水力脈沖解堵技術(shù)的實(shí)踐探討

賀雪紅 楊嬙 劉偉（陜西省榆林市靖邊縣靖邊采油廠，陜西 榆林 718500）

水力脈沖解堵技術(shù)的實(shí)踐探討

賀雪紅 楊嬙 劉偉（陜西省榆林市靖邊縣靖邊采油廠，陜西 榆林 718500）

在油田開采過(guò)程中，會(huì)因?yàn)闄C(jī)械雜質(zhì)、乳狀液侵入、反應(yīng)生成物沉淀、礦物質(zhì)沉積等問(wèn)題，造成油井堵塞，影響了油田正常開采作業(yè)的順利進(jìn)行，導(dǎo)致油田開采量降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)停產(chǎn)現(xiàn)象，不利于油田資源的充分開發(fā)和有效利用。水力脈沖解堵技術(shù)可以在不破壞油層結(jié)構(gòu)、污染油質(zhì)的前提下，快速、有效解決油井封堵問(wèn)題，在提高油井產(chǎn)量方面發(fā)揮著重要作用，并且該方法易于操作，成本較低，在油田開采作業(yè)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。文章對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)解決油井堵塞問(wèn)題具有啟示作用。

油田開采；水力脈沖堵；工作原理；實(shí)踐應(yīng)用

油井解堵一直是油田開采作業(yè)中的一大難題，解堵效果的良好性，會(huì)直接影響到油井產(chǎn)量高低，只有徹底解決油井堵塞問(wèn)題，將各種雜質(zhì)和沉積物清理干凈，才能提供更加暢通的通道，便于油氣輸送和注水操作，以實(shí)現(xiàn)油井增產(chǎn)增注目的。與傳統(tǒng)油井解堵技術(shù)相比，水力脈沖解堵技術(shù)具有清洗效果好、施工操作方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，并且可以保證油層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也不會(huì)造成環(huán)境污染問(wèn)題，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，是解決油井堵塞問(wèn)題的首選技術(shù)。

1 應(yīng)用水力脈沖解堵技術(shù)的必要性

對(duì)于含水量及油液粘稠度較高，或者滲透率較低的油田來(lái)講，在開采過(guò)程中，機(jī)械雜質(zhì)、鉆井液雜質(zhì)、反應(yīng)生成物、稠油和污垢等，會(huì)逐漸沉積在油井中。受油井開采機(jī)械振動(dòng)的影響，這些沉積物會(huì)不斷發(fā)生移動(dòng)，在進(jìn)入到后期開采階段后，便會(huì)逐漸填充到油井周圍的孔隙中去，造成油井堵塞現(xiàn)象，而稠油和污垢還會(huì)造成炮眼堵塞。當(dāng)出現(xiàn)油井堵塞現(xiàn)象時(shí)，會(huì)大大降低油層滲透率，導(dǎo)致油氣流通和注水困難，油井產(chǎn)量隨之下降，當(dāng)堵塞嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法出油。當(dāng)前，油井解堵技術(shù)多種多樣，常見的包括普通酸洗發(fā)、水力振動(dòng)法、電液脈沖法等，但是這些方法都存在一定的局限性，存在清洗范圍小，解堵效果差、操作難度大、作業(yè)成本高、容易造成環(huán)境污染等問(wèn)題，而水力脈沖解堵技術(shù)可以有效避免這些問(wèn)題的出現(xiàn)，可以對(duì)油井起到了良好的清洗效果，所以，在油田開采作業(yè)中，應(yīng)用水力脈沖解堵技術(shù)是非常有必要的[1]。

2 水力脈沖解堵技術(shù)作用機(jī)理和工作原理

在應(yīng)用水力脈沖解堵技術(shù)之前，需要先了其作用機(jī)理和工作原理，為實(shí)踐應(yīng)用提供理論依據(jù)，確保水力脈沖解堵技術(shù)的正確、科學(xué)、規(guī)范應(yīng)用。

2.1 水力脈沖解堵技術(shù)作用機(jī)理

水力脈沖解堵是利用水力脈沖發(fā)生器實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，水力脈沖發(fā)生器會(huì)以較低頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)周圍地層起到振動(dòng)作用，振動(dòng)產(chǎn)生的能量，可以剝落孔隙中固體物質(zhì)表面的附著物，這些附著物會(huì)隨著液體流動(dòng)從孔隙中被清洗掉。另外，原油結(jié)構(gòu)也會(huì)因振動(dòng)而發(fā)生變化，顯著降低了其粘稠度，油液內(nèi)部吸附力減小，流動(dòng)將會(huì)變得更加容易。同時(shí)，水力脈沖發(fā)生器運(yùn)行時(shí)，將打破毛管力平衡狀態(tài)，油液滲透阻力明顯降低。水力脈沖發(fā)生器所發(fā)出的能量，會(huì)以較小的衰減程度在儲(chǔ)層中傳播，清洗范圍較廣，所產(chǎn)生的液壓波能量也更為集中[2]。

2.2 水力脈沖解堵技術(shù)工作原理

水力脈沖解堵技術(shù)，是利用水動(dòng)力形成較強(qiáng)的液壓波，再借助專業(yè)工具將液壓波作用于地層中，使其再沿著地層孔隙傳播時(shí)，產(chǎn)生振動(dòng)作用，將孔隙中的雜質(zhì)清洗干凈，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油井解堵。水動(dòng)力液壓波在傳播過(guò)程中，其所帶有的能量，會(huì)在液體與孔隙相互摩擦作用下不斷減弱，直至消失，液壓波能量衰減情況與傳播距離有著直接關(guān)系，兩者呈正相關(guān)關(guān)系。在利用水力脈沖解堵技術(shù)時(shí)，激發(fā)巖石振動(dòng)所需能量較小，利用聲學(xué)知識(shí)，再結(jié)合傅里葉變換和拉普拉斯變換，經(jīng)計(jì)算可以得到動(dòng)力壓力損失與孔道長(zhǎng)度之間的具體關(guān)系，結(jié)果表明，當(dāng)水力脈沖發(fā)生器振動(dòng)頻率分別為2×104—1010Hz、1×102—1×103Hz、10-50Hz時(shí)，水動(dòng)力液壓波在地層中的最大傳播深度分為為2cm、1m和2.5m。在應(yīng)用水力脈沖解堵技術(shù)時(shí)，需根據(jù)實(shí)際需求，選用最為合適的振動(dòng)頻率[3]。

3 水力脈沖解堵技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

為分析水力脈沖解堵技術(shù)在解決油井堵塞問(wèn)題時(shí)的具體應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測(cè)試，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果，進(jìn)行了總結(jié)。

3.1 水力脈沖解堵技術(shù)試驗(yàn)評(píng)價(jià)

某油田儲(chǔ)層具有滲透率低、質(zhì)地不均勻特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)水力脈沖解堵技術(shù)的良好應(yīng)用，在該油井周圍選取3塊巖心，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，先利用基液對(duì)采集的巖心各項(xiàng)基本屬性參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，包括滲透率、PV值等，滲透率用K0表示。等到10PV后，利用水力脈沖解堵裝置對(duì)其施加水壓，脈沖10min后暫停10min，反復(fù)操作三次后，得到此時(shí)巖心滲透率為K。最后將施加水壓后巖心滲透率大小，與其初始值進(jìn)行比較，用K0∕K表示兩者之間的關(guān)系，得出最終試驗(yàn)結(jié)論[4]。

在此次實(shí)驗(yàn)一共進(jìn)行了三次脈沖操作，對(duì)應(yīng)的巖心滲透率出現(xiàn)了三個(gè)峰值，在最開始操作階段，水力脈沖解堵裝置會(huì)因?yàn)榛钊\(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)孔隙，導(dǎo)致壓差迅速減小，在持續(xù)進(jìn)行水力脈沖后，液體會(huì)逐漸填充嚴(yán)實(shí)孔隙，壓差會(huì)隨之趨于穩(wěn)定。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，利用水力脈沖解堵技術(shù)后，能夠有效提高巖心滲透率，且?guī)r心原始滲透率越小，提升效果越明顯。但同時(shí)，巖心滲透率是否提升，取決于水力脈沖發(fā)生器振動(dòng)頻率，兩者之間差值越小，則巖心滲透率提升效果越明顯，當(dāng)兩者之間出現(xiàn)較大差值時(shí)，巖心滲透率不會(huì)出現(xiàn)加大提升，甚至可能會(huì)出現(xiàn)下降現(xiàn)象。另外，當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度較大時(shí)，發(fā)現(xiàn)3塊巖心樣本出現(xiàn)了不同程度的損傷，滲透率與之前相比變化不明顯。試驗(yàn)證明，在儲(chǔ)層滲透率較低的油井中，應(yīng)用水力脈沖解堵技術(shù)，具有較高的可行性，能夠大幅提升儲(chǔ)層滲透率，進(jìn)而解決油井堵塞問(wèn)題。

3.2 水力脈沖解堵技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在油田開采作用中，應(yīng)用水力脈沖解堵技術(shù)時(shí)，需要先了解水力脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作原理，對(duì)油井及儲(chǔ)層情況進(jìn)行全面勘察，找出造成油井堵塞的主要原因，根據(jù)油井堵塞程度及儲(chǔ)層滲透率大小，對(duì)所需脈沖能量進(jìn)行計(jì)算，并利用電腦軟件構(gòu)建儲(chǔ)層模型，通過(guò)模擬得到儲(chǔ)層孔隙具體情況，以此為依據(jù)，確定解堵液量。在操作水力脈沖發(fā)生器時(shí)，使其振動(dòng)頻率盡可能的與巖心固有頻率保持一致，并控制好振動(dòng)強(qiáng)度，既要提供足夠的能量，擴(kuò)大孔隙，又要避免對(duì)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)造成損壞，提高儲(chǔ)層滲透率。并且，在實(shí)踐過(guò)程中，為增強(qiáng)脈沖強(qiáng)度，將試驗(yàn)時(shí)的操作次數(shù)從3次增加至6次，并將工作壓力超過(guò)了油層破裂壓力的90%。該油田應(yīng)用水力脈沖解堵技術(shù)后，油井解堵問(wèn)題得到了有效解決，成功率高達(dá)98%，單井每日產(chǎn)油量提高了0.5—5.0倍，最高提高了8倍以上，同時(shí)，產(chǎn)油量的提升帶來(lái)了更加客可觀的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明，水力脈沖解堵技術(shù)應(yīng)用效果良好，值得大力推廣和應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

水力脈沖解堵技術(shù)與傳統(tǒng)解堵技術(shù)相比，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)較為理想的解堵效果，可以徹底清洗油井孔隙，而且還能夠保證油層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也不會(huì)對(duì)油液造成污染，施工操作比較簡(jiǎn)單，成本較低，在提高油井產(chǎn)油量的同時(shí)，還具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)試驗(yàn)及實(shí)踐證明，在油田開采作業(yè)中，應(yīng)用水力脈沖解堵技術(shù)，可以快速、有效解決油井封堵問(wèn)題，尤其是在儲(chǔ)層滲透率較低的油井中，有著較為理想的應(yīng)用效果，對(duì)促進(jìn)我國(guó)油田開采事業(yè)的發(fā)展意義重大。

[1]饒鵬,蒲春生,劉濤,等.水力脈沖-化學(xué)復(fù)合技術(shù)在青海尕斯油田的應(yīng)用[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,(2):80-84.

[2]王浩.隴東油田某區(qū)塊水力脈沖解堵優(yōu)化[J].石化技術(shù),2015,(11)：104-104.

[3]程世偉.水力噴射工藝在油田解堵、除垢的應(yīng)用[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2015,(21):68-68.

[4]李影,姜楠.水力深穿透解堵技術(shù)在采油廠的應(yīng)用與研究[J].石化技術(shù),2016，（12）：80-80.

賀雪紅(1987-)，女，漢，陜西延川，本科，助理工程師，石油工程。楊嬙(1987-)，女，漢族，湖北宜昌，西安石油大學(xué)，本科，工程師。

劉偉(1969-)，男，漢，陜西靖邊，本科，助理工程師，石油工程。