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

摘要：興隆臺(tái)采油廠目前低產(chǎn)井共有104口，占總開井?dāng)?shù)比例的14.1%。這些低產(chǎn)井的存在直接影響該廠開發(fā)效果，如何挖掘和盤活剩余油區(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)。通過對(duì)超聲波增產(chǎn)技術(shù)機(jī)理的研究，2018年3月開始，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年投入開發(fā)至今，共有油井?dāng)?shù)1395口，目前開井737口，開井率僅為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發(fā)效果。

（二）油井低產(chǎn)主要原因及存在問題

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

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，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)問題日益突出，大大降低了油井開發(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題。為了解決低產(chǎn)井的堵塞和油稠的問題，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)施工簡單，無環(huán)境污染，見效快，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；

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作者簡介：

呂哲勇，男，1983年10月27日，2009年畢業(yè)于長江大學(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。