國(guó)內(nèi)外水氣交替驅(qū)研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述我國(guó)水氣交替（WAG,Water-alternating-gas）注入驅(qū)替技術(shù)起步較早，但具體的研究卻因?yàn)榻?jīng)濟(jì)、技術(shù)等原因起步較晚，基本集中于新世紀(jì)以來(lái)的二十年。在這二十年里中國(guó)新發(fā)現(xiàn)油藏中低滲透的油藏儲(chǔ)量逐漸增多，注氣開(kāi)采在低滲透油藏的開(kāi)發(fā)中扮演著重要的角色，而水氣交替注入技術(shù)作為一種注氣開(kāi)采的優(yōu)化技術(shù)在國(guó)外海相沉積環(huán)境中已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，因此針對(duì)國(guó)內(nèi)陸相、海陸過(guò)渡相這些國(guó)外沒(méi)有資料的沉積環(huán)境中的交替注入技術(shù)也便展開(kāi)了研究。國(guó)內(nèi)油田的研究和試驗(yàn)證明，進(jìn)行水氣交替注入能夠?qū)怛?qū)的提高采油效率與注水提高波及體積的優(yōu)點(diǎn)有效結(jié)合起來(lái)，在陸相沉積環(huán)境中的提高采收率水平雖然不如海相沉積，但也能取得可觀的效果，因此可以作為各個(gè)油田進(jìn)行提高采收率措施的手段。近十年，隨著注氣工藝的發(fā)展和認(rèn)識(shí)的提高，而作為注氣優(yōu)化技術(shù)的WAG注入也同樣有了較快的發(fā)展和長(zhǎng)足的進(jìn)步，獲得了一些成績(jī)。在水氣交替驅(qū)中，水段塞可以有效地減弱在連續(xù)注氣驅(qū)替技術(shù)中由于油氣黏度差異而產(chǎn)生的氣體指進(jìn)現(xiàn)象，從而提高水驅(qū)后再進(jìn)行油田的采收率[1]。圖1WAG注入流程示意圖[2]1.1國(guó)外水氣交替驅(qū)研究現(xiàn)狀據(jù)文獻(xiàn)記載，水氣交替注入技術(shù)最早應(yīng)用于1957年的加拿大Alberta省的NorthPembina油田[3]。在首次成功地將WAG應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)后，加拿大便開(kāi)展了各項(xiàng)研究和模擬工作，從而評(píng)估全球不同地域的WAG注入效率。Caudle和Dyne在1958年提出了WAG注入提高采收率的辦法。他們進(jìn)行了研究室內(nèi)對(duì)巖心驅(qū)油效果的試驗(yàn)，結(jié)果顯示，巖心驅(qū)油的最終波及效率約為90%，而單獨(dú)采用氣驅(qū)的波及效率僅為60%[4]，這表示W(wǎng)AG注入技術(shù)可以有效地提高波及效率。自上世紀(jì)70年代以來(lái)，CO2注入提高采收率技術(shù)在理念上已形成連續(xù)CO2注入、恒定比例C-WAG（ConstantWater-Alternating-Gas）注入、梯度/混合-WAG注入（Tapered/HybridWAGInjection）以及SWG（SimultaneousWaterandGas）水氣同注或SSWG（SimultaneousSeparatedWaterandGas）分離水氣同注等多種開(kāi)發(fā)模式。CO2得益于其特性（溶于油，幾乎不溶于水），成為極佳的提高采收率注入氣。2020年6月，李士倫、孫雷等人[5]結(jié)合國(guó)內(nèi)外不同類型油氣藏的開(kāi)發(fā)特征和各項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為國(guó)內(nèi)CO2注入提高采收率油藏工程開(kāi)發(fā)模式的發(fā)展提出建議。同時(shí)，作為溫室氣體CO2資源化利用及地下埋存技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用，WAG技術(shù)此時(shí)成為了CO2注入的優(yōu)化技術(shù)。1988年，Gorell使用一維簡(jiǎn)化模型，假設(shè)WAG可以像同時(shí)連續(xù)注水驅(qū)替一樣進(jìn)行分析。這一假設(shè)的有效性取決于（水、氣）注入周期的相對(duì)大小。從Gorell的研究結(jié)果可以得知，接近同比率注入水氣的WAG參數(shù)更有效，而巖石的潤(rùn)濕性也影響了最佳WAG注入（水氣）速率之比[6]。Surguchev、Korbol等人于1992年，以仿真研究的方式探索WAG工藝中不同注入方案的效率。得出水氣比、注入速率、循環(huán)周期等注入?yún)?shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響。通過(guò)對(duì)分層油藏流動(dòng)狀態(tài)和粘性/重力作用的分析，確定了WAG比為1:1、注入周期較大(大致為300天)的注入方案。在高滲透層中，WAG注入的效率更高。天然氣段塞尺寸的增加主要提高了儲(chǔ)層低滲透段的采收率[7]。1999年，Sanchez總結(jié)了在各專題討論會(huì)上提出的幾個(gè)成功的WAG項(xiàng)目的成果，尤其是總結(jié)了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和執(zhí)行中遇到的主要技術(shù)、業(yè)務(wù)問(wèn)題及監(jiān)測(cè)這些過(guò)程的方法。各項(xiàng)綜合技術(shù)(地質(zhì)、巖石物理、實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、工程和模擬等)研究已經(jīng)具備設(shè)計(jì)、評(píng)估和優(yōu)化WAG注入的能力。這時(shí)還需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)分析以確保設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員的投入時(shí)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)盈利的WAG驅(qū)項(xiàng)目的關(guān)鍵因素對(duì)WAG項(xiàng)目的效益有很大的影響，尤其是井眼運(yùn)行狀況、井底壓力等的約束監(jiān)測(cè)以及注采井和油氣水的產(chǎn)量。這些現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究的結(jié)果可以提供許多有效的指導(dǎo)和范例，從而引發(fā)儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)策略的重新評(píng)價(jià)和新技術(shù)的應(yīng)用，最終將會(huì)顯著提高采收率和經(jīng)濟(jì)效益。他選擇著重于在實(shí)施和管理WAG注入過(guò)程中必須考慮的技術(shù)方面，為石油工業(yè)中應(yīng)用技術(shù)和操作概況的一線技術(shù)人員提供有用的參考。管理WAG注入項(xiàng)目需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)參數(shù)做出決策，這些決策的影響到各項(xiàng)成本以及最終采收率的增量[8]。1.2國(guó)內(nèi)水氣交替驅(qū)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外情況有所不同，國(guó)內(nèi)的水氣交替驅(qū)技術(shù)(WAG,Water-alternating-gas)雖然早已有了試驗(yàn)，但出于各種經(jīng)濟(jì)、技術(shù)因素影響，其研究相對(duì)國(guó)外而言是較晚的。水氣交替注入技術(shù)以依次交替注入水段塞和CO2段塞的方法，將注氣驅(qū)替及注水驅(qū)替各自的特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，再以水段塞控制氣體流度、穩(wěn)定驅(qū)替前緣的原理提高注入流體的驅(qū)替效率，延后氣竄的發(fā)生，從而提高宏觀驅(qū)油效率。大慶油田進(jìn)行了國(guó)內(nèi)最早的水氣交替驅(qū)實(shí)驗(yàn)，隨后在長(zhǎng)慶、江蘇、新疆、吉林和江漢等油田也陸續(xù)開(kāi)展了在不同開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行水氣交替注入的研究。隨著近些年來(lái)國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)低滲透油藏占總發(fā)現(xiàn)油藏的比例不斷增大，注氣驅(qū)替開(kāi)發(fā)低滲透油藏比較有效，而水氣交替注入驅(qū)替是對(duì)非均質(zhì)儲(chǔ)層進(jìn)行提采作業(yè)特別有效的注氣驅(qū)優(yōu)化方法，因此學(xué)者對(duì)水氣交替驅(qū)的研究也日漸重視。該技術(shù)現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)推廣并用于油田生產(chǎn)實(shí)踐。研究表明在現(xiàn)有油藏的注入技術(shù)若在合適的時(shí)間轉(zhuǎn)換為水氣交替驅(qū)油方法一般可提高原油采收率5%-10%左右，是一種十分有前景的二次、三次采油方法。2007年4月，李振泉、殷勇等人[9]總述國(guó)內(nèi)外水氣交替注入的相關(guān)歷史，總結(jié)了各種WAG注入的技術(shù)分類及其發(fā)展方向，并進(jìn)行了WAG技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)提高采收率技術(shù)的研究小結(jié)，指出了WAG注入技術(shù)的今后微觀驅(qū)油機(jī)理的研究方向（相間傳質(zhì)和相平衡問(wèn)題），對(duì)三次采油提高采收率的方法具有一定意義，為油田實(shí)行早期水氣交替注入提供參考。2013年7月，喬紅軍,任曉娟等人[10]在室內(nèi)使用氮?dú)鈱?duì)低滲儲(chǔ)層巖心進(jìn)行試驗(yàn)，分別進(jìn)行了氣水交替注入（先注氣后轉(zhuǎn)注水）和水氣交替注入（先注水后轉(zhuǎn)注氣）進(jìn)行試驗(yàn)并進(jìn)行比較，結(jié)果表明：（1）、在該文章設(shè)計(jì)的所有條件下水氣交替注入驅(qū)替效果比氣水交替注入效果要好，注入流體順序會(huì)影響地層驅(qū)油效率和相對(duì)流度；（2）、在第一個(gè)交替周期注入的流體效率最高，也是所有交替周期中最高的，90%以上的最終驅(qū)油效率在第一個(gè)交替周期內(nèi)完成；（3）使用交替注入技術(shù)的相對(duì)流度遠(yuǎn)小于連續(xù)注氣和連續(xù)注水，這就是交替注入技術(shù)的流度控制作用，但在注水轉(zhuǎn)注氣時(shí)會(huì)需要更大的泵壓進(jìn)行注入，因此必須控制轉(zhuǎn)注時(shí)機(jī)，不要讓滲透率在開(kāi)采前期下降得太快（尤其是高壓塑性地層，滲透率不能恢復(fù)）胥洋，杜建芬為了使勝利油田第三次采油采收率的提高，進(jìn)行了CO2氣水交替注入的巖心實(shí)驗(yàn)，考慮到勝利油田地層溫度高、地層水礦化度高的特性，進(jìn)行非均質(zhì)雙管模型的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，高低滲兩組各選10塊短巖心以調(diào)和平均的方式組合成長(zhǎng)巖心，巖心滲透率排列從大到小裝入巖心夾持器中。得出結(jié)果如下：1.若想降低原油的粘度、提高原油的流度，必須盡早注入CO2，注入的CO2使原油發(fā)生膨脹并降低粘度，這有利于提高采收率，且注入越早采收率就越高（這一點(diǎn)上CO2交替注入不同于N2交替注入，N2先注水效果更好）。2.在非均質(zhì)地層，高滲層、低滲層的采收程度本身就有差距，因此要盡可能防止氣體從高滲透率地層突破形成通道導(dǎo)致低滲層的驅(qū)油能力降低，最后會(huì)導(dǎo)致低滲地層原油將難以采出[11]。而本文中討論的水氣交替技術(shù)可以有效地延后氣竄發(fā)生的時(shí)間，要注意安排合理的水段塞注入。低滲透非均質(zhì)油藏在進(jìn)行連續(xù)氣驅(qū)時(shí)會(huì)暴露出驅(qū)油效率低、氣竄等問(wèn)題。在一定程度上，水氣交替注入技術(shù)能夠延緩氣體突破時(shí)間、提升注氣驅(qū)替的驅(qū)油效率。2016年9月，郝宏達(dá),趙鳳蘭等人[12]在前人大量數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證水氣交替驅(qū)在低滲透非均質(zhì)油藏中的開(kāi)發(fā)效果，并研究其中的提高采收率相關(guān)機(jī)理。水氣交替驅(qū)在低滲透非均質(zhì)油藏中滲透率級(jí)差較小的條件下采油效果優(yōu)于均質(zhì)油藏。在非均質(zhì)程度較弱的低滲、特低滲透油藏中水氣交替注入的氣、水段塞增加了波及體積、延緩了氣竄發(fā)生并可以控制流度來(lái)驅(qū)出低滲層原油，能有效改善連續(xù)注入氣的驅(qū)油效果。2020年6月，張蒙,趙鳳蘭等人[13]因?yàn)檫B續(xù)CO2注入驅(qū)油在低滲、特低滲透油藏應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生了氣竄現(xiàn)象使低滲層原油無(wú)法采出導(dǎo)致提采效果差的情況，于是對(duì)以水氣交替優(yōu)化CO2注入方式的驅(qū)油效果進(jìn)行研究，主要研究非均質(zhì)低滲層條件水氣交替注入?yún)?shù)優(yōu)化和巖心滲透率及其非均質(zhì)性對(duì)水氣交替驅(qū)油效果的影響。通過(guò)天然露頭和人造非均質(zhì)巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析WAG驅(qū)巖心滲透率的界限，對(duì)比研究WAG注入?yún)?shù)后進(jìn)行優(yōu)選，并進(jìn)行WAG驅(qū)適應(yīng)性評(píng)價(jià)。研究表明，對(duì)于低滲、特低滲條件下的均質(zhì)巖心，WAG驅(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的流度控制作用，延長(zhǎng)CO2的突破時(shí)間，且滲透率越低，突破時(shí)間越晚；只有滲透率界限范圍內(nèi)的WAG參數(shù)才可以有效地降低CO2流度，因此提前對(duì)滲透率界限范圍的勘測(cè)確定是必要的。將WAG注入的參數(shù)控制在范圍內(nèi)，可延后突破時(shí)間，啟動(dòng)基質(zhì)中的剩余油，從而最終達(dá)到提高采收率的目的。低滲透油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中瀝青質(zhì)沉淀和CO2-地層水-巖石相互作用引起的儲(chǔ)層堵塞加劇了儲(chǔ)層驅(qū)替特征的復(fù)雜性，影響驅(qū)油過(guò)程中流體在儲(chǔ)層中的滲流和最終的原油采收率。2020年7月，王千、楊勝來(lái)等人[14]的研究表示，CO2-WAG驅(qū)過(guò)程中，由于WAG技術(shù)的流度控制作用，CO2突破時(shí)間較晚（相較于連續(xù)CO2驅(qū)而言），因此有效地提高了原油采收率。此外，CO2驅(qū)后高滲透層的滲透率下降，其中的大部分下降幅度是由瀝青質(zhì)沉淀引起。在CO2-WAG驅(qū)后，各層的滲透率下降程度中瀝青質(zhì)沉淀也是主要因素，且引起的儲(chǔ)層堵塞更嚴(yán)重，但高滲透層中CO2-地層水-巖石相互作用引起的滲透率下降不容忽視（這里是主要因素），WAG注入驅(qū)對(duì)于高滲層突破時(shí)間的延緩效果還是非常可觀的。因此，對(duì)于具有強(qiáng)非均質(zhì)性的多層儲(chǔ)層，CO2-WAG具有更好的驅(qū)油效果，但是要對(duì)瀝青質(zhì)沉淀的預(yù)防和控制措施。在中、低滲層防止瀝青質(zhì)堵塞這一點(diǎn)上，仍具有不小的提升采收率潛力。1.3國(guó)內(nèi)水氣交替驅(qū)數(shù)值模擬應(yīng)用現(xiàn)狀2006年，張茂林、梅海燕等人總結(jié)克拉瑪依五2西區(qū)氣水交替混相注入生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，利用數(shù)值模擬的方法對(duì)該低滲、特低滲均質(zhì)地層實(shí)施水氣交替驅(qū)開(kāi)發(fā)效果進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，并進(jìn)行最佳注入?yún)?shù)組合的優(yōu)選。所有設(shè)計(jì)方案結(jié)合技術(shù)評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，得出最優(yōu)氣水交替驅(qū)方案參數(shù)：氣水交替周期30天，日注氣量為1.2×106m3，與連續(xù)注水開(kāi)發(fā)方案相比，累計(jì)采油量有了明顯的增幅[15]；2010年9月，王長(zhǎng)權(quán),孫雷等人[16]為解決QK17-2油田進(jìn)入中后期水驅(qū)高含水、產(chǎn)油量下降問(wèn)題，結(jié)合海上注氣氣源的實(shí)際問(wèn)題，決定通過(guò)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究注水后再以N2水氣交替注入進(jìn)行提高采收率作業(yè)的可行性。結(jié)果表明，N2水氣交替注入的效果在當(dāng)前地層條件下高于連續(xù)N2驅(qū)。若想提高采收率，在油藏有一定傾角的高點(diǎn)部位進(jìn)行N2水氣交替注入效果最佳；2014年11月，王歡、廖新維等人[17]以安塞王窯區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層油藏為研究對(duì)象，針對(duì)區(qū)塊特低滲透油藏的地質(zhì)特征進(jìn)行了針對(duì)性的分析，并研究了注水開(kāi)發(fā)后期之前注水過(guò)程中遇到的問(wèn)題，之后構(gòu)建地質(zhì)建模并用油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)并優(yōu)選了適合該試驗(yàn)區(qū)的開(kāi)發(fā)方式，若選用連續(xù)注氣方式，則需要的注氣量高，成本高，導(dǎo)致?lián)Q油率低下，因此改變?yōu)樗畾饨惶孀⑷氲姆绞剑谶x定注入方式后優(yōu)化了各項(xiàng)交替注入?yún)?shù)。將研究成果用于為CO2混相驅(qū)試驗(yàn)提供基礎(chǔ)參數(shù)，作為技術(shù)