油層物理場處理

油層物理場處理是指根據對油層作用方式不同, 採用超音波、水力振盪解堵、井下低頻電脈衝和低頻振動等處理油層工藝對油層進行處理。

基本介紹

• 中文名：油層物理場處理
• 外文名：Reservoir physical field
• 提出時間：20世紀五六十年代
• 目的：穩油控水
• 方法：超音波、水力振盪解堵等
• 學科：採油工程

簡介

作為油水井增產增注的重要手段———物理場處理油層技術早在五六十年代就已出現, 到目前各種技術已日臻完善。前蘇聯和美國在油層物理場處理方面處於領先地位, 我國近幾年分別在大慶、吉林和玉門等油田也進行了油層物理場處理試驗, 取得了明顯的“ 穩油控水效應” 和經濟效益。

根據對油層作用方式不同, 物理場處理油層分為超音波、水力振盪解堵、井下低頻電脈衝和低頻振動等處理油層工藝。

超音波處理油層

波的頻率在0.02～20 kHz 之間稱為可聽聲波, 大於20 kHz 的聲波稱為超音波。

1. 系統組成

超音波處理油層系統由地面設備和井下儀器兩部分組成, 其連線方式為地面聲波—超音波發生器, 傳輸電纜和井下大功率電聲轉換裝置(發射型換能器) 等三大部分組成。

2. 作用機理

超音波處理油層的機理十分複雜, 起主要作用的有以下幾方面:

(1 ) 機械振動作用。

超音波作用於油層, 原油流體及儲油岩層隨聲波一起振動。由於油、氣、水及岩石物質密度不同, 所以各自產生的振動加速度和振幅也不相同,致使兩種相態物質界面產生相對運動, 達到一定強度就有撕裂的趨勢, 從而使原油與岩層的親合力減弱, 使原油脫離岩砂。而水與油的界面在聲波的作用下則會形成油包水或者水包油的乳狀液, 有利於原油流至井筒內。

另外, 油層內毛細管在聲波的機械振動作用下, 直徑會發生時大時小的變化。當毛細管脹大時, 其表面張力減小, 有利於毛細管內的原油流入井筒, 達到解堵目的, 提高了岩石滲透性。

(2 ) 空化作用。

原油在地層飽和壓力下溶解了許多碳氫氣體,在大功率聲場的作用下, 井下原油將會發生空化效應, 使原油分解出大量氣泡, 對原油液柱產生舉升作用, 對油井誘噴和增加產量起直接促進作用。達到空化狀態後的原油物質的分子鍵撕裂,使其分子量減小, 從而降低了原油粘度。

(3 ) 熱作用。

井筒內流體及管柱在聲場中會發生強烈的聲波振盪, 使界面產生一定的摩擦熱, 可使井壁的結蠟變軟和熔化; 加之超音波的空化作用使局部形成高溫高壓, 所有這些阻礙了蠟在管壁上的聚結。

3. 適用對象

超音波不僅可以處理高含水期的油層, 而且還可以處理常規技術無法處理的粘土油藏、低滲透油藏、緻密油藏和稠油油藏, 因此適用範圍廣。

水力振盪解堵處理油層

1. 系統組成

水力振盪解堵施工流程由地面設備和振動管柱兩部分組成, 其中地面設備為一台泵車、一台儲液罐車和一部修井機。振動管柱由井口、油管、扶正器、振盪器組成。

2. 作用機理

振動來自物體的運動, 固體物質的機械運動會產生振動, 並在周圍介質中以波的形式傳播; 流體運動也會產生振動, 也能以波的形式在介質中傳播。水力振盪解堵技術就是利用液體的振動原理在井底產生壓力脈衝, 並直接作用於油層, 以解除油田鑽井、開採及修井過程中, 井下和地層液體乳化、粘土顆粒運移、沉澱物析出及機械雜質堵塞等對地層造成的污染, 恢復近井地帶地層滲透率, 改善其流體的流動狀況, 達到水井提高注水量、油井增加產油量的目的。

井下低頻電脈衝處理油層

1. 系統組成

井下低頻電脈衝處理油層亦稱電液壓衝擊法處理油層技術或電爆炸處理油層技術。經過多年的研究與套用, 目前國外已研究開發出多種型號的井下低頻電脈衝採油設備,其共同的特點是整套設備分為兩部分, 即井下設備和地面設備,地面設備為一體積很小的整流變頻器。井下設備是整套技術的核心部位, 共分四個單元, 升壓單元、儲能單元、放電單元和電極。

2. 作用機理

井下低頻電脈衝處理油層的實質是高壓擊穿充滿井內的局部介質, 在容積很小的通道內迅速釋放出大量能量。在液體中脈衝放電具有很高的能量密度, 就是說, 實際上是一種爆炸。電爆炸能夠產生大密度的高壓電漿, 強大的衝擊波, 所有這些因素作用於油層, 能夠解除近井地帶的污染, 造成微裂縫, 改善其滲流特性, 使原油儲集層滲透性增強。

3. 適用對象

這種技術處理具有脆性破壞特性的緻密岩石效果最好, 如灰質白雲岩、粉砂岩; 處理變形具有不可逆特性的岩石—砂岩的效果最差; 對於縱向具有非均質的地層, 處理效果最好的是低滲透、緻密性地層。

低頻振動處理油層

低頻振動處理油層工藝就是利用彈性振動能量作用於油層, 增加油的相滲透率及毛管滲流速度, 促使石油中的原始溶解氣及吸附在地層中的天然氣進一步分離, 達到提高採收率的目的。

1. 振動系統組成

低頻振動法處理油層工藝的礦場實施設備, 主要包括人工振源設備和振動監測與分析系統。人工振源設備由可調頻起振機和可調重基礎構成。振動監測與分析系統由兩個子系統組成, 即井下監測與分析子系統和振動地面公害監測與分析子系統如圖所示。

井下監測與分析子系統通過掃描激振和生產動態監測, 最佳化激振頻率和擾動力, 認識波動場沿井深的衰減特徵。振動地面公害監測與分析子系統通過測量周圍結構物的自振特性和振動回響以及自激振點向各方向不同距離的加速度和衰減情況, 找出最大加速度和相應的地震強度, 以評價發生振動公害的可能性。

3. 適用對象

(1 ) 振動處理油層技術適應於構造比較簡單、區塊比較完整、油層連通性好、原油粘度中等的油藏;

(2 ) 對有效厚度大於14 m, 產油量小於6 t/ d 的油井, 效果較好;

(3 ) 不適用於特低和較高滲透率的油藏。