低滲油藏雙源振動及沖擊波解堵技術應用

1、收稿日期:2003-02-08;修回日期:2004-04-21作者簡介:李慶云(1958-,1975年華東石油學院畢業(yè),高級工程師。現(xiàn)在主要從事油水井酸化及油水處理工作。地址:(257237山東省 東營市河口區(qū)仙河鎮(zhèn),聯(lián)系電話135*,電子信箱:zxcs huy生產(chǎn)線上低滲油藏雙源振動及沖擊波解堵技術應用李慶云,舒勇,尚朝輝,賈耀勤,張茂森(中石化勝利油田有限公司樁西采油廠工藝所摘 要:樁西采油廠低滲油藏儲量較大,由于大多數(shù)低滲油藏儲層敏感性較強,在鉆井及開發(fā)過程中易對地層產(chǎn)生傷害,而這種傷害單獨采用酸化很難解除。對樁西歷年酸化效果的統(tǒng)計對比表明,低滲油藏酸化解堵效

2、果遠遠低于中高滲油藏,為提高低滲油藏的油井解堵和水井增注效果,推廣應用了多級井下雙源振動和沖擊波兩種物理解堵技術,為提高低滲透油田的綜合開發(fā)效益探索了一條新路。關鍵詞:低滲透油田;油井解堵;水井增注;雙源振動解堵;沖擊波解堵中圖分類號:TE 348 文獻標識碼:B 文章編號:1006-768X(200403-0105-02樁西采油廠低滲油藏儲量4618 104t,占采油廠動用儲量的45%。由于大多數(shù)低滲油藏儲層敏感性較強,在鉆井作業(yè)、油井生產(chǎn)及注水過程中容易產(chǎn)生傷害,采用酸化難以解除。對樁西Ng 、Ed 等中高滲油藏與S3、S4等低滲特低滲油藏油井酸化效果統(tǒng)計分析表明低滲油藏酸化效果遠遠低于中

3、高滲油藏。分析原因為酸化可解除地層污染,而在改善儲層滲流能力方面的作用范圍有限。同時由于低滲油層孔喉半徑小、井深等原因,酸化后排液困難,容易產(chǎn)生二次沉淀,影響酸化效果。如樁74塊因儲層低滲物性差、水敏性強、水質(zhì)不達標、回注水易結(jié)垢等原因使水井欠注嚴重,甚至不吸水關井。由于長期注水產(chǎn)生的污染半徑較大,酸化又不能解除較遠距離的污染堵塞,增注效果較差,地層能量得不到及時補充,導致油井普遍供液不足無法連續(xù)生產(chǎn)。針對以上問題引進了多級井下雙源振動和沖擊波解堵兩種物理解堵技術,在低滲油藏應用取得較好效果。多級井下雙源振動解堵技術1.儀器工作原理多級井下雙源振動儀器主要由壓差往復式水力馬達、雙振動發(fā)生器、振

4、動參數(shù)控制系統(tǒng)、壓力流量傳感器等部件組成(圖1。它是一種以高壓沖擊推動滑塊滑動并產(chǎn)生水力和機械雙重振動的大功率振動發(fā)生器。使用時對準生產(chǎn)層位,通過泵車打壓,高壓流體通過復式水力馬達和雙振動發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率的振動,通過壓力、流量傳感器反饋壓力、振動幅度、振動頻率等信息給振動參數(shù)控制系統(tǒng),從而對儀器的振動頻率進行調(diào)節(jié),使儀器與地層發(fā)生共振。2.增產(chǎn)、增注機理(1振源能使油藏產(chǎn)生空化效應,打通堵塞喉道,增加孔隙間連通性,從微觀模型可明顯看到孔隙壁上的鹽、垢和蠟被剝落,有大面積解堵作用。圖1 多級井下雙源振動結(jié)構(gòu)原理示意圖(2振動使孔隙體積突然增大或縮小。增大時壓力驟減,使溶解氣或輕烴逸出,變成氣體

5、,再當體積縮小時,氣體不能變成液體,致使孔隙內(nèi)壓力增高,增大了驅(qū)替能量,使孔隙中剩余油流出。(3雙重振動能使儲層中的微裂縫不斷擴延,縫面之間由于振動引起的相對位移和摩擦,砂粒就會脫落而變成支撐劑,相當于水力壓裂造縫及用瓜膠攜砂來支撐裂縫的作用。(4通過振動改變了剩余油的分布,降低油與砂粒之間的表面附著力,提高油相的流動能力。3.技術特點(1適用油藏類型廣泛。(2雙重震源產(chǎn)生的振動直接作用在注入層或生產(chǎn)層,能量利用率高。(3輸出振動功率大18kW 且頻率低17Hz,能調(diào)節(jié)與自行控制,有效作用半徑較大。還可多個震源組合工作。(4一井振動產(chǎn)生的振動波在巖層內(nèi)傳播可望多井受益。(5儀器結(jié)構(gòu)合理,操作簡

6、單,維修方便,無任何污染,不受井深及井中高溫影響。(6振動作業(yè)時,可配合使用增油劑、洗井液等,邊振動邊沖洗,具有物理化學綜合效果。(7室內(nèi)套管振動測試對套管沖擊力僅為380kg/cm 2,不會損壞套管。(8外形尺寸 114及 108兩種,儀器長度8401850105 第27卷 第3期鉆 采 工 藝mm,儀器自重60110kg。沖擊波解堵技術1.技術簡介沖擊波解堵主要是利用火藥在井下燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體形成的沖擊波將地層壓開,在近井地帶形成多條不受巖石應力控制的徑向裂縫,溝通地層孔道和天然微裂縫,提高井筒附近地層的滲流能力。2.增產(chǎn)機理2 1 機械作用沖擊波使地層形成1520m的多條徑向輻射狀

7、裂縫體系,溝通地層孔道和天然微裂縫,提高地層滲流能力。由于裂縫面不再垂直于最小主應力方向,地應力產(chǎn)生的剪切應力作用于這些裂縫面而產(chǎn)生偏軸效應,使裂縫面發(fā)生錯位,裂縫不能閉合。2 2 熱作用火藥燃燒時釋放出大量熱量(絕熱溫度3000 6000 ,可提高井溫數(shù)百度,可溶解近井地帶的蠟質(zhì)和瀝青質(zhì),解除油層孔道的堵塞,改善地層流體物性和流態(tài),提高儲層的驅(qū)油效率。2 3 化學作用火藥燃氣中含有大量CO、C O2、HCl等,遇水形成酸液對近井地帶有酸化作用。2 4 水力作用井中液體在沖擊波的作用下產(chǎn)生的壓力脈動(震蕩,可以清除堵塞在近井油層孔道中的機械雜質(zhì)、改變原油物性、減小巖石界面張力等。2 5 負壓作

8、用火藥燃燒產(chǎn)生的氣流,一部分直接由井底向井口沖擊;另一部分以沖擊波的形式迅速進入地層,隨即返回井底向井口沖擊,在近井地帶形成負壓區(qū),在負壓作用下,近井油層孔道內(nèi)的堵塞物,會由地層內(nèi)排出,解除油層堵塞。3.技術特點(1利用計算機選擇火藥用量及施工參數(shù),不會對套管造成損傷。(2一套火藥中有不同燃速,造縫解堵效果好。(3高壓氣體形成的沖擊波,不會產(chǎn)生二次沉淀損害油層。(4高壓脈沖加載造成地層剪切錯動,形成的裂縫不完全閉合,有效時間長。(5改造薄層無需分層工具。(6施工時間短。油層段<20m,施工一次,時間2.53 h;油層段2050m,施工2次,時間45h。(7施工簡便、安全可靠、費用低?，F(xiàn)場

9、應用及井例1.現(xiàn)場應用情況多級井下雙源振動和沖擊波解堵所選井一般都是低滲油藏酸化難以見效的老大難井。與單純采用酸化解堵相比拓寬了解堵技術范圍,也使一些低滲低產(chǎn)井起死回生。在樁89、樁241、樁104等低滲區(qū)塊的油井實施了兩種解堵技術15井次(振動7井次,沖擊波8井次,有效率70%。實施水井雙源振動增注6井次(4口較好,對應油井見到好效果,1口較差,1口無效,有效率66.7%。2.典型井例2 1 樁115-5油井層位S2,井段3070.13076.5m,正常生產(chǎn)時日產(chǎn)液20 t,日產(chǎn)油8t,含水60%。1999年8月后液量逐漸下降,液面越來越深,2000年5月供液不足關井。周圍同層鄰井因油層物性

10、較差,多次酸化效果不佳。2001年7月雙源振動解堵技術施工后初期日產(chǎn)液25.3t,日產(chǎn)油9.8t,含水61.3%。2 2 樁241油井層位S3下 ,滲透率3.63 10-3 m2。1999年3月投產(chǎn),初期日產(chǎn)液35.4t,日產(chǎn)油34.7t。2002年7月日產(chǎn)液1.6t,日產(chǎn)油1.0t。產(chǎn)量遞減較快,分析原因為地層能量遞減且存在生產(chǎn)過程中顆粒運移污染。由于物性差,以前酸化該層的井都沒有效果。該井于2001年7月21日進行沖擊波解堵施工,設計火藥量70 5%kg。7月23日開井,初期日產(chǎn)液8.8t,日產(chǎn)油4.8t,含水45%。2 3 樁74-8-6水井該井注水層S3下 ,物性較差,滲透率6 10-3 m2。1996年8月轉(zhuǎn)注,轉(zhuǎn)注后第1月日注81m3(泵壓31MPa,油壓30MPa,以后每月漸降,到1998年10月降至12.4m3/日(泵壓油壓均32MPa,1999年5月不吸水關井。19981999年曾采取酸化、重射等多種增注措施,均效果不佳。2001年6月18日19日振動增注作業(yè),6月24日開井,開井后日注80m3,達到配注要求(該井增注前后生產(chǎn)動態(tài)曲線見圖2