电脉冲油层解堵新技术.pdf

242 0 0 4 年第 7 期 第2 0 卷 第 7 期 2 0 0 4 年7 月 清 洗 世 界 Cleaning World Vol.20 No.7 July 2004 濮城油田属复杂断块油气田，油藏类型多， 油水 关系复杂。随着长时间的开发，在钻井、完井、井下 作业以及采油和作业生产过程中， 由于滤液侵入、 粘 土水化、 颗粒运移、 乳化和润湿反项、 矿物、 胶质、 沥 青质、 反应物、 各种机械杂质的沉淀、 结盐、 结膏、 结 蜡等， 不可避免地造成近井地带的污染和堵塞， 使地 层渗透率降低， 出油量和注水量下降甚至停产。 特别 对于稠油和低渗地层， 这种现象更为明显， 油田开发 难度越来越大， 如何提高原油采收率成了实现油田稳 产、改善开发效果的关键。 物理法电脉冲处理油层工艺具有成本低、 处理半 径大等特点，是2 0 世纪8 0 年代后期国际上兴起的油 田开发新技术，能有效地清除油气通道的污染和堵 塞。 此技术在前苏联的应用较广， 并作为油田常规增 电脉冲油层解堵新技术 在濮城油田的应用 杨建华 （中原油田分公司采油二厂， 河南范县 4 5 7 6 3 2 ） 收稿日期2 0 0 4 - 0 5 - 3 0 作者简介杨建华 （1 9 7 1 - ） ，男，河南南乐县人，学士，工程师，从事采油技术管理工作。 1 概述 A p p l i c a t i o n o f e l e c t r i c p u l s e p l u g g i n g - r e m o v e l t e c h n i q u e f o r o i l r e s e r v o i r i n P u c h e n g O i l F i e l d YANG Jianhua Production plant No.2 Zhongyuan Oil Field, Fan County,Henan 457532 A b s t r a c t Pucheng Oil Field has entered its later developing stage. The stratum of it was polluted and plugged seriously.Facing this situation,electric pulse technique was used to deal with the plugging of the stratum.The application of the technique in 25 oil or water wells at Pucheng Oil Fields show that the plugging of the stratum can be removed by using the technique with the advantages of smaller investment, quickly gaining effects, simpler operation and better economic benefits. K e y w o r d s electric pulse; area near the well; plugging; plugging removal ; increase production; increase injection 摘 要 针对濮城油田进入高含水开发后期地层污染堵塞严重的特点， 采取了井下 电脉冲处理油层新技术。通过2 5 口油、 水井的现场实践表明， 此技术可以有效地解 除地层堵塞，并且投资少，见效快，工艺简单，经济效益好。 关键词 电脉冲 近井地带 堵塞 解堵 增产 增注 中图分类号 T E 3 5 8 . 5 文献标识码 B 252 0 0 4 年第 7 期 清 洗 世 界 第 7 期25 产措施之一。 2 0 0 3 年5 月始，针对濮城油田的开发现状，推广 实施了电脉冲处理油层新技术。 共计筛选3 5 口油 （水） 井， 现场实施2 5 口井， 试验结果表明， 该工艺实施有 效率为9 5 ， 单井平均增液3 ～8 倍， 8 5 的井增油 （增 注）效果明显，达到了国内领先水平。 迅速放出大量的能量， 在井下液体中产生强大的冲击 波 压力达1 0 0 0 ～1 0 0 0 0 M P a ， 孔道中的物质被急速 加热、压力猛升，且保持一定的强度，给地层及孔隙 介质内的油水以较强的冲击力，液体在高压下收缩， 使波及到的地层岩石及流体质点以极大的加速度作激 烈震动， 加热液体的能量借助于压缩波从放电通道中 传递给周围的介质。 当电容器放电完毕后， 控制系统 恢复允许电压状态， 使储能电容再次充电， 这样在循 环脉冲放电的作用下， 产生周期性脉冲波， 造成井底 压差交替变化，从而改变地层裂缝和产生新的微裂 缝， 使液体由滞留区向排液活动区流动， 解除油层孔 道里的沉积物，起到疏导地层的作用，达到解堵、增 渗、强化采油及增注的目的。仪器技术参数见表１。 ２ 工艺原理及仪器技术参数 井下电脉冲解堵工艺是通过井下仪器在正对油层 的位置进行高压脉冲放电， 因此又称为电爆炸处理油 层。 整套设备分地面和地下两部分地面部分为变频 控制系统，将5 0 H z 、2 2 0 V 交流电转变为1 0 0 0 H z ， 1 0 0 0 V 交流电 ； 井下部分为放电仪， 质量2 0 0 ～2 5 0 k g ， 直径9 0 m m 或1 1 4 m m ，长度4 . 5 ～7 . 5 m ，可将变频系 统输入的1 0 0 0 H z ， 1 0 0 0 V 交流电整流为直流电并且 升压到3 0 0 0 V ， 充入储能器， 通过可控开关有控制地 由电极瞬时释放出来， 放电能量2 0 0 0 ～5 0 0 0 J 可调 ， 放电频率1 ～5 次/ m i n 可调 ， 电脉冲处理油层的最大 深度3 5 0 0 m ， 仪器最高耐温1 0 5 ℃， 耐压5 0 M P a （仪 器工作过程方框见图1 ） 。 当设备开始工作时， 充电系统对井下储能器进行 充电，当充电达到预定数值的电压（能量）时，控制 电路发出控制信号， 可控开关导通， 储能器通过可控 开关对电极放电， 产生大密度的高压等离子体， 同时 整 流 变 频 升 压 过流 保护 过压 保护 变频器 2 2 0 V 5 0 H z 1 0 0 0 V 1 0 0 0 H z 放电仪 1 0 0 0 V 1 0 0 0 H z 升压 整流 储能 单元 控 制 器 放 电 5 0 0 0 A 3 0 0 0 V 图1 仪器工作过程方框图 3 . 1 选井原则 1 ） 储层胶结好， 渗透率在0 . 0 0 1 ～3 m 2 之间的砂 3 选井原则及施工步骤 表1 仪器技术参数 项 目 地面部分 地面整流变频设备 使用电压/ 频率 功率消耗 适应温度 质量 井下仪器部分 质量 长度 最大作业深度 井下放电仪直径 最高耐温/ 耐压 每次放电时间 放电频率 放电电流/ 放电电压 每脉冲能量 仪器可靠期工作寿命 注以油层每 2 0 3 0 c m 为一处理段，每段 2 0 4 0 次脉冲 技术参数 4 0 c m 3 0 c m 2 5 c m 2 2 0 V / 5 0 H z 1 k W 1 0 4 0 ℃ 2 0 k g 1 8 0 2 0 0 k g 5 . 5 7 . 0 m 3 2 0 0 m φ 8 9 1 0 5 ℃/ 5 0 M P a 3 0 s 3 5 次/ m i n 5 0 0 0 A 2 0 0 0 0 A / 3 0 0 0 0 0 V 1 0 0 0 5 0 0 0 J 1 0 0 0 h 262 0 0 4 年第 7 期 第 20卷清 洗 世 界 26 岩或砂砾岩油藏。 2 ） 施工油井需有一定的地层能量 （油井静压高于 区块平均静压） ， 而且与相同条件的邻井相比， 产量相 差较大；在注水井中， 一般处理不吸水或吸水能力下 降的井。 ３）油井目前剩余油饱和度大于1 0 ，油层温度 ≤1 0 5 ℃ 。 ４）施工前压力恢复（降落）曲线表明油层有污 染） ，属结垢、结蜡堵塞造成减产的油井或欠注的水 井。 ５）对水、酸有敏感性的油气层。 3 . 2 施工工序 １） 先用洗井液循环压井 （水井排液） ， 取出井下 所有管柱。 ２）进行通井、热洗、刮蜡等措施，保证下放仪 器通行无阻。 ３）探砂面，冲砂到人工井底。 ４） 由修井作业车配合， 将仪器送至井下欲处理 的射孔层段最下端， 仪器下放速度控制在5 0 m / m i n 以 下，当仪器进入目的层段时，防慢电缆下放速度（约 1 0 m / m i n ） 。 ５） 放电作业由最下层开始， 自下而上逐级处理， 2 0 0 3 年 5 月，利用井下电脉冲解堵工艺首次在 V 8 3 油井试验取得成功，随后相继共实施2 5 口油水 井，其中1 5 口油井，1 0 口水井，成功率 1 0 0 ，油水 井解堵前后生产参数对比均取得了较好的增产增注效 果 部分油水井实施效果见表2 、表3 ） 。 4 现场应用情况及效果[ 2 ] 表2 井下电脉冲解堵油井增产效果 有效期 / d 累积增油量 / t V 8 3 3 1 2 3 . 5 3 1 4 6 . 1 1 1 . 9 / 1 0 6 - 5 8 1 2 6 2 1 . 0 2 6 4 6 . 0 1 3 / 2 1 - 5 5 2 3 9 9 . 6 2 4 0 2 . 7 4 . 6 6 / 2 1 - 2 5 3 2 3 7 4 . 2 2 4 0 2 . 8 3 0 . 8 / 1 1 2 - 4 8 1 2 4 2 0 . 4 2 5 2 0 . 3 1 5 . 8 / 4 2 - 1 0 0 2 4 2 0 . 8 2 5 1 6 . 4 1 7 . 8 / 6 3 - 1 8 8 2 6 2 8 . 2 2 7 1 2 . 5 3 4 . 1 / 1 1 3 - 2 7 2 2 6 2 1 . 6 2 8 0 2 2 0 . 6 / 4 3 - 2 8 5 2 6 9 1 . 5 2 7 8 5 . 3 3 2 . 1 / 1 1 2 - 6 1 0 2 7 1 2 . 3 2 8 1 3 . 4 1 5 / 6 5 - 5 6 1 2 3 5 9 . 0 2 3 7 4 . 4 1 0 . 2 / 4 解堵前 解堵后 增液 解堵前 解堵后 增油 施工井号 射孔井段/ m 油层厚度 / m / 层 平均日产液/ t 平均日产油/ t 1 . 8 1 8 . 8 1 7 . 0 0 . 1 9 . 0 8 . 9 2 0 5 1 8 2 4 . 5 0 2 1 . 7 2 1 . 7 0 8 . 0 8 . 0 1 8 5 1 4 8 0 . 0 1 . 1 3 . 7 2 0 . 6 0 . 1 0 . 4 0 . 3 2 2 6 . 6 5 . 2 2 5 . 4 2 0 . 2 1 . 8 7 . 8 6 . 0 1 0 3 6 1 8 . 0 3 . 8 1 6 . 7 1 2 . 9 1 . 2 6 . 4 5 . 2 1 4 2 7 3 8 . 4 4 . 7 1 8 . 1 1 3 . 4 1 . 5 7 . 7 6 . 2 1 3 7 8 4 9 . 4 6 . 5 2 0 . 5 1 4 . 0 0 . 4 4 . 4 4 . 0 1 8 6 7 4 4 . 0 5 . 2 1 6 . 7 1 1 . 5 1 . 1 5 . 3 4 . 2 1 1 3 4 7 4 . 6 5 . 8 3 0 . 3 2 4 . 5 1 . 3 5 . 6 4 . 3 6 7 2 8 8 . 1 2 . 7 1 2 . 8 1 0 . 1 0 . 6 5 . 2 4 . 6 8 8 2 0 4 . 8 1 1 5 1 4 0 . 5 1 0 . 1 9 . 6 1 5 0 1 3 5 每 2 0 4 0 c m 为一个处理段，每段放电 2 0 5 0 次。 ６） 处理完毕取出仪器， 上器速度控制在8 0 m / m i n 以下。 ７）用2 倍于井筒容积的洗井液反洗井，排出震 松击碎的堵塞物，将井筒内杂质清洗干净。 ８）完井。见井下仪器处理油层示意图（图2 ） 。 图２ 井下低频电脉冲施工示意图 地表仪器 磁性电位器 井下仪器 272 0 0 4 年第 7 期 第 7 期 清 洗 世 界 27 典型井分析 6 - 5 8 1 井是濮城油田 S 三中复杂块一口油井，开 采层位长， 投产初期日产油9 t ， 2 0 0 0 年8 月不出液停 产，2 0 0 3 年6 月2 日进行电脉冲解堵，处理油层厚度 1 3 m / 2 层，作用点数3 4 个，作用次数为5 6 7 次， 经处 理后放入 φ 3 8 m m 2 4 0 0 m 管柱生产，日产液2 1 . 7 m 3 ，日产油8 t ，动液面上升2 4 6 m ，至2 0 0 3 年1 2 月 底， 该井累积增产原油1 4 8 0 t ， 有效期1 8 5 d . 5 - 5 6 1 是濮城油田西区复杂块一口低产能油井， 1 9 8 7 年投产， 1 9 9 3 年8 月作业上返， 措施前生产层位 S 二上1 6 - 9 ， 地层孔隙度2 2 . 0 5 ％， 含油饱和度5 0 . 0 6 ％。 1 9 9 6 ～2 0 0 1 年开发生产期间曾酸化3 次， 检泵8 次， 措 施后效果均较差， 日产液1 t ， 日产油0 . 5 t ， 含水5 1 ； 2 0 0 2 年9 月初因清水洗井过量压死油层， 造成长期低 产，6 月底关井，关井期间静液面2 3 0 4 m / 0 . 1 M P a ， 属频繁作业井。 针对该井低产原因分析认为 1 该井频繁作业， 措施造成井底附近堵塞， 油层污染严重 ； 2 清水洗井 过量，使污染物往地层深部运移，压死油层。根据分 析2 0 0 3 年7 月2 2 日对该井S 二上1 6 - 9 1 0 . 2 m / 4 层 进 行电脉冲解堵， 处理井段2 3 5 9 . 0 ～2 3 7 4 . 4 m ， 先由下 向上每隔4 0 5 0 c m 为一段，每段放1 0 次，后由上而 下每隔4 0 5 0 c m 为一段，每段放电1 0 次，两次共计 放电 3 0 0 次。经处理后放入 φ 3 2 m m 2 4 0 0 m 泵进 行生产， 示功图反应泵工作正常， 动液面上升到1 6 0 0 m / 0 . 1 M P a ， 上升了7 0 4 m ， 生产稳定后日产液1 5 t ， 日 产油1 0 . 1 t ， 含水降到2 9 ％， 下降2 1 ％。 截止2 0 0 4 年 5 月2 5 日已累计产液1 1 1 0 4 t ， 累计增油1 4 9 8 . 5 t ， 增 油降水效果明显。 3 - 2 0 1 井是2 0 0 3 年1 月1 2 日投注的一口水井，因 注水压力较高，2 0 0 3 年1 0 月对该井进行酸化处理，效 果不太明显；同年1 1 月1 4 日又进行了电脉冲解堵， 取 得了较大幅度的降压增注效果， 处理前后参数对比， 初 期日增注1 4 1 m 3 ，稳定后日增注1 2 4 m 3 ，注水压力平 均下降了4 . 5 M P a ， 且目前继续有效。 该井之所以增注 效果较好， 是因为物理法和化学法两者作用的结果， 即 油层在污染堵塞严重的情况下，采用酸化措施溶解一 部分垢污，剩余部分的堵塞物在电脉冲解堵的作用下 比较容易被松动、排出，故能达到较高的增注效果。 3 - 1 8 2 2 6 0 1 . 2 2 6 9 2 . 8 2 3 . 4 / 1 0 3 - 2 0 1 2 6 2 4 . 6 2 8 0 2 . 0 3 4 . 8 / 1 2 3 - 5 6 2 3 7 4 . 2 2 4 0 2 . 8 2 0 . 6 / 4 3 - 2 6 6 2 6 0 0 . 3 2 7 1 3 . 3 2 6 / 8 3 - 2 9 5 2 3 5 2 . 6 2 3 8 4 . 8 2 4 . 4 / 5 2 - 2 6 1 2 3 3 9 . 2 2 3 8 8 . 6 4 2 . 8 / 7 2 - 2 2 1 2 3 5 1 . 0 2 3 8 3 . 0 3 0 . 4 / 4 表3 井下电脉冲解堵水井增注效果 有效期 / d 施工井号 射孔井段/ m 油层厚度 / m / 层 解堵前 解堵后 效果对比 日注水 注水压力 日注水 注水压力 增注水量 压差 / m 3 / M P a / m 3 / M P a / m 3 / M p a 1 0 1 8 . 5 1 0 8 1 3 . 5 1 0 8 - 5 . 0 1 5 0 4 1 1 7 . 6 1 5 5 1 4 . 2 1 2 4 - 3 . 4 1 6 5 7 1 1 7 . 5 1 8 2 1 5 . 3 1 1 1 - 2 . 2 9 4 5 4 1 8 . 6 1 4 5 1 3 . 5 9 1 - 5 . 1 1 0 5 3 2 1 6 . 8 1 1 1 1 4 . 8 7 9 - 2 . 0 8 5 2 9 1 8 . 5 8 7 1 5 . 2 5 8 - 3 . 3 1 2 7 3 8 1 7 . 0 1 0 5 1 4 . 8 6 7 - 2 . 2 8 8 5 经济效果整体评价 电脉冲解堵工艺技术在濮城油田推广应用取得了较 大的经济效益， 处理2 5 口油水井， 油井增油7 4 2 8 . 4 t ， 注 水井累增注5 5 m 3 ， 增注后井组对应油井产量上升， 累 积增油2 5 4 5 t ， 两项总计增油1 2 5 2 6 t ， 投入产出比 1 2 5 。 １） 电脉冲解堵工艺施工简单， 费用低廉， 单井 施工投入2 . 5 万元。 282 0 0 4 年第 7 期 第 20卷清 洗 世 界 28 参 考 文 献 [ 1 ] 马建国. 油气藏增产新技术[ M ] . 北京 石油工业出版社, 1 9 9 6 . 7 . [ 2 ] 张 祁. 高压电脉冲处理油层新工艺[ Z ] . 中采来邦石油科技 技术服务公司. 1 9 9 8 . ２） 一般结合修井及检泵作业实施， 因而节省大 量人力和作业费用。若作业一次按3 万元计，则2 5 口 井共节约作业费7 5 万元。 ３）施工后不产生二次污染，不排放污水，有别 于其它增产措施， 若与其它相关措施相比， 可节省各 种处理费用4 8 万元。 ４） 层系降水节能创效， 该工艺可针对性处理油 层， 避免对水层的处理， 若油井单井处理后减少产水 1 0 0 0 m 3 ，1 5 口油井累计少产水1 5 0 0 0 m 3 ，每m 3水 处理费用 1 0 元，共计节省处理费 1 5 万元。 ５） 工艺实施累计增油1 2 5 2 6 t ， 每吨按1 0 4 6 元 计， 总价值1 3 1 0 . 2 2 万元， 扣除投入费用6 2 . 5 万元， 直接创效1 2 4 7 7 . 7 2 万元。 6 结论和认识 性增强。 ２） 井下电脉冲解堵增产工艺过程直接作用于油 层，能分层段逐级处理，有针对性地对不同区块、层 系地质特点进行放电解堵作业，不会造成二次污染。 ３） 井下电脉冲解堵增产工艺处理油层影响半径 在0 . 5 ～1 . 5 m ，有效期平均达4 个月以上，增幅平均 4 ～8 倍， 特别是对中、 高含水井及常规酸化解堵效果 较差的井，增油降水效果更为显著。 ４）井下电脉冲解堵增产工艺现场施工简单，可 结合常规修井作业过程完成放电作业，占用时间短， 配套设备少，易于操作和管理。 ５）该技术是一种有效的物理解堵方法，不仅适 用油井解堵增产，同时也适用水井解堵增注， 有较高 的使用推广价值。 １）井下电脉冲解堵增产采油的机理主要在于， 它能对地层激发周期性压力波和强的电磁场， 制造微 裂缝，清除油层污染及堵塞，疏通、扩大储层连通孔 隙， 改善油层渗流特性， 使原油储积层与井筒的连通 （３） 正丁胺在铝表面上的吸附规律符合F r u m k i n 非理想吸附方程， 吸附自由能参数f 0 , 说明铝表面 极不均匀， 且已吸附在铝表面的缓蚀剂粒子之间有吸 引力， 这正是产生N O 3 -和正丁胺之间缓蚀协同效应的 根本原因所在。 由此， 可以推测有机胺盐与无机阴离 子之间对铝可能普遍存在有缓蚀协同效应。 参 考 文 献 [ 1 ]木冠南， 赵天培. 铬酸钾对铝在磷酸溶液中的缓蚀作用[ J ] . 中国腐蚀与防护学报, 1 9 9 8 ， 8 4 3 2 5 3 3 9 . 木冠南， 刘光恒. 稀土铈离子和非离子表面活性剂对铝的 缓蚀协同效应[ J ] . 云南大学学报 （自然科学版） , 2 0 0 0 ， 2 2 （1 ） 4 1 4 3 . 张天胜. 缓蚀剂[ M ] . 北京 化学工业出版社, 2 0 0 2 . 2 6 0 . M U G u a n - n a n , Z H A O T i a n - p e i . E f f e c t o f m e t a l l i c c a t i o n s o n c o r r o s i o n i n h i b i t i o n o f a n a n i o n i c s u r f a c t a n t f o r m i l d s t e e l [ J ] . C o r r o s i o n , 1 9 9 6 , 5 2 1 1 8 5 3 8 5 6 . S i n g h I , S i n g h M . E f f e c t o f m e t a l l i c c a t i o n s o n c o r r o s i o n a n d t h e h y d r o g e n a d s o r p t i o n b y c o l d - r o l l e d m i l d s t e e l i n i n h i b i t e d s u l f u r i c a c i d [ J ] . C o r r o s i o n , 1 9 8 7 , 4 3 4 3 5 4 2 . S d k i n e I , H i r a k a w a Y . E f f e c t o f 1 - H y d r o x g e t h e l i d e n e , 1 - d i s p k o s p h o n i c a c i d o n t h e c o r r o s i o n o f S S 4 1 s t e e l i n 0 . 3 s o d i u m c h l o r i d e s o l u t i o n [ J ] . C o r r o s i o n , 1 9 8 6 , 4 2 5 2 7 2 2 7 6 . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] （上接第8 页）