電脈沖增注技術(shù)在低滲透油藏的研究與試驗

曹濤 （中石油長慶油田分公司第十二采油廠，陜西 西安710200）

曹榮榮，申曉莉 （ 中石油長慶油田分公司油氣工藝研究院 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安710021）

肖肖 （中石油長慶油田分公司長慶實業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西 西安710018）

郭本曉 （陜西延安石油天然氣有限公司項目管理部，陜西 西安710018）

劉笑春 （ 中石油長慶油田分公司油氣工藝研究院 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安710021）

近年來新增探明儲量中低滲透油藏已占70%以上，低滲透油藏開發(fā)已成為我國石油開發(fā)的主要戰(zhàn)場。注水開發(fā)過程中，低滲透油藏表現(xiàn)為儲層平面上連通性差、縱向上非均質(zhì)性強等特點。就長慶油田而言，隨著開發(fā)時間的延長及開發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大，注不進(jìn)、注不夠水的水井?dāng)?shù)呈逐年增多的態(tài)勢。采用常規(guī)的酸化、高能氣體壓裂及小型水力壓裂等增注措施，有效期短，增注難度大，為此，開展了電脈沖解堵增注技術(shù)研究與試驗。該技術(shù)具有使用方便 、易于操作、能分層分段處理儲層，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點［1，2］。筆者基于電脈沖技術(shù)原理，結(jié)合低滲透油藏的特點改進(jìn)電脈沖裝置，通過工藝參數(shù)優(yōu)化和現(xiàn)場試驗，證明該技術(shù)可以有效地解除地層近井地帶污染，達(dá)到增注的目的，總結(jié)出電脈沖增注技術(shù)在低滲透油藏的適應(yīng)性。

1 電脈沖裝置及其改進(jìn)情況

1.1 電脈沖增注原理

在充滿水的井里，小容量高電壓儲能器瞬間釋放積蓄的能量，產(chǎn)生一定頻率的高電壓脈沖電流，可在地層 （影響半徑0.5～1.0m）中激發(fā)出頻帶較小的周期性壓力沖擊波 （放電時壓力可達(dá)100MPa）以及強電磁場，而產(chǎn)生空化作用，清除儲層孔道內(nèi)的沉積物并使地層產(chǎn)生新的微裂縫，疏通液體流通通道，達(dá)到解堵增注的目的［3，4］。

1.2 電脈沖裝置及其技術(shù)參數(shù)

電脈沖裝置分地面和井下兩部分，地面設(shè)備是電源控制柜，井下設(shè)備按順序包括直流高壓電源、高聚能儲能電容器、能量控制器和能量轉(zhuǎn)換器。施工時還需配備儀器車、電纜絞車與修井車等輔助設(shè)備。電脈沖裝置的技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 電脈沖裝置的技術(shù)參數(shù)

1.3 電脈沖裝置改進(jìn)情況

在以液電效應(yīng)產(chǎn)生高功率脈沖沖擊波技術(shù)中，最大的技術(shù)難題是液電效應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換效率和脈沖功率驅(qū)動源的儲能密度較低，嚴(yán)重制約所產(chǎn)生沖擊波的強度，影響脈沖沖擊波的應(yīng)用。脈沖沖擊波的幅值和脈寬不僅受電脈沖裝置的儲能量和工作電壓的影響，也受到電脈沖裝置所采用電容器類型和放電回路電感的影響。結(jié)合低滲透油藏的特征，將電脈沖裝置在儲能、工作電壓、能量轉(zhuǎn)換和輸出效率上進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高沖擊波的幅值、能量轉(zhuǎn)換效率、沖擊波的輸出效率，以便獲得更好的作業(yè)效果。表2給出了電脈沖裝置的關(guān)鍵影響因素及改進(jìn)情況。

表2 電脈沖裝置的關(guān)鍵影響因素及改進(jìn)情況

2 現(xiàn)場試驗

2.1 適用油藏地質(zhì)條件

電脈沖的沖擊波對儲層的作用表現(xiàn)在沖擊波的強度遠(yuǎn)大于巖石的疲勞和斷裂強度，在處理變形具有脆性破壞特性的致密巖石時具有造縫作用；沖擊波在儲層各種介質(zhì)中速度差異導(dǎo)致剪切作用，起到解堵效果［1］。根據(jù)電脈沖的作用機(jī)理，電脈沖作業(yè)的地質(zhì)參數(shù)選擇性較大，該裝置適用于任何地層堵塞的水井。

對于縱向上具有非均質(zhì)性的地層，井下放電處理效果最好的是低滲透的致密性地層，因此，該技術(shù)主要適用于儲層連通性差、層間吸水不均和地層堵塞嚴(yán)重的區(qū)塊［1］。

2.2 選井原則

根據(jù)電脈沖裝置的結(jié)構(gòu)、性能及其作用機(jī)理，結(jié)合以前試驗效果分析，初步提出以下注水井選井選層原則：

1）固井質(zhì)量好，套管完好的水井。

2）井深小于2500m （電容工作溫度低于80℃ ）。

3）滲透率＞0.2mD。

4）全角變化率小于6°／30m （電脈沖裝置長6.5m，外徑102mm）。

5）注水壓力上升快，投注或正常注水3個月后注水壓力上升幅度20%以上。

6）吸水能力下降快，投注或正常注水3個月后注水量遞減幅度40%以上或不吸水。

2.3 工藝參數(shù)確定

2.3.1 單點作業(yè)次數(shù)

電脈沖的作用次數(shù)對于巖石滲透率的提高具有明顯的影響，作用次數(shù)太少，效果不明顯；作用過度，又可能將巖石的骨架破壞，導(dǎo)致固體顆粒崩落，堵塞孔道。根據(jù)長慶油田前期40口電脈沖增注試驗，總結(jié)出滲透率參數(shù)與單點作業(yè)次數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系。

2.3.2 作業(yè)間距確定

經(jīng)過室內(nèi)試驗研究，電脈沖沖擊波縱向上有效作用距離為0.3m，為保護(hù)射孔段上下兩端的水泥環(huán)及儲層的隔夾層，作業(yè)區(qū)域一般距射孔段上下界面0.5～1.0m的距離。注水井的作業(yè)間距一般為0.5～1.0m，儲層滲透率小作業(yè)間距較小，滲透率大作業(yè)間距大，堵塞嚴(yán)重的層段作業(yè)間距小，相反作業(yè)間距大。

表3 不同滲透率范圍與單點作業(yè)次數(shù)對應(yīng)表

2.4 現(xiàn)場試驗及效果

2.4.1 試驗思路

延長組儲層為長慶油田生產(chǎn)的主力層，本著先易后難的思想，優(yōu)選滲透率相對較好的長X、長Y油層組開展試驗，結(jié)合電脈沖增注措施選井選層原則，在不同區(qū)塊、不同層位，優(yōu)選出12口不同類型欠注井，開展電脈沖、電脈沖＋酸洗增注工藝［4，5］。

2.4.2 現(xiàn)場試驗及效果

開展現(xiàn)場試驗12口井，9口井有效，措施有效率75%。最長有效期125天且繼續(xù)有效。有效井措施后平均日增注為14.0m3，平均注水壓力下降了1.0MPa。

按2種工藝來看，電脈沖增注工藝試驗4口，有效2口，措施有效率50%；電脈沖＋酸洗工藝試驗8口，有效7口，措施有效率87.5%。可見，電脈沖＋酸洗工藝較電脈沖工藝效果好。

從欠注原因來看，初期投注即注不進(jìn)的井4口，措施后2口無效；投注滿足配注，后期注不夠或注不進(jìn)的井8口，有效7口，可見，投注滿足配注，后期注不夠或注不進(jìn)措施有效率較好。

就現(xiàn)場施工工序來說，有1口無效井是由于電脈沖增注工藝施工后未徹底清洗井筒，造成二次堵塞；電脈沖＋酸洗工藝中酸洗工序一方面溶蝕部分脫落的堵塞物，一方面將未被溶蝕的堵塞物返排出井筒，凈化了井筒。

3 認(rèn)識

結(jié)合選井思路和現(xiàn)場施工工序?qū)τ行Ь盁o效井進(jìn)行分析，得出以下幾點認(rèn)識：

1）電脈沖增注技術(shù)在低滲透油田長X、長Y油層組砂巖油藏注水井具有一定的適應(yīng)性，其主要適用于堵塞特征明顯的欠注井，即：投注能達(dá)到配注，后期注水壓力升高，造成注不夠或注不進(jìn)的井，可作為一項增注措施。

2）電脈沖＋酸洗工藝較電脈沖工藝效果好，是由于酸洗工藝一方面溶蝕部分脫落的堵塞物，一方面將未被溶蝕的堵塞物返排出井筒，凈化了井筒。

3）施工工序?qū)﹄娒}沖增注技術(shù)有很大的影響，在電脈沖增注工藝后，必須進(jìn)行徹底清洗井筒，使脫落的堵塞物能夠返排出井筒，提高措施有效率。

［1］ 陸小兵，王守虎，隋蕾，等 .電脈沖解堵增注機(jī)理分析及應(yīng)用 ［J］.天然氣與石油，2011，29（6）：61～62，79.

［2］ 楊服民，史鵬飛，張文秀，等 .高壓電脈沖處理油層技術(shù)研究與應(yīng)用 ［J］.石油鉆采工藝，1998，20（5）：64～67.

［3］ 石道涵，王棟林，劉書炳 .電脈沖解堵技術(shù)增產(chǎn)機(jī)理分析及應(yīng)用 ［J］.石油鉆采工藝，2002，24（3）：73～74.

［4］ 李泉美，崔效令，賀軍昌 .電脈沖解堵工藝技術(shù)在橋口油田的應(yīng)用 ［J］.鉆采工藝，2002，25（4）：81～83.

［5］ 趙海龍，蘭艾芳，張俊，等 .高壓電脈沖－化學(xué)劑聯(lián)合解堵 ［J］.油田化學(xué)，1998，15（2）：113～115，154.