超声波油层解堵技术的应用.docx

超声波油层解堵技术的应用杨永超Ξ宋新华(中原油田采油二厂)刘明锋摘要超声波油层解堵技术是一种物理采油方法,它根据超声波对地层及流体的机械作用、空化作用及热作用,解除地层堵塞和污染,提高油井驱油程度,最终提高采收率。1997～1998年在12口井进行了现场试验,有效率83.3%。主题词超声波油井解堵应用引言目前,我国大多数油田已进入中、晚期开发阶段,由于注水开发有其局限性,仍然有大部分储量不能开采出来,因此,必须研究新的技术和方法,以提高油田最终采收率。随着科技的发展,物理法处理油层工艺技术近年来逐渐兴起,超声波处理油层技术是一项应用于油、水井的物理解堵新技术,该技术利用超声波的声学特性,对油水井的近井带污染、结垢进行震荡解堵除垢,以提高油井的产量,增加水井注水能力。早在50～60年代,我国也曾对超声波解堵油层技术进行了一些试验和研究,但因材料、技术等问题而中途夭折。进入90年代,科学技术的进步及新型材料的不断涌现,为超声波应用于油层解堵创造了条件。超声波解堵技术具有工艺简单、施工方便、分层处理能力强、成本低、见效快等特点。1997～1998年在12口井进行了试验,有效率83.3%。该项技术试验成功,为油田开发增加了一种全新的物理增产工艺技术。超声波的性质及作用原理波的频率在20～20000Hz之间称为可听声波,超过20000Hz称为超声波。声波是纵波,是一种能在介质中传播的弹性波,声波的传播速度与介质的性质有关,声波的穿透力很强,方向性好,能定向传播,同时也具有反射、折射、散射衰减及吸收等波的共性,也遵守波的定律:λ=c/fw=p·S·cI=w/S=p·c式中λ:———波长,m;c———声波速度,m/s;f———声波频率,Hz;w———声功率,kW;p———声压,Pa;S———垂直于声波传播方向的截面积,m2;I———声强,kW/m2。Ξ杨永超,男,工程师,1989年毕业于江汉石油学院石油地质专业,曾获国家专利一项,部级成果一项,局级成果多项,发表论文多篇,现从事油层改造和三次采油工作。地址:河南省范县中原油田采油二厂工程技术大队,邮政编码:457532。第8卷第3期杨永超等:超声波油层解堵技术的应用47超声波频率比较高,它的性质和低频波有本质的区别:①频率越高,波长越短,因此不易发生折射;②频率越高,振幅越小,加速度越大,因此可以产生很大能量;③高频波具有很强的穿透力。声波采油技术正是以这些特点为理论依据的。超声波油层解堵机理超声波是机械波的一种,具有震动及传递能量的性质。超声波对流体和地层的作用大致分为3个方面,即机械作用、空化作用和热作用。1.机械作用超声波是弹性介质中机械振动的传播者,在传播过程中弹性粒子的振幅、速度及加速度发生显著变化,从而产生松动、边界摩擦、微裂缝、声流、解聚及热作用等。①超声波使介质物质作激烈的机械振动,在地层中传播时其作用距离较远,对于近井带可使孔隙或孔隙喉道内附着力较强的堵塞物质脱落;对于地层深部可使附着力较弱的堵塞物质脱落。脱落的堵塞物随排液排出地层,达到疏通泄油孔道,提高产量的作用。②超声波的机械振动还具有解除孔隙或孔隙喉道内附面层的作用,使储层毛管孔隙有效半径增加,相对渗透率增大。③机械振动使岩石骨架及颗粒产生频繁往复振动,使岩石产生裂隙,以改变渗流特征。2.空化作用超声波的空化是指在超声波作用下,液体中气泡成长或崩溃的过程以及伴随其发生的一系列反应(超声波空化也可认为是液体中声压变化的结果)。一定频率的声波经过液体时,会使原有的或新生的微型气泡产生共振现象,当此能量足够大时,在声波稀疏阶段小气泡迅速胀大,在声波压缩阶段,小泡又很快破裂,在破裂的瞬间,局部可产生几百个以上的大气压,其能量足以粉碎一定尺寸的物质微粒,使污垢被乳化、分散而得到解除。由于空化作用需极强的声压才能形成,故近井带作用明显。3.热作用油体流动时的阻力主要是由流体间的摩擦表现出的粘性引起的。粘度越小,浓度越低,油体中分子碰撞的机会越少,油体流动时的阻力也越小。因此提高油气渗流速度的主要措施之一是提高油体温度,降低油体粘度。超声波的热作用是一种综合效应:第一,超声波在传播中被吸收,使得声能转化为热能,频率越高,吸收效果越好;第二,在不同介质的分界处,边界摩擦使油体温度升高,声波频率越高,边界摩擦也越激烈;第三,空化作用在气泡崩溃时释放出大量的热能,声波强度越大,空化作用越强,热效应越显著。因此,只有施加高频率、高强度的超声波,才能取得明显效果。超声波的应用及效果1.选井条件根据超声波采油机理和室内及现场试验的经验,应遵循以下选井原则:①近井地带有明显污染或结垢,导致产量明显递减的油井。?1994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsrese