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流解堵提高防砂

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流解堵 提高
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张建良:应用射流解堵提高防砂井产能技术 45 应用射流解堵提高防砂井产能技术 张建良 肖然 彭斌望 岳继文(胜利油田孤东采油厂工艺所) 孙磉礅(胜利油田孤东采油厂) 摘要 分析了油井供液能力差的原因, 介绍了气液动力式声波发生器的解堵原理及 研制成功后的验证。现场应用表明,该技术 对低产低效并非常有效。 主题词 物理解堵原理低产低效井原 因现场应用 一、前言 绕丝管砾石充填防砂是疏松砂岩油层的主要防 砂工艺。孤东油田属河流相沉积,层系较多,油层 特点也各不相同,有相当一部分油井油层砂粒较 细,泥质含量较高,特别是。 度中值0.09质含量平均 ,胶结疏 松,地面原油黏度55。上述因素及 出砂一直是制约油田开发的主要问题,经多次试验 采用了多种防砂工艺,确定了以0.2、0.3~0.6黏土防膨 为辅保护油层的防砂工艺,使防砂问题得到了一定 的缓解,但仍存在着防砂井供液能力差、防砂有效 期短的问题。 二、影响供液能力的主要因素分析 要解决供液能力差的问题,必须分析研究影响 油井供液的主要因素。 l。阻力产生的原因 从原油生产过程可以看出,影响油井供液能力 的主要因素是近井地带特别是油井炮眼及附近的生 产阻力大。流体通过防砂层部分因其渗透性很好, 且渗流面积较大,阻力较小;炮眼区域的渗流面积 很小,是阻力产生的主要区域。由于射孔的面积 小,在射孔部位所形成的阻力损失很大。要减少阻 力,降低近井地带的原油黏度、增加射孔孔道充填 物渗透率和增加射孔面积是解决问题的关键。另 外,根据油层平面径向流的计算方法可以知道,井 底流动压力除与地层能量有关外,还与流体在地层 的黏度和地层的渗透率有关。从压降曲线可以看 出,近井地带的阻力是很大的,近井地带的阻力压 降与渗透率及充填半径有关。 2,影响渗透率的因素 (1)孤东油田地层水敏性较强,生产作业过程 中泥质胶结物遇水膨胀分散,使近井地带岩石的渗 透率下降,造成供液能力差。 (2)油井生产中,油层细颗粒随产出液运移, 并在砂粒孔隙间逐渐堆集,堵塞人为形成的渗透性 较好的近井地带,降低渗透率,造成供液能力差甚 至不供液。 (3)随液流移动的细颗粒通过砾石充填层,进 人生产管柱并沉积于绕丝管中心管内,造成不供液 (70 左右起出的绕丝管内有沉积砂,且均为地层 砂,砂粒较细)。 综合以上分析,绕丝管砾石充填防砂井近井地 带及防砂屏障因细微粒堵塞是造成油井产液量低或 不供液的主要原因,因此,防止和解除油井近井地 带及防砂屏障堵塞,是提高防砂井产能的有效途 径。目前,主要采用气液动力式声波发生器和自激 波发生器进行解堵。 三、气液动力式声波发生器原理 物质质点的有规则的运动称为波动。在波的传 播方向上波传递能量,在波所穿过的地方发生周期 性的振动。波分为两种,一种是横波,其振动方向 垂直于波的传播方向,油层的常用振波处理大多属 于纵波类。波的频率在2O~20000声波,超过20000波的穿透 能力很强,可较容易地穿过电磁波难以穿透的油水 层,同时也具有反射、折射、散射、衰减和吸收等 性质。到目前为止,通过研究已经认识到的采油机 理有以下几个方面。 l、振动波作用于地层,使地层内流体及储集 岩石随其一起振动。根据油水及岩石物质密度不同 而产生不同的振动加速度和振幅,使两种相态的物 质界面产生相对运动;当相对运动达到一定强度时 就会产生撕裂的趋势,从而使原油与岩层的亲和力 减弱,使原油脱离岩石表面,而水和油的界面则在 维普资讯 (2006.7) 高频振动波的作用下形成油包水或水包油型乳状 液。由理论推断,在弹性场内渗流速度可提高100 倍以下,这已经由实验得到证实。例如,在3~ 20000度为200W/m 的简谐振动场 内,水和原油通过胶结砂岩的渗流速度增加19倍。 2、当高频振动波作用于油层时,其脉冲压缩 波使岩层的应力发生时大时小的变化,这种应力的 周期性变化使得流体孔道壁面上的黏附力发生变 化,切向应力也发生周期性变化,从而改善油层的 泄油剖面,提高其流动能力。 3、振动波具有较强的穿透能力,它能较容易 地进人电磁波无法进人的油水层,使地层流体会随 振动波做快速往复振动而疏通油流通道,提高地层 渗透率。 4、在振波场中,原油分子结构在剧烈振荡作 用下,进行周期性的排列组合,尤其空化作用可以 使原油物质的分子链断裂而减小分子量,从而降低 原油的黏度。据有关资料报道,在较强振动波的作 用下,可以使非牛顿流体显现牛顿流体特征。 5、由于高频振动波的振荡及空化作用,使石 蜡凝结前就成为极细的微粒悬浮于原油流体中,并 可使长链分子发生断链,从而降低固化湿度。此 外,振动的热效应还可以使固结的蜡变转和溶化而 起到清防蜡的作用。 6、振动波的防垢解堵作用,由于振动波具有 极强的穿透能力,可以穿人垢层微孔中,使盐垢每 个质点都能得到巨大的加速度。由于垢的组成物质 不同,其弹性模量不同,则声阻抗、振动速度及加 速度也不相同,从而使界面上产生强烈的剪切力, 使垢层物质变为微粒状而从附着介质上脱落。 根据以上原理,成功应用了气液动力式声波发 生器。它是以高速气体和高速液体三}昆合体作为动 力源产生声波。研制成功后经过大量室内试验及理 论计算得出如下结论: 当振动频率大于105动波向地层惨 人的有效深度不超过3当振动频率为05动波向地层 渗入的有效深度为3~10当振动频率为104动波向地层 渗入的有效深度为0当振动频率小于103动波向地层渗 人的有效深度大于可见振动频率越高,振动波向地层渗人的有效 深度越小,但能量比较集中,所涉及范围内处理强 度较大;振动频率越低,有效渗人深度越大,但能 量比较分散。室内实验结果与上述理论计算基本上 是吻合的,由于室内解堵实验所选用的声波发生器 的频率为200 1000而其有效解堵深度应在 是,解堵效果除了与振动频率有关 外,还与振动幅值的大小密切相关。高频率大振幅 尽管渗人深度小,但对近井壁区域的处理效果比较 好。既要在近井壁区域得到好的解堵效果,又要使 解堵深度增加,就必须使用低频高振幅的发生器。 现场所采用的两种型号环腔声波解堵器,其振动频 率在200动幅值属于中等偏下,其有 效解堵深度为30~40四、现场应用 气液动力式声波发生器主要应用在油层堵塞停 产的油水井,施工时下人井内,对准油层,用高压 混合气液作为动力。当高压混合气液通过气液动力 式声波发生器时,气液动力式声波发生器产生高频 纵波对油层进行解堵。地层的污染物由于油套环空 的负压排出井筒,经现场应用5口井,平均单井日 增液量18.6m ,日增油1.3t,动液面平均提高 159.4m,累计增加液量9654m。,累计增油844t。 其中4井施工后液量由修前的24.8m 上升到38.4m ,油量0.8t/t/d,取得 了较好的经济和社会效益。 在上述实验油井的基础上,下一步将继续开展 实验,并做好生产情况的跟踪,及时进行产量的回 访和落实。 丑、结论 从本项研究所进行的实验可以得到以下两点认识: l、流体动力式声波发生器用于绕丝筛管的解 堵效果是明显的。由于实验泵压较低且排量小,动 力源的额定排量只有4.8m。/h,因而实验中的作用 范围和强度都比较小。如果增加泵压和排量,可提 高振动频率和作用强度,进而提高解堵效果。 2、应结合实际地层情况及地下流体的有关资 料和条件,合理选择和改进流体动力式声波解堵 器,并进一步完善解堵实施工艺以提高作用效果。 (收稿日期2006—05—10) 维普资讯
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