油气藏增产新技术.ppt

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1、油气藏增产新技术,序言,80年代后期进入90年代以来，在我国，关于油气藏增产的各种新技术大量出现，有的已经形成了一定规模的工业应用。如高能气体压裂技术，截止1995年底，全国各油田累计施工700多口井，增油7万多吨，成功率达90%以上，有效率达70%以上。水力振动技术自1991年6月投入现场使用以来，已施工850多井次，增产增注效果明显，累计增油20多万吨，增注达300多万立方米。,高能气体压裂增产技术井下脉冲放电增产技术油藏人工地震处理技术油水井水力振荡增产增注技术井下超声波增产技术稠油油藏电磁波和微波加热技术油藏微生物处理技术深穿透射孔增产技术,油气藏增产新技术,基本原理：利用脉冲加载并控

2、制压力的上升速度，使迅速释放的高温高压气体在井筒附近压开多方位的径向裂缝，使储层中的天然裂缝能够与井筒连通，从而达到增产目的。国外，主要是美国和前苏联，从70年代，特别是80年代以来，进行了大量的室内外试验、机理及现场应用。国内，起步晚，但发展快，1986年以来，现场施工试验获得了可喜的成果。,高能气体压裂增产技术,火工的有关知识国外高能气体压裂技术发展现状高能气体压裂的增产机理及理论研究高能气体发生器的研制高能气体压裂的压力检测及施工工艺高能气体压裂技术应用效果,高能气体压裂增产技术,火工的有关知识 爆炸与燃烧 燃烧是物质进行的剧烈氧化还原反应，并伴随发热和发光的现象。通常所称燃烧指物质与空

3、气中的氧气化合引起剧烈氧化现象，而火药燃烧是一个复杂的物理化学过程。火药表面受到点火作用加热后，开始分解、气化，气化后产物在气相中继续进行化学反应，将火药中储存的化学能释放出来。按反应速度分完全燃烧和不完全燃烧；按燃烧稳定性分稳态燃烧和非稳态燃烧。,高能气体压裂增产技术,爆燃：燃速很快，伴有火焰、火花，并且燃烧着的粒子四面飞散、不需要外界氧的燃烧。爆炸：极短时间内发生能量转变或气体体积急剧膨胀的现象，是由迅速的物理或化学变化所引起的。爆炸一般分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。炸药爆炸属于化学爆炸，有三特征：反应的放热性36MJ/kg；反应的高速性10-6s；生成大量高温高压气体产物6001000

4、L/kg。,高能气体压裂增产技术,火工材料 火药：是在无外界供氧条件下，可由火花、火焰等外界能源正常引燃，并迅速进行有规律的燃烧，同时生成大量热和气体产物的混合物。广义上，火药属于炸药。通常由氧化剂、粘结剂、可燃剂及附加剂等组成。火药能量性质主要由爆热、比容、火药力或比冲等表征。,高能气体压裂增产技术,发射药单基火药双基火药三基火药固体火箭推进剂气体发生剂黑火药起爆药炸药猛性炸药黑索金奥克托今混合炸药油气井射孔弹用耐热混合炸药,高能气体压裂增产技术,国外高能气体压裂技术发展现状 美国高能气体压裂发展情况 1858年，美国德瑞凯首创性发现了改造油层从而使油净增产。1860年，丹尼斯第一次成功使用

5、步枪火药改造油层。1864年11月，罗伯茨申请了第一个油井爆炸增产专利。之后80多年，人们利用井筒爆炸技术使油井增产，其中有步枪火药爆炸器、黑火药爆炸器、硝化甘油爆炸器。70年代，出现种种高爆产品，如浓硝基甲烷炸药、可压缩液体炸药、散装固体推进剂、液体推进剂等，同时试验室研究及理论研究有了新的突破，油田试验逐渐扩大规模。,高能气体压裂增产技术,所研究的爆燃压裂技术有动力压裂、运动压裂、辐射压裂、炸药及火药爆燃压裂、压档诱生爆燃压裂、液体推进剂多层段高能气体压裂及套管井燃烧压裂等。技术特点是对井筒危害小、成本低、清井快、增产效果明显。采用的实验方法及测试手段比较先进，其技术有爆燃时压力时间相关曲

6、线测定技术、实验室物理模拟及裂缝设计和控制技术、爆燃压裂井段裂缝几何形态照相技术、裂缝形态井下电视录像技术。,高能气体压裂增产技术,应力压裂气体发生器的应用 应力压裂技术是美国Servo-Dynamics公司研制的高能气体压裂工具，已有近30年历史，施工井次已达4000口以上，应用也最广。其中95%在套管井中进行，5%在裸眼井中进行，处理深度904268m，缝长可达10m以上。可适应的压力范围伟1.72541.4MPa，一般可增产69%279%。应力压裂技术可应用于新井的油气层增产处理，包括多次处理，也可在水力压裂等工艺措施前或工艺措施后进行处理，还可应用于不宜进行水力压裂及酸化处理的油层，如

7、水敏性油气层。,高能气体压裂增产技术,应用实例 东得克萨斯油田某注水井：岩性：细砂岩，孔隙度14%，渗透率510-3m2。井况：该井第一次酸化处理未成功，用水泥封固后射孔，再次酸化处理仍未成功，又用水泥封固、射孔。应用压裂前，该井注水量1.98m3/h，注入压力为6.9MPa；应力压裂后，注入量上升到2.64m3/h，而注入压力下降到1.38MPa。中阿但特戴维油田某油井：岩性：砂岩，孔隙度7%，渗透率1010-3m2。井况：该井由于细砂堵塞了射孔孔眼，因而产量很低。应力压裂前，该井的原油产量为1.5m3/d，压裂后上升到4.0m3/d，一年后产量仍有3.5m3/d。,高能气体压裂增产技术,前

8、苏联高能气体压裂技术发展情况 60年代末，大量使用由军工厂生产的带壳体气体发生器（AC），并形成成套的技术规范。70年代开始，主要使用无壳气体发生器（AC-5型、AC-6型和BK-150）。目前主要使用的是 BK-100型和 BK-150型，施工井深10006500m，最高井温达200，最大装药量可达140kg。OC（氧化燃烧混合物）进行高能气体压裂是一项新研制的具有较大发展前途的方法，装药的燃烧速度更为缓慢，最大装药可达1t左右，常用药量为400500kg，施工井深已达2500m。,高能气体压裂增产技术,油田应用效果 杜玛兹油田：自1980年开始应用，到1984年共施工66井次，累计增油2.

9、04万t，施工成功率60%，一次施工平均增油309t。含水2040%，施工一次平均增油223t；含水4060%，施工一次平均增油176t；含水6080%，施工一次平均增油591t；含水 80%，处理效果变差，且不经济。乌津油田：19721977年共处理214井次，42口井无法估算效果，按172口井计算，有效井次101，占58.8%，有效井的平均有效期为120天，共增油18万t。总体看，前苏联在现场应用规模、技术成熟性、压裂效果等方面均优于美国，值得借鉴。,高能气体压裂增产技术,美国与前苏联在高能气体压裂理论研究及设计方法方面的比较 前苏联：基于理论分析及由室内模拟实验得到的装药不能在窄裂缝中燃

10、烧的结论，认为在高能气体压裂过程中，裂缝的起裂、扩展及延伸机理与水力压裂相同。通过研究，形成了一套包括描述火药的燃烧、热交换，流体向地层的流动，流体在井筒中的流动，燃气的泄流规律，裂缝的起裂及其延伸、扩展等在内的19个方程组成的设计计算方法。美国方面：通过室内模拟实验及现场试验，证实了高能气体压裂在恰当的加载速率下形成多条径向裂缝的事实，因而对多条径向裂缝的起裂及延伸、扩展、闭合，套管保护及高能气体压裂的设计、控制做了大量研究，并进行了多缝网络增产效果分析，形成初步设计方法，但有待进一步完善。,高能气体压裂增产技术,高能气体压裂的增产机理及理论研究 高能气体压裂的特点 压力时间过程：,剧烈反应

11、过程，在几毫秒或几百毫秒内完成，能在地层中形成多条随机裂缝而又不伤害地层。,高能气体压裂增产技术,不论哪种类型高能气体压裂，均有成本低廉、工艺简便、动用设备少、对施工场地无特别要求、工艺时间短、增产增注效果好、经济效益好、对油层伤害小，对环境无污染等优点，因此具有广泛应用前景。,高能气体压裂增产技术,高能气体压裂的增产机理 增产原理 气体发生器内的发射药和固体推进剂点火后，在几毫秒内迅速爆燃，产生压力近100MPa，温度2500 的高速气流，使井壁地层产生井径50100倍或200倍的径向裂缝，与天然裂缝相沟通。裂缝方向随机，基本都不垂直于最小主应力方向，地层应力控制下，对裂缝造成剪切、错动效应

12、，形成不闭合的自行支撑的裂缝。高温、高压、高频冲击气流使多条裂缝缝面处岩石产生少量崩垮、剥落的碎屑，其硬度与岩石完全一致，他们也会变成自行支撑裂缝的支撑物。,高能气体压裂增产技术,解堵原理 产生径向多条裂缝穿过井筒附近的污染带，形成新的油气流动通道；发射药或固体推进剂爆燃时，产生的爆燃气流温度在2500 以上，压力近100MPa，会向一切孔隙冲击，随反应进行，冲击不断产生，形成高温、高压、高频冲击气流波，将孔隙中堵塞物冲刷、清扫干净；产生高能气体同时产生冲击波、超声波、强声场，穿透性能极强，作用于油层，可疏通油流通道，降低毛细孔道表面张力，使原油降粘、除垢并解堵、清防蜡，抑制细菌生长和聚集，提

13、高泄油能力；处理后2h，井底还维持足够高的温度异常。高温场可以溶解蜡质、胶质和沥青质沉积物，同时，温度升高使原油粘度降低；燃烧生成的CO、CO2、N2、NO、HCl的生成物进入油层，前二者易溶于原油，降低原油粘度，提高溶解蜡及胶质、沥青的能力。后二种均易溶于水而产生腐蚀性强的硝酸和盐酸，对地层进行酸处理。,高能气体压裂增产技术,高能气体压裂的理论研究 研究结果表明：可压出多于2条径向裂缝，裂缝条数取决于升压速度；增产倍数一般为1.52.5倍，但设备少、工艺简单、成本低廉；已经有了接近实测结果的设计方法，可有效避免套管和水泥环的损坏；设计的基本原则是采用低燃速、大药量的装药，压出35条较长的径向

14、裂缝；适用于不同井别的的油气井，如探井、生产井和注水井等，对沙漠油田超深井和滩海油气井有特殊适应性。,高能气体压裂增产技术,高能气体发生器的研制,高能气体压裂增产技术,高能气体压裂增产技术,高能气体压裂的压力监测及施工工艺 高能气体压力监测 铜柱法测峰值压力 铜柱测压器的敏感元件是铜柱。当承受到巨大压力时，铜柱就会被活塞压挤变形，由变形后的尺寸，直接按工厂给出的表格计算出铜柱承受的最大压力压力峰值。,高能气体压裂增产技术,高能气体压裂增产技术,P-t测试仪器测压力变化过程 高能气体压裂动态监测仪主要用于监测井下爆燃瞬间压力变化过程。功能构成：由地面仪器和井下仪器两部分组成。地面仪器包括微型计算

15、机和专用接口面板；井下仪器包括撞击上电机构、电子线路、电池组、点火系统、压力传感器及机械外壳等。,高能气体压裂增产技术,工作原理 井下仪器上电后，控制模块使点火头与点火源相连，同时启动采集与记录模块，将火药点燃后造成的井筒压力变化过程记录下来。压裂结束后，将监测仪提出井筒与专用连接口面板连接，读出电子记录模型中的P-t过程。,高能气体压裂增产技术,高能气体压裂施工工艺 电缆起下、液柱压档、地面引燃施工工艺 用射孔电缆将气体发生器下到目的层段，采用液柱压档，地面通电引燃。（压档液高度不得小于500m）。该工艺适用于各种气体发生器，可用于中深裸眼井及套管井，具有设备少、施工周期短、安全可靠等优点。

16、,高能气体压裂增产技术,油管输送、分隔器与液柱复合压档、撞击引燃施工工艺 用油管将气体发生器、p-t监测仪、撞击起爆器及封隔器等输送到设计井深。该工艺具有不动用电缆及射孔车，现场生产单位易于接受，能充分利用火药燃气能量，适应其境条件等优点。,高能气体压裂增产技术,两种施工工艺对比,高能气体压裂增产技术,高能气体压裂技术应用效果 高能气体压裂技术适用范围 钻井过程中钻井液污染的探井和生产井；井下作业中压井液污染的探井和生产井；生产过程中机械杂质堵塞的井；酸化后酸渣造成二次堵塞的井；水力压裂后填砂裂缝被污染或裂缝闭合而使产量下降的井；致密坚硬的油层因破裂压力较高，水力压裂难以实现的井；裂缝发育的灰

17、岩、砂岩油藏井；水敏、酸敏油气井；有些井隔层太薄，担心水力压裂压窜，可采用高能气体压裂；注水井注水压力较高或需要调剖增注的井；高能气体压裂与酸化措施综合处理；由于设备、水源、道路等问题难以进行压裂、酸化处理的井。,高能气体压裂增产技术,施工效果评价 对套管、水泥环影响的评价 大庆油田对10口井压裂前后分别进行了声幅或声波变密度测井，对11口井进行了井径检查。井径检查结果：11口井中8口井的井径在压裂前后是一致的，有2口井径变化小于2mm，有一口井径变化小于3mm。水泥环胶结检查结果：10口中有4口水泥环胶结未发生变化，4口井水泥环胶结由良好变为中等，2口由良好变为不好，但目的层与非目的层之间的

18、夹层不窜槽。总体看，对套管内径影响很小，对水泥环胶结有一定影响，但不会引起窜槽。,高能气体压裂增产技术,经济效益评价 中原油田 自引进项目以来共压裂13口井，15井次，工艺成功率100%，措施有效率87.5%。到1995年1月30日为止的6口油井、7井次实施的高能气体压裂累计增油23718t，单井平均增油395t，平均有效期139天。吉林油田 截止1994年底，累计作业300余口套管井，施工成功率100%，有效率70%，增油18651t，按每吨原油550元计算，可创经济效益1025.8万元。长庆油田 截止1992年12月底，共施工51井次，增油8971t；注水井增注后，油井产量上升，累计增油2

19、689t。,高能气体压裂增产技术,超深井高能气体压裂试验研究 于1992年9月对塔里木深井与超深井进行了高能气体压裂，共试验了9口井、17井次。,高能气体压裂增产技术,试验说明：高能气体压裂成本低、施工简便，不受道路、水源及井场条件限制。对于深井与超深井，由于地层破裂压力高，水力压裂和酸化工艺难以进行，因此，高能气体压裂可作为深井与超深井水力压裂的预处理措施。将高能气体压裂与其它增产措施（水力压裂、酸化）结合，将会取得更好的增产效果。,高能气体压裂增产技术,高能气体压裂技术目前国内应用现状 1995年3月11日统计结果：全国各油田累计施工700多口井，增油7万多吨，成功率90%以上，有效率70

20、%以上。高能气体压裂技术已基本趋于成熟，主要体现在：作用机理基本清楚。四种作用效应：机械、水力脉冲、热和化学作用。机械造缝效应为主。形成一套设计方法和设计软件，可将地层参数、井筒参数、射孔参数、装药参数进行综合设计计算。形成两套基本的施工工艺电缆起下工艺和油管起下工艺。初步形成了压裂弹产品系列。有壳弹系列有径向泄气有壳弹和轴向泄气有壳弹，无壳弹有常温型和耐高温型。具备现场测试的基本手段。铜柱压力峰值测试、井下P-t过程测试和井口点火监测。可以保证不对套管造成破坏。技术的覆盖面宽，可在1006000m井深探井、生产井、注水井，砂岩、灰岩、泥岩上应用。,高能气体压裂增产技术,但亦存在一些问题，如技

21、术服务市场比较混乱；套管保护问题、技术适应性定量化问题、压后效果预测研究还不够。另外，实验室机理研究、理论研究还不够深入，设计、检测、效果预测技术均未跟上，随应用推广，这些问题有待于逐步解决。,高能气体压裂增产技术,井下脉冲放电设备的结构及原理 井下脉冲放电设备的结构及原理 井下脉冲放电增产技术原理 在充满水和油水混合物的井里产生一定频率的高压脉冲电流，对地层激发周期性压力波（放电瞬时压力可达50MPa）和强电磁场，利用产生的空化作用解除油层污染，并对地层造成微裂缝，其影响半径可达0.51.0m，从而达到解堵增产增注目的。产生效果：产生压力波和空化作用，解除油层孔道沉积物；反复辐射压力波交替作

22、用于岩层，改造裂缝和产生新裂缝；脉冲作用下，压差交替变换大小和方向，使液体由滞留区向排液活动区流动。,井下脉冲放电增产技术,脉冲发生器的结构及原理 乌克兰井下放电设备技术参数 井下放电仪分4个单元：转换器；储电单元；放电单元；电极。,井下脉冲放电增产技术,放电工作过程,井下脉冲放电增产技术,放电原理 将液体中的电极对加上足够的高压，使之产生击穿而形成放电孔道。伴随放电孔道很小体积的液体爆炸而释放大量的能量。,井下脉冲放电增产技术,放电强声场对岩心的作用 井下放电实质上是利用特殊手段在井下产生强声场，并作用于油层来改善其特性。,井下脉冲放电增产技术,俄罗斯井下电动液压源解堵技术 通过井下液体中脉

23、冲放电，在地层中造成压力脉冲达到增产增注目的。仪器主要技术参数 总电容量：500f；要求功率：300W 放电能量：1500J；井下仪器：直径102mm，长度 4820mm，重量130kg；放电周期：20s；地面仪器：尺寸360mm320mm 放电电压：22002350V；130mm，重量10kg；耐温：85；耐压：60MPa；工作电源：220V20V，50Hz；所用电源：普通三芯射孔电缆,井下脉冲放电增产技术,仪器放电作用 地面用220V、50Hz的点源供电至井下仪器，井下仪器内若干电容充电至22002350V时，释放出储存在电容器中的大部分能量，在两个电极间形成一个等离子区，产生冲击波，通过

24、射孔孔眼冲击孔眼周围地层内的污染物。当等离子区达到最大时，地层压力大于井筒内压力，迫使近井区域内被冲散的污染物反吐到井筒内，经过多次放电，即可解除污染。,井下脉冲放电增产技术,中国石油天然气总公司勘探开发研究分院的井下电液压冲击震源 将电压冲击波震源下入油层部位，用40005000J电能对堵塞的油层或低产井进行冲击处理。另一口井放置检波器进行信息接收，分析声波速度及声幅衰减得出井间地层介质特性。,井下脉冲放电增产技术,发射解堵冲击震源系统由电缆绞车、地面控制箱和井下电液压冲击震源组成。震源主要技术指标：井下储能（可调）：10005000J 震源直径：89mm；长度：8m；耐井温：80；放电频率

25、：1次/min；耐压：1520MPa。接收系统由电缆绞车、井下检波器、数字采集接收机组成，主要技术指标：分辨力：5%；换能器转换灵敏度：100 V/Pa；耐温：80；井间跨距：200m。,井下脉冲放电增产技术,井下脉冲放电增产技术油田试验情况 克拉玛依油田使用乌克兰技术的试验情况 1994年5月，新疆石油管理局与鞍尼公司合作，将引进的井下放电设备在克拉玛依油田进行放电作业，施工19口井，可对比井15口，有效井12口，有效率达80%；到1994年9月8日为止，增油1004t，平均单井增产83t；增注3000m3，平均单井增注1000m3，从水井来看，三口井全部有效，有效率100%。,井下脉冲放电

26、增产技术,认识与体会 注水井放电效果好；油井见效需油井本身能量足；放电作业有效另一原因是改善了油层渗透性；放电次数对效果有影响；油层作业时，能分层段处理，可避开水层和干层；施工工艺简单，可在常规修井作业时施工，成本低，配套设备少，具有较高的推广应用价值，投入产出比为1：7。,井下脉冲放电增产技术,大庆油田使用俄罗斯技术的试验情况 井下电动液压源解堵技术自引进以来，先后在大庆油田的4口油井和1口注水井进行了试验，工艺成功率100%，有效率100%，油井增油66.7%80%，水井增注123.5%，获得了较好的应用效果。,井下脉冲放电增产技术,油藏人工地震处理技术机理研究情况 国外：前苏联学者萨洛夫

27、斯基根据油田的油水产量水平与附近的天然地震有关的现象，在1970年提出了用振动法处理整个油层的想法。大约10年后，在设计和生产比较经济的震源方面取得了成功，研制出了井下震源和地面震源。美国也研制出了气体爆炸震源和各种结构的气动震源。国内：吉林油田与国家地震局工程力学研究所合作，于1990年开始研究，经过三年的艰苦努力，先后在扶余和新立油田三个区块进行了增产测试，效果显著。大庆、玉门、克拉玛依等油田也展开了试验，效果比较好。辽河油田使用双偏心式可控震源在曙光油田稠油区块进行试验，总有效率达75%。,油藏人工地震处理技术,机理研究情况 前苏联人Gadiev曾于1977年用粘度计计量了一定容积的聚丙

28、烯酰胺溶液在不同激励时间的流动时间，测试了1mm、频率为30、50、60Hz的波场，在持续6h的声波作用下，流速增加了0.51.0倍。前苏联Dyblenko等人在1989年把200Hz声波加到储集层岩样中，在声波作用下煤油产出量增加12%。1982年，前苏两人Snarsking用细粒石英砂研究在声波场作用下水驱油过程，使用频率9-40Hz，驱油效率增加19%。,油藏人工地震处理技术,国内，石油大学对超声波提高多孔介质油气渗透率进行了长期的卓有成效的研究。但是尚未见到有关人工地震增产机理试验研究的报导。西安石油学院对此使用不同岩心进行了研究。,油藏人工地震处理技术,位移振动对天然岩心渗透率影响的

29、实验研究 实验分三部分：一部分使用天然露头砂岩岩心；一部分使用油田天然岩心；另一部分使用含束缚水的油田天然岩心。,油藏人工地震处理技术,振动频率变化对岩心渗透率的影响,油藏人工地震处理技术,位移振动对岩心采收率的影响人造岩心实验及结果：振动与不振动相比，出油后的见水时间要推迟；无水采收率都有提高；最终采收率绝大多数都有提高；残余油饱和度绝大多数都有减小；以上各种现象与振动频率的变化无明显关系。,油藏人工地震处理技术,天然露头砂岩岩心实验及结果,油藏人工地震处理技术,天然油田砂岩岩心实验及结果 用一块岩心，选用几种频率进行振动，分别测出采收率。实验结果可以看出，在一般情况下，含束缚水的天然岩心在

30、振动条件下水驱的无水采收率和最终采收率比在不振动条件下的都要高一些。,油藏人工地震处理技术,位移振动对岩心束缚水影响的实验 用吉林油田一块天然岩心进行实验，在6种频率下改换4种振强激振，每一组频率和振强都振动1小时左右，连续振动。结果发现，束缚水饱和度均未发生改变，说明一般位移振动上不会改变岩心的束缚水饱和度。,油藏人工地震处理技术,实验结论：在含束缚水岩心的水驱过程中，进行位移振动处理，能收到有利于提高水驱采收率的效果，可以推迟见水，提高无水采收率和最终采收率，使岩心水驱结束时残余油下降，而这些结果对频率振动频率选择没有太多要求。据有关评述介绍，人工地震可以降低原油粘度；降低流体在地层岩石孔

31、隙中的毛管压力，降低多相流体的界面张力，改善岩石的润湿性，人工地震还有助于解除地层岩石孔道中的颗粒堵塞。,油藏人工地震处理技术,人工地震震源设备 人工地震处理油层技术是利用地面人工震源产生强大的振动场，然后以机械波的形式对油层进行大面积振动处理的一种物理方法。目前，国内基本上是地面人工震源，而且主要是用的是哈尔滨国家地震局工程力学研究所研制的不同吨位的双偏心式可控震源。,油藏人工地震处理技术,双偏心式可控震源,油藏人工地震处理技术,国内油田应用及效果评价 吉林油田油藏人工地震处理实践 先后在扶余油田东25-30和西十6-032井区、中深井区新立油田的9-18井区进行了六个周期的振动增产实践，效

32、果相当好，重复性也相当好。以东25-30井区为例。基本情况 该井区位于东十一站境内，位于扶余油田东北边缘，属油水过渡带，油层埋深379470m，是最贫瘠的区块。投产后长期未注水补充能量，地层压力由4.4MPa降至2.2MPa，油层供液能力差，措施效果也差。,油藏人工地震处理技术,效果分析 震动进行了两个周期，累计震动时间达225.5h，震动半径400m，波及面积上有油井17口，可对比井14口，有效井9口，有效率达64.3%，震动效果表现为油井的“三升”（即产液、产气、动液面上升）和“三降”（即含水、原油粘度和凝固点下降）。,油藏人工地震处理技术,通过研究，认为与其它增产措施工艺技术相比，人工地

33、震具有以下优点：是在不影响油井正常生产条件下进行的，不需要任何井上或井下作业，避免了因占井作业造成的产量损失；一点震动就可以大面积处理油层，波及半径达400m，在波及面积上油井油效率达82%；适应性强，对浅井、中深井，中、低、特低渗油层，低产、中、高产井，低、中、高含水井都有效 对油层无任何污染，相反还具有振动解堵、疏通孔道的作用；不存在对环境的污染，具有环保效益；节省人力物力，投资少，见效快，效益高，简单易行，便于推广。,油藏人工地震处理技术,增产增注机理 国外早期研究概况 早在1957年，苏联的C.M.加奇也夫首次进行了水力脉冲振动法处理近井地层的矿场试验，获得了成功。从1967年起，此法

34、开始应用于石油矿场企业之中。在1967年至1975年期间，阿塞拜疆、巴什基里亚、奥乐布尔格和克拉斯诺达尔油气管理局统计资料表明，应用水力脉冲振动法的经济效益较好。,油井水力振荡增产增注技术,水力脉冲波振动器的基本结构 属于滑阀型。振动器由内套、外滑套及球状铰链组成。内套的顶部是连接油管的变换接头，施工时，工作液由油管流经套管，并从其斜向槽孔中流出，推动外滑套转动。工作液周期性从外滑套斜向槽孔中流出，形成水力脉冲冲击波。,油井水力振荡增产增注技术,美国的早期研究 早在50年代，美国就开始了声波增产原油技术的研究，并且取得了初步成功。1954年2月，博丁博士申请了“提高采油量的声波系统”的专利。美

35、国图尔萨大学的布兰登博士接连申请了二十多项声波增产技术方面的专利。美国休斯敦SPOR公司也研制了一种井下深波发装置，在两口井上试验成功，产油量明显增加。声波增产设备大都是以机械脉冲振荡型为主。基本构造分为两部分：一是声波发生器，二是声导器。具有结构简单、牢固耐用、成本较低等优点，但功率小。,油井水力振荡增产增注技术,声波的有关特性 波在其传播方向上传递能量；油层常用振动波处理大多是纵波；声波可在空气、固体和液体中传播，在空气中传播能量衰减很快，而在固体和液体中衰减较小。振动波穿透能力很强，可以穿过电磁波无法穿透的油水层，同时具有反射、折射、散射、衰减以及吸收等性质。,油井水力振荡增产增注技术,

36、振动波的物理作用 机械作用：振动波迫使传播介质做剧烈运动，产生强大的单向力作用，可疏通泄油孔道，用于防蜡、防垢、解堵及提高地层流体的流动能力。空化作用：一定频率的振动波会使液体中原有的或新生的气泡产生共振。波的稀疏阶段，气泡迅速膨胀；波的压缩阶段，气泡很快破灭，消灭瞬间，气泡内部可达几千度的高温，压力达几千大气压，消灭过程中产生加速度是重力的几千倍。其能量足以粉碎一定尺寸的物质微粒。热效应：振动波通过介质，介质吸收一定能量，引起局部升温，频率越高，热效应越显著，对降粘、熔蜡有一定作用。,油井水力振荡增产增注技术,振动波增产机理 振动波作用于油层，地层内流体及其储集层随之引起振动；高频振动波作用

37、于油层时，其脉冲压缩波使油层岩石应力发生时大时小变化；振动波具有较强穿透能力；振动波场中，原油分子结构在剧烈振荡作用下进行周期性排列组合，尤其是空化作用可以使原油分子键断裂，分子量减小，降低粘度；高频振动波的振荡及空化作用，使石蜡在未凝结前形成极细的微粒悬浮于原油流体中，使长链分子断链，降低固化温度，热效应使蜡变软和熔化；振动波的防垢、解堵作用。,油井水力振荡增产增注技术,振动波处理油层技术的应用前景 是一种先进的原油增产技术，不会对油层产生二次污染，经济效益明显，操作简单，投入费用低。可以用来油井增产、压裂裂缝、降粘降凝、破乳脱水及乳化、防堵清蜡、防垢除垢、水井增注、降低油井含水、提高油田最

38、终采收率。,油井水力振荡增产增注技术,现有的井下水力振荡设备、原理及施工工艺 水力振荡器的结构及原理 水力振荡器的结构 为腔形结构体，在外流 作用下会诱发周期性剧烈的 自激振荡，并产生辐射声波。,油井水力振荡增产增注技术,Helmholtz空腔内的流体流动与振荡 腔内流体的流动速度远小于中央的射流速度，在射流与腔内流体的交接面上存在剧烈的剪切运动。油运年型的存在，交换面两侧流体发生能量交换与动量交换。交接面上速度连续，附近存在速度梯度很大区域，因剪切流动而产生涡流。射流剪切层内的有序轴对称扰动与喷嘴边缘碰撞时，产生一定频率的压力脉冲，从喷嘴喷出的射流、其速度、压力均呈周期性变化，从而形成脉冲射

39、流（自激振荡）。,油井水力振荡增产增注技术,Helmholtz空腔内的两种振动 流体动力振荡 表现为剪切层自持反馈式振荡，其振荡频率近似与射流速度成正比，而与腔深关系不大。声谐驻波振荡 表现为腔室内剪切层中声谐波的强烈耦合作用，其振荡频率与流速关系不大，而与腔深近似成反比。,油井水力振荡增产增注技术,振荡频率的选择 高频下的压力波，能量衰减快，渗入地层孔道距离短，优点是能量集中；振荡频率较低时，能耗慢，渗入地层深度大，但能量不集中。考虑到Helmholtz腔内剪切层高频扰动及中、低渗透层机械杂质堵塞一般发生在近井壁周围，研究中选择的设计频率为4000Hz。有效渗入深度可达20cm左右，加上射流

40、对井筒壁的冲刷作用，能满足消除近井地层污染目的。产品实际频率11001300Hz。,油井水力振荡增产增注技术,水力振荡工艺原理及适用范围 工艺原理 把水力振荡器对准油层，靠地面水泥车把液体传入井下后，通过振荡器产生高频脉冲式水流直接喷射油层。该工艺主要用于清除近井地带的机械杂质、钻井液和沥青质沉积，破坏碳酸盐类沉积，形成不闭合裂缝，使地质孔道中的机械杂质松动脱落，并在大排量洗井时排出地面，从而达到解堵增产、增注的目的。,油井水力振荡增产增注技术,水力振荡施工的选井条件 地层渗透性好，由于钻井液第二次污染造成井壁附近后期堵塞的井；地层泥质含量较低的井；地层出砂较轻的井；转注初期吸水能力较强，但在

41、注水过程中由于水质不合格造成的后期堵塞的井；油井生产正常，转注后不吸水或吸水较差的井；在酸化或压裂过程，由于排液不及时造成近井地带堵塞的井；稠油井不宜使用该工艺；不适宜于高压低渗透油藏。,油井水力振荡增产增注技术,工艺方法 下水力振荡施工管柱，把工具对准油层顶部，用清水反洗井把井筒洗净。水泥车循环工作液振荡开始，自上而下每隔0.52.0m为一个振荡点，每个振荡点1015min，水泥车上泵压控制在1015MPa，直至振完全部设计点。再用清水大排量反洗井，直至把井筒全部洗净为止。起出振荡管柱，下入生产管柱，正常生产后交井。,油井水力振荡增产增注技术,施工时，可以根据不同井况采用具体方法：对油层较薄

42、的井采用下一级振荡器施工；对油层厚度大、井段长的井，采用二级振荡器；对油层单一、厚度较小、堵塞严重的井，采用强磁振荡增注，把工具直接对准油层长期振荡解堵；对地层含有泥质成分的井，采用防膨剂作为振荡液，避免粘土膨胀。对地层深部堵塞较严重的井，采用酸液、高效振荡剂作为动力液，通过增加振荡半径提高增产、增注效果。,油井水力振荡增产增注技术,水利振荡器处理油层的设备及工艺 井下振源（300型泵车），整个技术的关键。振动波从振源向油层传播时能量损失小、效率高，振动能量集中，作用区域强烈，经济适用，安全可靠。,油井水力振荡增产增注技术,井下水力振荡技术应用现状 大港油田采油一厂第一油矿 注水井增注试验 1

43、992年对5口井进行了解堵增注，有效井4口，增加注水量23929m3，对应的收益油井增油1325t，获纯效益约22万元。油井增产试验 1991年进行可水力振荡解堵增产试验6井次，其中效果最好的是1991年6月施工的8-29-1井，解堵前不出油，解堵后获得了20t/d的油流。1992年，水力振荡技术结合化学处理共解堵作业36井次，累计增油15883t，获纯效益700多万元，成功率达100%，解堵有效率达81.4%。,油井水力振荡增产增注技术,井下超声波提高油气渗流能力的机理研究 早在五六十年代，苏美就开始了超声波处理油层的研究工作。目前，我国也开展了超声波处理油层的研究。然而，对超声波处理油层的

44、机理尚缺乏深入探讨。,井下超声波增产技术,关于油气渗流速度的实验研究,井下超声波增产技术,井下超声波增产技术,用连续超声波与液电效应提高多孔介质渗透率的研究 超声波优点：不仅可以防蜡防垢，同时可以提高储层渗透率。由液电效应产生的声波，其频谱宽、能量大、电声转换效率高，而且其低频成分所占的比例较大，有利于大范围作用，具有很大应用潜力。,井下超声波增产技术,实验条件 超声源由CSS-210型超声波发生器和压电转换器组成。具体参数：电功率150W，频率20kHz。实验用岩心由石英砂（4290目和300目以上）和环氧树脂胶结而成。,井下超声波增产技术,实验内容及结果,井下超声波增产技术,对超声热效应在

45、提高多孔介质渗透率中的作用 同一块岩心在不同温度下超声波作用情况,井下超声波增产技术,不同岩心在不同温度下超声波作用情况,井下超声波增产技术,在实验室条件下研究超声波常温下的作用深度 在实验所用的频率和强度下，超声波对岩石的有效作用深度为2.4cm。,井下超声波增产技术,超声波与液电效应对岩心渗透率作用效果比较,井下超声波增产技术,结果分析 用超声波提高渗透率的效果随温度的升高而逐渐变差，但在80 下，仍对渗透率有提高作用。低温条件下，超声波的热效应与机械效应同样不可忽视；而在高温下，其主要作用的是机械作用。超声波对岩石渗透率影响主要是振动效应，表现为孔径大小及液体粘度的变化，而液电效应对岩石

46、渗透率的影响主要是由于其造缝和拓缝效果。因此，液电效应方法比超声方法好。用超声波和液电效应清除油层污染时，作用效果的好坏取决于声源的作用深度和井底污染半径的大小。,井下超声波增产技术,超声波处理油层设备 超声波处理油层原理 声波具有传递方向与液体流动方向相反的特性，无论声强强弱，都会促使原油加速向声源流动，并向井筒聚集；原油降粘、破乳、脱水；提高原油流度比及岩石有效渗透率。,井下超声波增产技术,超声波处理油层 系统的组成和工作原理 组成：超声波发生机、特种传输电缆和井下大功率电 声转换装置三大部分。工作原理：由380V50Hz的交流电网提供能源，地面发生机产生脉冲波140Hz、超声波1833k

47、Hz、电功率1030kW的振荡信号，井电缆传输给大功率发射型换能器，换能器将信号转换成机械振动波，经原油介质耦合后进入油层。,井下超声波增产技术,井下超声波增产技术,现场应用简介 玉门油田的应用 玉门石油管理局的超声波处理油层技术于1993年通过石油天然气总公司的推广应用项目验收，并在外油田的推广应用中取得可喜成绩 超声波处理油井增产措施 自试验到推广阶段累计施工井次155口，成功率100%。1994年在大港、辽河油田推广施工15井次，成功率100%，有效率80%，平均单井增油100t以上。,井下超声波增产技术,经济效益分析 超声波处理油层系统的研制总费用45万元，车辆购置费21万元，总投入8

48、2万元，累计增油6573t，获纯效益226万元，投入产出比1：3.75，经济效益相当可观。社会效益分析 操作简单，可控程度高，施工安全，不受井场地貌限制，无污染，占井时间短，在声波发生器（D70mm）能通过的前提下，可针对性处理任何油层剖面，可在相当程度上替代解堵性压裂、酸化措施，有效减轻工人劳动强度。,井下超声波增产技术,提高油井驱油速度 超声波作用下，原油分子不断进行排列组合，大分子部分弱共价键及氢键断裂，使通过多孔介质的能力大大提高。对石油沟矿N63等8口井在处理前后产能状况进行对比，产油量平均提高35%，产液量提高63%，含水下降21.8%。解除地层堵塞物 超声波作用下，在地层裂缝或固

49、体表面发生重复空话爆炸，爆炸引发的瞬时高压降粘夫在地层表面的粒子炸掉。交替的和横向的液体流动将粒子迅速带走，解除堵塞。原石矿175井受注水影响，含水较高，泡沫水泥封水后，产液量由7m3/d下降到2 m3/d，超声波处理后，产液量由2 m3/d上升到3.5 m3/d，且含水保持稳定。,井下超声波增产技术,油藏电磁波加热技术 目前，我国在已探明和已动用的十多亿吨稠油储量中，到1992年为止，仅采出1000万吨，且成本很高，平均每吨700元。我国普遍采用热采法如蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层等，但这些方法往往受到地层渗透率、传热性，井筒内热损失、原始地层压力等因素影响而效果欠佳，电磁波加热油藏技术应运而

50、生。,稠油油藏电磁波和微波加热技术,油层电磁加热原理 利用电磁波选择性地加热井筒附近地带，降低原油粘度，使原油流度比比油藏其余部分高出几百倍。在电磁加热过程中，电极放射出的电磁波进入含油地层。当电磁波传入岩层时，流体和其它储层物质阻抗电磁波的传播，电磁波传播强度减弱，电磁能转化为热能。,稠油油藏电磁波和微波加热技术,油层电磁加热技术发展现状 油层电磁加热技术从20世纪50年代出现至今，已经历了50多年的研究与发展，形式各异，种类繁多。按电磁波频率分低频加热和高频加热；按电极排布方式分单井加热和井间加热；按加热时间分电预热、间歇加热和连续加热；按加热工艺分井底电热处理、ORS工艺、三板系统加热、