液流空化技術在渤海油田增產措施中的應用

付校飛，王天慧，周日(中海石油(中國)有限公司秦皇島32-6/渤中作業公司，天津 300459)

0 引言

自1978年9月，休斯敦召開的射流技術會議正式提出在鉆井中采用空化射流和沖擊射流的可能性以來，“空化”這一物理現象被應用到石油鉆井行業中。1981年沈忠厚等[1]首先提出，采用“空化”產生的能量進行輔助破巖以提高鉆井作業時效，并初步建立自振空化模式噴嘴的設計理論。2006年李根生等[2-3]研究空化射流改善油層滲透率機理，證明了自振空化射流對解除油層和水層堵塞有明顯效果。2019年狄立輝[4]對液流空化的機理和空化工具設計進行了深入的研究，并結合相關實驗提出了使用液流空化技術改造煤層氣儲層以提高煤層氣產出能力的觀點。但是，到目前為止將液流空化技術應用到海上油田增產措施方面的應用經驗幾乎為零。通過在渤海油田J50H井的成功應用，證明液流空化技術可以用于海上某些特殊油井的儲層改造，以達到增產增注的目的。

1 液流空化技術的原理

液流空化技術是利用空化泡潰滅產生瞬時高能量和高熱量來貫通儲層孔隙，改善儲層滲透率的一種物理增產方法[3-4]。如圖1所示，通過地面壓裂泵以正循環的方式從油管內腔泵入高速液體，流經空化器的高速液流產生空化效應。

圖1 液流空化儲層改造施工流程示意圖

空化器作為井下能量轉換工具，在高速液流流經時，利用其本身結構產生節流形成負壓區，在流體經過空化器后制造大量空化核；空化核爆裂產生巨大的能量激波并以液體為媒介進行傳導，產生能量疊加，從而在儲層中引發多級空化，從而貫通孔喉、溝通和再造微裂縫實現儲層改造。

2 選井情況及低產原因分析

2.1 渤海油田J50H井簡要情況

J50H井于2019年10月5日投產，采用9-5/8"套管射孔＋5-1/2"優質篩管礫石充填防砂，生產層位NmⅡ1油組，油層厚度7.5 m，水平段長度392 m，投產初期日產液僅有24.3 m3。生產至2019年10月11日，該井日產液量逐漸降至18 m3；2019年10月12日開始供液不足，間歇環空補水生產，10月22日關井進行壓恢測試，壓力上升緩慢。11月4日起需要一直環空補水才能維持生產，對比同層位的相鄰井及同批次的調整井生產情況，該井液量異常低。

2.2 低產原因及分析

通過地質油藏資料分析對比，J50H井生產層內部存在隔夾層，將生產層分為3個小層(Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號)(見圖2)。Ⅰ號夾層在F5-I8P1井區分布穩定，Ⅱ號夾層在J4H-I8P1井區分布穩定，向F5井尖滅。Ⅰ號夾層厚度在J50H井位置逐漸變薄，厚度小于0.5 m；Ⅱ號夾層厚度在J50H井位置穩定存在，厚度1 m左右。鉆井、錄井、測井資料顯示這兩夾層為泥質含量較高的低滲物性夾層，對原油的流動具有一定的遮擋作用。

J50H井水平段在油層頂部鉆進，水平段可以分為3個部分：前三分之一、中間三分之一的前半段、后三分之一均處于Ⅰ號小層內。J36H井水平段斜穿整個油層，穿透了三個小夾層(見圖3)。

從投產后產量情況看，穿過整個油層段的F5和J36H井獲得高產油流，而僅穿過油層上部的J50H井供液不足；根據測井資料顯示J50H井油層中下部砂巖較純，含油飽和度高，顯示為高電阻，因此本油層的主力產層為1號夾層以下的中下部油層段。而J50H井大部分井段在1號夾層的上部低產層中，夾層阻擋了主力層段的油流向井筒。

圖2 連井剖面圖

圖3 油藏地震剖面圖

綜上，分析認為J50H井低產的主要原因為儲層內存在物性小夾層的遮擋導致井眼和下部油層連通性不好，造成地層供液不足。需要對J50H井物性變化的小夾層進行儲層改造，打通主力產層的遮擋，建立井筒與地層的滲流通道。

3 液流空化技術現場應用

3.1 施工過程

2020年6月27日該井實施液流空化儲層改造措施，具體施工過程如下：(1)起出井原井普通電泵合采管柱；(2)下入試壓管柱，對管柱整體試壓25 MPa，確定無漏點；(3)下入液流空化管柱，從下到上進行空化施工BHAT：空化器+2-7/8”SNU油管1根+變扣 +2-7/8”EU倒角油管+定位裝置+3-1/2”EU油管；地面壓裂泵施工排量2.2～2.5 m3/min、壓力18～25 MPa，每個改造點施工時間為2 h；累計實施了35個點的液流空化作業；(4)重新下入普通電泵合采管柱，開井投產。

3.2 液流空化技術施工后增產效果

通過液流空化技術的施工以后，作業后地層供液的能力明顯得到改善；7月15日J50H井重新開井生產，返排初期的日產液量為200～250 m3，含水穩定后該井日產液量一直維持在80～90 m3之間，已連續生產超過150 d，措施效果較好。目前該井日產液87 m3，日產油18 m3，含水79.3%，

4 結論及建議

液流空化技術可以有效改善儲層物性，提高地層供液能力。

必須從油藏的角度將低產原因分析清楚，對于在近井地帶存在儲層污染和堵塞的情況推薦首選常規的酸化解堵技術；對于儲層深部由于物性差的小夾層遮擋造成地層連通性差常規酸化無法處理的情況，建議使用液流空化技術改造儲層以達到增產增注的效果。

由于液流空化需要大排量高泵壓施工，井下工具受力情況復雜；對于空化器及近端的工具需要使用特殊材質，并連成一體防止受到“空蝕”及應力破壞造成工具落井；工具以上使用部分撓性加重接頭以減輕工具震動。

空化過程中可能將儲層內大量的雜質破壞并隨返液流排出，施工中需要做好防止卡管柱的措施。