等离子脉冲解堵增注工艺技术应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

等离子脉冲解堵增注工艺技术应用

发表时间：2021/4/16 来源：《中国科技信息》2021年5月作者：谢二宁

[导读] 等离子脉冲解堵增注工艺技术主要通过地面超声波发生器产生震荡信号，经特种电缆传输至井下换能器，激发水力冲击波，形成近井地带微裂缝；与地层流体谐振，清除机械杂质堵塞，，达到消除近井地带污染、提高油层渗透率，实现水井的降压增注的目的。

中原油田分公司濮东采油厂河南濮阳谢二宁 457001

摘要：等离子脉冲解堵增注工艺技术主要通过地面超声波发生器产生震荡信号，经特种电缆传输至井下换能器，激发水力冲击波，形成近井地带微裂缝；与地层流体谐振，清除机械杂质堵塞，，达到消除近井地带污染、提高油层渗透率，实现水井的降压增注的目的。
关键词：等离子脉冲冲击波降压增注
        中原油田濮东采油厂所处油田由于断层发育，构造复杂，储层非均质性严重，渗透率差异大，储层矿物含量复杂，造成地层伤害情况复杂：伤害类型、程度，引起伤害的原因，在不同区块差异明显。地层污染导致注水井注水压力升高，带来了诸多问题，如井况恶化加剧、注水能耗升高、地面设备易损、管理难度加大、安全风险升高等，同时增加了注采方案调整的难度，造成水驱动用程度低，影响采油速度及最终采收率，对油田注水开发效果提升非常不利。
        酸化措施是常规有效的一种解堵措施，但其中部分高压注水井，经过多次酸化措施的实施，降压增注效果逐渐变差，有效期缩短。而且对于近井污染半径较大，污染堵塞严重，注入困难的井，以及注水层段中存在化堵段及其他不适宜采用酸化解堵的井，仅依靠酸化手段，已不能满足部分井的降压增注需求，因此需要引进新的水井解堵手段，提高降压增注效果。等离子脉冲解堵技术经验证是一种有效的降压增注技术。
        1.注水井污染成因分析
        通过收集整理地质基础资料、吸水剖面、吸水指数、生产动态、井史井况、水质监测等多方面资料进行综合分析，认为造成注水井地层污染主要来自两个过程：日常注水过程和措施实施过程。
        (1)注水过程
        ①由于距处理站距离远近不同，受管线腐蚀影响，注入水经过计量站到达井口后，总铁、机械杂质含量存在不同程度上升情况。低渗储层对于注入水敏感，洗井不及时易造成细菌繁殖，机杂、悬浮物在炮眼及近井地带沉积形成堵塞，导致近井地带渗透率进一步降低，造成注水压力快速上升。
        ②储层泥质含量较高，由于注入水矿化度远小于原始地层水总矿化度，造成注水过程中粘土膨胀，引起渗透率下降。
        ③部分区块强采强注造成地层骨架坍塌，导致矿物颗粒分散运移，堵塞喉道，造成注水压力升高。
        ④注入水进入地层之后，由于温度、压力环境发生变化，在地层深处逐渐形成结垢或产生沉淀，长期沉积后导致地层渗透率下降。
        (2)措施过程
        ①钻井过程中泥浆进入地层造成堵塞；调剖、堵水、钻塞过程中固相颗粒或堵塞物对非目的层造成污染。
        ②措施实施过程中洗井采用的外来流体与储层不配伍，造成粘土膨胀、运移堵塞喉道，引起地层渗透率下降。
        ③酸化措施不当破坏地层岩石结构，造成微粒脱落、运移，或产生沉淀物（絮状的Fe(OH)3、MgF2、MgF2等）。
        2.等离子脉冲解堵原理
        等离子脉冲发生装置由地面部分和地下部分组成。地面部分为变频控制系统，井下部分为放电仪。地面部分将50Hz、380V交流电转化为400Hz、0-250V交流电，通过电缆连接至放电仪后转化为直流电并升压至8500V，充入储能器，通过可控开关由电极瞬时产生高压电流，激发通路内的物质迅速扩张释放出5kJ能量及冲击波（100MPa）。通过射孔孔眼周期性的作用在地层岩石和流体，能够在近井地带形成多条不受地应力影响的径向裂缝，使得人工裂缝和天然裂缝沟通，同时在周期性力作用下，地层流体产生谐振，对储层流通通道进行疏通、清洗，从而大幅度提高层渗流能力。
        等离子脉冲工艺技术主要解堵原理包括:
        (1)机械作用:高能等离子束在近井地带产生微裂缝，有效沟通天然裂缝，提高导流能力，増加油层渗透率；
        (2)脉冲冲击波作用:高能等离子束产生强力水力沖击波，引起地层流体谐振，有效地剥离、清除原渗流孔道中的堵塞物，对油层的机械杂质堵塞起到解堵作用；
        (3)热效应:等离子束的高温可溶解近井地带的蜡质和沥青质，解除油层孔道内的有机堵塞，从而增加油层渗透率。
        3.技术设备
        等离子脉冲解堵设备主要是等离子发生器、控制装置、辅助装置等。施工作业时用电缆车把等离子发生器下入到目的层段，然后进行等离子脉冲解堵作业，作业结束后上提等离子发生器，进行下步作业工序，解堵工艺简单、方便、快捷、安全、环保。
        4.适用范围
        等离子脉冲解堵属于物理解堵方法，地层没有外来流体的进入，不存在酸敏、水敏的问题，适用于各种注水井除垢、解堵，可以改善油藏开发效果，提高油层渗透率。但因等离子发生器的尺寸为Φ90mm*1900mm，因此井下有四吋套或存在套管严重变形等小套管水井无法应用该技术。
        (1)明确选井原则：
         ①选择储层胶结较好，固井质量合格的水井；
         ②选择因地层污染导致高压欠注的水井；
         ③评价解堵措施对增注幅度的影响，提高经济回报效益。
        (2)优化施工方案：
          ①优化通井方式为下Φ114mm×2000mm通井规钢丝绳软通井，降低等离子发生器卡管柱风险；
          ②根据地质开发需要，在已射开的长井段中精选小层，精细解堵，调整吸水剖面；
          ③根据物性、污染程度差异，设计不同施工强度及持续时间，提高经济效益。
         5. 典型井例
         胡2-45是中原油田濮东采油厂胡二块的一口注水井，注水层位S3中12，2440.8-2480.8m，21.8m/8n，2019.11.16日因高压注不进停。为提高水驱动用，实施解堵措施。该井2019.1.27日曾不动管柱酸化，酸化后效果不明显，因此于2020.4.5日应用等离子脉冲解堵。该井措施前油压30.8MPa，套压6.1MPa，配注20m3，日注8m3；措施后油压26.4MPa，套压8MPa配注40m3，日注40m3。累计增注6256m3。

         2020年共实施注水井等离子脉冲解堵技术7井次，全部有效，平均单井降压4.8MPa，累计增注32019m3
         6. 结论及认识
        (1)针对注水井重复酸化后措施效果变差、有效期变短的问题，应用等离子脉冲技术，可以提高地层解堵效果，延长措施有效期。
        (2)针对注水层酸敏或存在化堵段及其他不适宜采用酸化措施解堵的注水井，细化等离子脉冲技术实施方案，实现降压增注。
        (3)对于射开井段长，解堵目的层与非污染层间距较近，或目的层段较多且分布分散，机械分层难度大、风险高的井，利用仪器精确定位选层施工，提高解堵针对性。
        (4)可以选择特定的层位进行解堵增注作业，提高单层增注量，调整注水井吸水剖面。