一个很重要的因素。

不稳定注水通过不断改变注水量、注水方向及采出量，造成高渗透层与低渗透层之间以及同一层的高渗透部位与低渗透部位之间的波动压差，充分发挥毛细管吸渗作用，驱替出低渗透区的剩余油，达到提高注入水波及系数和采收率的目的。如果储层亲水，则高渗层中的水就会在毛细管吸渗的作用下，很容易进入到低渗层，迫使低渗层中的油进入到高渗层，达到油水重新分布的效果；如果储层亲油，则这种毛细管吸渗作用就会小很多，油水重新分布的效果就会不好，所以理论上来讲，亲水储层进行不稳定注水的效果应该好于亲油储层。张继春等[8]利用长岩芯模型进行了不稳定注水实验研究结果发现，亲油模型不稳定注水的采收率增加值比同条件下的亲水模型的不稳定注水的采收率增加值要低将近2%。

3.3 注水时机对不稳定注水的影响

对两个储层分别在见水即刻、含水率70%和含水率90%时停注，转为不稳定注水。实验结果表1发现，YH储层在见水即刻停注，两块岩芯的最终驱油效率平均为83.52%，比停注前驱油效率增加45.47%；在含水70%停注，两块岩芯的最终驱油效率为79.32%，比停注前增加16.47%；在含水90%停注，两块岩芯的最终驱油效率为74.1%，比停注前增加7.41%。YH储层在见水即刻停注的最终驱油效率比停注时机在含水70%和90%时分别高4.2%和9.42%，见水即刻停注的不稳定注水效果最好，其次是含水70%停注，在含水90%停注不稳定注水效果最差。BB储层也有相同的规律在见水即刻停注，两块岩芯的最终驱油效率平均为82.31%，比停注前驱油效率增加36.71%；在含水70%停注，两块岩芯的最终驱油效率为76.78%，比停注前增加11.66%；在含水90%停注，两块岩芯的最终驱油效率为70.97%，比停注前增加2.07%，BB储层在见水即刻停注的最终驱油效率比停注时机在含水70%和90%时分别高5.53%和11.34%，停注时机为见水即刻的不稳定注水驱油效果最好。所以连续注水转不稳定注水的时间越早越好，停注时机的含水率越低，驱油效率提高越多，驱油效果越好。

室内模型实验[8]在含水率30%、60%和90%时转入不稳定注水，结果发现注水时机30%的模型累积采收率14.25%，注水时机60%的模型累积采收率7.05%，注水时机90%的模型累积采收率4.23%，得出结论实施不稳定注水前，连续注水时间越短，含水率越低，不稳定注水效果越好。

3.4 渗透率对不稳定注水的影响

为了研究岩芯空气渗透率对不稳定注水效果的影响，做了12块岩芯的空气渗透率与驱油效率增加值的关系曲线，如图2所示。可以看出，随着岩芯空气渗透率的增加，驱油效率增加值变化趋势是上升的，特别是空气渗透率大于1mD时，上升趋势更加明显。另外，不稳定注水时机为见水即刻时，YH地区空气渗透率较高的5-1岩芯比12-1岩芯的不稳定注水驱油效率增加值高了21.47%；不稳定注水时机为含水率70%时，空气渗透率较高的1-13岩芯比1-1岩芯高了6.25%；不稳定注水时机为含水率90%时，空气渗透率较高的10-1岩芯比1-18岩芯高了0.25%。BB储层也有相同的规律，只是渗透率较低（＜1×10-3μm2）且相差较小时，规律越不明显。所以，低渗储层随着空气渗透率的增加，不稳定注水驱油效率增加的越多，注水效果越好。

图2 岩芯空气渗透率与不稳定注水驱油效率增加值的关系曲线

4 结论

（1）不稳定注水可以提高岩芯的最终驱油效率，YH储层不稳定注水最终驱油效率平均增加18.62%，BB储层不稳定注水最终驱油效率平均增加10.98%；

（2）储层非均质性越强，不稳定注水效果越好；

（3）亲水储层比亲油储层的不稳定注水效果要好；

（4）连续注水转周期注水的时间越早驱油效率提高越多，驱油效果越好；

（5）空气渗透率越高，不稳定注水驱油效率增加的越多，注水效果越好。

不稳定注水的缺点是延长了注水开采时间，比常规注水多加了停泵稳定时间，开采时间的延长，将增加油田的费用，所以油田单位应该进行经济评价，综合评估不稳定注水的经济效益。