负压解堵采油工艺技术简介(熊友明确定的宣传资料)

负压解堵采油工艺技术简介

********公司

西南石油大学

本技术为*******公司和西南石油大学联合研究的最新低成本解堵工艺技术。

一、应用背景

通常来说，在油气钻井、完井、修井、增产改造及开发生产全过程中，造成流体产出或注入能力下降的现象称为油气层损害。狭义的油气层损害，特指油气层渗透率下降，其实质包括绝对渗透率下降和相对渗透率下降。油气层损害也是一类作用或过程，包括物理作用、化学作用、生物作用和热力作用，对应的损害类型称为：物理损害、化学损害、生物损害和热力损害，它们是导致油气层渗透率下降的因素及方式。无论是什么方式产生损害，对生产井来说，最终的结果是产量下降，需要采取其他办法恢复油井的产能或者产量。因此，如何解除油层污染和堵塞，恢复和提高油层近井地带的渗透率，从而增加油气井产量具有非常重要的意义。为解除油层的污染和堵塞，目前全世界所用的解堵技术如表1所示。

表1 目前全球石油界解除油层污染的技术汇总

各种解堵的方法优缺点如下：

1、化学解堵，需要采用专门的化学药剂，对地层的选择性强，成本也高，效果不明显。

2、物理解堵，需要采用专门的井下设备，对堵塞类型的选择性强，成本也高，效果不明显。

3、酸化，需要专门的酸液体系和配方以及众多的药剂，对堵塞类型的选择性强，成本高。酸化成功则效果明显，但是从全世界来看，酸化的成功率一般在60-70%，酸液配方设计不好，酸化不仅会造成油层的二次污染，而且酸化施工需多种大型特种车辆和设备，作业成本高、周期长。

4、压裂，需要专门的压裂液和支撑剂以及众多的药剂，施工需要更多种大型特种车辆和设备，作业成本最高、周期更长。对于底水油藏，控制不好裂缝的高度，往往压裂压开水层导致更大的损失。

5、本公司负压解堵抽油工艺

针对油层污染和堵塞问题，本公司联合西南石油大学熊友明教授（博士生导师）经过多年的研究和实践，研发出了一项新的油层解堵工艺技术，即负压解堵抽油工艺技术。该项工艺技术有如下特点：

1）负压解堵抽油工艺技术不但能有效解除油层近井地带污染，恢复和提高渗透率，最大限度地改善油气流通环境，而且不会产生二次污染。

2）与常规解堵工艺比较，其工艺简单，安全可靠，不需大型辅助设备，作业成本低、周期短。

3）采用负压解堵抽油工艺技术对油气井均有很好的增产效果，能获得较高的经济效益，比常规的解堵工艺更具有优越性。

二、技术简介

1、施工图示

如图1所示，封隔器的作用就是把油套环形空间里的压井液分隔成上下两个部分。负压阀具有两个功能，一是隔离压井液，使负压阀以上油管内无液体或根据需要控制液体高度；二是起释放油层压力的作用，当投棒打开负压阀，瞬间油管和封隔器以下环空连通，油层在近似零压力状态下被释放，并达到了较高负压值，从而解除近井地带的油层污染和堵塞，恢复和提高渗透率，减小油气流动阻力，从而提高油气井产量。

图1 本技术的简单图示

2、负压设计

这是西南石油大学熊友明教授研究负压20年的技术和理论以及经验的集成，主要根据储层特点，污染情况、出砂情况和油层的渗透率、孔隙

度、地层压力、完井方式与方法、井型（垂直井、定向井、水平井）、原油粘度以及原油中的石蜡、胶质含量，泥质含量、声波时差、岩石力学参数等选择和设计合理的负压值。

三、本技术的特点及关键技术

1、负压解堵所需负压值可任意设定。当投棒打开负压阀，封隔器以下环形空间与油管连通，加在油层上的负压等于油管内液柱压力，也就是设定的负压。因此，通过调整油管内液柱，就可得到所需负压值。

2、负压解堵的关键在于解堵负压值的选择。如果设计不当，负压选择太高，可能造成油层出砂、套管损坏、微粒运移加剧，或者是射孔的孔眼垮塌。反之，负压选择太低，则解堵效果受到影响。在实施负压解堵抽油工艺技术过程中，应根据储层特点，污染情况、出砂情况和油层的渗透率、孔隙度、地层压力、完井方式与方法、井型（垂直井、定向井、水平井）、原油粘度以及原油中的石蜡、胶质含量，泥质含量、声波时差、岩石力学参数等选择和设定合理的负压值。负压值应满足解除油层污染的需要，以取得负压解堵的明显效果。

四、国内外现有常规负压设计方法的缺陷

目前，负压解堵的负压值，主要是参考负压射孔设计方法。这些方法都有各自的缺陷。

1）W.T.Bell射孔负压设计经验准则

W.T.Bell射孔负压设计经验准则见表2。

表2 W.T.Bell 射孔负压设计经验准则

W.T.Bell 射孔负压设计经验准则是根据产层渗透率和射孔完井的经验统计的结果确定的射孔负压值，W.T.Bell 射孔负压设计经验准则的优点是简单、方便；缺点是考虑因素单一。

2）美国岩芯公司的经验方式

美国岩芯公司的经验方式是根据45口井的修正数据，给出了一个选择油井射孔负压的经验关系，其关系式为：

lnK 3668.0471.5p ln min -=∆ （1）

式中：min p ∆—油井射孔最小负压，110-MPa ；

K ——油层渗透率，2310m μ-。

该方法的优点是简单、方便；缺点是只考虑了岩石的渗透率，而且没有最大负压值。

3）美国 Conoco 公司的计算方法

1989年，美国 Conoco 公司的H.R.Crawford 发表了负压设计方法，它是建立在G.E.King 最小负压公式和Coll 最大负压公式的基础上的。Crawford 建议采用以下公式选择合理负压rec p ∆。

若产层有出砂史或含水饱和度高，则: max min 2.08.0p p p rec ∆+∆=∆

若储层无出砂史，则: max min 8.02.0p p p rec ∆+∆=∆

该方法的优点是考虑的影响因素在渗透率的基础上增加了岩石的声

波时差、套管安全压力和油井的出砂史，缺点是没有考虑岩石力学参数和射孔枪弹系列的影响。

4）斯仑贝谢Behrmann 方法

20世纪90年代中期，斯仑贝谢射流测试中心Behrmann 等对射孔伤害带通过CT 扫描、薄片分析，压汞测量及模拟井下岩心流动实验进行了大量详细的研究，使人们对射孔压实带的概念有了新的认识，提出达到零压实表皮系数的最佳负压设计方法。

对K<100⨯2310m μ-：../0.303333min p P 16359d K φ∆= （2）

对K>100⨯2310m μ-：../0.305min p P 38666d K φ∆= （3）

式中：p d 表示孔眼直径，mm ，φ为孔隙度，%。

该方法的优点是考虑因素比较全面，缺点是没有提供最大负压及最佳负压的设计方法。

对于经验公式，其适用范围受到一定限制，同时，其负压差计算难以与岩石力学性质和流体特性发生联系，也不能反映射孔弹尺寸和类型的影响，并且大都不能预测防止出砂的最大负压。

通过上述几种方法的分析认识到：这些方法比较简单、方便，但考虑因素不全面，基本上是只依靠渗透率与声波时差这两个参数来确定最小和最大负压。用该方法设计的负压值实施后，同一油藏条件下的效果差异较大。

5）Tariq 的最小负压计算方法

Tariq 方法最根本的依据是当孔眼处流动达到非达西状态时, 清洗孔眼堵塞物质的拖曳力与流速的平方成正比，此时孔眼压实带污染的清除将

变得很容易。因此建立了射孔后负压作用下不稳定渗流的有限元数值模拟程序，模型中流动遵循Forchheimer 非达西渗流规律。通过计算可知道压力和流速与位置、时间、负压差、孔眼尺寸、压实程度，地层渗透率和流体粘度等参数有关。S.M.Tariq 的模拟计算表明，当无量纲时间D t ，

［2/()D t t cz

t K C r φμ=,cz r 为压实带半径］达到D t =0.1时，负压的影响将达到或超过压实带外边界。负压越大，速度越大，非达西效应越显著。Tariq 对模拟假定不同的负压p ∆，计算出不同压实带渗透率下D t =0.1时压实带边

界的雷诺数Re ： μ

ρβc e v K R = (4) 式中：β——紊流系数；

K ——地层渗透率；

ρ——流体密度；

c v ——D t 为0.1时压实带外边界速度；

μ——流体粘度。

Tariq 做出了油井（原油粘度=1mPa.s ）渗透率K 、负压和雷诺数Re 的曲线，如下图2。

为了获得清洁孔眼所需的临界雷诺数Re c ，Tariq 将根据曲线按给定雷诺数Re 读出对应的负压和渗透率K ，并绘制在G.E.King 的现场统计图版上。对于油井，Tariq 发现Re =0.05；对于气井，Tariq 得到临界雷诺数为Re c =0.1。

对于实际计算，数值方法要求输入流体参数、地层参数、射孔及伤害参数，反复假设负压值，计算D t =0.1时压实带外边界雷诺数Re 。当Re 达

到Re c时，所假设p∆即为最小负压。

图2 渗透率、负压与压实带边界雷诺数的关系（

t=0.1）

D 因此这种方法实质是以King的现场数据为准。但是当实际流体物性（如粘度）和地层压力

p与King的统计井平均值相差很大时，必然会导

r

致误差甚至错误。Tariq的油井临街雷诺数Re c=0.05适合于

μ在0.7～

o

1.2

mP s⋅范围。

a

五、本公司负压设计方法的主要思想

1、裸眼井负压解堵负压值的设计思想

我们在这里指定的裸眼井，是指油层段不固井的所有裸眼系列的完井方法，比如裸眼完井、割缝衬管完井、打孔管完井、各类下防砂筛管的完井以及砾石充填完井等。

1）新投产井

主要思路：依据西南石油大学完井技术中心研究20年油层保护的经验和技术，不论油田是否有试井参数，也不论油田使用何种类型的钻井液，均可确定钻井污染深度和程度。然后，考虑污染情况、物性参数（渗透率和孔隙度）、地层深度、地层压力、油层出砂情况（严重出砂、一般出砂、轻微出砂、不出砂）、井型（垂直井、定向井、水平井）、原油性质（原油粘度以及原油中的石蜡、胶质含量）、泥质含量、声波时差、岩石力学参数（油田有实际测定值时使用实际测定值，无实测结果时，我们有专有技术根据渗透率和孔隙度以及深度等数据估算）进行负压值的设计。

2）老生产井

主要思路：依据解堵处理前后产量变化情况，再依据物性参数（渗透率和孔隙度）、地层深度、地层压力、油层出砂情况（严重出砂、一般出砂、轻微出砂、不出砂）、井型（垂直井、定向井、水平井）、原油性质（原油粘度以及原油中的石蜡、胶质含量）、泥质含量、声波时差、岩石力学参数（油田有实际测定值时使用实际测定值，无实测结果时，我们有专有技术根据渗透率和孔隙度以及深度等数据估算）进行负压值的设计。

2、射孔井负压解堵负压值的设计思想

我们在这里指定的射孔井，是指油层段固井的所有射孔系列的完井方法，比如射孔完井、管内割缝衬管完井、管内绕丝筛管完井、管内各类下防砂筛管的完井以及管内井下砾石充填完井等。

1）新投产井

主要思路：依据西南石油大学完井技术中心研究20年油层保护的经验和技术，不论油田是否有试井参数，也不论油田使用何种类型的钻井液，

均可确定钻井污染深度和程度。然后，考虑污染情况、实际射孔参数（孔密、孔径、相位角、射孔弹穿深)和射孔负压以及物性参数（渗透率和孔隙度）、地层深度、地层压力、油层出砂情况（严重出砂、一般出砂、轻微出砂、不出砂）、井型（垂直井、定向井、水平井）、原油性质（原油粘度以及原油中的石蜡、胶质含量）、泥质含量、声波时差、岩石力学参数（油田有实际测定值时使用实际测定值，无实测结果时，我们有专有技术根据渗透率和孔隙度以及深度等数据估算）进行负压值的设计2）老生产井

主要思路：依据解堵处理前后产量变化情况，再结合原有射孔参数（孔密、孔径、相位角、射孔弹穿深)以及物性参数（渗透率和孔隙度）、地层深度、地层压力、油层出砂情况（严重出砂、一般出砂、轻微出砂、不出砂）、井型（垂直井、定向井、水平井）、原油性质（原油粘度以及原油中的石蜡、胶质含量）、泥质含量、声波时差、岩石力学参数（油田有实际测定值时使用实际测定值，无实测结果时，我们有专有技术根据渗透率和孔隙度以及深度等数据估算）进行负压值的设计。

六、本公司负压设计所需基本资料

1、裸眼井负压解堵负压值的设计所需基本资料

我们在这里指定的裸眼井，是指油层段不固井的所有裸眼系列的完井方法，比如裸眼完井、割缝衬管完井、打孔管完井、各类下防砂筛管的完井以及砾石充填完井等。

1）新投产井所需基本参数

见表3。

表3 新投产井（裸眼系列完井方法）负压设计所需参数

2）老生产井所需基本参数

见表4。

表4 老井（裸眼系列完井方法）负压设计所需参数

2、射孔井负压解堵负压值的设计所需基本资料

1）新投产井所需基本参数

见表5。

表5 新投产井（射孔系列完井方法）负压设计所需参数

2）老生产井所需基本参数

见表6

表6 老井（射孔系列完井方法）负压设计所需参数