常用物理法采油技术在油田生产的应用.doc

常用物理法采油技术在油田生产的应用摘 要:随着油藏开发难度的增大，物理法采油技术逐渐显现它的优势。为了解决油井生产中油层堵塞、井筒降粘等一系列问题，先后开发了环腔式流体声波发生器、自激振荡增油器、振动降粘器等一系列的物理法采油设备。通过分析与实验，对设备的作用机理、特性影响参数、对地层的作用机理进行了研究，优化了特性参数。现场应用也表明了几种设备的优势。关键词:声波发生器; 自激振荡增油器; 振动降粘器; 结构参数; 作用机理 20 世纪 50 年代，美国和前苏联就开始了物理法采油技术的研究，先后发展了振动采油和声波超声波采油技术，在现场应用并获得了理想效果; 20世纪 80 至 90 年代国内形成了物理法采油技术研究的高潮，对振动、声波超声波、水力脉冲、电脉冲等物理作用对原油和地层的作用进行了深入研究，先后研制开发了声波超声波采油、水力脉冲解堵及高能气体压裂等一系列的物理法采油技术及设备。其中，以下几种设备在现场应用效果显著。1 环腔式流体声波发生器 环腔式流体声波发生器综合混气水排和声波两者的优点，用于解除地层堵塞，发声器结构如图 1 所示。喷射流体经收缩喷嘴加速，在喷嘴前形成周期性变化的压力场，在压力场内放置一谐振腔形成周期变化的压力系统，形成大小振幅交替的声波超声波。图 1 环腔式流体声波发生器声波产生的交变力作用于卡堵颗粒、声波对地层的疲劳损害、声波的空化作用、热作用、乳 化作用共同作用于近井地带地层与流体，恢复增大地层渗透率。声波振幅与频率决定着解效果，喷嘴直径、喷距、谐振腔直径与深度以及喷射压力是影响产生声波频率与振幅的特性参数。对于不同的堵塞类型，调整参数组合来达到最好的解堵效果。目前，已通过正交试验研究并形成了几个特性参数不同的序列，用于各种井况的现场施工。 2 自激振荡增油器 自激振荡增油器是依靠油管自激产生振动作用于油层的一种解堵增产设备。井下自激振动增油管柱装置结构如图 2 所示。泵工作过程中，液柱载荷在油管与抽油杆之间转移，导致周期性收缩。因此，环形空间的高压流体周期性冲击振动片产生低频水力脉冲，长期作用于油层，解除油层堵塞，提高油井产量。图 2 振动管柱结构示意图自激波对堵塞颗粒力、自激波产生的附加压力梯度以及由此引起的毛细孔道附面层变薄、贾敏效应减弱等效应共同作用解除地层堵塞、增大产层渗透率。动片的数目、排列方式、直径与类型等特性参数以及油层深度、抽油泵工作参数等都会影响到低频水力脉冲波的振幅与频率，从而影响到解堵效果。因此现场施工要根据工况来调整增油器结构。 3 振动降粘器 振动降粘器是一种利用抽油杆弹性伸缩带动振动片产生自激振荡作用于井筒原油，达到降粘、防蜡效果的一种物理法采油设备，结构如图 3 所示。带豁口的振片安装在抽油杆上，液柱载荷周期性地作用于抽油杆导致弹性振动，带动振片产生自激振荡，同时振片的剪切作用、豁口处的涡流作用共同作用于井筒原油，达到井筒防蜡、降粘的效果。a 振动降粘器剖面 b 豁口振动片图 3 振动降粘器的结构自激振荡与涡流共同作用于分子链段，加速降粘剂分子的运动与扩散，减小分子内摩擦; 同时造成的分子取向作用、对蜡晶及分子链的搅拌作用、乳化作用和热作用共同达到防蜡、降粘的目的。通过室内实验对振片类型、直径、间距、排列方式等因素对降粘效果的影响进行了优化，形成了应用于井筒降粘、防蜡的振动降粘器序列。 4 选井条件 4 1 环腔式声波发生器选井适用条件 无机颗粒堵塞严重，且对酸敏感的地层; 距油水边界较近，不能采用压裂增产措施的油井; 直井、斜度不大的定向井; 含蜡、结垢不严重的井。 4 2 自激振荡增油器选井适用条件 无机颗粒堵塞，但堵塞不严重的生产井; 含蜡量高、易结蜡的生产井; 稀油、常规稠油井; 井深超过 1500m 的生产井。 下泵深度超过 1500m 的生产井; 常规稠油井，井底原油粘度小于 2000mPas。 5 现场应用 环腔式流体声波发生器结构参数优化完成后在孤岛油田多口油井实施作业，解堵增产效果显著。2011 年对 GD2 34X426 和 GDX2 2 井进行施工，两口井液量分别由施工前7m3/ d、21 2m3/ d 增加到施工后的 54 6 m3/ d 和 51 88 m3/ d，增产效果显著。2011 年以来，选取辽河油田 3 口试验井进行振动增油器增产试验，效果明显。2011 年后，振动降粘器在金马采油厂试验 3 口稠油井，效果显著。 6 结论 环腔式流体声波发生器、振动降粘器和自激振荡增油器是广泛应用于油田解堵、防蜡降粘的物理法采油设备。声波与振动是物理法采油设备的主要作用机理，特性参数影响着振幅与频率，影响施工效果。物理法采油技术在油田现场的普及程度不够，还需要进一步的进行理论和实验研究进一步完善、推广物理法采油设别在油田的应用。参考文献1 路斌 哈特曼声波发声器声学特性及应用研究J 石油大学学报，2004，28( 6) : 123 1252 胡博仲 波场采油M 北京: 石油工业出版社，1996:31 363 朱继东，张建国，石爱霞，等 声波解堵综合配套技术研究J 石油钻探技术， 2006，34( 1) :59 614 吴敬轩 振动采油器J 油气田地面工程，2007，26( 7) : 615 徐英娜，赵贵金，孙爱军 等 自振采油技术的理论分析和应用J 西南石油学 院学报，2001，23( 3) : 58 596 田小存