第8章復(fù)雜條件下的開采技術(shù)22

油層出砂是由于井底附近地帶的巖石結(jié)構(gòu)被破壞，儲層中松散砂粒隨產(chǎn)出液流向井底的現(xiàn)象。第一節(jié)防砂與清砂出砂危害①砂埋油層或井筒砂堵造成油井停產(chǎn)；②出砂使地面和井下設(shè)備嚴(yán)重磨蝕、砂卡；③沖砂檢泵、地面清罐等維修工作量巨增；④出砂嚴(yán)重時還會引起井壁坍塌而損壞套管。當(dāng)前1頁，總共121頁。一、油層出砂機理及出砂原因（一）油層出砂機理井筒及射孔孔眼附近巖石受切向應(yīng)力σθ（壓應(yīng)力）與徑向應(yīng)力σr差過大，造成巖石的剪切破壞，離井筒或射孔孔眼的距離不同，產(chǎn)生破壞的程度也不同。1.剪切破壞機理炮眼周圍地層受損情況井壁附近地層中過高的壓應(yīng)力導(dǎo)致井筒附近剪切破壞，流體的高速運動、地層壓力的衰減和含水量的增加，會加重油氣井的出砂過程度。當(dāng)前2頁，總共121頁。2.拉伸破壞機理徑向流動產(chǎn)生孔穴壁的拉伸破壞生產(chǎn)壓差過大、突然建立生產(chǎn)壓差、開采速度過高，會加劇巖石拉伸破壞。一般來說，地層剪切破壞引發(fā)地層突發(fā)性大量出砂，而拉伸破壞引起地層細(xì)砂長流。開采時，井筒周圍壓力梯度及流體的摩擦攜帶（拖曳力）作用下，巖石承受拉伸應(yīng)力。當(dāng)此力超過巖石的抗拉強度時，巖石發(fā)生拉伸剝離破壞。當(dāng)前3頁，總共121頁。（二）油層出砂原因1.地質(zhì)因素油層出砂因素可以歸結(jié)為：地質(zhì)因素和開采因素，其中地質(zhì)因素是內(nèi)因，開采因素是外因。⑴應(yīng)力狀態(tài)鉆井前砂巖油層處于應(yīng)力平衡狀態(tài)。鉆開油層后，造成井壁附近巖石的應(yīng)力集中,井壁附近巖石容易變形和破壞。井筒附近地層所受的應(yīng)力主要包括巖石垂向應(yīng)力、水平應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、孔隙壓力、鉆井產(chǎn)生的井筒應(yīng)變和產(chǎn)出液對地層的拖曳力等。當(dāng)前4頁，總共121頁。⑵巖石的膠結(jié)狀態(tài)膠結(jié)物類型：硅質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)強度最大，碳酸鹽次之，粘土最差。膠結(jié)物含量：同一類膠結(jié)物，膠結(jié)物含量越大，膠結(jié)強度越大。膠結(jié)類型：基底膠結(jié)強度最大，膠結(jié)物含量最多，孔隙膠結(jié)次之，接觸膠結(jié)最差。a為基底膠結(jié)b為接觸膠結(jié)c為孔隙膠結(jié)出砂油層巖石以接觸膠結(jié)、孔隙-接觸式膠結(jié)為主。當(dāng)前5頁，總共121頁。膠結(jié)強度滲透率⑶滲透率的影響當(dāng)其它條件相同時，油層的滲透率越高，其膠結(jié)強度越低，油層越容易出砂。老君廟油田L(fēng)層統(tǒng)計資料當(dāng)前6頁，總共121頁。2.開采因素由于固井質(zhì)量差，使得套管外水泥環(huán)和井壁巖石沒有粘在一起，在生產(chǎn)中形成高低壓層的串通，使井壁巖石不斷受到?jīng)_刷，粘土夾層膨脹，巖石膠結(jié)遭到破壞，導(dǎo)致油井出砂。如果射孔密度過大，有可能使套管破裂和砂巖油層結(jié)構(gòu)遭到破壞，引起油井出砂。⑵射孔密度⑴固井質(zhì)量當(dāng)前7頁，總共121頁。油層壓力降低，增加了地應(yīng)力對巖石顆粒的擠壓作用，擾亂了顆粒間的膠結(jié)；油層含水后部分膠結(jié)物被溶解使得巖石膠結(jié)強度降低；⑷其它因素不適當(dāng)?shù)拇胧?，降低了油層巖石膠結(jié)強度，使得油層變得疏松而出砂。流體滲流而產(chǎn)生的對油層巖石的沖刷力和對顆粒的拖曳力是疏松油層出砂的重要原因。油、水井工作制度的突然變化（壓力梯度），使得油層巖石受力狀況發(fā)生變化，也容易引起油層出砂。⑶油井工作制度當(dāng)前8頁，總共121頁。二、防砂方法

(一)制定合理的開采措施(1)制定合理的油井工作制度：通過生產(chǎn)試驗使所確定的生產(chǎn)壓差不會造成油井大量出砂(控制生產(chǎn)壓差)。對于受生產(chǎn)壓差限制而無法滿足采油速度的油層，要在采取必要的防砂措施之后提高生產(chǎn)壓差。(2)加強出砂層油水井的管理：開、關(guān)操作要求平穩(wěn)；對易出砂的油井應(yīng)避免強烈抽汲等誘流措施。(3)對膠結(jié)疏松的油層，酸化、壓裂等措施要求慎重。(4)正確選擇完井方法和改善完井工藝。當(dāng)前9頁，總共121頁。(二)采取合理的防砂工藝方法當(dāng)前10頁，總共121頁。1.機械防砂(1)下入防砂管柱擋砂如割縫襯管、繞絲篩管、膠結(jié)濾砂管、雙層或多層篩管等。這類方法工藝簡單，具有一定的防砂效果，但由于防砂管柱的縫隙或孔隙易被油層細(xì)砂所堵塞，一般效果差、壽命短；用油管連接防砂管柱直接下入井內(nèi)正對出砂層段，阻止地層砂進入井筒。當(dāng)前11頁，總共121頁。①割縫襯管襯管外自然分選形成“砂橋”示意圖1-油層；2-砂橋；3-縫眼；4-井筒允許一定大小的、能被原油攜帶到地面的細(xì)小砂粒通過，而把較大的砂粒阻擋在襯管外面，大砂粒在襯管外形成砂橋，達(dá)到防砂目的。當(dāng)前12頁，總共121頁。縫眼形狀：剖面呈梯形，襯管內(nèi)表面為梯形大的底邊?？p口寬度：梯形小底邊的寬度不大于砂粒直徑的兩倍。e≤2D10割縫縫眼形狀平行割縫襯管的縫眼長度取L=50～300mm，垂直割縫襯管取L=20～50mm，當(dāng)前13頁，總共121頁。②繞絲篩管繞絲為不銹鋼絲，繞絲（截面為三角形）和縱筋的交叉點用電焊焊在一起，兩端切平，焊上節(jié)箍，篩管套在帶孔的中心管上，且兩端焊在中心管上。當(dāng)前14頁，總共121頁。耐腐蝕；工作壽命長；篩縫外窄內(nèi)寬，具有一定的“自潔”作用；縫隙最小可達(dá)0.1mm，在制造工藝上能達(dá)到防砂的各種縫隙要求；連續(xù)繞絲形成連續(xù)縫隙、流通面積大，施工中不宜堵塞，作業(yè)成功率高。優(yōu)點繞絲篩管剖面當(dāng)前15頁，總共121頁。繞絲篩管特點：耐腐蝕、工作壽命長、外窄內(nèi)寬的篩縫具有一定的“自潔”作用、連續(xù)繞絲形成連續(xù)縫隙、流通面積大、在制造工藝上能達(dá)到防砂的各種縫隙要求。其缺點是造價高，通常為割縫襯管的23倍。割縫襯管特點：耐腐蝕差，縫隙尺寸易受腐蝕而增大使防砂有效期短，成本低?？p隙尺寸決定于銑刀的寬度和強度，0.30mm以下的割縫寬度加工困難，因而割縫襯管適用于中粗油層砂。繞絲篩管與割縫襯管的比較當(dāng)前16頁，總共121頁。③濾砂管防砂雙層預(yù)充填繞絲篩管在地面預(yù)先將符合油層特性要求的預(yù)涂層礫石填入內(nèi)外管之間，在一定條件下使其固結(jié)，形成預(yù)涂層礫石雙層篩管。將篩管下入井內(nèi)，對準(zhǔn)油層，起到擋砂作用。適應(yīng)條件：不分采；粒度中值為0.08mm以上的中粗砂巖地層；常規(guī)套管完成的垂直井、斜井、定向井和水平井；產(chǎn)出液粘度低于2000mPa.s。雙層預(yù)充填繞絲篩管當(dāng)前17頁，總共121頁。金屬棉濾砂管金屬棉濾砂管由濾砂片鑲嵌在濾砂管壁上制成，濾砂片內(nèi)為堆積的金屬纖維，纖維之間形成若干縫隙，允許流體通過并阻擋地層砂，其縫隙的大小與纖維的堆集緊密程度有關(guān)。1-不銹鋼金屬棉絲；2-保護套；3-中心管；4-扶正器金屬棉濾砂管耐高溫(360℃)、高壓(18.9MPa)、耐腐蝕(PH值8-12)，滲透率高，導(dǎo)流能力好，金屬纖維富有彈性，在一定驅(qū)動力下，小砂?？梢酝ㄟ^縫隙，避免金屬纖維被填死，擋砂精度高?？煞懒６戎兄荡笥?.06mm的地層砂。當(dāng)前18頁，總共121頁。金屬棉濾砂管防砂井下管柱當(dāng)前19頁，總共121頁。環(huán)氧樹脂濾砂管≥0.1mm陶瓷濾砂管≥0.1mm

冶金粉末濾砂管≥0.03mm當(dāng)前20頁，總共121頁。礫石充填防砂方法是指將割縫襯管或繞絲篩管下入井內(nèi)防砂層段處，用一定質(zhì)量的流體攜帶地面選好的具有一定粒度的礫石，充填于管和油層之間，形成一定厚度的礫石層，以阻止油層砂粒流入井內(nèi)的防砂方法。

礫石充填防砂示意圖充填物:礫石、果殼、果核、塑料顆粒、玻璃球或陶粒等。(2)下入防砂管柱加充填物①防砂效果好；②有效期長。優(yōu)點：當(dāng)前21頁，總共121頁。D50/d50與礫石滲透率關(guān)系曲線

礫石尺寸設(shè)計普遍使用索西埃(Saucier)公式：D50＝(5～6)d50

礫石擋砂機理示意圖此時礫石充填帶的有效滲透率/地層滲透率最大。礫石尺寸過大會造成砂侵，引起礫石層滲透率嚴(yán)重下降，一般在最佳范圍內(nèi)使用較小值。當(dāng)前22頁，總共121頁。2.化學(xué)防砂(1)人工膠結(jié)砂層防砂方法從地面向油層擠入液體膠結(jié)劑及增孔劑，然后使膠結(jié)劑固化，在油氣層層面附近形成具有一定膠結(jié)強度及滲透性的膠結(jié)砂層，達(dá)到防砂目的的方法。序號防砂方法主料增孔劑固化劑1酚醛樹脂膠結(jié)砂層(早期)苯酚、甲醛柴油鹽酸2酚醛溶液地下合（先、早期）苯酚、甲醛柴油油層溫度化學(xué)方法適用于滲透率相對均勻的薄層段，在粉細(xì)砂巖油層中的防砂效果優(yōu)于機械防砂。缺點：老化現(xiàn)象、成本較高。當(dāng)前23頁，總共121頁。(2)人工井壁防砂方法地面將支撐劑和未固化的膠結(jié)劑按一定比例拌和均勻，用液體攜至井下擠入油層出砂部位，在套管外形成具有一定強度和滲透性的壁面，阻止油層砂粒流入井內(nèi)又不影響油井生產(chǎn)。序號防砂方法膠結(jié)劑支撐劑攜送液1水泥砂漿人工井（后期）水泥石英砂油2樹脂核桃殼人工井壁（早期）酚醛樹脂核桃殼油或活性水3樹脂砂漿人工井壁（后期）樹脂石英砂油4預(yù)涂層礫石人工井（早、后期）樹脂石英砂攜砂液當(dāng)前24頁，總共121頁。3.焦化防砂向油層提供熱能，促使原油在砂粒表面焦化，形成具有膠結(jié)力的焦化薄層。主要有注熱空氣固砂和短期火燒油層固砂兩種方法。4.砂拱防砂依靠油氣層砂粒在炮眼口處形成具有一定承載能力的砂拱，達(dá)到防砂目的。該方法成敗的關(guān)鍵在于砂拱的穩(wěn)定性。保證砂拱穩(wěn)定性必須考慮兩個關(guān)鍵問題：一是降低并穩(wěn)定油層流體速度；二是保持或提高井筒周圍油層的徑向應(yīng)力。當(dāng)前25頁，總共121頁。5.復(fù)合防砂方法復(fù)合防砂效果比單一的機械防砂或化學(xué)防砂好，有效期長。一般用在單種防砂方法效果較差時，尤其用于粉細(xì)砂巖、滲透性差的地層，也用于地層虧空嚴(yán)重的老井防砂。利用機械防砂和化學(xué)防砂的優(yōu)點相互補充：利用化學(xué)方法固結(jié)地層砂或注入涂料砂、水泥或樹脂砂漿等，在近井地帶形成一個滲透性較好較好的人工井壁；利用機械防砂管柱形成二次擋砂屏障，起到很好的防砂效果。當(dāng)前26頁，總共121頁。PS稠油防砂工藝技術(shù)PS防砂技術(shù)采用在油管中用粒徑0.30.6mm石英砂、粒徑0.40.8mm涂料砂擋砂、固砂，在井筒中用繞絲篩管防砂這三重?fù)跎捌琳?，油井生產(chǎn)周期延長。適用于稀、稠油氣井，冷采井、蒸汽吞吐井，粉、細(xì)砂巖等各類地層，任意井深的疏松砂巖地層防砂；適用于出砂嚴(yán)重、地層虧空大的油氣井防砂；特別適應(yīng)于因油層套管變形破裂出砂嚴(yán)重而無法采用機械防砂的油氣井。當(dāng)前27頁，總共121頁。不同防砂方法適應(yīng)性篩選表比較項目防砂方法篩管篩管+礫石充填濾砂管（預(yù)充填篩管）樹脂固砂人工井壁膨脹式封隔器地層砂尺寸中、粗細(xì)、中中、粗粉細(xì)、中各種尺寸各種尺寸泥質(zhì)低滲層-----適應(yīng)非均質(zhì)儲層適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)-適應(yīng)適應(yīng)原油粘度/mPa.s低-高低-高<2000低-中低-高低-中井段長度不限不限短<3m<10m612m多油層適應(yīng)適應(yīng)--適應(yīng)適應(yīng)高壓井---適應(yīng)-適應(yīng)高產(chǎn)井-適應(yīng)-適應(yīng)-適應(yīng)裸眼井-適應(yīng)--適應(yīng)適應(yīng)熱采井-適應(yīng)適應(yīng)-適應(yīng)-嚴(yán)重出砂井-適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)斜井適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)老油井適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)-適應(yīng)適應(yīng)套管完井適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)-套管尺寸常規(guī)常規(guī)小、常規(guī)小、常規(guī)小、常規(guī)小、常規(guī)井下留物有有有無無無有效期短很長短長很長很長費用低中低高中高中高成功率高高高低-中中-高中-高當(dāng)前28頁，總共121頁。三、清砂方法沖砂：通過沖管、油管或油套環(huán)空向井底注入高速流體沖散砂堵，由循環(huán)上返液體將砂粒帶到地面，以解除油水井砂堵的工藝措施。撈砂：用鋼絲繩向井內(nèi)下入專門的撈砂工具(撈砂筒)，將井底積存的砂粒撈到地面上來的方法。一般適用于砂堵不嚴(yán)重、井淺、油層壓力低或有漏失層等無法建立循環(huán)的油井。常用的清砂方法當(dāng)前29頁，總共121頁。1.沖砂液沖砂液的基本要求：(1)具有一定的粘度，以保證具有良好的攜砂能力；(2)具有一定的密度，以便形成適當(dāng)?shù)囊褐鶋毫Γ乐咕畤姡?3)不損害油層；(4)來源廣泛、價廉等。當(dāng)前30頁，總共121頁。2.沖砂方式（1）正沖砂：沖砂液由沖砂管(或油管)泵入，被沖散的砂粒隨沖砂液一起沿油套環(huán)空返至地面的沖砂方法。（2）反沖砂：沖砂液由油套環(huán)空泵入，被沖散的砂粒隨沖砂液一起從油管返至地面的沖砂方法。正沖砂沖擊力大，易沖散砂堵，但因管套環(huán)空截面積大，液流上返速度小，攜砂能力低，易在沖砂過程中發(fā)生卡管事故，要提高液流上返速度就必須提高沖砂液的用量。反沖砂沖擊力小，但液流上返速度大，攜砂能力強。不同點：當(dāng)前31頁，總共121頁。（3）正反沖砂優(yōu)點：可提高沖砂效率，既具有正沖砂沖擊力大的優(yōu)點，又具有反沖砂上返液流速高、攜帶能力強的優(yōu)點，同時又不需要改換沖洗方式的地面設(shè)備。先用正沖砂將砂堵沖散，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，再迅速改為反沖砂，將沖散的砂粒從油管內(nèi)返出地面的沖砂方式。缺點：采用正反沖砂方式時，地面相應(yīng)配套有改換沖洗方式的總機關(guān)。當(dāng)前32頁，總共121頁。

沖砂管柱距底端一定距離處裝有分流器，用以改變液流通道，沖砂液從油套環(huán)空進入井內(nèi)，經(jīng)分流器進入下部沖砂管沖開砂堵，被沖散的砂粒隨同液體先從下部沖砂管與套管環(huán)空返至分流器后，便進入上部沖砂管內(nèi)返至地面。（4）聯(lián)合沖砂優(yōu)點：①具有正沖砂沖擊力大的優(yōu)點；②具有反沖砂攜砂能力強的優(yōu)點；③不需要改換沖洗方式的地面設(shè)備。當(dāng)前33頁，總共121頁。第二節(jié)防蠟與清蠟石蠟：C原子個數(shù)從16到64的烷烴(C16H34～C64H130)。純石蠟為白色，略帶透明的結(jié)晶體，密度880～905kg/m3，熔點為49～60℃。結(jié)蠟現(xiàn)象：對于溶有一定量石蠟的原油，在開采過程中，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解的石蠟便以結(jié)晶析出、長大聚集和沉積在管壁等固相表面上，即出現(xiàn)所謂的結(jié)蠟現(xiàn)象。油井結(jié)蠟的危害：（1）影響著流體舉升的過流斷面，增加了流動阻力；（2）影響著抽油設(shè)備的正常工作。當(dāng)前34頁，總共121頁。一、油井防蠟機理(一)油井結(jié)蠟的過程⑴當(dāng)溫度降至析蠟點以下時，蠟以結(jié)晶形式從原油中析出；⑵溫度、壓力繼續(xù)降低和氣體析出，結(jié)晶析出的蠟聚集長大形成蠟晶體；⑶蠟晶體沉積于管道和設(shè)備等的表面上。蠟的初始結(jié)晶溫度或析蠟點：當(dāng)溫度降低到某一值時，原油中溶解的蠟便開始析出，蠟開始析出的溫度。當(dāng)前35頁，總共121頁。(二)影響結(jié)蠟的因素1.原油的性質(zhì)及含蠟量2.原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)①原油中含蠟量越高，油井就越容易結(jié)蠟。②原油中所含輕質(zhì)餾分越多，則蠟的初始結(jié)晶溫度就越低，保持溶解狀態(tài)的蠟就越多，即蠟不易析出。①膠質(zhì)含量增加，蠟的初始結(jié)晶溫度降低；

②瀝青質(zhì)對石蠟結(jié)晶起到良好的分散作用，不易聚集長大；③膠質(zhì)、瀝青質(zhì)同時存在時，使蠟結(jié)晶分散得均勻致密，與膠質(zhì)結(jié)合得較緊密，在管壁上的沉積強度明顯增加，不易被油流沖走。當(dāng)前36頁，總共121頁。3.壓力和溶解氣蠟的初始結(jié)晶溫度與壓力、溶解氣油比關(guān)系高于飽和壓力，隨著壓力的降低，蠟的初始結(jié)晶溫度降低；低于飽和壓力，隨著壓力的降低，蠟的初始結(jié)晶溫度升高(焦耳-湯姆遜效應(yīng)—氣體膨脹是吸熱過程)。同一壓力下，溶解氣油比R越大，蠟的初始結(jié)晶溫度越低。當(dāng)前37頁，總共121頁。4.原油中的水和機械雜質(zhì)油井含水量增加，結(jié)蠟程度有所減輕。水和機械雜質(zhì)對蠟的初始結(jié)晶溫度影響不大。原油中的細(xì)小砂粒及機械雜質(zhì)將成為石蠟析出的結(jié)晶核心，而促使石蠟結(jié)晶的析出，加劇了結(jié)蠟過程。水的比熱大于油，含水后可減少液流溫度的降低；含水量增加后易在管壁形成連續(xù)水膜，不利于蠟沉積于管壁。當(dāng)前38頁，總共121頁。5.液流速度、管壁粗糙度及表面性質(zhì)高產(chǎn)井的壓力高、脫氣少、蠟的初始結(jié)晶溫度低；液流速度大，井筒流體流動過程中熱損失小，井筒內(nèi)保持較高的溫度，蠟不易析出；液流流速大，對管壁的沖刷能力強，蠟不易沉積在管壁上。但是單位時間內(nèi)通過管道某位置的蠟量增加，會加劇了結(jié)蠟過程。結(jié)蠟量與流速的關(guān)系當(dāng)前39頁，總共121頁。1.生產(chǎn)時間的影響油井結(jié)蠟主要出現(xiàn)在靠近井口的地方。從初始結(jié)蠟點開始往上，井筒中的結(jié)蠟厚度逐漸增厚。(三)蠟沉積的影響因素不同生產(chǎn)時間下的結(jié)蠟剖面

00.050.10.150.20.250.30.350.40.450200400600800100012001400

井深，m厚度，mmt=30天t=20天t=10天t=1天

q=50t/dPt=0.5MPaRp=10m3/m3fw=0%

生產(chǎn)時間越長，結(jié)晶厚度越大。原因：向上流動過程中，由于流體和管壁的溫度降低，流體與管壁的溫度差逐漸增大，徑向溫度梯度增大；同時管壁的溫度與蠟的初始結(jié)晶溫度差增大，導(dǎo)致蠟分子的擴散沉積速度和蠟晶剪切沉積速度加快，結(jié)蠟厚度增加。當(dāng)前40頁，總共121頁。原因：流體向上流動過程中，壓力降到飽和壓力以下后，氣體發(fā)生分離，產(chǎn)生焦耳－湯姆遜效應(yīng)，使流體溫度降低。生產(chǎn)氣油比越大，即原油中溶解的氣體組分越多，在同一壓力（低于飽和壓力）下，分離出來的氣體越多，流體溫度降低的幅值越大，導(dǎo)致原油對蠟的溶解能力下降，有利于蠟的結(jié)晶和析出。2.生產(chǎn)氣油比的影響不同生產(chǎn)氣油比下的結(jié)蠟剖面

00.050.10.150.20.250.30.350.40.450200400600800100012001400

厚度，mm井深，mRp=50m3/m3Rp=30m3/m3Rp=10m3/m3

q=50t/dPt=0.5MPafw=10%t=20天生產(chǎn)氣油比越大，井筒結(jié)蠟厚度越大。當(dāng)前41頁，總共121頁。3.含水率的影響原因：水的比熱大于油，含水后相同產(chǎn)油量下的總產(chǎn)液量增大，所以減小了井筒流體的溫度降低，且單位體積的蠟含量亦少；水在管壁易形成連續(xù)水膜，不利于蠟沉積于管壁。

00.050.10.150.20.250200400600800100012001400qo=40t/dPt=0.5MPaRp=10m3/m3t=20天fw=10%fw=20%fw=30%fw=40%fw=50%厚度，mm井深，m不同含水率下的結(jié)蠟剖面含水率越大，井筒結(jié)蠟厚度越小。當(dāng)前42頁，總共121頁。隨著油壓減小，井筒中的流體壓力減小，輕質(zhì)成分和溶解氣容易逸出，使得井筒流體溫度降低、原油中的含蠟量增加、且原油對蠟的溶解能力下降，有利于蠟晶的析出，結(jié)蠟速度逐漸增大。4.油壓的影響不同油壓下的結(jié)蠟剖面00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20200400600800100012001400

井深(厚度，mmPt=0.5MPaPt=1.5MPaPt=2.5MPa

q=50t/dt=20天Rp=10m3/m3fw=10%當(dāng)前43頁，總共121頁。二、油井防蠟方法（1）阻止蠟晶的析出：采用某些措施(如提高井筒流體的溫度等)，使得油流溫度高于蠟的初始結(jié)晶溫度。（2）抑制石蠟結(jié)晶的聚集：如在含蠟原油中加入防止和減少石蠟聚集的某些化學(xué)劑—抑制劑，使蠟晶處于分散狀態(tài)而不會大量聚集。（3）創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件：如提高表面光滑度、改善表面潤濕性、提高井筒流體速度等。油井防蠟的主要途徑當(dāng)前44頁，總共121頁。1.油管內(nèi)襯和涂層防蠟作用：通過表面光滑和改善管壁表面的潤濕性，使蠟不易在表面上沉積，以達(dá)到防蠟的目的。（1）玻璃襯里油管防蠟原理油管表面具有親水憎油特性；玻璃表面十分光滑；玻璃具有良好的絕熱性能。（2）涂料油管防蠟原理在油管內(nèi)壁涂一層固化后表面光滑且親水性強的物質(zhì)。當(dāng)前45頁，總共121頁。2.化學(xué)防蠟通過向井筒中加入液體化學(xué)防蠟劑或在抽油管柱上裝有固體化學(xué)防蠟劑，防蠟劑在井筒流體中溶解混合后達(dá)到防蠟?zāi)康??；钚詣┬头老瀯和ㄟ^吸附，形成不利于石蠟繼續(xù)長大的極性表面，使蠟晶以微粒狀態(tài)分散在油中易被油流帶走；還可吸附于固體表面形成極性表面，阻止石蠟的沉積。高分子型防蠟劑：油溶性的，具有石蠟結(jié)構(gòu)鏈節(jié)的支鏈線性高分子，在濃度很小時就能夠形成遍及整個原油的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而石蠟就可在這網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上析出，因而彼此分散，不能聚集長大，也不易在固體表面沉積，而易被液流帶走。當(dāng)前46頁，總共121頁。3.熱力防蠟：提高流體溫度；采油成本高。4.磁防蠟技術(shù)（1）原油通過強磁防蠟器時，石蠟分子在磁場作用下定向排列作有序流動，克服了石蠟分子之間的作用力，不能按結(jié)晶的要求形成石蠟晶體；（2）對于已形成蠟晶的微粒通過磁場后，石蠟晶體細(xì)小分散，并且有效地削弱了蠟晶之間、蠟晶與膠體分子之間的粘附力，抑制了蠟晶的聚集長大；（3）磁場處理后還能改變井筒中結(jié)蠟狀態(tài)，使蠟質(zhì)變軟，易于清除。主要加熱方式：熱流體循環(huán)、電加熱。當(dāng)前47頁，總共121頁。三、油井清蠟方法

(1)機械清蠟常用的工具主要有刮蠟片和清蠟鉆頭等。(2)熱力清蠟熱流體循環(huán)清蠟法電熱清蠟法熱化學(xué)清蠟法當(dāng)前48頁，總共121頁。第三節(jié)油井堵水一、油井出水原因及找水技術(shù)1.油井出水來源注入水及邊水底水上層水、下層水及夾層水“底水錐進”現(xiàn)象：對于底水油氣藏，由于油井生產(chǎn)在油層中造成的壓力差，破壞了由于重力作用所建立起來的油水平衡關(guān)系，使原來的油水界面在靠近井底處呈錐形升高的現(xiàn)象。當(dāng)前49頁，總共121頁。2.油井防水措施原則：以防為主，防堵結(jié)合（1）制訂合理的油藏工程方案，合理部署井網(wǎng)和劃分注采系統(tǒng)，建立合理的注、采井工作制度和采取工程措施以控制油水邊界均勻推進。（2）提高固井和完井質(zhì)量，以保證油井的封閉條件，防止油層與水層串通。（3）加強油水井日常管理、分析，及時調(diào)整分層注采強度，保持均衡開采。當(dāng)前50頁，總共121頁。3.油井找水技術(shù)找水：油氣井出水后，通過各種方法確定出水層位和流量的工作。⑴綜合對比動、靜態(tài)資料判斷出水層位地質(zhì)情況：開采層位、各層油水井連通情況、各層滲透率和斷層以及邊水、底水、夾層水的情況等；動態(tài)資料：產(chǎn)量、壓力、生產(chǎn)氣油比、含水、水質(zhì)分析、注水情況等；水質(zhì)資料是確定產(chǎn)出水是來自地層水還是注入水的主要依據(jù)，而結(jié)合小層平面圖及油水井連通圖和注采井生產(chǎn)情況則可推斷可能的出水層位。當(dāng)前51頁，總共121頁。⑵水化學(xué)分析法利用產(chǎn)出水的化驗分析結(jié)果來判斷是地層水還是注入水。地層水一般具有高礦化度，或含有硫化氫及二氧化碳等特點。不同深度的地層水，其礦化度和水型也不同。當(dāng)前52頁，總共121頁。⑶根據(jù)地球物理資料判斷出水層位①流體電阻測定法：根據(jù)不同礦化度的水具有不同的導(dǎo)電性(即電阻率不同)，利用電阻計測出油井中流體電阻率變化曲線，從而確定出水層位的方法。②井溫測量法：利用地層水具有較高溫度的特點來確定出水層位的方法。③放射性同位素法：向井內(nèi)注入同位素液體人為提高出水層段的放射性強度來判斷出水層位的找水方法。確定套管破裂位置、與套管破裂位置連通的滲透地層。當(dāng)前53頁，總共121頁。⑷機械法找水壓木塞法封隔器找水木塞停留位置正好是套管損壞的位置。利用封隔器將各層分開，然后分層求產(chǎn)，找出出水層位。在油、水層之間的夾層很薄的層中無法確定油、水層。當(dāng)前54頁，總共121頁。⑸找水儀找水油水比例計是利用油和水的導(dǎo)電性相差很大的原理來區(qū)別油樣中含水量多少的。找水儀主要由電磁振動泵、注排換向閥、皮球集流器、渦輪流量計、油水比例計等幾部分組成。當(dāng)前55頁，總共121頁。二、油井堵水技術(shù)(1)機械堵水使用封隔器及相應(yīng)的管柱卡堵出水層的方法。(2)油井化學(xué)堵水用化學(xué)劑控制油氣井出水量和封堵出水層的方法。

非選擇性堵水（水泥、樹脂、硅酸鈣等）

選擇性堵水（部分水解聚丙烯酰胺、泡沫、松香酸鈉、活性稠油等）機械采油井堵水管柱示意圖當(dāng)前56頁，總共121頁。建立隔板示意圖(3)底水封堵技術(shù)

在靠近油水界面的上部以一定的工藝措施注入封堵劑，在井底附近形成“人工隔板”。建立混合隔板示意圖1-樹脂；2-硅酸溶液；3-稠油當(dāng)前57頁，總共121頁。(二)高凝油的基本特點第四節(jié)稠油及高凝油開采技術(shù)一、稠油及高凝油開采特征(一)稠油的基本特點(2)稠油的粘度對溫度敏感；某油井原油粘溫曲線(1)粘度高、密度大、流動性差；(3)稠油中輕質(zhì)組分含量低，而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高。高凝油是指蠟含量高、凝固點高的原油。膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量較低。凝固點：在一定條件下原油失去流動性時的最高溫度。當(dāng)前58頁，總共121頁。

中國稠油分類標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前59頁，總共121頁。通過向油層提供熱能，提高油層巖石和流體的溫度，從而增大油藏驅(qū)油動力，降低油層流體的粘度，防止油層中的結(jié)蠟現(xiàn)象，減小油層滲流阻力。目前常用的熱處理油層采油技術(shù)注熱流體(如蒸汽和熱水)火燒油層。二、熱處理油層采油技術(shù)當(dāng)前60頁，總共121頁。一方面使油層原油的粘度大大降低，增加原油的流度；另一方面原油受熱后發(fā)生體積膨脹，可減少最終的殘余油飽和度。注蒸汽處理油層采油方法蒸汽吞吐蒸汽驅(qū)注蒸汽處理油層采油方法：通過蒸汽將熱能提供給油層巖石和流體，提高油井產(chǎn)量和油層采收率。主要機理當(dāng)前61頁，總共121頁。蒸汽吞吐是向采油井注入一定量的蒸汽，關(guān)井浸泡一段時間后開井生產(chǎn)，當(dāng)采油量下降到不經(jīng)濟時，再重復(fù)上述作業(yè)的采油方式。一個吞吐周期包括：注汽、燜井和生產(chǎn)三個階段(1)蒸汽吞吐采油技術(shù)蒸汽油注汽燜井采油油層當(dāng)前62頁，總共121頁。1)注汽階段:由鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽，經(jīng)地面管線由井口沿井筒注入油層。主要控制參數(shù):注汽量、注汽速度、注汽壓力和注蒸汽干度注汽量是指注入油層蒸汽的質(zhì)量。注汽速度：單位時間內(nèi)注入油層的蒸汽量，注汽速度高有利于減少井筒的熱損失和漏失到非目標(biāo)層的熱能。注入壓力超過油層的破裂壓力時，可能會壓裂油層，對油層有破壞作用，還會引起汽竄和油井出砂等問題。蒸汽干度：汽相質(zhì)量占濕蒸汽總質(zhì)量的比例。蒸汽干度越高，單位蒸汽量的含熱量就越多。當(dāng)前63頁，總共121頁。2)燜井階段燜井是指注蒸汽后停注關(guān)井，使蒸汽與油層巖石和流體進行熱交換的過程。合理的燜井時間一般在1～4天當(dāng)前64頁，總共121頁。3)生產(chǎn)階段油汽比是指生產(chǎn)出的原油量與注入蒸汽量之比。其值越大說明開采效果越好。同一周期內(nèi)，隨著生產(chǎn)時間的持續(xù)，含水率呈下降趨勢；不同的吞吐周期，在相同的生產(chǎn)時間，其含水率逐漸升高。油井含水變化原因：周期注汽量隨周期次數(shù)的增多而增大，油層含水飽和度逐漸上升，含油飽和度則逐漸下降。實踐表明油汽比大于0.15t/t具有經(jīng)濟開采價值當(dāng)前65頁，總共121頁。蒸汽吞吐井的產(chǎn)量特征曲線當(dāng)前66頁，總共121頁。工藝簡單；見效快；波及面積小，采收率并不高，一般不超過15％；通常作為蒸汽驅(qū)的先導(dǎo)。單井蒸汽吞吐特點當(dāng)前67頁，總共121頁。蒸汽驅(qū)是按一定的注采井網(wǎng)，從注汽井注入蒸汽將原油驅(qū)替到生產(chǎn)井的熱力開采方法。蒸汽吞吐是在同一口井中注蒸汽和采油。蒸汽驅(qū)生產(chǎn)過程包括：注汽初始階段、注汽見效階段、蒸汽突破階段(汽竄階段)。蒸汽驅(qū)采油原理：蒸汽注入到油層后，在注入井周圍形成飽和蒸汽帶，蒸汽帶前緣由于蒸汽與油藏巖石和流體的熱交換而冷卻，形成蒸汽的凝析水帶(熱水帶)，蒸汽驅(qū)的采收率是熱水驅(qū)、汽驅(qū)、蒸餾及抽提等各種作用綜合結(jié)果。(2)蒸汽驅(qū)采油技術(shù)當(dāng)前68頁，總共121頁。蒸汽驅(qū)采油示意圖當(dāng)前69頁，總共121頁。3)蒸汽突破階段(汽竄階段)蒸汽突破油井后，油汽流動阻力迅速下降，蒸汽注入壓力急劇下降，且蒸汽的流動能力遠(yuǎn)超過原油的流動能力，使得產(chǎn)油量下降，油汽比降低，含水迅速升高。1)注汽初始階段油層壓力穩(wěn)定地回升，由于熱能還沒有傳遞到生產(chǎn)井附近，生產(chǎn)井周圍的油流阻力仍然很大，油井產(chǎn)油量低。2)注汽見效階段隨著累積注入汽量的增加，原油的流動能力得以提高，原油產(chǎn)量上升。當(dāng)前70頁，總共121頁。在蒸汽驅(qū)過程中發(fā)生早期汽竄；由于蒸汽驅(qū)存在超覆現(xiàn)象，使得驅(qū)油效率較低。封堵汽竄；降低超覆影響程度造成蒸汽驅(qū)開采稠油效果差的主要原因提高蒸汽驅(qū)開采效果的措施當(dāng)前71頁，總共121頁?；馃蛯硬捎头椒ㄍㄟ^適當(dāng)?shù)木W(wǎng)將空氣或氧氣自井中注入油層，并點燃油層中原油，使其燃燒產(chǎn)生熱量。不斷注入空氣或氧氣維持油層燃燒，燃燒前緣的高溫不斷加熱油藏巖石和流體，且使原油蒸餾、裂解，并被驅(qū)向生產(chǎn)井的采油方式。當(dāng)前72頁，總共121頁?；馃蛯樱翰捎眠m當(dāng)?shù)木W(wǎng)，將氧氣或空氣注入井中并用點火器將油層點燃，燃燒前緣的高溫不斷使原油蒸餾、裂解、并驅(qū)替原油到生產(chǎn)井?；馃蛯尤紵^程示意圖⑶火燒油層采油方法當(dāng)前73頁，總共121頁。①高溫使近井地帶原油被蒸餾、裂化，輕質(zhì)油蒸汽向前流動進行熱交換而凝析下來；②蒸餾和裂化后殘留的重質(zhì)烴變成焦炭作為燃料而被燃燒產(chǎn)生熱能；③燃燒的熱廢氣向前流動時也有加熱油層巖石和流體的作用，并驅(qū)替原油；④燃燒廢氣中的水分和被蒸發(fā)的油層水蒸汽在向前推進中冷凝而形成熱水帶，產(chǎn)生蒸汽和熱水驅(qū)油的作用。⑤廢氣、水蒸汽、氣相烴類和凝析油之間會發(fā)生局部混相，從而產(chǎn)生混相驅(qū)油作用?；馃蛯釉霎a(chǎn)原理：熱驅(qū)、凝析蒸汽驅(qū)、混相驅(qū)、氣體驅(qū)動當(dāng)前74頁，總共121頁。三、井筒降粘技術(shù)通過熱力、化學(xué)、稀釋等措施使得井筒中的流體保持低粘度，從而達(dá)到改善井筒流體的流動條件，緩解抽油設(shè)備的不適應(yīng)性，提高稠油及高凝油的開發(fā)效果等目的。目前常用的井筒降粘技術(shù)：化學(xué)降粘摻輕烴或水稀釋熱力降粘技術(shù)當(dāng)前75頁，總共121頁。1.化學(xué)降粘技術(shù)作用機理：在井筒流體中加入一定量的水溶性表面活性劑溶液，使原油以微小油珠分散在活性水中形成水包油乳狀液或水包油型粗分散體系，同時活性劑溶液在油管壁和抽油桿柱表面形成一層活性水膜，起到乳化降粘和潤濕降阻的作用。定義：通過向井筒流體中摻入化學(xué)藥劑，從而使流體粘度降低的開采稠油及高凝油的技術(shù)。當(dāng)前76頁，總共121頁。油套環(huán)空摻化學(xué)劑工藝管柱結(jié)構(gòu)空心抽油桿摻化學(xué)劑工藝管柱泵上摻泵下?lián)疆?dāng)前77頁，總共121頁。2.摻輕烴降粘技術(shù)目前采用的摻輕烴降粘技術(shù)在工藝上與化學(xué)降粘技術(shù)相似。3.熱力降粘技術(shù)利用高凝油、稠油的流動性對溫度敏感這一特點，通過提高井筒流體的溫度，降低井筒流體粘度。熱流體循環(huán)加熱降粘技術(shù)電加熱降粘技術(shù)。根據(jù)其加熱介質(zhì)可分為：當(dāng)前78頁，總共121頁。開式熱流體循環(huán)工藝管柱結(jié)構(gòu)反循環(huán)正循環(huán)⑴熱流體循環(huán)加熱降粘技術(shù)當(dāng)前79頁，總共121頁。閉式熱流體循環(huán)工藝管柱結(jié)構(gòu)加熱管同心安裝加熱管同心安裝加熱管平行安裝加封隔器加封隔器當(dāng)前80頁，總共121頁?？招臈U熱流體循環(huán)工藝管柱結(jié)構(gòu)開式閉式當(dāng)前81頁，總共121頁。（2）電加熱降粘技術(shù)利用電熱桿或伴熱電纜，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，提高井筒生產(chǎn)流體溫度，以降低其粘度和改善其流動性。電熱桿伴熱電纜當(dāng)前82頁，總共121頁。油層平均滲透率為10.1×10-3μm2～50×10-3μm2。這類油層接近正常油層，油井能夠達(dá)到工業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)，但產(chǎn)量太低，需采取油層改造措施，提高生產(chǎn)能力，才能取得較好的開發(fā)效果和經(jīng)濟效益。油層平均滲透率為1.1×10-3μm2～10×10-3μm2。這類油層與正常油層差別比較明顯，一般束縛水飽和度高，測井電阻率降低，正常測試達(dá)不到工業(yè)油流的標(biāo)準(zhǔn)，必須采取較大型的壓裂改造和其它措施，才能有效的投入工業(yè)開發(fā)，例如長慶安塞油大慶榆樹林油田，吉林新民油田等。油層平均滲透率為0.1×10-3μm2～1.0×10-3μm2。這類油田非常致密，束縛水飽和度很高，基本沒有自然產(chǎn)能，一般不具備工業(yè)開發(fā)價值。但如果其它方面條件有利，如油層較厚、埋藏較淺、原油性質(zhì)比較好等，同時采取既能提高油井產(chǎn)量，又能減少投資、降低成本的有利措施，也可以進行工業(yè)開發(fā)，并取得一定的經(jīng)濟效益，如延長的川口油田等。當(dāng)前83頁，總共121頁。第五節(jié)低滲透油田開發(fā)分析低滲透儲層：滲透率為0.1×10-3－50×10-3μm2。一、低滲透油田的分類一般低滲透油田：10.1×10-3μm2～50×10-3μm2特低滲透油田：1.1×10-3μm2～１0×10-3μm2超低滲透油田：0.1×10-3μm2～１×10-3μm2當(dāng)前84頁，總共121頁。油層平均滲透率為10.1×10-3μm2～50×10-3μm2。油層接近正常油層，油井能夠達(dá)到工業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)，但產(chǎn)量太低，需采取油層改造措施，提高生產(chǎn)能力，才能取得較好的開發(fā)效果和經(jīng)濟效益。一般低滲透油田特點當(dāng)前85頁，總共121頁。油層平均滲透率為1.1×10-3μm2～10×10-3μm2。油層與正常油層差別比較明顯，一般束縛水飽和度高，測井電阻率降低，正常測試達(dá)不到工業(yè)油流的標(biāo)準(zhǔn)，必須采取較大型的壓裂改造和其它措施，才能有效的投入工業(yè)開發(fā)，長慶安塞油油田，大慶榆樹林油田，吉林新民油田等。特低滲透油田特點當(dāng)前86頁，總共121頁。油層平均滲透率為0.1×10-3μm2～1.0×10-3μm2。油層巖石非常致密，束縛水飽和度很高，一般不具備工業(yè)開發(fā)價值。但如果其它方面條件有利，如油層較厚、埋藏較淺、原油性質(zhì)比較好等，同時采取既能提高油井產(chǎn)量，又能減少投資、降低成本的有利措施，也可以進行工業(yè)開發(fā)，并取得一定的經(jīng)濟效益，延長的川口油田等。超低滲透油田特點當(dāng)前87頁，總共121頁。二、我國低滲透油田儲量分布特征中國陸地發(fā)現(xiàn)并探明的低滲透油田（油藏）共三百多個，地質(zhì)儲量占40億噸，廣泛分布于全國勘探開發(fā)的二十一個油區(qū)。二十一個油區(qū)中，低滲透儲層地質(zhì)儲量在一億噸以上的有十一個油區(qū)，占一半以上。低滲透儲層地質(zhì)儲量最多的是新疆，達(dá)6億噸，其余依次為大慶、勝利、吉林、遼河、大港、中原、延長、長慶、吐哈、華北等。1.低滲透油田廣泛分布于各個油區(qū)當(dāng)前88頁，總共121頁。低滲透油田分布狀況統(tǒng)計表當(dāng)前89頁，總共121頁。2.不同地質(zhì)年代的儲層都可形成低滲透儲層，同一油區(qū)老地層低滲透儲層所占比例較高3.目前發(fā)現(xiàn)的低滲透儲層以中、深埋藏深度為主當(dāng)前90頁，總共121頁。4.低滲透儲層油藏以大中型油藏為主根據(jù)陸上低滲透油藏統(tǒng)計，地質(zhì)儲量在10000萬噸以上的油田有六個，儲量94721萬噸，占23.8％；地質(zhì)儲量在1000～10000萬噸的中型油田有82個，儲量237800萬噸，占59.6％；小于1000萬噸的小型油田有197個，儲量僅為66199萬噸，占16.6％。說明占80％以上的儲量均為大中型低滲透油田。5.低滲透儲層分布于各種巖性中當(dāng)前91頁，總共121頁。6.低滲透油藏類型以構(gòu)造巖性油藏為主從探明的低滲透油藏統(tǒng)計，以構(gòu)造巖性油藏占將近一半，大、中型低滲透儲層油藏除長慶、延長為巖性油藏外，其余的大多數(shù)油藏與斷塊、背斜有關(guān)，形成構(gòu)造巖性共同圈閉的油藏。如大慶長垣南部榆樹林、新民、乾安、新立等油藏。7.特低滲透層占有相當(dāng)高的比例據(jù)統(tǒng)計，特低和超低滲透率儲量有210278萬噸，占52.7％。超低滲透油田主要集中分布在延長油區(qū)和川中地區(qū)；特低滲透油田，主要分布在大慶、吉林、新疆等油田；低滲透油田主要分布在遼河、大港、勝利、吐哈、中原、華北等油田。上述所提到的油田各類低滲透儲層總儲量均在一億噸以上。當(dāng)前92頁，總共121頁。8.低滲透儲層原油性質(zhì)比較好當(dāng)前93頁，總共121頁。三、低滲透油田開發(fā)存在的主要問題油井的自然產(chǎn)能低；自然能量開采遞減大，采收率低；天然裂縫的存在，增加了注水開發(fā)的難度；啟動壓差和驅(qū)替壓力梯度大；部分井見效緩慢，地層壓力不均衡；見水后采液、采油指數(shù)下降。當(dāng)前94頁，總共121頁。四、目前我國開采低滲透油田的主要做法

早期油藏評價，優(yōu)選富集區(qū)開展三維油藏描述，建立精細(xì)地質(zhì)模型加強開發(fā)試驗，優(yōu)化方案試驗整體優(yōu)化壓裂設(shè)計，提高單井單能及經(jīng)濟效益

早期注水開發(fā)，有利于油井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)根據(jù)不同地質(zhì)條件，確定合理注采比及合理的壓力界限開展形式多樣的注水試驗，達(dá)到控水穩(wěn)油的目的裂縫側(cè)向適時加密調(diào)整，提高儲量動用程度當(dāng)前95頁，總共121頁。五、提高低滲透油田開發(fā)效果的建議認(rèn)識和掌握低滲透油田的特殊規(guī)律——前提確定合理的井網(wǎng)布置和注采原則——基礎(chǔ)采取先進實用配套的工藝技術(shù)——保證當(dāng)前96頁，總共121頁。第六節(jié)井底處理新技術(shù)簡介一、高能氣體壓裂技術(shù)利用特定的發(fā)射炸藥在井底產(chǎn)生高壓、高溫氣體，在井筒附近油層中產(chǎn)生和保持多條多方位的徑向裂縫，從而達(dá)到增產(chǎn)增注目的的工藝措施。三種壓裂方式形成的裂縫當(dāng)前97頁，總共121頁。各種壓裂的壓力與時間的關(guān)系當(dāng)前98頁，總共121頁。高能氣體壓裂的增產(chǎn)機理⑴機械作用（即造縫作用）

①火藥或推進劑燃燒產(chǎn)生的高壓氣體，在井筒內(nèi)迅速建立起高壓區(qū)，當(dāng)超過巖石的破裂壓力時，較高的加載速率會在地層中形成輻射狀的徑向多條裂縫體系。②由于裂縫不是全部垂直于地層的最小主應(yīng)力方向，裂縫面上的切應(yīng)力不為零，一旦裂開就會錯動而不會閉合。增產(chǎn)作用基于四個方面的效應(yīng)：機械作用、熱作用、化學(xué)作用、水力作用。當(dāng)前99頁，總共121頁。①破壞堵塞顆粒與儲油巖層之間的凝聚力，破壞附面層，產(chǎn)生松動作用。②降低孔隙內(nèi)表面張力，導(dǎo)致毛細(xì)管的周期性脹縮，有利于提高油氣滲流速率。

⑵水力作用

伴隨的井內(nèi)液體振蕩過程以及壓力波的傳播、反射、疊加所造成的壓力脈沖對地層的振動作用。當(dāng)前100頁，總共121頁。⑶高溫?zé)嶙饔?/p>

①火藥燃燒釋放出大量的熱能，而且相對集中，可在井內(nèi)和近井地帶引起相當(dāng)大的溫度變化；

②熔化沉淀在油井附近的石蠟和瀝青；③降低原油粘度和表面張力。⑷化學(xué)作用

燃?xì)庵械腃O2、HCl、H2S成分遇水形成的酸液，對巖層進行酸處理。當(dāng)前101頁，總共121頁。二、水力振蕩解堵技術(shù)利用振動原理處理油層，即以水力振動器作為井下震源下至處理井段，地面供液源按一定排量將工作液注入振動器內(nèi)，振動器依靠流經(jīng)它的液體來激勵、產(chǎn)生水力脈沖波，對油層產(chǎn)生作用，實現(xiàn)振動處理油層。

解堵機理①解除近井地帶的機械雜質(zhì)、鉆井液和瀝青膠質(zhì)堵塞；②破壞鹽類沉積；③使地層形成微裂縫；當(dāng)前102頁，總共121頁。Helmholtz腔形結(jié)構(gòu)體

射流剪切層內(nèi)的有序軸對稱擾動（渦環(huán)等）與噴嘴d2的邊緣反復(fù)碰撞，產(chǎn)生一定頻率的壓力脈沖，從噴嘴噴出后，形成脈沖射流。

①利用Helmholtz腔產(chǎn)生水力自激振蕩作用形成的脈沖射流作用于油層；②利用高壓水射流技術(shù)形成的旋轉(zhuǎn)射流產(chǎn)生的脈沖作用于油層。水力解堵技術(shù)分為兩種：當(dāng)前103頁，總共121頁。水力脈沖波振動器工作液由油管流經(jīng)內(nèi)套，并從其斜向槽孔中流出，推動外滑套轉(zhuǎn)動。在工作液周期性地從外滑套的斜向槽孔中流出時，形成了水力脈沖沖擊波。工作原理優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、牢固耐用、成本較低。缺點：功率小、頻率低，聲波處理的深度和強度較小。當(dāng)前104頁，總共121頁。高壓水射流解堵技術(shù)水射流發(fā)生器示意圖利用井下可控轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)自振空化射流解堵裝置，產(chǎn)生高壓水射流，直接沖洗炮眼解堵和超聲波、空化作用解堵。當(dāng)前105頁，總共121頁。解堵工具原理圖

產(chǎn)生沖擊壓力和剪切力

工藝簡單；成本低；能量集中；處理深度大；效果顯著。優(yōu)點當(dāng)前106頁，總共121頁。三、電脈沖井底處理技術(shù)通過井下液體中電容電極的高壓放電，在油層中造成定向傳播的壓力脈沖和強電磁場，產(chǎn)生空化作用，解除油層污染，對油層造成微裂縫從而達(dá)到增產(chǎn)增注目的的工藝措施。⑴脈沖波對油層巖石的造縫作用；由于強大脈沖波的沖擊載荷作用，使得非連續(xù)均勻的巖石產(chǎn)生相對撕裂的剪切應(yīng)力，當(dāng)超過巖石的抗疲勞強度就會產(chǎn)生微裂縫或宏觀裂縫，且可以高速向前擴展。增產(chǎn)機理當(dāng)前107頁，總共121頁。⑶低頻脈沖波對流體的作用①毛管半徑會發(fā)生時大時小的變化。當(dāng)毛細(xì)管膨脹時，其表面張力減小，有利于開采剩余油；②降低油水界面張力；③原油粘度下降。⑵低頻脈沖波對巖石孔隙介質(zhì)的剪切效應(yīng)；①巖石顆粒表面粘土膠結(jié)物被振動脫落；②克服巖石顆粒表面對原油的吸附親合力，使油膜從顆粒表面脫落。當(dāng)前108頁，總共121頁。四、超聲波井底處理技術(shù)利用超聲波的振動、空化作用等作用于油層，解除近井地帶的污染和堵塞，以達(dá)到增產(chǎn)增注目的的工藝措施。超聲波：能在任何介質(zhì)中傳播，頻率大于20kHz的彈性波超聲波對巖石滲透率的影響主要是振動效應(yīng)和熱效應(yīng)；超聲波提高滲透率的效果隨溫度的升高而逐漸變差；在低溫條件下，超聲波的熱效應(yīng)與機械效應(yīng)都不可忽視；在高溫下，起主要作用