超聲波解堵技術在南海HZ26-N油田應用實踐

代 文，屈學鋒，唐文峰，曾有良，余國達，黃映仕

中海石油（中國）有限公司惠州作業公司 （廣東 深圳 518067）

目前，在油田建井及生產過程中，油、水井受外來固相侵入、敏感性損害、微粒運移、結垢、細菌堵塞等損害，導致儲層滲流空間改變，有效滲透率降低，產液或注水量下降；超聲波解堵增油技術就是將井下換能器用專用電纜送至油層部位，由相應的電源供應電能，地面超聲波發生器產生脈沖波、超聲波和電功率振蕩信號，經電纜傳輸給大功率發射型換能器。換能器將電功率振蕩信號轉換成機械振動能—超聲波，經流體介質耦合進入地層，在機械振動、空化、熱解、聲波等功能作用下，使堵塞物疏松脫落，達到解除污染、堵塞，隨液體排出從而提高或修復近井地帶儲層滲流能力，增加油氣產量。超大功率超聲增油增注技術為環保綠色的物理增油方法，對于環境沒有任何的污染及改變，同時作業設備簡單[1]。

惠州26-N油田17SaSb井于2010年3月投產M12 層，初期日產液 296 m3，日產油 62 m3，含水79%；2011年11月補孔K08、L30層合采，日產液819 m3，日產油146 m3，含水84.9%；2013年3月補孔L40 層合采，日產液 516 m3，日產油 147 m3，含水71.5%；根據劈產數據K08、L30、M12層液量3個層日產液僅占13.8%；由于K08、L30已射開2次，若再進行射孔會造成套管傷害。2013年6月水平段封死，目前主力產層L40層日產液1 103 m3，日產油36.3 m3，含水96.7%。2011年12月17SaSb井MPLT測試結果，L30層液量高652 m3，含水87%；K08層液量低13 m3，含水31.4%；K08油層厚度5.04 m，L30層油層厚度5.4 m，K08層相對L30層儲層物性較好，不存在層間干擾；初期產量低，低于周圍鄰井，不排除鉆完井過程中鉆井液儲層堵塞；2012年6月修井后K08層液量下降至20 m3，基本不出油證實儲層堵塞；17SaSb井K08層累計產量僅有1 800 m3，采出程度低，數值模擬剩余油豐度高，位于構造主體高部位，剩余儲量大；因此此次作業核心目的是改善K08和L30層射孔段近井地帶滲流能力，恢復產能。

1　超聲波解堵技術機理以及設備組成

1.1　解堵機理

①在石油開采中，由于油井打破了儲層中原油的平衡，流向井筒被開采出來；隨著能量不斷的消耗，逐漸趨于平衡，開采量日益下降。通過超聲波作用，吸收能量，打破平衡，使得近井筒地帶堵塞物重新排列組合[2]；②在超聲波作用下，在流體與固體的分界面處，由于粒子振動速度的巨大差異，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。當油層在高強度、長時間超聲波作用下，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，大分子被破壞，降低了原油的黏度，提高了滲流速率；③在超聲波一定頻率作用下，會使液體中原有的或者新生的氣泡產生共振。在波的稀疏階段氣泡迅速膨脹，在波的壓縮階段氣泡迅速破滅。破滅瞬間，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，產生局部高溫高壓，促進氧化還原反應，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，易于流動[3]；④作業設備由撬裝數據接收系統、超聲波功率源、專用鎧裝電纜、井深定位裝置、井下增油裝置等5部分組成。目前具有44 mm、52 mm、64 mm、102 mm 4種尺寸的超聲波設備，適應多種管柱要求；同時井下增油裝置為匹配器與換能器一體化井下設備，采用稀土合金磁致伸縮聲電轉換材料，能量轉換率高，極具優勢，能夠實時頻率跟蹤，接收地下傳輸信息，自動調頻等特點。

1.2　施工流程

1.2.1施工前準備

①了解作業井基本地質、動態信息，分析恢復產能的潛力；②根據生產管柱的實際情況，選擇適合的超聲波儀器（尺寸）；③取樣（油樣、巖心），分析儲層堵塞物成分，再建儲層堵塞樣品，模擬地下儲層條件，進行超聲波解堵實驗，優化解堵頻率、功率大小、作用時間等參數。

1.2.2作業流程

①組裝井口連接法蘭接頭、防噴設備、阻流管串；通井規通井至目的層段；②連接伽馬測量儀和超聲波換能設備，利用專用電纜輸送；③換能器后下放至目的層作業點進行解堵頻率、功率大小、作用時間等參數模擬，數據傳輸到地面接收儀，優化最佳工作參數；④打開地面功率源進行超聲波作業，逐層上提；井下換能器進行“頻率實時跟蹤”，確保最佳工作狀態；超聲波施工過程中，同時帶壓生產作業，有利于堵塞物及時排出[4]；⑤作業完成，絞車將井下超聲波增油裝置提出，完成超聲波處理工藝流程；⑥錄取生產動態、靜態資料，與措施前對比，判明超聲波技術的施工效果。

2　增產效果與分析

施工前井口壓力為負壓，在施工中井口壓力有所提升；防噴管有溢流，壓力升至3.45MPa。2017年11月11日作業完畢開井生產，措施前兩個月平均每天產液量1 433 m3，措施后液量為1 477 m3，每天增液44 m3；措施前平均每天產油35 m3，措施后每天產油44 m3，每天增油9 m3；含水也有降低；表1顯示針對解堵層位K08和L30增液38.2%，增油8.7倍，起到一定的解堵作業。

從壓力、含水、產量看超聲波解堵K08和L30層，起到了一定解堵效果，在一定程度上恢復了近井筒地帶的導流能力，但從井口壓力達到3.45 MPa和生產增量看仍沒有達到堵塞前的產量水平，分析原因如下：①施工前應針對目的層K08和L30層取樣分析（原油、巖心、水泥），分析儲層堵塞物成分，再建儲層堵塞樣品，模擬地下儲層條件，進行超聲波解堵實驗，優化解堵頻率、功率大小、作用時間等參數；因資料有限，沒有做此項工作，不能準確確定超聲波最佳工作狀態，可能對解堵效果有一定影響；②此次超聲波解堵作業，在設計過程中是建議開泵帶壓生產作業，因為在海上第一次施工，防止壓力過高，施工有風險，選擇停產作業。如果帶壓生產作業，會及時把堵塞物排出，解堵效果會更好；因此下口井作業過程中進行帶壓生產作業；③K08、L30、L40儲層物性差異大，L40能量充足，產量高，合層生產會產生層間干擾，對K08和L30有抑制作用；如果只生產K08和L30層，增產幅度會更大（表2）。

3　結論

超聲波解堵技術在設備上有4種尺寸，適應多種管柱要求；稀土合金磁致伸縮聲電轉換材料，能量轉換率高；工藝上操作簡單、安全可靠，施工周期短，勞動強度低，可控程度高；同時不動生產管柱，可帶壓生產作業，不影響生產，可持續多次作業；而且成本低，效果明顯；同時綠色環保，作業無污染，無反排介質；適用范圍廣，選井容易，對產能高低的井均有效，對井筒無特別要求和損害[5]。總體言之，是一項可以推廣的新技術措施，該實踐取得的經驗對其他油田高效環保開發有一定指導價值。

表1　K08和L30措施前后生產數據劈分對比表

表2　生產層儲層物性、劈分生產數據對比表