喷注式声波发生器在油田中的应用与优化

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1、第二章油层堵塞机理及声波解堵技术第二章油层堵塞机理及声波解堵技术2．1油层伤害的因素油层伤害是指油藏中渗透性的损害，是油井产能下降的一个主要因素之一，对油田开发相当不利。在油田开发中，油层伤害是一个普遍面I陶的问题，因此研究分析各种油层伤害的机理和规律以及如何有效地防止油层伤害对地下油气资源的开发是极其重要的。造成油层伤害的因素是极其复杂的，采取有效的防治措施的前提首先是诊断伤害类型。下面将油层伤害的因素归类为微粒因素、流体因素、油藏岩石因素、毛管力因素、微生物因素、化学反应因素。．(1)微粒因素内部微粒：油层内部粘土的膨

2、胀、运移和再沉积是油层伤害的主要因素之一。沉积岩中的粘土有两个来源：碎屑粘土和自生粘土。所有类型的粘土都具有吸水特性，有的甚至会与水发生水合作用，产生膨胀。Neasham(1977)将粘土按其存在形式分为三类：①分散游离粘土，它随机附着在孔隙表面或充填在孔隙之中；②孔隙表面沉积粘土，以相对连续或以薄层状态附着在孔隙表面上；③孔隙“桥接”粘土，其以纤维状存在。Almon和Davies(1981)将油藏中的粘土按成分分为四类：高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石。不同的粘土对地层造成的伤害机理不同。高岭石具有一定膨胀性能，这类粘土可

3、以释放到流体中，若孔隙表面不重新吸附，会产生运移，因而产生的是“运移型”地层伤害；蒙脱石是膨胀型粘土，遇到淡水后能够膨胀到原来体积的几倍，膨胀的结果导致孔隙度降低，渗透率下降。伊利石能够形成多种晶体结构，有时以不规则的纤维状结构在孔隙中生长；绿泥石是强酸敏的，酸处理后同铁的化合物作用形成沉淀。同时，砂岩油藏还存在其他微粒：如石英、长石、云母、方解石、白云石、菱铁矿、氯化物和重晶石等。这些微粒同粘土微粒一样，也会在孔隙表面沉积，在孔喉处发生“桥塞"或卡堵。外部微粒：在油田开发中，注入流体也可能含有各种微粒杂质。外部固体微粒的

4、入侵、在孔隙内运移、孔隙表面沉积或孔喉处卡堵，也会在注入井附近产生严重堵塞[ioqt1。(2)流体因素在多相流体系中，Mungn(1965)发现，当孔隙中存在油、气或者有机物附着在孔隙表面上时会降低油层伤害。Clementz(1977)提出：地层原油中重质组分吸附在岩石空隙4中国石油大学(华东)硕士学位论文表面上，能够使粘土稳定，抑制油层伤害。Sarkan和Sharma(1990)认为：多相流体存在时，油层伤害变弱，在水敏油层中，当油层伤害是由粘土微粒或其他微粒造成的情况下，地层原油的存在减少了注入或滤失到地层中的水与孔隙

5、表面接触的机会，从而减少了地层微粒运移的机会。Muecke(1979)研究认为微粒的润湿性和界面张力严重影响着多相体系中的微粒运移。不配伍的流体同孔隙表面接触是导致粘土水合和地层微粒运移的主要因素【12】0(3)油层岩石因素岩石的润湿性是油层岩石孔隙中控制流体的位置、流动和分布的主要因素。对于水湿岩石，水附着在岩石孔隙表面，占据相对较少的孔隙体积；油湿岩石情况相反。当岩石孔隙表面具有油湿特性时，水与岩石孔隙表面接触的面积大大减少，结果地层微粒或粘土释放到水中的量相应的减少，地层伤害减轻；油湿岩石表面也有不利的一面，因为它会

6、使地层原油的相对渗透率降低；此外有机物质在孔隙表面的吸附和沉积也会导致油层伤害。(4)毛管力因素在两相流体系中，毛管力对微粒起到两方面的作用：①毛管力效应导致局部压力扰动，会使微粒流动，也会降低孔喉处微粒的“架桥’’作用；②毛管力的扰动作用，会使流体携带微粒流动的临界流速降低。(5)微生物因素如果生产井或注水井井底存在适合细菌等微生物生长和繁殖的环境，微生物的大量繁殖及其分解产物也可能在井周围产生污染，伤害油层【13l。(6)化学反应因素在油田开发中，由于温度、压力等因素的变化会引起油层内部本身流体组分的变化，流体与流体、

7、流体与岩石矿物的反应，产生各种有机或无机伤害。在各种提高采收率措施(EOR)中，不配伍的外部流体也可能与油层内部流体或组成油层岩石的各种矿物发生反应产生有机或无机污染物【141。2．2导致油层伤害的工艺过程(1)钻井第二章油层堵塞机理及声波解堵技术钻井过程对油层的伤害有两个主要来源：①滤失到地层的钻井液与油层岩石矿物的反应。②钻井液中固体微粒的入侵。降低该类伤害可通过采用配伍的钻井液和平衡钻压来实现【151。(2)固井固井过程中，水泥的水合和与氢氧化钙作用会导致沉淀；滤失到地层的氢氧化钙与地层内部的硅反应生成硅酸钙等化合物

8、；水泥微粒的入侵也产生伤害。(3)射孔完井在含有固体微粒的钻井液或完并液中或者当射孔层段井筒内流体压力过高时，射孔砂岩地层会造成明显的油层伤害【161。在射孔完井过程中为了最大限度地降低油层伤害，应采取以下措施：①控制泥浆滤失；②用过滤干净的射孔液；③采用负压射孔；④射穿污染的区域：⑤要有足够的射孔密度