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高頻脈沖電滲流技術在靖邊油田的應用

2021-10-09

高頻脈沖電滲流技術在靖邊油田的應用

王團 張偉 王寶軍 李燕承(延長油田股份有限公司靖邊采油廠,陜西 靖邊 718500)

摘要:高頻脈沖電滲流技術是油田解堵的一種新工藝,通過高頻脈沖地磁波的多種機理,改變油層空間結構,疏通油流通道。本文結合靖邊油田油井實際情況,研究確定高頻脈沖電滲流技術的選井條件及施工工藝,并現場對10口注水井進行了解堵試驗,取得了良好的效果。

關鍵詞:電滲流;解堵;油層污染

1 技術機理

超高頻脈沖電滲流技術由320KVA的特種變壓器,300KW特種高頻電源設備(2臺),電源控制操作設備,120mm2電纜以及井下放電設備組成。作業時從油田10KV的高壓電網上取電,進過特種變壓器,降壓后再整流,變頻,斬波處理,在井下設備處形成一種特殊的高頻電磁波,電磁波傳輸到油層,油層在電磁波的作用下通過所述的電磁波的一系列工作改變了油層的空間結構和界面結構,疏通了地層的堵塞,使油層產生了一系列細小的微裂隙,降低了水相滲透,提高了油相滲透,達到了增油降水的的目的。主要發生如下作用

(1)沖擊波對油層的造縫作用。

脈沖電磁波沖擊壓力峰值大于100MPa,對油層中各種物質的分子以較強的沖擊振動。在這種高加速度沖擊波作用下,沖擊強度遠高于油層巖石的疲勞強度,使得非均質巖石產生剪切應力,從而延伸油層原有裂縫,產生微裂縫或宏觀裂縫,為油層中流體提供新的通道。

(2)油層剪切作用

(2)對水、酸有敏感性,不適合使用化學解堵的油氣層;

(3)提高地層液體流動性。

外加電場或彈性波場可以改變地層表面電場的分布。油層中油水的電特性差異較大,在油水兩相滲流情況下,當原油和含有電解質的水受到電場激勵時,陽離子就向陰極移動,同時也把水分子帶走,根據電位梯度所產生的電流和流體流動方向不同的特點,引起油層內油、氣、水重新分布,降低水相滲透能力,使油相滲透率相對增加,從而有利于原油流動。

(4)清除地層污染作用。

彈性沖擊波在多孔介質中傳播時會使多孔介質時被反復壓縮、擴張,造成孔道直徑變化,可使固態顆粒逐步排出。強烈振動可以改變孔隙中液相和固相交界處的偶電層,降低阻力。聲振動在液體中傳播時,產生的高溫高壓沖擊波可以破碎聲場中的固態物質、振動后松動的堵塞物或其他固結物,這些物質粉碎后被排出,達到疏通油流(水流)通道的作用。

(5)強電磁脈沖作用。

瞬間變化的放電電流所產生的強電磁脈沖使油、水的分子強烈極化甚至電離,使原油分子的平均動能增加,從而達到稀釋作用,有利于原油的流動。由于水分子是極性分子,在強電磁場作用下,水分子會根據電位梯度和壓力梯度所產生的電流隨流體運動方向運動,從而起到控水作用。

(6)電磁加熱作用

電磁加熱是在沒有熱流體與儲層接觸的情況下對儲層加熱,不受油藏低滲透率的限制。熱量通過電磁波穿過油層進行傳播,可溶解近井地帶巖層中的蠟質。由于電磁加熱是把油藏內的水煮沸并加以利用,因此能夠適當恢復地層壓力,對油層沒有損害。

2 現場應用

2.1 選井原則

從高頻脈沖電滲流解堵的機理而言,該技術對石油生產設備和地層不造成傷害、污染和損壞,不施加任何化學劑,不影響生產,操作簡單方便,因此,其適用范圍廣,能在靖邊油田大部分油水井上使用。其選井原則如下:

(1)油井在生產初期有一定產能,且產量下降較快的井;

(4)將儀器送至井下欲處理的射孔段最下端位置。

(3)多次進行酸化、壓裂施工,油層有明顯污染,地層能量下降較快的井;

2.2 施工工序

(1)施工前油井停產,起出油井管柱,檢查并記錄油管及工具的腐蝕結垢情況。

(2)通井至人工井底,以保證下井儀器通行無阻,磁定位測定射孔段。

(3)起出通井管柱,配合超高頻脈沖電滲流增產作業。

油層是由多種介質組成的多孔介質,沖擊波在其上產生的速度、加速度有很大的差異,從而在這些介質中的固-固、固-液和油-水-氣等波阻抗相差較大的界面產生較強的剪切力。在剪切力作用下黏土膠結物被振動脫落或遷移,從而解除孔喉道堵塞,擴大孔喉半徑和孔隙的連通性,改善地層的滲透率。

(5)由下層開始作業,每0.5cm為一個處理段,自下而上逐級處理。

(6)作業完畢起出井下儀器。

(7)下洗井管柱徹底洗井,排出振松擊碎的堵塞物,并將井筒內雜質清洗干凈。

(8)按原管柱結構下油井管柱,完井。

2.3 現場應用效果

2017年4-9月對靖邊油田10口注水井進行解堵作業。措施之后注水井注入量達到配注要求,措施成功率100%。

以靖55156-2井為例,該井于2008年11月完井,2011年3月轉注,開采層位長4+5層。2016年6月注水壓力上升,注水量下降。2016年9月實施酸化解堵,解堵之后初期注水量大幅度上升。至2016年12月產量再次下降。2017年1月注不進水關井。2017年3月23日-2017年3月25日實施高頻脈沖電滲流解堵技術,措施之后恢復注水。直至2017年9月25日該井在注水壓力4MPa條件下日注水量保持在3.38m/d左右,且繼續有效。分析認為化學解堵能溶解一部分近井地帶的污垢,但是由于技術局限性,導致有效期短,不能有效解決近井地帶的油層堵塞問題。而高頻脈沖電滲流技術作用半徑長,能改善油層油流通道,并且不會對地層產生二次污染,效果明顯。

3 結語

(1)超高頻脈沖電滲流在井下形成一種高頻電磁波,電磁波作用于油層,能夠改變油層的空間結構和界面結構,疏通地層的油流通道,使油層產生了一系列細小的微裂隙,降低水相滲透,提高油相滲透,達到解堵目的。

(2)超高頻脈沖電滲流工藝直接由電磁波作用于油層,由于不添加其他化學物質,不會產生油層二次污染,措施有效期長,值得推廣。

(3)通過現場應用顯示,對于多次酸化等化學解堵效果較差的井,采用高頻脈沖電滲流解堵技術,能夠有效解決油層堵塞問題。

參考文獻:

[1]曹濤,曹榮榮,申曉莉,肖肖,郭本曉,劉笑春《電脈沖增注技術在低滲透油藏的研究與試驗》.[J].長江大學學報(自科版),2015,12(23):67-69.

[2]郭長會,馮永訓,王亮,張建,余忠俊《高頻脈沖電場作用下液滴行為特征研究》.[J].石油礦場機械,2012,41(12):24-28.

[3]康萬利,張凱波,劉述忍,曹東青,范海明《高頻脈沖交流電廠對W/O型原油乳狀液的破乳作用》.[J].2011,10(30),772-774.

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