水驅(qū)油效率影響因素研究進(jìn)展

楊鶴++陳立慶

[摘 要]注水開發(fā)一直是提高油田采收率的重要方式之一，但當(dāng)前很多油田已經(jīng)進(jìn)入高含水期，研究水驅(qū)油效率的影響因素，對注水油田生產(chǎn)制度的制定和老油田剩余油分布研究及挖潛方式都起到重要的積極作用。本文總結(jié)了6種水驅(qū)油效率影響因素及其作用機(jī)理，并對目前水驅(qū)油效率的預(yù)測方法做了歸納分析。

[關(guān)鍵詞]注水開發(fā)；驅(qū)油效率；影響因素；預(yù)測方法

中圖分類號：TE357.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0013-02

引言

水驅(qū)開發(fā)油田的最終采收率反映了油田地質(zhì)儲(chǔ)量的利用程度，并最終影響水驅(qū)開發(fā)油田開發(fā)方案的確定，其高低也是油田開發(fā)水平的重要標(biāo)志，因此對水驅(qū)油采收率影響因素的研究具有重要意義。本文將從兩方面出發(fā)，把影響水驅(qū)油采收率的因素分為兩大類，即水驅(qū)油效率影響因素和水驅(qū)波及體積系數(shù)影響因素，前者主要取決于油藏地質(zhì)及流體性質(zhì)；后者則主要與實(shí)際油藏開發(fā)的工作制度和措施緊密關(guān)聯(lián)[1]。

1 水驅(qū)油效率影響因素及機(jī)理研究

本文重點(diǎn)將6種主要水驅(qū)油影響因素[1]，巖石潤濕性、滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)、油水粘度比、注入倍數(shù)、驅(qū)替壓力，進(jìn)一步細(xì)分為內(nèi)因和外因，從而更加系統(tǒng)詳細(xì)的闡述水驅(qū)油影響因素的作用機(jī)制。

1.1 內(nèi)因

（1）巖石潤濕性

巖石潤濕性因素是考慮儲(chǔ)層巖石對不同流體具有的不同潤濕吸附特性，以及這種特性對水驅(qū)油效率的影響。1955年，Richardson P P等人[2]首次發(fā)現(xiàn)弱親水比強(qiáng)親水巖心具有更高的驅(qū)油效率。隨后Morrow N R等人[3]在不同的油藏巖心上，進(jìn)一步驗(yàn)證了水驅(qū)油效率與巖心親水強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)性。

對于水濕巖石、油濕巖石、混合潤濕巖石以及中性潤濕巖石對驅(qū)油效率的影響機(jī)理，總結(jié)起來是由于流體在孔隙介質(zhì)中的分布及流動(dòng)狀況受油藏巖石潤濕性的影響比較嚴(yán)重，同時(shí)巖石潤濕性也存在不均勻系數(shù)，進(jìn)而在注水開發(fā)中潤濕性會(huì)對水驅(qū)油效率產(chǎn)生明顯影響。

（2）滲透率

近年來，隨著開發(fā)資料的不斷積累，對滲透率和驅(qū)油效率的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)二者并不存在緊密的關(guān)系，更有驅(qū)油效率與滲透率呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的情況。國內(nèi)外學(xué)者在大量實(shí)驗(yàn)與理論研究的基礎(chǔ)上，更加清晰的認(rèn)識了二者之間的關(guān)系。

李道品等[4]研究得到滲透率對驅(qū)油效率的影響分為兩個(gè)階段：①滲透率小于50mD的時(shí)候，滲透率對驅(qū)油效率的影響很明顯；②滲透率大于200mD后，影響程度較小。何文祥等[5]通過對取自多個(gè)井區(qū)的57塊巖心進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，同樣得出在驅(qū)替壓力相同的情況下，驅(qū)油效率隨滲透率的增大而提高，但當(dāng)滲透率增大到一定閥值時(shí)，驅(qū)油效率的升高速度明顯減緩。

對不同滲透率油藏，由于注水開發(fā)中油藏流體流動(dòng)情況復(fù)雜，包括滲流阻力、油水兩相干擾、啟動(dòng)壓力、非線性滲流等多種因素都會(huì)對水驅(qū)油效率產(chǎn)生影響，所以滲透率對驅(qū)油效率的影響機(jī)理有待進(jìn)一步綜合研究。

（3）孔隙結(jié)構(gòu)

孔隙結(jié)構(gòu)因素是指巖石的孔隙和喉道的分布、大小、幾何形狀、相互連通情況（如圖1）對水驅(qū)油效率的影響。王尤富等[6]將孔隙分選系數(shù)、孔喉平均值以及歪度三者通過矩法得到的一個(gè)孔隙結(jié)構(gòu)特征值函數(shù)，該特征值函數(shù)與水驅(qū)油效率的正相關(guān)性很強(qiáng)。蔡忠、沈平平等[7-8]從孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性角度，運(yùn)用巖心壓汞實(shí)驗(yàn)得出孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性、孔喉比與驅(qū)油效率呈負(fù)相關(guān)性。

由于孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且大多數(shù)學(xué)者的研究受研究范圍的限制，各種結(jié)論之間會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的現(xiàn)象，目前還沒有得到一個(gè)普遍公認(rèn)的研究結(jié)論。筆者認(rèn)為，對于具體油藏而言，為了解決實(shí)際問題，在認(rèn)清油藏巖石孔隙結(jié)構(gòu)的前提下，采用已有或者重新推導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)公式，來達(dá)到預(yù)測具體注水油藏水驅(qū)油效率的目的。

1.2 外因

（1）油水粘度比

油水粘度比是油藏流體性質(zhì)的范疇，這里將其歸為影響水驅(qū)油因素的外因，是因?yàn)樽⑷胨男再|(zhì)可以人為調(diào)整，而且地層油的一些屬性也可以通過添加劑得到改善。俞啟泰等[9]通過研究水驅(qū)油效率在25個(gè)具有代表性的水驅(qū)砂巖油田開發(fā)過程中的變化特點(diǎn)及規(guī)律，得出影響極限水驅(qū)油效率最主要的因素是油水粘度比。宗習(xí)武、蘆文生、張人雄等人[10-12]定性得出與油水粘度比相關(guān)的指進(jìn)現(xiàn)象是影響驅(qū)油效率的重要因素，同時(shí)定量得出水驅(qū)油效率與油水粘度比的對數(shù)成非常明顯的反比關(guān)系。油田可以通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，積極改善油水粘度比的關(guān)系，提高最終采收率。

（2）注入倍數(shù)

注入倍數(shù)是注水開發(fā)工程中重要的工作制度參數(shù)，也是衡量油藏開發(fā)經(jīng)濟(jì)效果的重要參數(shù)。顏?zhàn)拥萚13]通過實(shí)際礦場的資料數(shù)據(jù)得出實(shí)際油藏的驅(qū)油效率隨注入倍數(shù)的增加而不斷增加，即使油藏進(jìn)入特高含水期時(shí)，驅(qū)油效率也會(huì)隨注入倍數(shù)的增加，而有所提高。焦龍等[14]通過研究不同注入倍數(shù)對驅(qū)油效率的影響，結(jié)果顯示，在高注入倍數(shù)下，雖然含水很高，但累計(jì)產(chǎn)油樣仍然比較可觀，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，提高注入倍數(shù)和注入速度，極限采收率會(huì)隨之增加，同時(shí)建立了水驅(qū)注入倍數(shù)與驅(qū)油效率的理論關(guān)系式，結(jié)果表明，采出程度與注入孔隙體積倍數(shù)呈現(xiàn)對數(shù)關(guān)系，且相對誤差小于10%。

（3）驅(qū)替壓力

驅(qū)替壓力作為注水開發(fā)中的關(guān)鍵參數(shù)，對控制采油速度、補(bǔ)充和維持地層能量以及提高地質(zhì)儲(chǔ)量的動(dòng)用程度都起到重要的作用，國內(nèi)外很多學(xué)者對于驅(qū)替壓力和驅(qū)油效率的關(guān)系都做了一些相關(guān)的研究。

付曉燕等[15]認(rèn)為在開發(fā)初期驅(qū)替壓力的提高可以在一定幅度上提高驅(qū)油效率，但開發(fā)后期收效甚微。Wang Demin[16]發(fā)現(xiàn)對于中性、弱親水及弱親油儲(chǔ)層，提高注水壓力會(huì)一定幅度上提高水驅(qū)油效率，原因歸結(jié)于兩點(diǎn)：①油膜厚度和油膜覆蓋面積，隨注水壓力的提高而變薄和減少；②注水壓力使繞流殘余油量降低幅度大。

2 結(jié)論和建議

（1）目前，水驅(qū)油效率的影響因素及其計(jì)算方法大都是在水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，研究表明不同條件的油藏，影響其水驅(qū)油效率的主要因素存在差異。

（2）水驅(qū)油效率影響因素主要以巖石潤濕性、滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)、油水粘度比、注入倍數(shù)、驅(qū)替壓力等6種因素為主導(dǎo)，以砂體厚度、井網(wǎng)密度、注水水質(zhì)、注水速度、注入時(shí)機(jī)等因素為輔，不斷趨于完善。

（3）以往的資料收集方式以常規(guī)、精度偏低的實(shí)驗(yàn)為主，筆者建議，未來驅(qū)油效率影響因素?cái)?shù)據(jù)收集中，可以采用核磁共振、電鏡掃描、全直徑巖心等更加全面、精確的實(shí)驗(yàn)方法。

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[16] Wang Demin.The Influence of Multi-pore Volume Water Flooding on Pore Structure and Recovery of Lacustrine Deposit Mixed Wettability Cores. SPE77873

作者簡介

楊鶴，男，出生年月198907，2012年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)就職于大慶油田第八采油廠第四油礦采油404隊(duì)，見習(xí)技術(shù)員。陳立慶，男，出生年月197811，2003年畢業(yè)于東北石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)就職于大慶油田第八采油廠第四油礦采油401隊(duì)，地面工程技術(shù)員。