可調變頻波解堵工藝技術探討

葛偉亮（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

1 現狀

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

2 可調變頻波解堵工藝原理

2.1 技術簡介

可調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射機產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到油層的壓電陶瓷電聲轉換器上，經電聲轉換器轉換成變頻波，射入含油地層中[3]，聲波和次聲波及超聲波幾種波相結合，來共同尋找地震波，讓機械波同地震波耦合產生共振，解除近井地帶污染與堵塞，達到增油、增注目的，可調變頻波解堵工藝示意圖見圖1。

圖1 可調變頻波解堵工藝示意圖

可調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。

1）耦合共振作用。利用可調變頻波與地震波耦合共振對油層進行反復震動，耦合共振在油層介質中傳播時，引起介質粒子作交變運動產生位移，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，導致邊界摩擦，產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]。當儲油層在高強度長時間可調變頻波作用下，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）機械作用。可調變頻波在液體中傳播時質點位移較小，但是質點的加速度很大，有時候可能超過重力加速度，在這種機械作用下，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，氣泡內部溫度可達幾千攝氏度，壓力達到幾千甚至幾萬大氣壓，破滅過程中產生的加速度是重力加速度的幾十倍，產生局部高溫高壓，促使氧化還原反應，高分子物質的解聚，使膠結的瀝青質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，達到增產的目的。

2.2 技術特點

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。

2）可控性好。能根據井下的油層狀況調整井下一系列工藝參數，以達到變頻波處理的最優化參數設計，可處理任何層段任意層位。

3）適應性強。對于鉆井泥漿污染、修井作業污染、增產措施作業污染，采油生產中的井眼堵塞等，均有明顯的作用。

4）環保高效。不受地層巖石性質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]： 在強聲場作用范圍內，只要各物質密度不同，則不同物質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）有機物和微生物堵塞：因其對分子鏈強大的破壞作用，所以，在聲場作用的范圍內，液體內蠟、垢分子鏈及各類有機物、微生物的分子鏈即被強超聲打斷，從而解除有機物和微生物堵塞。

3）聲流效應：聲能進入地層，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[10]。

2）井深不超過5 000 m，套管通徑大于116 mm。

3）出砂不嚴重，防止在變頻波作業時發射器被砂埋。

3 應用效果

可調變頻波解堵工藝技術在大慶油田試驗10 井，其中油井試驗6口井，措施后平均單井日增液13.7 t，日增油3.9 t，單井產油增幅達到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。施工后對比油井產油量及水井注水量數據對比可以說明可調變頻波解堵增油技術具有較好的推廣應用價值。

3.1 E油井應用情況

1）基本情況：該井于2012 年1 月14 日投產，油層厚度8.2 m，有效厚度7.2 m。射開葡I 兩個小層，有效厚度分別為3.1 m、4.1 m，下入φ70 mm泵，投產初期平均日產液45.7 t，產油1.5 t，穩產3 個月后產量急劇下降，同年七月份產液量下降到10.5 t，沉沒度20.61 m，嚴重供液不足，7 月4—7日間抽，7月22日關井。

2）解堵效果：該井于2013 年7 月23—31 日進行可調變頻波解堵施工作業。解堵初期日產液48.1 t，日產油4.7 t，綜合含水90.2%。目前日產液45 t，日產油4.7 t，綜合含水89.55%。與措施前對比該井產液量上升34.5 t，產油量上升4.7 t，含水量下降9%，沉沒度上升237.23 m，試驗井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水井應用情況

1）基本情況：該井于2012 年12 月5 日投產，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個層段注水，投產初期注入壓力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，允許壓力內完不成配注。

2）解堵效果：該井于2016年5月29—6月5日進行可調變頻波解堵施工作業。解堵后開井生產注水，初期油壓11.2 MPa，實注41 m3，完成配注值，增注效果明顯，并持續增注7個月。截止2016年12月份與上可調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，試驗井G水井效果曲線如圖3。

4 結論

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

圖2 試驗井E油井效果曲線

圖3 試驗井G水井效果曲線

2）變頻波解堵增產增注技術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，從而疏通油流通道、增加流動比達到增產增注的效果。

3）可調變頻波解堵增產增注技術是一項增效、環保、節能、安全的高科技的項目，建議在油水井常規作業時針對產油、注水不正常井，將可調變頻波解堵增產增注措施作為一項常規作業工序加入到作業施工當中。