负压解堵采油工艺技术简介（熊友明确定的宣传资料）

1负压解堵采油工艺技术简介********公司西南石油大学本技术为*******公司和西南石油大学联合研究的最新低成本解堵工艺技术。一、应用背景通常来说，在油气钻井、完井、修井、增产改造及开发生产全过程中，造成流体产出或注入能力下降的现象称为油气层损害。狭义的油气层损害，特指油气层渗透率下降，其实质包括绝对渗透率下降和相对渗透率下降。油气层损害也是一类作用或过程，包括物理作用、化学作用、生物作用和热力作用，对应的损害类型称为：物理损害、化学损害、生物损害和热力损害，它们是导致油气层渗透率下降的因素及方式。无论是什么方式产生损害，对生产井来说，最终的结果是产量下降，需要采取其他办法恢复油井的产能或者产量。因此，如何解除油层污染和堵塞，恢复和提高油层近井地带的渗透率，从而增加油气井产量具有非常重要的意义。为解除油层的污染和堵塞，目前全世界所用的解堵技术如表1所示。表1目前全球石油界解除油层污染的技术汇总解堵措施解堵机理适用条件和范围化学解堵化学溶剂溶剂对堵塞物强的溶解能力，使堵塞物溶解。温度、压力的变化而析出有机质堵塞；高含硫油气井硫沉积堵塞。防膨缩膨剂抑制蒙脱石微粒的水化膨胀、分散和运移，使晶层压缩。由于粘土颗粒运移和粘土矿物膨胀，采用酸化处理效果不明显的欠注、欠产的油水井。降粘剂润湿和分散作用，与稠油形成O/W型乳化液降粘。重质组分（胶质、沥青质、石蜡）在近井地带沉积，流动阻力大、堵塞频繁的油井。2热化学剂化学反应产生大量的热能和气体，软化溶解堵塞物和降低稠油粘度。油层物性差，油水关系复杂，油稠，流动性差，有机物沉积，压井滤液侵入造成的乳化油对近井地带的污染和堵塞的情况。氧化剂具有强氧化性，对有机垢类堵塞物产生氧化分解作用。细菌粘液、钻井液体系中的有机物、有机凝冻胶所造成油水井的堵塞。低表面张力活性剂能显著降低水的表面张力，降低水相流动所需的启动压差。油水井中泥浆滤失水、水基洗井压井液、地层产出水等在地层喉道中造成的水堵、乳堵以及油污造成的堵塞。活性生物酶释放地层中吸附在岩石表面的油，改变岩石表面润湿性。当油层含水50%且由于地层岩石润湿反转所造成地层伤害和堵塞时，活性生物酶解堵是一种行之有效的措施。物理解堵超声波利用超声波的振动和空化等作用。适用于对水、酸敏感的油层和不适用常规水力压裂的地层；油层渗透性越低，原油粘度越大，超声波处理的效果越差。微波解堵利用微波加热作用、造缝作用和非热效应等作用主要适用于稠油油田或高凝油或低渗油藏磁处理“磁致胶体效应”、氢键异变、“内晶核”效来改变蜡晶、溶盐晶体的微观结构主要适用于原油粘度高，易出蜡的储层水力振动利用流体在井底产生压力脉冲解除堵塞。适用于常规改造措施无效且地层出砂较轻的井。机械振动机械装置产生机械波场解除堵塞。适应于构造比较简单、区块比较完整、油层连通性好、原油粘度中等的油藏；油井以不出砂或含砂量较低为宜。低频电脉冲振动作用、空化作用、相对运动作用、两次冲击波的作用和热作用解除油层堵塞。适用于产量递减比较快、油藏动用程度差，对水、酸有敏感性的油气层酸化酸洗酸对堵塞物的分解溶蚀作用，清除孔隙/裂缝中的堵塞物质。砂岩、碳酸盐岩油气层的表皮解堵及疏通射孔孔眼。基质酸化分解溶蚀堵塞物，或者沟通/扩大地层原有孔隙或裂缝，提高地层渗透率处理范围在1m左右，适合近井地带堵塞严重的井。酸压裂形成酸蚀孔道和具有一定几何尺寸和导流能力的酸蚀裂缝。碳酸盐岩储层增产措施中应用最广的处理工艺。压裂水力压裂在储集层中形成一定几何形状的支撑裂缝。水力压裂是在砂岩储中得到广泛应用且较为成熟的一项增产技术负压解堵负压流动井筒中的流体施加给地层的液柱压力小于地层压力，从而造成负压，依靠负压的作用，使地层流体从地层向井筒流动从而消除堵塞。这是最经济，对地层无任何副作用，有百利而无一害的新型解堵措施，且成本低，操作简单，易于实施。3各种解堵的方法优缺点如下：1、化学解堵，需要采用专门的化学药剂，对地层的选择性强，成本也高，效果不明显。2、物理解堵，需要采用专门的井下设备，对堵塞类型的选择性强，成本也高，效果不明显。3、酸化，需要专门的酸液体系和配方以及众多的药剂，对堵塞类型的选择性强，成本高。酸化成功则效果明显，但是从全世界来看，酸化的成功率一般在60-70%，酸液配方设计不好，酸化不仅会造成油层的二次污染，而且酸化施工需多种大型特种车辆和设备，作业成本高、周期长。4、压裂，需要专门的压裂液和支撑剂以及众多的药剂，施工需要更多种大型特种车辆和设备，作业成本最高、周期更长。对于底水油藏，控制不好裂缝的高度，往往压裂压开水层导致更大的损失。5、本公司负压解堵抽油工艺针对油层污染和堵塞问题，本公司联合西南石油大学熊友明教授（博士生导师）经过多年的研究和实践，研发出了一项新的油层解堵工艺技术，即负压解堵抽油工艺技术。该项工艺技术有如下特点：1）负压解堵抽油工艺技术不但能有效解除油层近井地带污染，恢复和提高渗透率，最大限度地改善油气流通环境，而且不会产生二次污染。2）与常规解堵工艺比较，其工艺简单，安全可靠，不需大型辅助设备，作业成本低、周期短。3）采用负压解堵抽油工艺技术对油气井均有很好的增产效果，能获得较高的经济效益，比常规的解堵工艺更具有优越性。4二、技术简介1、施工图示如图1所示，封隔器的作用就是把油套环形空间里的压井液分隔成上下两个部分。负压阀具有两个功能，一是隔离压井液，使负压阀以上油管内无液体或根据需要控制液体高度；二是起释放油层压力的作用，当投棒打开负压阀，瞬间油管和封隔器以下环空连通，油层在近似零压力状态下被释放，并达到了较高负压值，从而解除近井地带的油层污染和堵塞，恢复和提高渗透率，减小油气流动阻力，从而提高油气井产量。图1本技术的简单图示2、负压设计这是西南石油大学熊友明教授研究负压20年的技术和理论以及经验的集成，主要根据储层特点，污染情况、出砂情况和油层的渗透率、孔隙5度、地层压力、完井方式与方法、井型（垂直井、定向井、水平井）、原油粘度以及原油中的石蜡、胶质含量，泥质含量、声波时差、岩石力学参数等选择和设计合理的负压值。三、本技术的特点及关键技术1、负压解堵所需负压值可任意设定。当投棒打开负压阀，封隔器以下环形空间与油管连通，加在油层上的负压等于油管内液柱压力，也就是设定的负压。因此，通过调整油管内液柱，就可得到所需负压值。2、负压解堵的关键在于解堵负压值的选择。如果设计不当，负压选择太高，可能造成油层出砂、套管损坏、微粒运移加剧，或者是射孔的孔眼垮塌。反之，负压选择太低，则解堵效果受到影响。在实施负压解堵抽油工艺技术过程中，应根据储层特点，污染情况、出砂情况和油层的渗透率、孔隙度、地层压力、完井方式与方法、井型（垂直井、定向井、水平井）、原油粘度以及原油中的石蜡、胶质含量，泥质含量、声波时差、岩石力学参数等选择和设定合理的负压值。负压值应满足解除油层污染的需要，以取得负压解堵的明显效果。四、国内外现有常规负压设计方法的缺陷目前，负压解堵的负压值，主要是参考负压射孔设计方法。这些方法都有各自的缺陷。1）W.T.Bell射孔负压设计经验准则W.T.Bell射孔负压设计经验准则见表2。6表2W.T.Bell射孔负压设计经验准则渗透率，2310m负压△P范围，MPa油层气层K＞1001.4～3.56.9～13.810＜K≤1006.9～13.813.8～34.5K≤10＞13.8＞34.5W.T.Bell射孔负压设计经验准则是根据产层渗透率和射孔完井的经验统计的结果确定的射孔负压值，W.T.Bell射孔负压设计经验准则的优点是简单、方便；缺点是考虑因素单一。2）美国岩芯公司的经验方式美国岩芯公司的经验方式是根据45口井的修正数据，给出了一个选择油井射孔负压的经验关系，其关系式为：lnK3668.0471.5plnmin（1）式中：minp—油井射孔最小负压，110MPa；K——油层渗透率，2310m。该方法的优点是简单、方便；缺点是只考虑了岩石的渗透率，而且没有最大负压值。3）美国Conoco公司的计算方法1989年，美国Conoco公司的H.R.Crawford发表了负压设计方法，它是建立在G.E.King最小负压公式和Coll最大负压公式的基础上的。Crawford建议采用以下公式选择合理负压recp。若产层有出砂史或含水饱和度高，则:maxmin2.08.0ppprec若储层无出砂史，则:maxmin8.02.0ppprec该方法的优点是考虑的影响因素在渗透率的基础上增加了岩石的声7波时差、套管安全压力和油井的出砂史，缺点是没有考虑岩石力学参数和射孔枪弹系列的影响。4）斯仑贝谢Behrmann方法20世纪90年代中期，斯仑贝谢射流测试中心Behrmann等对射孔伤害带通过CT扫描、薄片分析，压汞测量及模拟井下岩心流动实验进行了大量详细的研究，使人们对射孔压实带的概念有了新的认识，提出达到零压实表皮系数的最佳负压设计方法。对K1002310m：../0.303333minpP16359dK（2）对K1002310m：../0.305minpP38666dK（3）式中：pd表示孔眼直径，mm，为孔隙度，%。该方法的优点是考虑因素比较全面，缺点是没有提供最大负压及最佳负压的设计方法。对于经验公式，其适用范围受到一定限制，同时，其负压差计算难以与岩石力学性质和流体特性发生联系，也不能反映射孔弹尺寸和类型的影响，并且大都不能预测防止出砂的最大负压。通过上述几种方法的分析认识到：这些方法比较简单、方便，但考虑因素不全面，基本上是只依靠渗透率与声波时差这两个参数来确定最小和最大负压。用该方法设计的负压值实施后，同一油藏条件下的效果差异较大。5）Tariq的最小负压计算方法Tariq方法最根本的依据是当孔眼处流动达到非达西状态时,清洗孔眼堵塞物质的拖曳力与流速的平方成正比，此时孔眼压实带污染的清除将8变得很容易。因此建立了射孔后负压作用下不稳定渗流的有限元数值模拟程序，模型中流动遵循Forchheimer非达西渗流规律。通过计算可知道压力和流速与位置、时间、负压差、孔眼尺寸、压实程度，地层渗透率和流体粘度等参数有关。S.M.Tariq的模拟计算表明，当无量纲时间Dt，［2/()DttcztKCr,czr为压实带半径］达到Dt=0.1时，负压的影响将达到或超过压实带外边界。负压越大，速度越大，非达西效应越显著。Tariq对模拟假定不同的负压p，计算出不同压实带渗透率下Dt=0.1时压实带边界的雷诺数Re：cevKR(4)式中：——紊流系数；K——地层渗透率；——流体密度；cv——Dt为0.1时压实带外边界速度；——流体粘度。Tariq做出了油井（原油粘度=1mPa.s）渗透率K、负压和雷诺数Re的曲线，如下图2。为了获得清洁孔眼所需的临界雷诺数Rec，Tariq将根据曲线按给定雷诺数Re读出对应的负压和渗透率K，并绘制在G.E.King的现场统计图版上。对于油井，Tariq发现Re=0.05；对于气井，Tariq得到临界雷诺数为Rec=0.1。对于实际计算，数值方法要求输入流体参数、地层参数、射孔及伤害参数，反复假设负压值，计算Dt=0.1时压实带外边界雷诺数Re。当Re达9到Rec时，所假设p即为最小负压。图2渗透率、负压与压实带边界雷诺数的关系（Dt=0.1）因此这种方法实质是以King的现场数据为准。但是当实际流体物性（如粘度）和地层压力rp与King的统计井平均值相差很大时，必然会导致误差甚至错误。Tariq的油井临街雷诺数Rec=0.05适合于o在0.7～1.2amPs范围。五、本公司负压设计方法的主要思想1、裸眼井负压解堵负压值的设计思想我们在这里指定的裸眼井，是指油层段不固井的所有裸眼系列的完井方法，比如裸眼完井、割缝衬管完井、打孔管完井、各类下防砂筛管的完井以及砾石充填完井等。1）新投产井10主要思路：依据西南石油大学完井技术中心研究20年油层保护的经验和技术，不论油田是否有试井参数，