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超声波油层解堵技术的应用 杨永超 Ξ 宋新华 刘明锋 中原油田采油二厂 摘要 超声波油层解堵技术是一种物理采油方法,它根据超声波对地层及流体的机械作用、 空化作用及热作用,解除地层堵塞和污染,提高油井驱油程度,最终提高采收率。1997～1998年在 12口井进行了现场试验,有效率83.3 。 主题词 超声波 油井 解堵 应用 引 言 目前,我国大多数油田已进入中、 晚期开发阶段,由于注水开发有其局限性,仍然有大部分 储量不能开采出来,因此,必须研究新的技术和方法,以提高油田最终采收率。随着科技的发 展,物理法处理油层工艺技术近年来逐渐兴起,超声波处理油层技术是一项应用于油、 水井的 物理解堵新技术,该技术利用超声波的声学特性,对油水井的近井带污染、 结垢进行震荡解堵 除垢,以提高油井的产量,增加水井注水能力。 早在50～60年代,我国也曾对超声波解堵油层技术进行了一些试验和研究,但因材料、 技 术等问题而中途夭折。进入90年代,科学技术的进步及新型材料的不断涌现,为超声波应用 于油层解堵创造了条件。超声波解堵技术具有工艺简单、 施工方便、 分层处理能力强、 成本低、 见效快等特点。1997～1998年在12口井进行了试验,有效率83. 3 。该项技术试验成功,为 油田开发增加了一种全新的物理增产工艺技术。 超声波的性质及作用原理 波的频率在20～20000 Hz之间称为可听声波,超过20000 Hz称为超声波。声波是纵波, 是一种能在介质中传播的弹性波,声波的传播速度与介质的性质有关,声波的穿透力很强,方 向性好,能定向传播,同时也具有反射、 折射、 散射衰减及吸收等波的共性,也遵守波的定律 λ c/ f w pSc I w/ S pc 式中λ 波长,m;c 声波速度,m/ s;f 声波频率,Hz;w 声功率,kW;p 声 压,Pa ;S 垂直于声波传播方向的截面积,m2;I 声强,kW/ m2。 1999年9月油 气 井 测 试第8卷 第3期 Ξ杨永超,男,工程师,1989年毕业于江汉石油学院石油地质专业,曾获国家专利一项,部级成果一项,局级成果多项,发 表论文多篇,现从事油层改造和三次采油工作。地址河南省范县中原油田采油二厂工程技术大队,邮政编码457532。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 超声波频率比较高,它的性质和低频波有本质的区别① 频率越高,波长越短,因此不易发 生折射;② 频率越高,振幅越小,加速度越大,因此可以产生很大能量;③ 高频波具有很强的穿 透力。声波采油技术正是以这些特点为理论依据的。 超声波油层解堵机理 超声波是机械波的一种,具有震动及传递能量的性质。超声波对流体和地层的作用大致 分为3个方面,即机械作用、 空化作用和热作用。 1.机械作用 超声波是弹性介质中机械振动的传播者,在传播过程中弹性粒子的振幅、 速度及加速度发 生显著变化,从而产生松动、 边界摩擦、 微裂缝、 声流、 解聚及热作用等。 ① 超声波使介质物质作激烈的机械振动,在地层中传播时其作用距离较远,对于近井带可 使孔隙或孔隙喉道内附着力较强的堵塞物质脱落;对于地层深部可使附着力较弱的堵塞物质 脱落。脱落的堵塞物随排液排出地层,达到疏通泄油孔道,提高产量的作用。 ② 超声波的机械振动还具有解除孔隙或孔隙喉道内附面层的作用,使储层毛管孔隙有效 半径增加,相对渗透率增大。 ③ 机械振动使岩石骨架及颗粒产生频繁往复振动,使岩石产生裂隙,以改变渗流特征。 2.空化作用 超声波的空化是指在超声波作用下,液体中气泡成长或崩溃的过程以及伴随其发生的一 系列反应超声波空化也可认为是液体中声压变化的结果。 一定频率的声波经过液体时,会使原有的或新生的微型气泡产生共振现象,当此能量足够 大时,在声波稀疏阶段小气泡迅速胀大,在声波压缩阶段,小泡又很快破裂,在破裂的瞬间,局 部可产生几百个以上的大气压,其能量足以粉碎一定尺寸的物质微粒,使污垢被乳化、 分散而 得到解除。由于空化作用需极强的声压才能形成,故近井带作用明显。 3.热作用 油体流动时的阻力主要是由流体间的摩擦表现出的粘性引起的。粘度越小,浓度越低,油 体中分子碰撞的机会越少,油体流动时的阻力也越小。因此提高油气渗流速度的主要措施之 一是提高油体温度,降低油体粘度。超声波的热作用是一种综合效应第一,超声波在传播中 被吸收,使得声能转化为热能,频率越高,吸收效果越好;第二,在不同介质的分界处,边界摩擦 使油体温度升高,声波频率越高,边界摩擦也越激烈;第三,空化作用在气泡崩溃时释放出大量 的热能,声波强度越大,空化作用越强,热效应越显著。因此,只有施加高频率、 高强度的超声 波,才能取得明显效果。 超声波的应用及效果 1.选井条件 根据超声波采油机理和室内及现场试验的经验,应遵循以下选井原则 ① 近井地带有明显污染或结垢,导致产量明显递减的油井。 74第8卷 第3期杨永超等超声波油层解堵技术的应用 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. ② 距水层或水线近,不能进行压裂的油井。 ③ 固井质量差而易窜槽,不能进行压裂、 挤液的油井。 ④ 压裂或酸化后,经长期注采储层形成污垢或结蜡,从而造成注采量下降的井。 ⑤ 油井进行过化学防砂而导致产量下降的井。 ⑥ 分层处理难度大,其它措施无法达到一次性处理的井。 ⑦ 套管变形通径 90 mm、 套管外漏无法进行常规措施的井。 ⑧ 多层开采,需选层处理的井。 2.应用效果及评价 1997～1998年间,利用超声波处理油井12井次,有效10井次,措施有效率83.3 ,累计增 油6261 t ,详细情况见表1。 表1 油井超声波处理前后效果统计表 井号处理日期 处理前 日产液 t 日产油 t 含水 处理后 日产液 t 日产油 t 含水 差 值 液 t 油 t 含水 有效期 d 累增油 t 备 注 525611997.01.1014.510.726.014.510.726.03252860 323701997.03.0527.23.487.528.75.281.91.51.8- 5.6186242 P1111997.03.2619.42.985.028.59.267.79.16.3- 17.3135743 621251997.07.207.05.916.012.010.810.05.04.9- 6.0102406 626151997.09.1417.112.526.918.715.318.01.62.8- 8.984193 317211997.10.039.45.541.019.411.143.010.05.62.0117585 317271997.10.258.13.260.012.07.240.03.94.0- 20.0230690 321151997.11.014.41.175.55.01.178.00.60.02.500 226091997.12.0610.05.050.015.49.141.05.44.1- 9.0206223继续有效 226151998.01.026.55.713.010.09.28.03.53.5- 5.051153 323071998.04.039.53.662.08.02.470.0- 1.5- 1.28.000 V3501998.05.100.90.94.44.04.003.13.1- 4.482164继续有效 注52561井处理前为关井状态,其它井处理前后工作制度相同。 通过对12口井处理前后资料对比、 分析和总结,得出了以下几方面的效果评价 1解除因地层造成的堵塞污染效果显著 超声波解堵试验表明,对于油藏物性好、 渗透率高、 地层压力高的地层,利用超声波技术解 除近井地带堵塞、 污染后增产效果极为显著。如P111井,该区渗透率为0.12μm2,孔隙度达到 26. 3 ,地层压力24.3 MPa ,油藏物性好,超声波解堵后,日产液由19.4 t上升到28.5 t ,日产油 由2.9 t上升到9.2 t ,日增液9.1 t ,日增油6.3 t ,累计增油743 t。 2解除因井下作业造成的堵塞污染效果显著 由于我国油田出砂井逐渐增多,为了保证油井正常生产,出砂后普遍采取挤固砂剂防砂工 艺,但挤固砂剂后油层渗透率变差,如31721井、31727井均因挤固砂剂使油藏堵塞而造成产量 下降。31721井挤固砂剂前日产液15.0 t ,含水35 ,1995年9月发现该井出砂严重进行固砂, 挤固砂剂后日产液只有8.5 t ,通过分析认为该井挤固砂剂后近井地带油层堵塞,渗透率下降。 因该井含水一直不高,故决定对其实施超声波解堵。超声波处理后,日产液由原来的9. 4 t上 升到19.3 t ,日产油由5.5 t上升到11.1 t ,累计增油585 t ,取得了显著的增产效果。 下转65页 84油 气 井 测 试1999年9月 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 4.动态监测市场协调问题 目前动态监测技术、 设备、 队伍在各油田发展并不均衡,而且随着计划经济向市场经济的 转变,测试市场日趋活跃。开放或根据目前油田的实际情况部分开放测试市场,实现各油田间 的技术交流与测试服务,一方面可以通过相互服务,提高动态监测技术水平,另一方面通过竞 争机制的引入,对锻炼队伍、 规范服务、 避免重复建设,将起到十分积极的作用。开放测试市场 的同时,应形成与之相适应的规范办法,逐步克服无序竞争、 市场混乱的弊端。 5.油气田开发动态监测资料录取规定 修订 原中国石油天然气总公司颁布的 油气田开发动态监测资料录取规定,对动态监测计划 的编制提出了明确的要求,对不同类型油藏动态监测资料录取的种类、 数量作出了相应的规 定。1997年曾组织有关专家和油田对 油气田开发动态监测资料录取规定 进行了修订。 修订后的规定经过两年多试用,对动态监测资料的录取工作起到了积极作用。但随着开 发形势的变化,规定的某些内容也显过时。为满足油田不同开发时期和不同油藏类型对动态 监测资料的需求,使动态监测资料录取更趋合理化、 规范化,应组织对规定作进一步的修订。 本文收稿日期1999 - 06 - 29 编辑刘振庆 上接48页 3提高了油层动用程度 通过运用产液剖面资料,对中、 低含水层进行超声波解堵,解放了中低含水油层。如22609 井处理前地层压力17. 09 MPa ,流压5. 22 MPa ,生产压差11. 87 MPa ,从该井剖面分析,沙二上 61～3层含水高达90 以上;沙二上41补射开后未进行压裂改造,用超声波对沙二上41层处理 后,日产液由10.0 t上升至15.4 t ,含水由50 下降至41 ,累计增油223 t。采用压力恢复曲 线测试技术对处理前后原油的流动能力、 渗透性能作了对比分析,原油的流度比提高了 52.4 ,有效渗透率由处理前的26.0310 - 3μ m2,提高到37.2810 - 3μ m2,提高了43.2 。 结 论 与 认 识 1.超声波油层解堵技术是一种先进的物理采油方法,不会使油层产生二次污染,不会损坏 套管。 2.适用于油田中晚期开采的油井解堵处理,对于油层物性好、 地层压力保持程度高、 近井 地带堵塞等污染严重的油井,解堵效果显著。 3.具有较强的分层处理、 可选择处理的特点。 4.能提高油井驱油程度,提高油井最终采收率。 5.施工工艺简单、 费用低、 周期短、 安全可靠。 参 考 文 献 1.胡博中波场采油,石油工业出版社北京 ,1996。 本文收稿日期1998 - 09 - 07 编辑杨惠娟 56第8卷 第3期何江川等动态监测工作面临的挑战与对策 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. Li Wenbin Exploration Department of Bohai Oil Company , CNOOC , Chen Zhiguang , Zhang Wenyu Well Testing Company of Huabei Oilfield In Bohai CFD32 - 6 Oilfield ,to prevent sand production during test process ,double layered ,wire wrapped and prepacked sand control screen ,metal mateial sand control screen and large scale colloidal solution carried gravel packing sand control technique have ever been used ,but without good results. The successful application of water carried gravel packing sand con2 trol technique has solved the problems existed in the previous sand control measures ,obtaining satisfactory results. The analy2 sis and comparison between colloidal solution carried gravel packing sand control techique nd water carried gravel packing sand control technique used during the uation well test of the oilfield indicate that water carried gravel packing sand con2 trol technique is applicable to sand control of exploratory uation wells. Subject heading Bohai gulf basin ,uation wells ,testing ,gravel packing ,sand control Briel Introduction of EXAL Surface Data Monitoring System.199938 38～40 Cao Yongxiang ,Li Dongmei , Wang ZhougwuJH L Oil Gas Testing Services EXAL surface data monitoring system ,using high range pressure transducer with air tight thread and high accuracy fluid transducer and other equipment ,monitors pressure ,temperature andflowrate at wellhead ,casing annulus ,upstream and down2 stream of choke manifold ,heater ,separator and other places during test process ,it is albe to autoalam ,monitor the whole sys2 tem and whole process and guide field technology and operations. This monitoring system has effectively improved many pre2 vious unfavourable factors such as over - elaboration ,danger ,human errors ect ,and has opened a new prospect for true and accurate acquisition of reservoir ination. Subject heading date acquisition ,pressure sensor ,oil production test Integrated Technology of Screw Pump,Thermal Drillstem Test Early Production Testand Limit Test.199938 41 ～45 Xue Jingli ,Liu Zheng , Jiang Denggao Well Testing Company of Huabei Oifield , Sun Ping , Feng Xingkai , Kang Rukun Geological Exploration Company , Huabei Oilfield The crude oil in Well A55 of Erlian Basin isfeatured with high solidification point ,high consistency ,poor quality and difficult conventional flowing back. Using electrically heated screw pump to flow back ,MFE plus electronic memory gauge testing technology may attain the objective of heating and flowing back viscous oil ,high set point oil and conducting limit test. This paper details the successful operating process of intergrated technologyof screw pump ,thermal drillstem testearly production test and limit test in Well A55 ,it also presents the function of each part of work string ,theoretically calculates the critical parameters for field operation and analyzes the operating technique of the system. Subject heading Erlian basin ,electric heating ,screw pump ,drill stem testing ,oil production test Utilization of Supersonic ation Damage Removal Technique.199938 46～48 Yang Yougchao, Song Xinhua ,Liu Mingfeng No.2Oil Production Factory , Zhongyuan Oilfield Supersonic ation damage removal technique is a physical oil production ,in accordance with mechanical function , cavitation and thermal function of supersonic to ation fluid ,it may remove ation damage ,increase oil displacement efficiency and finally enhance oil recovery. In 1997～1998 ,the field trals were conducted at 12 wells with effectiveness up to 83.3 . Subject heading ultrasonic wave ,oil well ,oil well ,plug removal ,application Instrument Equipment Application of Downhole Memory Electromagnetic Flowmeter in the Test of Water Injection WFells.199938 48～ 50 Wang Dong , Guo Liang Gudong Oil Production Factory , Shengli Petroleum Administrative Bureau Conventional float type mechanical flowmeter has the disadvantages of high failure rate ,difficult set , poor believability of the data measured. For this reason ,Gudong Oilfield imported a type of memory electomagnetic flowmeter , which was put to trial in shallow ,medium deep and deep wells as well as infresh water injection wells ,waste water disposal wells ,the success ratio of data acquisition on its first test run was ower 98 . This instrument ,through measurement of central flow velocity of fluid column in different ations ,tests the amount of injection to defferent ation ,it is able to conduct spot measurement as well as continuous measurement.During the test ,it may measure flowrate at any point in the string without being set. Subject heading electromagnetic flowmeter ,water injection well , testing 67油 气 井 测 试1999年9月 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.