強負壓抽吸解堵裝置的完善與改進

吳慶莉

摘 要：在現今國內油田開發過程中，水力壓裂、化學解堵是解決油層污染，實現油氣田增產、穩產的重要措施。常規的壓裂、酸化解堵等工藝在一定程度上解決了近井地帶油層的堵塞，但是水力壓裂因其施工規模龐大、措施費用高昂，限制了此技術在現場的應用范圍;化學解堵因其藥劑反應主要發生在井筒周圍一英尺內，同時還可能對油層產生二次傷害，不能有效解決儲層深部堵塞問題。基于茨榆坨采油廠嚴峻的產量形勢和成本壓力以及常規解堵增產措施的不足，有必要探尋一種解堵的新技術。

關鍵詞：壓抽吸解堵裝置;現場應用;現狀分析

通過現場實踐表明，油井污染和堵塞往往都是復合型的，采用復合型的解堵技術效果往往優于單一的解堵措施。如何再進一步融入新的解堵方法，與強負壓抽吸解堵有機的合為一體，豐富解堵工藝的處理手段，形成更加完善的油層解堵處理技術，更全面的解決油井的污染堵塞問題，意義深遠。

1 國內外研究現狀分析

油井在長期開采過程中，受到水質及作業措施等的影響，造成地層污染，使油井在近井地帶逐漸堵塞，導致油井供液不足、產能下降，甚至不出液。為了恢復油井的生產能力，需要對堵塞的地層采取解堵措施，目前的解堵方法很多，從解堵機理上可以分為物理法、化學法、復合法。總體而言，不管是化學或是物理方法，各單項技術均具備不同程度的局限性，任何一種方法對油層的解堵都有很強的針對性，一種方法只能適合某一類油層，或適合于某一種污染機理，因而這些解堵技術在應用過程中，不能取得最佳的效果。

2 需要解決的關鍵技術問題

關鍵的技術問題：為彌補水力沖擊壓力作用時間短的問題，在原有復合型解堵處理工藝上增加新的油層處理手段，首先需要研究增加的新工藝是否可以從理論上進一步改善對油層的處理效果;新增解堵方法的工藝機理研究，參數的優化設計;負壓抽吸解堵增加新的解堵功能后，將會融入三種解堵方法為一體，管柱結構和工藝機理復雜，科學合理地進行整體工藝管柱結構設計尤為重要;水擊壓裂、負壓抽吸參數進一步優化設計;管柱安全控制的設計。

3 主要研究內容

3.1 改進的強負壓抽吸解堵裝置管柱結構

強負壓抽吸解堵裝置完善與改進后的管柱結構主要包括多級變孔徑旋轉噴射裝置、水力沖擊壓裂、強負壓解堵裝置、泄壓裝置、單流閥等部件。多級變孔徑旋轉噴射裝置是該技術主要增加的核心工具，主要由高壓噴射總成和旋轉控制組件兩部分組成;強負壓解堵裝置是負壓復合解堵增產技術的主要配套工具，在其中起主導作用;水擊壓裂裝置由導流管、真空腔、沖擊片、柱塞、釋放器等部件組成;其它配套工具有泄油器和單流閥等，其中泄油器設計成環狀結構。

3.2 強負壓抽吸解堵裝置的完善與改進后工藝原理

該技術首次將水力沖擊壓裂、高壓射流、負壓解堵三種油層處理方法有機融合為一體，采用一次管柱先后完成油井的多級水擊壓裂、高壓水力噴射、強負壓抽吸三套工藝技術，形成一種新型的三段式復合型油層處理工藝。①利用水力沖擊作用產生顯著高于油層破裂壓力的高壓脈沖，使油層產生多條微裂縫或原有裂縫擴展，初步提高油層導流能力;②進行第一次投球，封堵底部水力沖擊壓裂裝置通道，從油管打壓啟動水力噴射裝置，采用高壓射流形成的高頻振蕩沖擊波、空化噪聲超聲波等作用，對近井地層進行進一步的深穿透振蕩處理。

3.3 適用范圍及應用界限

①該技術比較適用脆性地層，對于塑性地層則不適用，而對泥巖地層，反而可能產生“壓實效應”;②天然裂縫較為發育的油氣層改造，水擊后油層可能產生微裂縫，增加了與天然裂隙溝通的機會，從而可以利用地層的天然裂隙，獲得較好的增產效果，此方法對低滲油層特別重要。

4 取得的成果與技術突破

本項目是一項新型的復合型解堵措施，具有單項解堵措施無可比擬的優點和效果，可以更加經濟有效的解決油層堵塞的問題，是傳統壓裂、酸化工藝的進一步完善發展。同時該工藝施工簡單、措施成本低，預計在油田開發老區具有廣闊的應用前景，可以有效達到提高單井產量的最終目的。研究過程中，在射流力學理論的基礎上，給出了射流沖擊力等計算模型，研究了相應的解堵工具，主要取得以下技術突破和創新：①思路創新：在應用水擊、負壓等經典的機械原理的基礎上，增加了水力噴射方法，采用一次管柱先后進行多級水擊壓裂、高壓水力噴射、強負壓抽吸，形成一種新型的三段式復合型油層處理工藝;②開發一種多級變孔徑旋轉噴射裝置，產生多頻段的水力波，進一步提升了解堵處理效果;③設計的滑套換向裝置可以有效實現水力沖擊與高壓射流技術的銜接和轉換。

5 經濟效益情況

2017年先后實施16口井，階段增產原油1825.5t，增產天然氣68.892×104m3（1255m3天然氣折一噸油），原油價格以2593元/噸計，生產成本以932元/噸計，技術總投入92.9751萬元，見到了顯著的增產效果。總體經濟效益：增油創效119.2757萬元，增氣創效63.8252萬元，凈效益183.1009萬元，投入產出比達1：3.0。

6 結論及下一步建議

現場試驗表明，該技術為油井的近井地帶污染提供了較好地解決辦法，進一步挖掘了老區塊潛在的一部分產能，提高了單井原油產量。根據油井的基本物性資料，結合實際措施效果進一步優化設計研究抽汲壓力等關鍵參數，從而達到更好的解堵效果。該技術將成為油田增產的重要解堵技術之一。