物理法采油新技术,引 言 超声波解堵技术 电脉冲波解堵技术 水力振荡解堵技术 人工振动增产技术 稠油声波降粘技术,提纲,声波防除垢技术,一、物理法采油技术,第一部分 引 言,二、技术系列,三、应用领域,四、发展历史,五、技术优势,六、发展前景,一、物理法采油技术,利用物理场（声场、电场、磁场、电磁场等）的作用来激励和处理油水井或油层，从而达到增产、增注目的的技术。,第一部分 引言,1、声波解堵技术,第一部分 引 言,二、技术系列,2、电磁加热技术,3、电法采油技术,4、磁技术,(1).水力振荡解堵技术,(2).超声波解堵技术,(3).电脉冲波解堵技术,(4).人工振动增产技术,(5).高能气体压裂技术,三、应用领域,第一部分 引 言,采油工程,油气田地面工程,化学工程,应用领域,储运工程,采油工程,(1).水力振荡解堵技术,(2).超声波解堵技术,(3).电脉冲波解堵技术,(4).人工振动增产技术,(5).高能气体压裂技术,(6).井筒声波,(7).井筒磁,增注 降粘 防垢 防蜡,降粘 防垢 防蜡,油气田地面工程,(1).管道声波,(2).管道磁,(3).管道电加热,破乳 降粘 防垢 防蜡,降粘 防垢 防蜡 破乳,四、发展历史,(1). 1950 前苏联、美国、中国 机理研究,(2). 1960 前苏联、美国 初步现场试验水力振荡等,(3). 1970 前苏联、美国 较大规模试验水力振荡、超声波等,(4). 1980 华北油田超声波现场石油大学超声波、水力振荡、电脉冲室内研究西安石油学院高能气体压裂研究,(5). 1990 超声波、水力振荡、电脉冲、高能气体压 裂、人工地震现场试验,五、技术优势,第一部分 引 言,1、无污染；,2、设备简单；,3、成本低；,4、见效快；,5、可重复使用；,6、可复合。,第一部分 引 言,1、有关的机理研究不够深入，说不清楚的问题仍然很多；2、现场试验存在盲目性；3、试验效果时好时坏；4、重视程度不够。,六、发展前景,存在的问题,第二部分 超声波解堵技术,一、基本原理二、室内研究进展三、现场应用四、存在的问题,一、基本原理,1、声波,声波是机械振动在媒质中的传播,2.声波的分类,3、声波的性质,(1).反射,(2).折射,(3).衍射,(4).散射,(5).衰减,4、声波的表征参数,(1).声压,有声波时介质中的压强超过静压强的值，称为声压。通常，声压可分为瞬时声压、峰值声压和有效声压。,瞬时声压指有声波时介质中某点的瞬时总压强减去静压强,峰值声压指在某一时间间隔中的最大瞬时声压,有效声压则指瞬时声压对时间取均方根值。,一般地，声压是“有效声压”的简称。,(2).频率,如果变量是时间，单位时间内的周期数称为周期量的频率。,(3).声强,声场中某点上一个与指定方向垂直的单位面积上在单位时间内通过的平均声能称为声强,(4).声功率,声源的声功率指声源在单位时间内辐射的总能量，单位为W。,(5).声速,声波的传播速度。在室温下，声波在空气中的传播速度约为340m/s。,(6).声阻抗,介质的声阻抗反映介质传播声的能力，其定义为介质中的声速与其密度的乘积，用公式表示为：Z=C,5、超声波的产生,(1).压电换能器,对某些电介质施加机械力会引起介质内部正负电荷中心的相对位移而产生极化现象，导致介质两端面出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外力成正比，这种现象称为正向压电效应。,若将具有压电效应的介质置于外电场中，由于电场力的作用会引起介质内部正负电荷中心的位移，而这种位移又导致介质发生形变，这种效应称为逆向压电效应。,(2).磁致伸缩换能器,1842年，焦耳（Joule）发现一些铁磁材料在外磁场的作用下，沿着磁力线的方向发生长度变化（伸长或缩短），这种效应称为正向磁致伸缩效应（也称焦耳效应）。,1865年，维拉里（Villari）发现当已被磁化的铁磁材料在产生形变时，就会引起铁磁材料内部磁化状态的变化，这种效应称为反向磁致伸缩效应（也称维拉里效应）。,6、超声效应,超声效应指当超声波在介质中传播时，由于超声能量转化成其它形式的能量而引起或促进介质中其它形式变化效应的总称,机械效应 热效应 光效应 电效应 化学效应 生物效应 等,(1).机械效应,当超声波在介质中传播时，使介质产生应力、应变、速度、加速度或承受辐射压力等，从而使介质产生力学的或机械形式物理变化的现象。,(2).热效应,超声波在介质中传播时，由于弛豫、内摩擦等原因使声能被介质吸收而转变成热能，致使介质发热或由此而引起其它现象的效应。,(3).空化效应,声波通过液体时，会使原有的或新生的微气泡发生共振。在声波的稀疏阶段，小气泡迅速地胀大；而在压缩阶段，小气泡又迅速地被湮灭。在湮灭的瞬间，小气泡内部可达几千度的高温，几千乃至几万个大气压。在湮灭过程中所产生的加速度是重力加速度的十万倍以上。这种现象在声学上称为“空化现象”。,稳态空化,第二部分 超声波解堵,7、解堵原理,利用超声波的振动作用、空化作用和热作用等来处理油水井近井地带，解除近井污染，改善原油的流动性，从而达到增产、增注目的的技术。,二、室内研究进展,解堵增渗提高采收率改变润湿性,1、解堵增渗,严炽培等孙仁远等邵长金等,严炽培等人研究了超声波对多孔岩样的渗流速度的影响1。结果表明：多孔岩样被泥浆等污染后，经超声波作用，使油的渗透率恢复到原来的6188%，停止超声作用后，还有明显的滞后效果。,严炽培等,严炽培等,严炽培等,严炽培等,孙仁远等,孙仁远等,孙仁远等,邵长金等,邵长金等,2、提高采收率,超声波对采收率的影响,超声处理对原油粘温曲线的影响,李明远等人研究了声波振动对岩石润湿性的影响6，研究表明：(1).声波振动可促进岩石表面亲水性增强和亲油性减弱；(2).声波振动可降低原油对岩石表面的附着功，减弱原油与岩石间的粘滞力，使原油更易于从岩石表面剥离。(3).声波振动能够提高水驱采收率，而且渗透率越低，提高的幅度越大。,声波对岩石润湿性的影响,三、现场应用,1、系统组成,2、主要技术指标,3、施工工艺,4、现场试验效果,第二部分 超声波解堵,1、系统组成,2、主要技术指标,砂岩地层；泥质含量1010-3m2 ，孔隙度1030%；油层温度150；主要由粘土、钻井液结垢物堵塞的井；多次酸化或化学清蜡无效的井；初始产能高、近期递减比较快的井；,3、选井选层条件 (1).玉门油田,地层有产能，而因油层污染堵塞或结垢造成低产的油井；距水层或水线近不能进行压裂的油井；因固井质量差易窜槽不能进行压裂、挤液的井；压裂或酸化后长期注、采形成结垢或结蜡而造成注、采量下降的井；因进行过化学防砂导致产量下降的井；分层处理难度大，其它措施无法一次性处理的井；套管变形通径大于90mm、套管外漏无法进行常规措施的井；多层合采，需要处理的井。,(2).华北油田,生产过程中的堵塞层 对生产井，主要处理高渗透地层，这些地层初期有产能，但产能下降较快；对注水井，一般处理无吸水能力或吸水能力下降的井。严重污染的井层；对水、酸敏感的油层； 距水线近不能实施水力压裂的井。,(3).大庆油田,起出采油设备,4、施工工艺,通 井,洗 井,超声波处理,洗 井,投 产,(1)、前苏联-1,5、现场试验效果,前苏联-2,前苏联-3,(2).美国,1969，美国俄克拉荷马一低产井前：日产油2.18t，日产水4.77m3，增产42.2%后：日产油3.10t，日产水1.27m3，下降75%,1975，西德克萨斯9个产油区21口井，增油7万桶，投入产出比1：7.75,-,(1)、大庆 (6)、吉林(2)、玉门 (7)、新疆(3)、华北 (8)、青海(4)、辽河 (9)、长庆(5)、江苏,(3).国内应用油田,现场应用效果,第二部分 超声波解堵,超声波处理前后地层参数的变化,第二部分 超声波解堵,第二部分 超声波解堵,四、存在的问题,(1).适应性,(2).处理参数,(3).解堵深度,(4).仪器性能,第三部分 电脉冲波解堵,一、基本原理二、发展历史三、室内研究四、技术优势 五、现场应用六、存在问题,一、基本原理,第三部分 电脉冲波解堵,在充满水或油水混合物的油(水)井中产生一定频率的高压脉冲电流，对地层激发周期性的压力波和强电磁场，解除油层污染，对地层产生微裂缝，从而达到解堵增产增注的目的。,1、电火花源,将电容器贮存的高压电能在瞬间通过介质间隙释放出来。由于电能在水中变化为热能，使水和放电电极的金属物汽化，在电极附近产生可达4000的高温、高压水蒸汽和金属蒸汽，从而产生爆炸压力波的人工震源,2.放电过程,(1).放电发生阶段液体在高电压作用下被击穿，形成高导电率的放电通道。这一过程从在电极上加电压起到放电通道形成为止。过程的持续时间长短取决于通道的电阻、第二阶段的能量释放速度和液电效率。,第三部分 电脉冲波解堵,工作液的电学性质表,第三部分 电脉冲波解堵,(2).放电通道膨胀阶段,电极间区域形成导电率高的通道后立即膨胀，电容积蓄的能量释放。,放电电流的急剧增长决定了压力脉冲的大小，而增长的快慢却决定于放电电路的参数：电感、电容、电极间距和电压。在电路设备已定的情况下，只决定于外放电电路的电感。,在大电流作用下，放电通道内的物质被剧烈加热，形成水蒸汽的等离子体，其中混有一些电极物质的离子，等离子体温度达104K，放电通道的压强提高到1.5103兆帕，体积膨胀。,第三部分 电脉冲波解堵,(3).通道的放电后阶段,通道已是气泡状，开始时由于内部压强高于媒质的静压强而膨胀，以后由于液体流动的惯性而继续膨胀。气泡膨胀到最大半径后即停止膨胀。流动的动能就变成气泡的位能。以后，由于周围静压作用，位能又变成流动的动能。因此，水层获得一个可观的指向气泡中心的运动速度。气泡中的压强和周围媒质的压强相平衡。由于惯性原因而继续收缩，气泡猝灭，气泡中的压强骤增。在这一压强作用下，液体又往复运动。这种过程按衰减规律重复。,液电效应释放的能量按以下比例分配：冲击波20%，气泡体积最大时的势能30%，电磁能、热能和其它形式的辐射50%。,第三部分 电脉冲波解堵,1外放电电路； 2阳极； 3放电通道； 4阴极。,二、发展历史,1970 前苏联 室内研究1980 前苏联 投入现场使用每年施工1000多口井石油大学 电脉冲波解堵室内研究1990 河南、新疆、大庆、辽河等油田开展了现场试验,第三部分 电脉冲波解堵,三、室内研究,第三部分 电脉冲波解堵,1、解堵机理,2、处理参数,放电次数、放电频率、放电能量,第三部分 电脉冲波解堵,电脉冲波对岩心渗透率的影响,第三部分 电脉冲波解堵,1灰质白云岩 2，4砂岩 3，5粉砂岩,渗透率提高率与放电脉冲次数的关系,四、技术特点,第三部分 电脉冲波解堵,1、可控性强2、无污染3、成本低4、操作简便等,五、现场应用,1、系统组成,2、主要技术指标,3、施工工艺,4、现场试验效果,第三部分 电脉冲波解堵,1、系统组成,第三部分 电脉冲波解堵,2、主要技术指标,第三部分 电脉冲波解堵,四、现场应用,第三部分 电脉冲波解堵,1、新疆 2、大庆3、河南 4、辽河,五、存在问题,第三部分 电脉冲波解堵,1、地层水矿化度的影响 2、适应性 3、放电参数的选择 4、机理研究,