電脈沖增注技術(shù)在低滲透油藏的研究與試驗(yàn)

曹濤 （中石油長(zhǎng)慶油田分公司第十二采油廠，陜西 西安710200）

曹榮榮，申曉莉 （ 中石油長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院 低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710021）

肖肖 （中石油長(zhǎng)慶油田分公司長(zhǎng)慶實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西 西安710018）

郭本曉 （陜西延安石油天然氣有限公司項(xiàng)目管理部，陜西 西安710018）

劉笑春 （ 中石油長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院 低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710021）

近年來(lái)新增探明儲(chǔ)量中低滲透油藏已占70%以上，低滲透油藏開(kāi)發(fā)已成為我國(guó)石油開(kāi)發(fā)的主要戰(zhàn)場(chǎng)。注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，低滲透油藏表現(xiàn)為儲(chǔ)層平面上連通性差、縱向上非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)。就長(zhǎng)慶油田而言，隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)及開(kāi)發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大，注不進(jìn)、注不夠水的水井?dāng)?shù)呈逐年增多的態(tài)勢(shì)。采用常規(guī)的酸化、高能氣體壓裂及小型水力壓裂等增注措施，有效期短，增注難度大，為此，開(kāi)展了電脈沖解堵增注技術(shù)研究與試驗(yàn)。該技術(shù)具有使用方便 、易于操作、能分層分段處理儲(chǔ)層，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)［1，2］。筆者基于電脈沖技術(shù)原理，結(jié)合低滲透油藏的特點(diǎn)改進(jìn)電脈沖裝置，通過(guò)工藝參數(shù)優(yōu)化和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，證明該技術(shù)可以有效地解除地層近井地帶污染，達(dá)到增注的目的，總結(jié)出電脈沖增注技術(shù)在低滲透油藏的適應(yīng)性。

1 電脈沖裝置及其改進(jìn)情況

1.1 電脈沖增注原理

在充滿(mǎn)水的井里，小容量高電壓儲(chǔ)能器瞬間釋放積蓄的能量，產(chǎn)生一定頻率的高電壓脈沖電流，可在地層 （影響半徑0.5～1.0m）中激發(fā)出頻帶較小的周期性壓力沖擊波 （放電時(shí)壓力可達(dá)100MPa）以及強(qiáng)電磁場(chǎng)，而產(chǎn)生空化作用，清除儲(chǔ)層孔道內(nèi)的沉積物并使地層產(chǎn)生新的微裂縫，疏通液體流通通道，達(dá)到解堵增注的目的［3，4］。

1.2 電脈沖裝置及其技術(shù)參數(shù)

電脈沖裝置分地面和井下兩部分，地面設(shè)備是電源控制柜，井下設(shè)備按順序包括直流高壓電源、高聚能儲(chǔ)能電容器、能量控制器和能量轉(zhuǎn)換器。施工時(shí)還需配備儀器車(chē)、電纜絞車(chē)與修井車(chē)等輔助設(shè)備。電脈沖裝置的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 電脈沖裝置的技術(shù)參數(shù)

1.3 電脈沖裝置改進(jìn)情況

在以液電效應(yīng)產(chǎn)生高功率脈沖沖擊波技術(shù)中，最大的技術(shù)難題是液電效應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換效率和脈沖功率驅(qū)動(dòng)源的儲(chǔ)能密度較低，嚴(yán)重制約所產(chǎn)生沖擊波的強(qiáng)度，影響脈沖沖擊波的應(yīng)用。脈沖沖擊波的幅值和脈寬不僅受電脈沖裝置的儲(chǔ)能量和工作電壓的影響，也受到電脈沖裝置所采用電容器類(lèi)型和放電回路電感的影響。結(jié)合低滲透油藏的特征，將電脈沖裝置在儲(chǔ)能、工作電壓、能量轉(zhuǎn)換和輸出效率上進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高沖擊波的幅值、能量轉(zhuǎn)換效率、沖擊波的輸出效率，以便獲得更好的作業(yè)效果。表2給出了電脈沖裝置的關(guān)鍵影響因素及改進(jìn)情況。

表2 電脈沖裝置的關(guān)鍵影響因素及改進(jìn)情況

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 適用油藏地質(zhì)條件

電脈沖的沖擊波對(duì)儲(chǔ)層的作用表現(xiàn)在沖擊波的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于巖石的疲勞和斷裂強(qiáng)度，在處理變形具有脆性破壞特性的致密巖石時(shí)具有造縫作用；沖擊波在儲(chǔ)層各種介質(zhì)中速度差異導(dǎo)致剪切作用，起到解堵效果［1］。根據(jù)電脈沖的作用機(jī)理，電脈沖作業(yè)的地質(zhì)參數(shù)選擇性較大，該裝置適用于任何地層堵塞的水井。

對(duì)于縱向上具有非均質(zhì)性的地層，井下放電處理效果最好的是低滲透的致密性地層，因此，該技術(shù)主要適用于儲(chǔ)層連通性差、層間吸水不均和地層堵塞嚴(yán)重的區(qū)塊［1］。

2.2 選井原則

根據(jù)電脈沖裝置的結(jié)構(gòu)、性能及其作用機(jī)理，結(jié)合以前試驗(yàn)效果分析，初步提出以下注水井選井選層原則：

1）固井質(zhì)量好，套管完好的水井。

2）井深小于2500m （電容工作溫度低于80℃ ）。

3）滲透率＞0.2mD。

4）全角變化率小于6°／30m （電脈沖裝置長(zhǎng)6.5m，外徑102mm）。

5）注水壓力上升快，投注或正常注水3個(gè)月后注水壓力上升幅度20%以上。

6）吸水能力下降快，投注或正常注水3個(gè)月后注水量遞減幅度40%以上或不吸水。

2.3 工藝參數(shù)確定

2.3.1 單點(diǎn)作業(yè)次數(shù)

電脈沖的作用次數(shù)對(duì)于巖石滲透率的提高具有明顯的影響，作用次數(shù)太少，效果不明顯；作用過(guò)度，又可能將巖石的骨架破壞，導(dǎo)致固體顆粒崩落，堵塞孔道。根據(jù)長(zhǎng)慶油田前期40口電脈沖增注試驗(yàn)，總結(jié)出滲透率參數(shù)與單點(diǎn)作業(yè)次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。

2.3.2 作業(yè)間距確定

經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究，電脈沖沖擊波縱向上有效作用距離為0.3m，為保護(hù)射孔段上下兩端的水泥環(huán)及儲(chǔ)層的隔夾層，作業(yè)區(qū)域一般距射孔段上下界面0.5～1.0m的距離。注水井的作業(yè)間距一般為0.5～1.0m，儲(chǔ)層滲透率小作業(yè)間距較小，滲透率大作業(yè)間距大，堵塞嚴(yán)重的層段作業(yè)間距小，相反作業(yè)間距大。

表3 不同滲透率范圍與單點(diǎn)作業(yè)次數(shù)對(duì)應(yīng)表

2.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果

2.4.1 試驗(yàn)思路

延長(zhǎng)組儲(chǔ)層為長(zhǎng)慶油田生產(chǎn)的主力層，本著先易后難的思想，優(yōu)選滲透率相對(duì)較好的長(zhǎng)X、長(zhǎng)Y油層組開(kāi)展試驗(yàn)，結(jié)合電脈沖增注措施選井選層原則，在不同區(qū)塊、不同層位，優(yōu)選出12口不同類(lèi)型欠注井，開(kāi)展電脈沖、電脈沖＋酸洗增注工藝［4，5］。

2.4.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果

開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)12口井，9口井有效，措施有效率75%。最長(zhǎng)有效期125天且繼續(xù)有效。有效井措施后平均日增注為14.0m3，平均注水壓力下降了1.0MPa。

按2種工藝來(lái)看，電脈沖增注工藝試驗(yàn)4口，有效2口，措施有效率50%；電脈沖＋酸洗工藝試驗(yàn)8口，有效7口，措施有效率87.5%。可見(jiàn)，電脈沖＋酸洗工藝較電脈沖工藝效果好。

從欠注原因來(lái)看，初期投注即注不進(jìn)的井4口，措施后2口無(wú)效；投注滿(mǎn)足配注，后期注不夠或注不進(jìn)的井8口，有效7口，可見(jiàn)，投注滿(mǎn)足配注，后期注不夠或注不進(jìn)措施有效率較好。

就現(xiàn)場(chǎng)施工工序來(lái)說(shuō)，有1口無(wú)效井是由于電脈沖增注工藝施工后未徹底清洗井筒，造成二次堵塞；電脈沖＋酸洗工藝中酸洗工序一方面溶蝕部分脫落的堵塞物，一方面將未被溶蝕的堵塞物返排出井筒，凈化了井筒。

3 認(rèn)識(shí)

結(jié)合選井思路和現(xiàn)場(chǎng)施工工序?qū)τ行Ь盁o(wú)效井進(jìn)行分析，得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1）電脈沖增注技術(shù)在低滲透油田長(zhǎng)X、長(zhǎng)Y油層組砂巖油藏注水井具有一定的適應(yīng)性，其主要適用于堵塞特征明顯的欠注井，即：投注能達(dá)到配注，后期注水壓力升高，造成注不夠或注不進(jìn)的井，可作為一項(xiàng)增注措施。

2）電脈沖＋酸洗工藝較電脈沖工藝效果好，是由于酸洗工藝一方面溶蝕部分脫落的堵塞物，一方面將未被溶蝕的堵塞物返排出井筒，凈化了井筒。

3）施工工序?qū)﹄娒}沖增注技術(shù)有很大的影響，在電脈沖增注工藝后，必須進(jìn)行徹底清洗井筒，使脫落的堵塞物能夠返排出井筒，提高措施有效率。

［1］ 陸小兵，王守虎，隋蕾，等 .電脈沖解堵增注機(jī)理分析及應(yīng)用 ［J］.天然氣與石油，2011，29（6）：61～62，79.

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［3］ 石道涵，王棟林，劉書(shū)炳 .電脈沖解堵技術(shù)增產(chǎn)機(jī)理分析及應(yīng)用 ［J］.石油鉆采工藝，2002，24（3）：73～74.

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［5］ 趙海龍，蘭艾芳，張俊，等 .高壓電脈沖－化學(xué)劑聯(lián)合解堵 ［J］.油田化學(xué)，1998，15（2）：113～115，154.