《油井水力振荡增产增注技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油井水力振荡增产增注技术.ppt（24页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、,油水井水力振荡增产增注技术,第一节 增产增注原理,第二节 井下水力振荡设备、原理及工艺过程,第三节 井下水力振荡技术应用现状,第四节 对现有技术的评价,第一节增产增注原理,一、国外发展简况,水力振荡采油技术，是利用由油管下入的井下振动器建立起高领(或低频)的水力脉冲波，通过脉冲波在地层中传递来处理油层的技术。,1）水力振荡采油的概念,2）早期研究,早在1957年，苏联的C.M.加奇也夫就研究了水力振动对地层模型的影响，并确定了形成水力脉冲的机理及其特性：1960年，加奇也夫首次进行了应用水力脉冲波振动法处理近井地层的矿场试验，获得了成功，从1967年起，此法开始应用于石油矿场企业。,苏联的四
2、个作业区应用情况,第一节增产增注原理,振动器由内套、外滑套及球状绞链组成。在内套的横断面上，沿径向间隔开有料向槽孔，在其底部钻有通孔。在内套之外，匹配有可转动的外滑套，它的横断面上也间隔开有斜向槽孔，与内套槽孔形成相同角度。但方向相反，施工时，工作液由油管流到内套，并从其斜向槽孔流出、推动外滑套转动，这样工作液周期性地从外滑套的斜向槽孔中流出时，就形成了水力脉冲冲击波，其频率取决于槽孔数量以及外滑套的旋转速率，可高达3000次min。水力脉冲波的冲击力取决于工作液的流量以及流动的断续时间,第一节增产增注原理,二、声波的有关特性,第一节增产增注原理,物质质点的有规则的运动称为波动，波在其传播方向
3、上传递能量，在波穿过的地方波发生周期性的振动。波分为两种，横波以及纵波，油层的常用振动波处理大多属于纵波类。频率在20-20000Hz之间的称为可听声波，超过20kHz的称之为超声波。声波在空气中传播时，其能量衰减很快；而在固体及液体中传播时，其能量衰减较小。振动波的穿透能力很强，可以容易地穿过电磁波无法传透的油水层，同时也具有反射、折射、散射、衰减以及吸收等性质。,第一节增产增注原理,1）机械作用。振动波能迫使传播介质做剧烈的机械振动、并产生强大的单向作用。因此振动可疏通泄油通道，防蜡、防垢、解堵及提高地层流体的流动能力。2）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。在
4、波的稀疏阶段，气泡迅速膨胀；在波的压缩阶段，气泡又很快消火。在消灭的瞬间，气泡的内部可几千度高温，压力达到几千大气压，其能量足以粉碎一定尺寸的物质微粒。3）振动波热效应，介质在波传递过程中吸收一定能量，引起局部升温，因此有降粘、融蜡作用。,振动波的物理作用：,三、振动波增产机理,1)振动波作用于油层，地层内的流体及储集层随之引起振动。由于油、水及岩石的密度不同、各自振动加速度和振幅也不同，从而使原油和岩层的亲和衰弱，使原油脱离岩石表面。而水和油的界面则在高频振动波的作用下形成油包水或水包油型乳状液，油层内的毛细管在机械振动作用下其直径膨胀时，表面张力减小，导致管内的流体易于流动。,2)高频振动
5、波作用于油层，其脉冲压缩波使油层岩石的应力发生时大时小的变化，当超过岩石疲劳强度极限时，就可以使岩层产生疲劳裂缝，从而改善泄油剖面，也就是振动波压裂的原理。,第一节增产增注原理,3)振动波具有较强的穿透能力，它能轻而易举地进入电磁被无法进入的油、水层，地层流体随着振动波作快速的往复振动，从而可以疏通油流通道、提高地层渗透率。,4)在振动波场中，原油的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的分子链断裂，使其分子量减小，从而降低原油的粘度。,第一节增产增注原理,5)由于高频振动波的振荡及空化作用，使石蜡在未凝结之前就形成极细的微粒悬浮于原油流体中，并可使长链分子发生断
6、链、从而降低其固化温度。此外、振动波场的热效应还可以使固结的蜡变软和熔化而起到清蜡的作用。,6)振动波的防垢、解堵作用。振动波具有极强的穿透能力，可以传入垢层微粒中，使垢层内每个质点都能得到巨大的加速度，由于垢的组成物质不同，共弹性模量也不同，则其阻抗、振动速度及加速度也不同，从而使界面上产生强烈的剪切力，使垢层变为微粒状从介质上脱离。,第一节增产增注原理,四、振动波处理油层应用前景,1）油井增产；2）压裂造缝；3）降粘降凝；4）破乳脱水及乳化；5）防蜡清蜡；6）防垢清垢；7)水井增注；8）降低油井含水；9）提高油田最终采收率；,第一节增产增注原理,第二节设备、原理及施工工艺,一、结构及原理,
7、以气流通过空腔而发出尖叫声的哨子一直沿用至今，有许多乐器都是靠改变空腔大小而在气流通过时发出美妙的音乐的。水力振荡器为腔形结构体，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。,利用腔形结构体的这一特点，可以在没有其他外部机械设备的条件下使流动产生周期性的压力振荡，Helmholtz轴对称空腔，在高速射流的作用下会产生高频压力脉冲振荡。,第二节设备、原理及施工工艺,1）空腔内的流动与振荡,一股稳定的连续高压水射流由喷嘴d1射入，穿过一轴对称的的腔室后经喷嘴d2喷出。腔室的内径D比射流直径大得多，因此，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着剧烈的剪切运
8、动。由于粘性的存在，交换面两侧的流体必然会发生质量交换与动量交换，由于剪切产生涡流，腔室内层压力降低，外层升高，涡流则向下游运移。,流动,第二节设备、原理及施工工艺,射流剪切层内的有序轴对称扰动(如涡环等)与喷嘴d2的边缘碰撞时，产生一定频率的压力脉冲，在此区域内引起涡流脉动。剪切层的内在不稳定性对一定频率范围内的扰动起放大作用，如果扰动在这个频率范围内，则该振动将在剪切层分离区和碰撞区之间的射流间切层得以放大。经过放大的扰动向下游运功，再次与喷嘴d2的边缘碰撞。又重复上述过程，碰撞产生的扰动的逆向传播实际上是一种信号反馈现象。因此，上述过程构成了一个信号发生、反馈、放大的封闭回路，从而导致剪
9、切层大幅度的振动、甚至波及射流核心，在腔内形成一个脉动压力场。从喷嘴d2喷出的射流，其速度、压人均呈周期性变化，从而形成脉冲射流。这种振荡是在不加任何外界控制和激励的条件下产生的，故称自激振荡。,振 荡,2）两种振荡,第二节设备、原理及施工工艺,(1)流体动力振荡 表现为剪切层的自持反馈式振荡也即上面所分析的那种振荡，其振荡频率近似与射流速度成正比，而腔室深度关系不大。,(2)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小大，与腔深近似成反比。的驻波振荡形式，是声波的反射与入射波的合成，当流体腔室的出口截面时，腔内前进的压力扰动波收到反射，反射波以水中的声速向腔
10、室的入口处运动，前行波与反射波一起就可能合成为驻波，引起射流束的波动，产生驻波振荡。,第二节设备、原理及施工工艺,3）振荡频率选择,高频下的压力波，其能量衰减很快，渗入地层孔道的距离较短，其优点是能量较集中；当振荡频率较低时，其能量损耗较慢，渗入地层的深度变大但是其能量不集中，不利于波动对近井地带固有沉积物及堵塞物的清除。基于这种情况，考虑到腔内剪切层的高频扰动，中、低渗油层机械杂质堵塞一般发生在近井壁周围，堵塞与污染深度不大，选择的设计频率为4000Hz，这种振荡波的有效渗入深度可达20m左右，再加上射流对井壁的冲刷作用，能满足消除近井地层污染的目的。,上式为流速波动幅值U随孔道中传播距离x
11、的衰减关系。,二、工艺原理及适用范围,第二节设备、原理及施工工艺,1）工艺原理,该工艺是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，破坏盐类沉积，形成不闭合裂缝，使地层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。,2）选井条件,(1)地层渗透性较好、钻井液第二次污染造成井壁附近后期堵塞的井。(2)地层泥质含量较低的井。(3)地层出砂轻的井。(4)转注初期吸水能力较强，但在注水过程中由于水质不合格造成后期堵塞的井。(5)油井生产正常转注后不吸水或吸水较
12、差的井。(6)在酸化或压裂过程中，由于排液不及时造成近井地带堵塞的井。(7)稠油井不适合使用该工艺。(8)实验表明、该工艺不适宜于高压低渗透油藏。,第二节设备、原理及施工工艺,第二节设备、原理及施工工艺,3）工艺方法,施工过程：下水力振荡施工管柱，把工具对准油层顶部。用清水反洗井。水泥车循环工作液振荡开始，自上而下每隔0.52m(根据油层的渗透率和有效厚度而定)为1个振荡点，每个点振荡1015min，水泥车上的泵压控制在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。,(1)油层较簿的井采用下一级振荡器，油层厚度大、井段长，采用下二
13、级振荡器。(2)油层单一、厚度较小堵塞严重的井，采用强磁振荡增注，进行长期振荡解堵。(3)含有泥质成分的井，采用防膨剂作为振荡液，避免粘土膨胀。(4)地层堵塞较重的井，采用酸液、高效振荡剂作为动力液。,三、吉林油田应用状况,第二节设备、原理及施工工艺,(1)振动器规格 a.直径：107mm，长度596mm；适用井径(套管并或棵眼井)：139mm以上。b.直径：89.5mm，长度596mm；适用井径(套管并或棵眼井)：114mm以上。(2)振动器技术指标 工作排量：0.20.6m3/min 工作泵压0.56.5MPa 振动频率：120320Hz 振动幅度：0.453.0MPa,第三节应用现状,(
14、1)注水井增注试验 1992午对5口注水井进行了解堵增注，有效井4口，增加注水量23929m3，对应油井增油1352t，获纯效益约22万元。(2)油井增产试验情况 1991年进行了6井次，其中8-29-1井由不出油到解培增产后获得20t/d的油流，至1992年底仍有17t/d的产油量。1992午，水力振荡技术结合化学处理共解堵作业36井次，累计增产原油15883t，获纯效益700多万元，施工成功率达100，解培有效率达81.4，取得了较好的效益。,一、大港油田采油一厂第一油矿,二、吉林油田,第三节应用现状,至1994年来，油田累计施工160多口井，增产原油1.6万余吨。获效益600多万元。措施
15、总有效率达81%以上，单井日产油量提高了0.50.8倍，平均有效期超过了2个月，产出投入比达3:1以上。,增产效果主要和以下因素有关。1）油层堵塞严重，振动解堵后增产幅皮大。因此，正确认识油层的堵塞程度、堵塞性质是关键。2)地层能量高，增产幅度大，振动处理后，油层近井地带的渗透状况得到改善，地层能量得以发挥。3)油层渗透率低，振动效果好。水力振动处理油层的特点 1)施工简便，易于推广。现场施工不需大的车龙，不用专门的设备，操作规程简单，劳动强度低，工作安全。2)有效率高，适用性强。对不能用常规措施的井体现了这项技术的有效性和实用性。3)费用低廉、增产幅度大，经济效益高，少投入、多产出。,第三节
16、应用现状,第四节 对现有技术的评价,1）水力振动处理油层技术是油气田出开发过程中一种新型的解堵工艺，它主要用于解除注水井、生产井近井地带的机械杂质、钻井液和沥青胶质堵塞，破坏盐类沉积、使地层形成微裂缝。以达到增大注水井的吸水能力、改善油流的流动特性、提高油井产量的目的。2）该项技术的主要工具为水力振动器，目前我国油田使用的水力振动器主要有腔室振动结构和外筒旋转式结构两种，腔室振动结构的振动器没有机械运动部件。3）水力振动技术是一项简单易行的解堵性增产增注新技术，投入少、见效快，不会给油层带来二次污染。从应用情况统计，总有效率在70以上，有效期平均为两个月。,思考题,1.分析水力振荡增产机理,2.水力振荡工艺原理及适用范围,3.画出腔室水力振动器的结构，简述两种水力振动器的特点,
