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        超聲波增產(chǎn)技術(shù)增產(chǎn)機(jī)理研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

        2019-09-10 07:22:44呂哲勇
        石油研究 2019年9期
        關(guān)鍵詞:超聲波

        摘要:興隆臺(tái)采油廠目前低產(chǎn)井共有104口,占總開(kāi)井?dāng)?shù)比例的14.1%。這些低產(chǎn)井的存在直接影響該廠開(kāi)發(fā)效果,如何挖掘和盤(pán)活剩余油區(qū)塊,能否最大程度的發(fā)揮低產(chǎn)井的油層潛力,是當(dāng)前亟待探索解決的問(wèn)題。目前采用的常規(guī)解堵措施在達(dá)到一定增產(chǎn)效果的同時(shí)也存在著部分亟待解決的問(wèn)題:可能存在對(duì)設(shè)備的腐蝕;易形成二次沉淀造成二次污染;解堵效果不徹底;解堵處理半徑小,油層深部堵塞不能有效處理。因此2017年引進(jìn)超聲波增產(chǎn)技術(shù)。通過(guò)對(duì)超聲波增產(chǎn)技術(shù)機(jī)理的研究,2018年3月開(kāi)始,我們選取不同低產(chǎn)油井進(jìn)行試驗(yàn),取得較好的增產(chǎn)效果。

        關(guān)鍵詞:超聲波;降粘;物理增產(chǎn)

        一、前言

        (一)低產(chǎn)井現(xiàn)狀

        興隆臺(tái)采油廠自1971年投入開(kāi)發(fā)至今,共有油井?dāng)?shù)1395口,目前開(kāi)井737口,開(kāi)井率僅為52.8%,而油井低產(chǎn)是導(dǎo)致關(guān)井的主要原因之一。低產(chǎn)井共有104口,占總開(kāi)井?dāng)?shù)比例的14.1%。其中黃金帶油田、歐利坨油田和榮興屯油田低產(chǎn)井比例較高,這些油田共存的問(wèn)題是儲(chǔ)層物性差,含蠟量較高,水驅(qū)效果差,近井地帶易堵塞。另外,近年來(lái)在大洼油田和大平房油田相繼發(fā)現(xiàn)稠油層,由于原油密度大,粘度高,稠油層內(nèi)大部分油井也處于“低產(chǎn)”狀態(tài)。這些低產(chǎn)井的存在直接影響我廠開(kāi)發(fā)效果。

        (二)油井低產(chǎn)主要原因及存在問(wèn)題

        隨著油田開(kāi)采程度的提高以及開(kāi)采強(qiáng)度的加大,油井低產(chǎn)問(wèn)題日益突出。

        1、油井低產(chǎn)原因

        (1)儲(chǔ)層及流體物性差;(2)儲(chǔ)層存在堵塞;(3)油藏采出程度高;

        (4)設(shè)備及生產(chǎn)參數(shù)不匹配。主要原因是儲(chǔ)層及流體物性差和儲(chǔ)層存在堵塞。

        2、具體表現(xiàn)

        (1)儲(chǔ)層物性差:油層滲透率低,造成油井低產(chǎn);

        (2)油稠影響:由于原油物性差,粘度高,流動(dòng)性很差,隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng),油層溫度不斷下降,油相滲透率下降,同時(shí)井底壓力也逐漸下降,從而導(dǎo)致油井產(chǎn)量低;

        (3)堵塞影響:由于原油含蠟量、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)高及作業(yè)過(guò)程中洗壓井等對(duì)油層的污染,導(dǎo)致油層孔道堵塞,降低了油層滲透率,造成油井低產(chǎn)。

        3、存在問(wèn)題

        應(yīng)用常規(guī)解堵措施,在一定范圍內(nèi)減少油層近井地帶堵塞影響,起到較好的增產(chǎn)效果。但隨著油田開(kāi)采進(jìn)入中后期,因油層堵塞影響尤其油層深部堵塞影響,造成生產(chǎn)井低產(chǎn)問(wèn)題日益突出,大大降低了油井開(kāi)發(fā)效果;如何挖掘這些因油層堵塞嚴(yán)重但產(chǎn)能潛力較好的油井是亟待解決的問(wèn)題。為了解決低產(chǎn)井的堵塞和油稠的問(wèn)題,引進(jìn)了超聲波增產(chǎn)技術(shù)。

        二、超聲波增產(chǎn)技術(shù)

        (一)技術(shù)介紹

        1、技術(shù)原理

        超聲波技術(shù)是以電提供能源,由地面脈沖發(fā)生器產(chǎn)生大功率電功率振蕩信號(hào),經(jīng)過(guò)電纜傳輸至位于井筒內(nèi)油層段的超聲波換能器,換能器將電功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波,經(jīng)流體介質(zhì)傳播至地層,從而解除污染、堵塞,提高了近井地帶滲透性。

        2、設(shè)備組成

        超聲波增產(chǎn)技術(shù)設(shè)備組成:由地面車(chē)載系統(tǒng)、地面脈沖發(fā)生器、專用鎧裝電纜、井深定位裝置和井下?lián)Q能器等五部分組成。

        圖1超聲波技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)施工示意圖

        (二)超聲波增產(chǎn)機(jī)理

        1、解除地層堵塞

        流體流經(jīng)孔道時(shí),由于其粘滯性,會(huì)在孔道中形成附面層,日積月累會(huì)造成油層堵塞。而在超聲波作用之下會(huì)產(chǎn)生空化現(xiàn)象,會(huì)使液體中的氣泡產(chǎn)生共振。迅速膨脹破滅,使得地層的裂縫或孔隙表面發(fā)生振動(dòng),氣泡破裂會(huì)引起巨大的瞬時(shí)壓力,可將粘附在孔隙或裂縫表面的顆粒剝離脫落,并被流體迅速帶走,達(dá)到油層解堵的目的。

        2、使油層產(chǎn)生微裂縫,提高油層滲透率

        當(dāng)超聲波在不同介質(zhì)內(nèi)傳播時(shí)聲波耦合,產(chǎn)生會(huì)聚效應(yīng)。其造成不連續(xù)的應(yīng)力分布,可在巖石抗拉強(qiáng)度較小處形成微裂縫,擴(kuò)大和連通了含油孔道,使油層滲透率提高。

        3、降低原油粘度

        (1)裂鍵降粘:原油在高頻高強(qiáng)度超聲波作用下做強(qiáng)迫機(jī)械振動(dòng),原油分子間具有較大的加速度,分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使高分子化合物分子鍵斷裂,大分子被粉碎,從而降低了原油粘度。提高了其在地層中的流動(dòng)速度。

        (2)熱作用與空化作用降粘:超聲波熱作用使原油溫度升高,粘度降低。同時(shí)在空化作用下,液體中氣泡破滅的瞬間,氣泡內(nèi)部溫度可達(dá)幾千攝氏度,產(chǎn)生了局部高溫高壓,促進(jìn)氧化還原反應(yīng),使膠結(jié)的瀝青質(zhì)分子鍵斷裂從而降低原油粘度。

        三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

        2018年3月-10月,超聲波增產(chǎn)技術(shù)在各油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)10口油井,其中8口井取得了良好的增產(chǎn)效果:由措施前的日產(chǎn)油5.9t,日產(chǎn)液16.5m3,日產(chǎn)氣1380m3,增至措施后的日產(chǎn)油29.8t,日產(chǎn)液81.2m3,日產(chǎn)氣8475m3,增油降粘效果顯著。

        四、結(jié)論及認(rèn)識(shí)

        (一)超聲波增產(chǎn)技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)了10口低產(chǎn)井,增油效果達(dá)到2倍以上,降粘有一定效果,能夠提高因堵塞,油稠造成部分低產(chǎn)油井產(chǎn)量,為低產(chǎn)井治理提供有效的嘗試。

        (二)該技術(shù)施工簡(jiǎn)單,無(wú)環(huán)境污染,見(jiàn)效快,同時(shí)能夠解除地層的深部堵塞,疏通孔道,改善油水井連通系數(shù),提高注水波及系數(shù),為油田注水開(kāi)發(fā)提供積極有效的技術(shù)支持。

        (三)受井下超聲波解堵工具外徑限制,應(yīng)避免選取有套變、出砂嚴(yán)重的油井;

        參考文獻(xiàn):

        [1] 吳一凡. 淺析工程采油技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望 [J].黑龍江科技信息.2013(21)

        [2] 閻向宏. 非常規(guī)增產(chǎn)采油技術(shù)——聲波采油技術(shù) [J].物理.1998(05)

        [3] 王陽(yáng)恩. 超聲波采油技術(shù)的原理及應(yīng)用 [J].物理.2002(11)

        [4] 路斌,關(guān)繼騰. 無(wú)污染物理采油新技術(shù) [J].物理.2002(04)

        [5]張麗娟. 超聲波多普勒流量測(cè)量技術(shù)的研究 [J].電腦知識(shí)與技術(shù).2017(02)

        作者簡(jiǎn)介:

        呂哲勇,男,1983年10月27日,2009年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)石油工程專業(yè),現(xiàn)在中油遼河油田公司興隆臺(tái)采油廠工藝研究所工作,工程師。

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