可调变频波解堵工艺技术探讨

葛伟亮（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

1 现状

油井开采过程中，油井附近地层段产生的众多过程使该区域渗滤特性恶化。油井附近地层状况变坏的主要机理是部分内孔隙空间被固体颗粒和流体堵塞[1]。此外，在生产井近井地带的压力降作用下，孔隙介质骨架的压缩也是影响因素之一。葡萄花油田水驱开发多年，部分井由于注水水质问题，管线清洗不及时，钻井泥浆污染[2]、修井作业污染、增产措施作业污染等原因造成近井地带地层污染，油井产量下降，水井注入压力升高，注入量下降。统计全厂2016年以后共投产油井392口，初期日产油大于2 t 的井共124 口，目前这些井中有57 口日产油下降至1 t 以内。因此，为恢复该类井的产油量或注入量，解除地层污染，探讨可调变频波解堵工艺技术。

2 可调变频波解堵工艺原理

2.1 技术简介

可调变频波解堵是物理采油方法，利用地面车载大功率变频波电信号发射机产生的大功率脉冲电震荡信号，通过特种传输电缆，将脉冲电震荡信号传输到油层的压电陶瓷电声转换器上，经电声转换器转换成变频波，射入含油地层中[3]，声波和次声波及超声波几种波相结合，来共同寻找地震波，让机械波同地震波耦合产生共振，解除近井地带污染与堵塞，达到增油、增注目的，可调变频波解堵工艺示意图见图1。

图1 可调变频波解堵工艺示意图

可调变频波解堵具有以下几方面作用提高油层渗透率，使油井增产。

1）耦合共振作用。利用可调变频波与地震波耦合共振对油层进行反复震动，耦合共振在油层介质中传播时，引起介质粒子作交变运动产生位移，使附在油孔道的微颗粒脱落，随着油流流入井筒，使得油流孔道光滑畅通，增强油层的渗透能力，提高渗透率[4]。

2）激波作用。在声波作用下，在流体与固体的分界面处，由于粒子震动速度的巨大差异，导致边界摩擦，产生热量造成局部加热，甚至局部高温，降低原油黏度，提高渗流速度[5]。当储油层在高强度长时间可调变频波作用下，由于原油分子间具有较大的加速度，形成分子间相对运动，惯性力的作用使得分子链断裂，大分子被粉碎，从而降低了原油黏度，提高了渗透速率。

表1 油井变频波解堵效果对比

3）机械作用。可调变频波在液体中传播时质点位移较小，但是质点的加速度很大，有时候可能超过重力加速度，在这种机械作用下，可有效降低油、水、泥三相的界面张力，降低油水之间的乳化效果，达到破乳的效果，从而提高原有的回收率[6]。

4）空化作用。在可调变频波一定频率的作用下会使液体中原有的或者新生的气泡迅速破灭，破灭的瞬间，气泡内部温度可达几千摄氏度，压力达到几千甚至几万大气压，破灭过程中产生的加速度是重力加速度的几十倍，产生局部高温高压，促使氧化还原反应，高分子物质的解聚，使胶结的沥青质分子键断裂从而降低原油黏度，起到易于流动的效果[7-8]。

以上作用可使油层产生微裂缝，降低油脂黏度，解除地层堵塞，提高油层渗透能力，达到增产的目的。

2.2 技术特点

1）对套管无损伤，对油层条件限制小，无需考虑油层的水敏、酸敏湿润反应。

2）可控性好。能根据井下的油层状况调整井下一系列工艺参数，以达到变频波处理的最优化参数设计，可处理任何层段任意层位。

3）适应性强。对于钻井泥浆污染、修井作业污染、增产措施作业污染，采油生产中的井眼堵塞等，均有明显的作用。

4）环保高效。不受地层岩石性质的限制对油层无污染，解堵有效期长。

2.3 解堵类型

1）污染物及化合物微粒堵塞[9]： 在强声场作用范围内，只要各物质密度不同，则不同物质界面处即被剪切分离，从而解除污染物及化合物微粒堵塞。

2）有机物和微生物堵塞：因其对分子链强大的破坏作用，所以，在声场作用的范围内，液体内蜡、垢分子链及各类有机物、微生物的分子链即被强超声打断，从而解除有机物和微生物堵塞。

3）声流效应：声能进入地层，能有效提高油层能量，加快油流速度、冲刷孔隙喉道。

2.4 适用井况

1）地层有储量，渗透率不低于20 μm2，确定因堵死而减产[10]。

2）井深不超过5 000 m，套管通径大于116 mm。

3）出砂不严重，防止在变频波作业时发射器被砂埋。

3 应用效果

可调变频波解堵工艺技术在大庆油田试验10 井，其中油井试验6口井，措施后平均单井日增液13.7 t，日增油3.9 t，单井产油增幅达到6 倍多，含水下降18.3%，油井变频波解堵效果对比见表1。水井试验4口井，平均单井注入压力下降0.45 MPa，日增注30.3 m3，水井变频波解堵效果对比见表2，取得了较好的效果。施工后对比油井产油量及水井注水量数据对比可以说明可调变频波解堵增油技术具有较好的推广应用价值。

3.1 E油井应用情况

1）基本情况：该井于2012 年1 月14 日投产，油层厚度8.2 m，有效厚度7.2 m。射开葡I 两个小层，有效厚度分别为3.1 m、4.1 m，下入φ70 mm泵，投产初期平均日产液45.7 t，产油1.5 t，稳产3 个月后产量急剧下降，同年七月份产液量下降到10.5 t，沉没度20.61 m，严重供液不足，7 月4—7日间抽，7月22日关井。

2）解堵效果：该井于2013 年7 月23—31 日进行可调变频波解堵施工作业。解堵初期日产液48.1 t，日产油4.7 t，综合含水90.2%。目前日产液45 t，日产油4.7 t，综合含水89.55%。与措施前对比该井产液量上升34.5 t，产油量上升4.7 t，含水量下降9%，沉没度上升237.23 m，试验井E 油井效果曲线，见图2。

表2 水井变频波解堵效果对比表

3.2 G水井应用情况

1）基本情况：该井于2012 年12 月5 日投产，射开萨尔图油层和高台子油层，油层厚度6 m，有效厚度0.8 m。全井分2个层段注水，投产初期注入压力11.07 MPa，配注40 m3，完成配注。2015 年2—6月份注入量下降到24 m3，注入压12.2 MPa，允许压力内完不成配注。

2）解堵效果：该井于2016年5月29—6月5日进行可调变频波解堵施工作业。解堵后开井生产注水，初期油压11.2 MPa，实注41 m3，完成配注值，增注效果明显，并持续增注7个月。截止2016年12月份与上可调变频波解堵措施前对比该井油压持平，日注入量平均增加20 m3，一直能完成配注量，试验井G水井效果曲线如图3。

4 结论

1）可调变频波解堵增产增注技术适用于油田低渗透油层，该技术以物理作用为基础，在处理地层时不向地层注入流体，不会使油层产生二次污染，也不会对井下套管产生损伤。

图2 试验井E油井效果曲线

图3 试验井G水井效果曲线

2）变频波解堵增产增注技术可以使原附着在岩层空隙及喉道上的污染物脱落，随流体流向井筒内，从而疏通油流通道、增加流动比达到增产增注的效果。

3）可调变频波解堵增产增注技术是一项增效、环保、节能、安全的高科技的项目，建议在油水井常规作业时针对产油、注水不正常井，将可调变频波解堵增产增注措施作为一项常规作业工序加入到作业施工当中。