【doc】应用水力冲击提高油层近井地带的渗透率

【doc】应用水力冲击提高油层近井地带的渗透率 应用水力冲击提高油层近井地带的渗透率 B.M.Cy~oB等着 应用水力冲击法提高油层 近井地带的渗透率 蔡天成译 摘要本文介绍水力冲击法的工作原理,处理油层所用的装置和实施工艺.谣 法设备简单,施工容易,效果好. 由于产层埋藏的地质条件及其储集特性各 不相同,这就需要有区别地选择油层近井地带 的处理方法,以便提高井的生产能力.许多油 田由于油层的渗透性低,甚至在10,l3兆帕的 井底压力下也不能注入酸溶液.在油层严重层 状非均质的条件下,采用传统的酸处理方法来 处理油层,往往得不到所期望的效果,因为大 量酸溶液会渗入高渗透薄层.这样的酸处理会 造成油层渗透率的更天差别,从而使采油井中 油层的工作厚度系数和注水井中油层的注水波 及系数均会随着处理次数的增加而逐渐减小. 考虑到上述情况,一些研究人员注意研究 提高产层中不工作部分渗透率的一些方法.在 低渗透岩层中,使一些已经形成的裂缝同时充 满酸液的水力冲击方法,即属于这类方法.因 水力冲击波的初始传播速度极快,故可以把这 种处理方法和机械锤击相提井论.同时,由于 地层系统中弹性容量和岩石孔隙中的水力阻力 大,水动力脉冲力随着远离产生地点而迅速衰 减,所以,水力冲击作用的范围只局限于井附 近的岩层.由于强烈的局部作用,在致密岩层 井底附近地带形成大量的微裂缝.当多次重复 五,绪论 通过长时间测定实际油层温度和各种闭合 应力条件下支撑裂缝的导流能力,为大部分常 用支撑剂建立了一个完整的数据库. 水力压裂施工需要油层温度和闭合应 力下的有效导流能力数据.如果没有有效导流 进行冲击,同时结台注入酸液作为楔入液时, 裂缝的深度和酸液渗入低渗层的范围也明显扩 大.裂缝的形成效果随水力冲击力的增大和完 成水力冲击次数的增加而逐渐提高. 在我们采用的工艺中,水力冲击力取决于 可打破的冲压片的强度特性,用它可形成8, 30兆帕的水力脉冲力.水力冲击近井地带的效 果可依靠具有弹性容量的油管柱的弹性而提 高.由于这个原因,如果所施加的载荷不超过 管材的弹性变形极限,那么水力作用力就与压 力成正比.在形成剩余压力时,油管的容积与 内压相应地增大,而在冲压片破裂卸压时,管 壁即恢复到其原来状态,因面排出多余的液 体.尽管多余的液体只有几公升,但却足以引 起油管内液柱的流动,从而使冲击波的强度增 大,持续时间延长.同时还应指出,在油管内 形成剩余压力过程中,管壁弹性可补偿活塞泵 的水力波动. 冲击波在均匀液体介质中的传播,主要取 决于液体的粘度和密度,传播速度稳定,其结 构不发生变化.在上述条件下,可用冲击波的 声学理论来描述冲击波的衰减现象.波前缘的 能力数据,所设计的压裂处理就有可能采用不 台理的支撑剂砂比或强度不够的支撑剂达不蓟 所需要的无量纲裂缝导流能力.为了精确模拟 水力压裂处理结果,需要使用有效裂缝导流能 力数据. (摘译自sPE/DOEI6453) -- 33— 传播速度是根据液体性质导出的,为1350, 15,50米/秒. 当结合多余体积的液体从油管内脉冲式喷 出的实际情况来研究水力冲击波的形成和传播 时,应该预料到油层的水力作用机制会发生一 定变化因急剧收缩的管壁对液体的作用而形 成第二次压力脉冲,就是一个根据.由于油管 和充满油管的液体的弹性容量很大,以及管子 的惰性,第二次水力冲击脉冲就比较弱.考虑 到第二次脉冲具有和由冲击片破裂所引发的第 一 次脉冲同样的传播速度,但在时间上却落后 于第一次脉冲,因此,它所能碰撞的只是井壁 反射的第一次脉冲.根据弹性波在液体介质中 的传播理论,逆行波叠加总是会引起合成振幅 的变化.产生水力波的第二次扰动,可使过程 的松弛时间延长,从而提高油层内因水力冲击 而新形成的裂缝充满工作液的程度在水力冲 击过程中,冲击波与岩石相互作用的时间靠从 油管内排出的多余体积的液体而延长.为了增 加所排出的工作液体积,预先使工作液饱含气 体,因而可使混合物的压缩系数明显增大.水 力波前压力由于水力冲击而逐渐变得超过岩石 的强度极限,即高于油层水力压裂的压力,这会 导致形成新的裂缝,并使现有裂缝得到扩展. 此外,在实施水力冲击时,还可清除油层近井 地带谳塞的颗粒.该方法的效果述取决于井底 的打开性质.在末下套管的井底附近地带,可 观测到最佳效果. 与其它处理油层的方法组合使用水力冲击 方法也是合理的.例如,在进行割缝式喷砂射 孔之后采用这种方法,就有助于在缝壁上形成 裂缝.可以在油层水力压裂之前进行水力冲 击.在此种情况下,产屠低渗层段中一些微裂 缝的形成,可以导致在油层水力压裂过程中形 成延伸很长的大裂缝.此外,上述的水力冲击 还可使油层水力压裂的压力梯度模数显着地减 小,这样可降低水力压裂的门限压力. 用由圆柱形壳体1,冲击片2和球3所组成 的装置(图1),就可实施水力处理油层近井 地带的工艺.钢制冲击片均做成圆锥形,这些 一 34一 置1进行水力冲击的装置示意由 冲击片上均有可使其强度减弱的,深宽相同的 环形槽,这些环形槽的直径由下至上遥一缩 短,从而使这些冲击片破裂的作用力由下而上 逐个增大.这些冲击片由定距套4分开.冲击片 和定距套,在壳体l里均靠内接头5保持工作状 态.在内接头上装有吊桶8,用来回收在冲击 片破裂后落下来的球. 把具有预先计算好冲压片破裂压力的装置 用油管下入井中,进行调整,使其对准低渗透 储集层.然后,使油管充满盐酸溶液或者其它 工作液,投入下面第一个冲击片的球,球便坐 进球座里.在油管里产生使冲击片破裂的压 余压力便向处理层传 力.在压破冲击片时,剩 递,破坏泥饼,形成一些微裂缝,并由工作液 充满.接着向油管中投入第二个球.在球落下 时,向油管里注入盐酸溶液. 在乌德穆尔特石油联合企业一些油田的 1974号等9口井中采用了这种综合处理近井地 带的方法,这些井的产层是渗透率为0.15, 0.20微米的孔隙一裂缝型碳酸盐岩层.l974 号井的油层是由低渗透的碳酸盐岩和泥岩组成 的,于1980年12)1投产,日产无水原油3吨.1983 年6月,产量降至2吨/日.同年lO月,在该井进 行了盐酸处理,处理后,产量增至3.6吨/日. 1985年3月,产量再度下降,于是将该井转入 间歇抽油开采方式. 把安装好的水力冲击装置下至1222米深 l224.4米.在打开管 处.射孔层段为1220.4, 外空间的情况下,向油管中注入了3米a12喵浓 度的盐酸溶液.随后向油管里投入第一个冲击 片的球,关闭管外闸门.5分钟以后开泵,挂上 UA-32o型机组的三桤,在9.5兆帕的压力下, 开始向油管注入酸液.过2分钟以后,压力开 始上升,当井口压力达到18兆帕时,冲击片破 裂,压力降至2兆帕,而后由于注酸液又升至8兆 帕.向井中投入第二(就大小而言)个球,在 注入酸液7"-'8分钟以后(球落下时),球堵住 了第二个冲击片的孔,在22兆帕的压力下冲击 片破裂.按照这样的顺序进行了8次水力冲击, 压力由18兆帕升至30兆帕.图2a示出了压力 在实施工艺过程中的变化情况.注入酸液的总 休积为12米a.在井投产并转入稳定的工作方式 以后,产量为1O吨/日,含水没有变化. 按照同样的工艺,对2123号井进行了处 理.油层是渗透率为0.15,0.20微米的碳酸盐 岩.该井于l981年8月投产,产量为5,6吨/日, 含水率为2%.1982年4月,产量降至2吨/日. 自1985年初起,将该井转入间歇抽油开采方式, 产量为0.&,1.5吨/日.在该井生产期间进行 了两次盐酸处理,均未见效. 将水力冲击装置下至1220米深处.射孔层 段为1208.8~1222.8米.进行了四次水力冲击 处理.图26给出了四次水力冲击的压力和依 次注入的酸液休积.共注入了l2米.的l2%浓度 的盐酸溶液.处理后,该井于1985年7fl15日 投产,产量为16.5米a/日.油井生产几天以 后,产量稳定在10.5吨/H的水平上,含水不 超过2嘶. 在工业性应用该项工艺阶段也获得了处理 油层近井地带的良好效果. 根据工业试验结果可作出如下结论:水力 冲击工艺效果高,容易实施,水力冲击装置的 工作性能可靠. ' 0 l5 JjJ fr.f'f I l2345 1.22.o3.o6.09.o . . ' . ' ,__ | 『『 I 田2井口压力Pr"在实施工艺和洼t疆过 摄中的变化 a—l074号井I6—2l23号井I?一水力冲击 次数;V--注八酸液的体积. (译自苏联《I-Ie~T.x—Bo'1989,砸 4,69~72) 一 35—