井下自激振動(dòng)采油技術(shù)研究

臧立 (勝利油田東勝精攻石油開發(fā)集團(tuán)股份有限公司 山東 東營(yíng) 257000)

中后期油井產(chǎn)量和采收率的提高問題，是目前采油工程研究人員重要的研究方向之一，隨著油藏的不斷開發(fā)，油水井的產(chǎn)能或者吸水指數(shù)在不斷的降低，在油井的生產(chǎn)過程中，在石蠟、瀝青質(zhì)、泥砂等沉積物的作用下，地層原油流動(dòng)的孔隙被逐漸的堵塞，油層的滲透性降低，油井正常的生產(chǎn)受到影響。此類問題一直是限制油井生產(chǎn)，提高油井產(chǎn)量重要的因素。因此開展地層解堵增產(chǎn)技術(shù)研究，對(duì)于提高油井的產(chǎn)量和油藏的開發(fā)效率具有重要的意義。振動(dòng)法采油是指通過振動(dòng)的方式來開采地層原油的方法，是一種利用物理方法提高油井生產(chǎn)效率的方法。該方法技術(shù)簡(jiǎn)便，對(duì)于地層和環(huán)境的污染小，因此具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。目前大多數(shù)的振動(dòng)采油技術(shù)，振動(dòng)的源頭離地層較遠(yuǎn)，振動(dòng)的能量在傳輸過程中損失較大，地層接受到的振動(dòng)能量不高。而且作用的時(shí)間較短，綜合以上原因?qū)е铝苏駝?dòng)采油技術(shù)對(duì)于油井的增產(chǎn)效果不明顯。文章研究了一種長(zhǎng)時(shí)間作用于井底的振動(dòng)采油技術(shù)，而且將振源移到了地層附近，井下自激振動(dòng)裝置產(chǎn)生的振動(dòng)直接作用于地層，減少了振動(dòng)在傳輸過程中的損失，增強(qiáng)了地層解堵的效果，對(duì)于提高油井的產(chǎn)量和原油的采油率具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

1.井下自激振動(dòng)采油技術(shù)工作原理分析

在有桿泵抽油系統(tǒng)中，油管在柱塞上下運(yùn)動(dòng)過程中受到的力不同，從而在油管的底部產(chǎn)生了和柱塞頻率一致的交變載荷，在交變載荷的作用下，油管產(chǎn)生了相應(yīng)的彈性收縮，由此產(chǎn)生了油管的縱向振動(dòng)。通過在油管上安裝井下自激振動(dòng)裝置，井下自激振動(dòng)裝置的振動(dòng)片在油管縱向振動(dòng)的作用下，將油管的彈性振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成井下流體的振動(dòng)能量。不同類型的振動(dòng)片在油管的作用下可以產(chǎn)生不同類型的振動(dòng)波動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)片振動(dòng)頻率和地層固有頻率一致時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)地層的共振現(xiàn)象，產(chǎn)生的振動(dòng)可以將地層孔隙中堵塞物松動(dòng)和破壞，從而疏通地層原油的流動(dòng)通道，提升地層的滲流性能，增大地層原油流向井筒的速度，從而提高油井的產(chǎn)量。井下自激振動(dòng)采油裝置引起的液體波動(dòng)能量可以改變地層中原油的物性，降低了毛細(xì)管力對(duì)原油的束縛作用，增強(qiáng)原油的流動(dòng)性，調(diào)整了地層流體的分布狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了油井降水增油的效果。當(dāng)井下柱塞泵向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，油管中液體的液柱壓力由抽油桿來承擔(dān)，此時(shí)抽油桿處在拉伸的狀態(tài)，而油管處在縮短狀態(tài)，井下自激振動(dòng)裝置的振動(dòng)片在滑套的作用下開始向上運(yùn)動(dòng)，井筒環(huán)空中的流體向下沖擊自激振動(dòng)片，從而產(chǎn)生一定頻率的振動(dòng)波。當(dāng)井下柱塞泵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，油管中液體的液柱壓力和其他作用力作用到油管上，導(dǎo)致了油管的伸長(zhǎng)，在油管柱的最下部產(chǎn)生了油管伸長(zhǎng)的最大量，由于產(chǎn)生的伸長(zhǎng)和縮短的時(shí)間較短，因此產(chǎn)生了脈沖式波動(dòng)能量，隨著井下柱塞泵的上下移動(dòng)，自激振動(dòng)片產(chǎn)生了脈沖式的自激振動(dòng)。在通常情況下，可以將井下自激振動(dòng)裝置安裝到油層的位置，自激振動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖振動(dòng)波直接和地層作用，當(dāng)自激振動(dòng)片向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，自激振動(dòng)片帶動(dòng)下部的液體向下運(yùn)動(dòng)，液體在振動(dòng)片的壓力下壓入地層中，可以沖刷射孔的孔眼和地層的孔隙流道，解除近井地帶的堵塞。井下自激振動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈沖能量波可以向地層深部傳播，增加了油藏的能量，提高了油藏剩余油的流動(dòng)性，降低地層中原油的粘度，增強(qiáng)了原油流向井底的能力。井下自激振動(dòng)采油技術(shù)主要是利用井下自激振動(dòng)裝置產(chǎn)生自激的脈沖波動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。

2.井下自激振動(dòng)技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

井下自激振動(dòng)裝置主要包括管體、滑套、振動(dòng)片等結(jié)構(gòu)組成。振動(dòng)片是井下自激振動(dòng)裝置的核心部件。振動(dòng)片的形狀、尺寸等參數(shù)都會(huì)影響到自激振動(dòng)波動(dòng)的參數(shù)。通過理論計(jì)算結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方法可以得到振動(dòng)片在井筒的振動(dòng)性能，得到優(yōu)化的自激振動(dòng)片的結(jié)構(gòu)參數(shù)，為井下自激振動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)提供優(yōu)化參數(shù)和設(shè)計(jì)依據(jù)。通過自激振動(dòng)片的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)可以得到，振動(dòng)片的面積越大，振動(dòng)片的自激振幅會(huì)越大。如果自激振動(dòng)片的間距相同，渦流結(jié)構(gòu)的振動(dòng)片產(chǎn)生的脈沖波動(dòng)的頻率要高，這種高頻的自激振動(dòng)片主要適用于高含蠟以及稠油的油藏，通過產(chǎn)生的高頻自激波動(dòng)，可以有效的降低地層中原油的粘度，提高原油的流動(dòng)能力。在振動(dòng)片的厚度選擇方法，振動(dòng)片的厚度不能太厚或者太薄，太薄的振動(dòng)片強(qiáng)度不夠，太厚會(huì)影響到振動(dòng)片自激振動(dòng)的效果。井下自激振動(dòng)采油技術(shù)解堵增產(chǎn)的機(jī)理主要是低頻振動(dòng)波剪切降粘的機(jī)理，改變了孔隙介質(zhì)中的流動(dòng)狀態(tài)，改善了地層流體的分布狀態(tài)。研究表明，低頻振動(dòng)能夠在地層孔隙流動(dòng)中產(chǎn)生水擊的作用，能夠有效的去除管壁上的沉積物，疏通了原油流動(dòng)的通道。井下自激振動(dòng)采油技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該技術(shù)對(duì)于油層堵塞，供液量不高的油井，可以有效的疏通地層的堵塞，恢復(fù)油井的正常生產(chǎn)。井下自激振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)于油層的傷害較小，而且可以長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)揮解堵增產(chǎn)的作用。該技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)有效率達(dá)到百分之九十以上，泵效提高了20%以上，裝置的作用時(shí)間可以達(dá)到一年以上，是一種長(zhǎng)期有效的解堵增產(chǎn)措施，提高了油井的產(chǎn)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 結(jié)束語

油井進(jìn)入中后期開采之后，地層的堵塞和油井產(chǎn)液量降低的現(xiàn)象嚴(yán)重，井下自激振動(dòng)采油技術(shù)，利用抽油桿上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的彈性波動(dòng)能量，通過自激振動(dòng)片將產(chǎn)生的彈性波動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成地層液體的脈沖波動(dòng)能量，有效的解除了地層孔隙流道的堵塞物，提高了油井的產(chǎn)量。井下自激振動(dòng)裝置主要包括管體、滑套、振動(dòng)片等結(jié)構(gòu)組成。振動(dòng)片是井下自激振動(dòng)裝置的核心部件，井下自激振動(dòng)采油技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)于油層的傷害較小，成本低，作用時(shí)間長(zhǎng)，具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。

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