井下自激振動采油技術研究

臧立 (勝利油田東勝精攻石油開發(fā)集團股份有限公司 山東 東營 257000)

中后期油井產量和采收率的提高問題，是目前采油工程研究人員重要的研究方向之一，隨著油藏的不斷開發(fā)，油水井的產能或者吸水指數(shù)在不斷的降低，在油井的生產過程中，在石蠟、瀝青質、泥砂等沉積物的作用下，地層原油流動的孔隙被逐漸的堵塞，油層的滲透性降低，油井正常的生產受到影響。此類問題一直是限制油井生產，提高油井產量重要的因素。因此開展地層解堵增產技術研究，對于提高油井的產量和油藏的開發(fā)效率具有重要的意義。振動法采油是指通過振動的方式來開采地層原油的方法，是一種利用物理方法提高油井生產效率的方法。該方法技術簡便，對于地層和環(huán)境的污染小，因此具有廣闊的推廣應用前景。目前大多數(shù)的振動采油技術，振動的源頭離地層較遠，振動的能量在傳輸過程中損失較大，地層接受到的振動能量不高。而且作用的時間較短，綜合以上原因導致了振動采油技術對于油井的增產效果不明顯。文章研究了一種長時間作用于井底的振動采油技術，而且將振源移到了地層附近，井下自激振動裝置產生的振動直接作用于地層，減少了振動在傳輸過程中的損失，增強了地層解堵的效果，對于提高油井的產量和原油的采油率具有較大的現(xiàn)實意義。

1.井下自激振動采油技術工作原理分析

在有桿泵抽油系統(tǒng)中，油管在柱塞上下運動過程中受到的力不同，從而在油管的底部產生了和柱塞頻率一致的交變載荷，在交變載荷的作用下，油管產生了相應的彈性收縮，由此產生了油管的縱向振動。通過在油管上安裝井下自激振動裝置，井下自激振動裝置的振動片在油管縱向振動的作用下，將油管的彈性振動能量轉化成井下流體的振動能量。不同類型的振動片在油管的作用下可以產生不同類型的振動波動。當振動片振動頻率和地層固有頻率一致時，就可能會出現(xiàn)地層的共振現(xiàn)象，產生的振動可以將地層孔隙中堵塞物松動和破壞，從而疏通地層原油的流動通道，提升地層的滲流性能，增大地層原油流向井筒的速度，從而提高油井的產量。井下自激振動采油裝置引起的液體波動能量可以改變地層中原油的物性，降低了毛細管力對原油的束縛作用，增強原油的流動性，調整了地層流體的分布狀態(tài)，實現(xiàn)了油井降水增油的效果。當井下柱塞泵向上運動時，油管中液體的液柱壓力由抽油桿來承擔，此時抽油桿處在拉伸的狀態(tài)，而油管處在縮短狀態(tài)，井下自激振動裝置的振動片在滑套的作用下開始向上運動，井筒環(huán)空中的流體向下沖擊自激振動片，從而產生一定頻率的振動波。當井下柱塞泵向下運動時，油管中液體的液柱壓力和其他作用力作用到油管上，導致了油管的伸長，在油管柱的最下部產生了油管伸長的最大量，由于產生的伸長和縮短的時間較短，因此產生了脈沖式波動能量，隨著井下柱塞泵的上下移動，自激振動片產生了脈沖式的自激振動。在通常情況下，可以將井下自激振動裝置安裝到油層的位置，自激振動裝置產生的脈沖振動波直接和地層作用，當自激振動片向下運動時，自激振動片帶動下部的液體向下運動，液體在振動片的壓力下壓入地層中，可以沖刷射孔的孔眼和地層的孔隙流道，解除近井地帶的堵塞。井下自激振動裝置產生的脈沖能量波可以向地層深部傳播，增加了油藏的能量，提高了油藏剩余油的流動性，降低地層中原油的粘度，增強了原油流向井底的能力。井下自激振動采油技術主要是利用井下自激振動裝置產生自激的脈沖波動實現(xiàn)的。

2.井下自激振動技術裝置結構及現(xiàn)場實驗

井下自激振動裝置主要包括管體、滑套、振動片等結構組成。振動片是井下自激振動裝置的核心部件。振動片的形狀、尺寸等參數(shù)都會影響到自激振動波動的參數(shù)。通過理論計算結合室內實驗的方法可以得到振動片在井筒的振動性能，得到優(yōu)化的自激振動片的結構參數(shù)，為井下自激振動裝置的設計提供優(yōu)化參數(shù)和設計依據(jù)。通過自激振動片的室內實驗可以得到，振動片的面積越大，振動片的自激振幅會越大。如果自激振動片的間距相同，渦流結構的振動片產生的脈沖波動的頻率要高，這種高頻的自激振動片主要適用于高含蠟以及稠油的油藏，通過產生的高頻自激波動，可以有效的降低地層中原油的粘度，提高原油的流動能力。在振動片的厚度選擇方法，振動片的厚度不能太厚或者太薄，太薄的振動片強度不夠，太厚會影響到振動片自激振動的效果。井下自激振動采油技術解堵增產的機理主要是低頻振動波剪切降粘的機理，改變了孔隙介質中的流動狀態(tài)，改善了地層流體的分布狀態(tài)。研究表明，低頻振動能夠在地層孔隙流動中產生水擊的作用，能夠有效的去除管壁上的沉積物，疏通了原油流動的通道。井下自激振動采油技術現(xiàn)場試驗表明，該技術對于油層堵塞，供液量不高的油井，可以有效的疏通地層的堵塞，恢復油井的正常生產。井下自激振動裝置結構簡單，操作方便，對于油層的傷害較小，而且可以長時間的發(fā)揮解堵增產的作用。該技術現(xiàn)場試驗有效率達到百分之九十以上，泵效提高了20%以上，裝置的作用時間可以達到一年以上，是一種長期有效的解堵增產措施，提高了油井的產量，具有廣闊的應用前景。

3 結束語

油井進入中后期開采之后，地層的堵塞和油井產液量降低的現(xiàn)象嚴重，井下自激振動采油技術，利用抽油桿上下運動產生的彈性波動能量，通過自激振動片將產生的彈性波動能量轉化成地層液體的脈沖波動能量，有效的解除了地層孔隙流道的堵塞物，提高了油井的產量。井下自激振動裝置主要包括管體、滑套、振動片等結構組成。振動片是井下自激振動裝置的核心部件，井下自激振動采油技術裝置結構簡單，操作方便，對于油層的傷害較小，成本低，作用時間長，具有廣闊的開發(fā)應用前景。

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