可調(diào)變頻波解堵工藝技術(shù)探討

葛偉亮（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

1 現(xiàn)狀

油井開采過程中，油井附近地層段產(chǎn)生的眾多過程使該區(qū)域滲濾特性惡化。油井附近地層狀況變壞的主要機(jī)理是部分內(nèi)孔隙空間被固體顆粒和流體堵塞[1]。此外，在生產(chǎn)井近井地帶的壓力降作用下，孔隙介質(zhì)骨架的壓縮也是影響因素之一。葡萄花油田水驅(qū)開發(fā)多年，部分井由于注水水質(zhì)問題，管線清洗不及時(shí)，鉆井泥漿污染[2]、修井作業(yè)污染、增產(chǎn)措施作業(yè)污染等原因造成近井地帶地層污染，油井產(chǎn)量下降，水井注入壓力升高，注入量下降。統(tǒng)計(jì)全廠2016年以后共投產(chǎn)油井392口，初期日產(chǎn)油大于2 t 的井共124 口，目前這些井中有57 口日產(chǎn)油下降至1 t 以內(nèi)。因此，為恢復(fù)該類井的產(chǎn)油量或注入量，解除地層污染，探討可調(diào)變頻波解堵工藝技術(shù)。

2 可調(diào)變頻波解堵工藝原理

2.1 技術(shù)簡介

可調(diào)變頻波解堵是物理采油方法，利用地面車載大功率變頻波電信號發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的大功率脈沖電震蕩信號，通過特種傳輸電纜，將脈沖電震蕩信號傳輸?shù)接蛯拥膲弘娞沾呻娐曓D(zhuǎn)換器上，經(jīng)電聲轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成變頻波，射入含油地層中[3]，聲波和次聲波及超聲波幾種波相結(jié)合，來共同尋找地震波，讓機(jī)械波同地震波耦合產(chǎn)生共振，解除近井地帶污染與堵塞，達(dá)到增油、增注目的，可調(diào)變頻波解堵工藝示意圖見圖1。

圖1 可調(diào)變頻波解堵工藝示意圖

可調(diào)變頻波解堵具有以下幾方面作用提高油層滲透率，使油井增產(chǎn)。

1）耦合共振作用。利用可調(diào)變頻波與地震波耦合共振對油層進(jìn)行反復(fù)震動，耦合共振在油層介質(zhì)中傳播時(shí)，引起介質(zhì)粒子作交變運(yùn)動產(chǎn)生位移，使附在油孔道的微顆粒脫落，隨著油流流入井筒，使得油流孔道光滑暢通，增強(qiáng)油層的滲透能力，提高滲透率[4]。

2）激波作用。在聲波作用下，在流體與固體的分界面處，由于粒子震動速度的巨大差異，導(dǎo)致邊界摩擦，產(chǎn)生熱量造成局部加熱，甚至局部高溫，降低原油黏度，提高滲流速度[5]。當(dāng)儲油層在高強(qiáng)度長時(shí)間可調(diào)變頻波作用下，由于原油分子間具有較大的加速度，形成分子間相對運(yùn)動，慣性力的作用使得分子鏈斷裂，大分子被粉碎，從而降低了原油黏度，提高了滲透速率。

表1 油井變頻波解堵效果對比

3）機(jī)械作用。可調(diào)變頻波在液體中傳播時(shí)質(zhì)點(diǎn)位移較小，但是質(zhì)點(diǎn)的加速度很大，有時(shí)候可能超過重力加速度，在這種機(jī)械作用下，可有效降低油、水、泥三相的界面張力，降低油水之間的乳化效果，達(dá)到破乳的效果，從而提高原有的回收率[6]。

4）空化作用。在可調(diào)變頻波一定頻率的作用下會使液體中原有的或者新生的氣泡迅速破滅，破滅的瞬間，氣泡內(nèi)部溫度可達(dá)幾千攝氏度，壓力達(dá)到幾千甚至幾萬大氣壓，破滅過程中產(chǎn)生的加速度是重力加速度的幾十倍，產(chǎn)生局部高溫高壓，促使氧化還原反應(yīng)，高分子物質(zhì)的解聚，使膠結(jié)的瀝青質(zhì)分子鍵斷裂從而降低原油黏度，起到易于流動的效果[7-8]。

以上作用可使油層產(chǎn)生微裂縫，降低油脂黏度，解除地層堵塞，提高油層滲透能力，達(dá)到增產(chǎn)的目的。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

1）對套管無損傷，對油層條件限制小，無需考慮油層的水敏、酸敏濕潤反應(yīng)。

2）可控性好。能根據(jù)井下的油層狀況調(diào)整井下一系列工藝參數(shù)，以達(dá)到變頻波處理的最優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)，可處理任何層段任意層位。

3）適應(yīng)性強(qiáng)。對于鉆井泥漿污染、修井作業(yè)污染、增產(chǎn)措施作業(yè)污染，采油生產(chǎn)中的井眼堵塞等，均有明顯的作用。

4）環(huán)保高效。不受地層巖石性質(zhì)的限制對油層無污染，解堵有效期長。

2.3 解堵類型

1）污染物及化合物微粒堵塞[9]： 在強(qiáng)聲場作用范圍內(nèi)，只要各物質(zhì)密度不同，則不同物質(zhì)界面處即被剪切分離，從而解除污染物及化合物微粒堵塞。

2）有機(jī)物和微生物堵塞：因其對分子鏈強(qiáng)大的破壞作用，所以，在聲場作用的范圍內(nèi)，液體內(nèi)蠟、垢分子鏈及各類有機(jī)物、微生物的分子鏈即被強(qiáng)超聲打斷，從而解除有機(jī)物和微生物堵塞。

3）聲流效應(yīng)：聲能進(jìn)入地層，能有效提高油層能量，加快油流速度、沖刷孔隙喉道。

2.4 適用井況

1）地層有儲量，滲透率不低于20 μm2，確定因堵死而減產(chǎn)[10]。

2）井深不超過5 000 m，套管通徑大于116 mm。

3）出砂不嚴(yán)重，防止在變頻波作業(yè)時(shí)發(fā)射器被砂埋。

3 應(yīng)用效果

可調(diào)變頻波解堵工藝技術(shù)在大慶油田試驗(yàn)10 井，其中油井試驗(yàn)6口井，措施后平均單井日增液13.7 t，日增油3.9 t，單井產(chǎn)油增幅達(dá)到6 倍多，含水下降18.3%，油井變頻波解堵效果對比見表1。水井試驗(yàn)4口井，平均單井注入壓力下降0.45 MPa，日增注30.3 m3，水井變頻波解堵效果對比見表2，取得了較好的效果。施工后對比油井產(chǎn)油量及水井注水量數(shù)據(jù)對比可以說明可調(diào)變頻波解堵增油技術(shù)具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3.1 E油井應(yīng)用情況

1）基本情況：該井于2012 年1 月14 日投產(chǎn)，油層厚度8.2 m，有效厚度7.2 m。射開葡I 兩個(gè)小層，有效厚度分別為3.1 m、4.1 m，下入φ70 mm泵，投產(chǎn)初期平均日產(chǎn)液45.7 t，產(chǎn)油1.5 t，穩(wěn)產(chǎn)3 個(gè)月后產(chǎn)量急劇下降，同年七月份產(chǎn)液量下降到10.5 t，沉沒度20.61 m，嚴(yán)重供液不足，7 月4—7日間抽，7月22日關(guān)井。

2）解堵效果：該井于2013 年7 月23—31 日進(jìn)行可調(diào)變頻波解堵施工作業(yè)。解堵初期日產(chǎn)液48.1 t，日產(chǎn)油4.7 t，綜合含水90.2%。目前日產(chǎn)液45 t，日產(chǎn)油4.7 t，綜合含水89.55%。與措施前對比該井產(chǎn)液量上升34.5 t，產(chǎn)油量上升4.7 t，含水量下降9%，沉沒度上升237.23 m，試驗(yàn)井E 油井效果曲線，見圖2。

表2 水井變頻波解堵效果對比表

3.2 G水井應(yīng)用情況

1）基本情況：該井于2012 年12 月5 日投產(chǎn)，射開薩爾圖油層和高臺子油層，油層厚度6 m，有效厚度0.8 m。全井分2個(gè)層段注水，投產(chǎn)初期注入壓力11.07 MPa，配注40 m3，完成配注。2015 年2—6月份注入量下降到24 m3，注入壓12.2 MPa，允許壓力內(nèi)完不成配注。

2）解堵效果：該井于2016年5月29—6月5日進(jìn)行可調(diào)變頻波解堵施工作業(yè)。解堵后開井生產(chǎn)注水，初期油壓11.2 MPa，實(shí)注41 m3，完成配注值，增注效果明顯，并持續(xù)增注7個(gè)月。截止2016年12月份與上可調(diào)變頻波解堵措施前對比該井油壓持平，日注入量平均增加20 m3，一直能完成配注量，試驗(yàn)井G水井效果曲線如圖3。

4 結(jié)論

1）可調(diào)變頻波解堵增產(chǎn)增注技術(shù)適用于油田低滲透油層，該技術(shù)以物理作用為基礎(chǔ)，在處理地層時(shí)不向地層注入流體，不會使油層產(chǎn)生二次污染，也不會對井下套管產(chǎn)生損傷。

圖2 試驗(yàn)井E油井效果曲線

圖3 試驗(yàn)井G水井效果曲線

2）變頻波解堵增產(chǎn)增注技術(shù)可以使原附著在巖層空隙及喉道上的污染物脫落，隨流體流向井筒內(nèi)，從而疏通油流通道、增加流動比達(dá)到增產(chǎn)增注的效果。

3）可調(diào)變頻波解堵增產(chǎn)增注技術(shù)是一項(xiàng)增效、環(huán)保、節(jié)能、安全的高科技的項(xiàng)目，建議在油水井常規(guī)作業(yè)時(shí)針對產(chǎn)油、注水不正常井，將可調(diào)變頻波解堵增產(chǎn)增注措施作為一項(xiàng)常規(guī)作業(yè)工序加入到作業(yè)施工當(dāng)中。