水力喷射技术的应用及效果分析

水力喷射技术的应用及效果分析
摘要：结合油田油、水井结垢的特性，应用水力旋转喷射工具，以高压水的水力脉冲作用，对套管上的结垢及附着物进行处理，使套管、近井地带的有机或无机堵塞物剥落，起到除垢及解堵的目的，使结垢严重的油水井能够正常进行施工作业，恢复油、水井的正常生产。

关键词：水力喷射除垢。

吉林油田部分区块属于低渗透油田，经过长时间开采处于高含水后期，特别是近年来污水的回注，油、水井结蜡、结垢问题日益严重，尤其是硬质的、不易溶解于酸的垢，难以进行化学处理，用常规的方法无法有效的消除，带来的问题直接反映在套管内径变小、近井地带堵塞，常规施工的井下工具、工艺难以解决上这些问题，影响油、水井正常生产和井下作业。

1.油水井结垢现状及危害：
由于钻井、完井、井下作业和长期采油、注水生产过程中的液体污染和机械杂质沉淀堵塞，不可避免地造成近井地带渗透率降低，一些稠油井长期开采导致原油中轻质成份含量降低，重质成份含量增加，致使原油粘度大大增加；井筒及近井稠油、死油非常容易堵塞炮眼和油层孔道，近井地带的结蜡、结垢问题日益严重，造成套管内径变小、近井地带堵塞，用常规的方法无法消除最终致使产油量和注水量下降甚至停产。

2.常规处理方法及存在问题
近年来国内外研究和应用的处理近井地带、解除地层堵塞的方法很多，包括化学、物理方法应用取得了不同程度的效果。

但这些技术还存在不少局限，如大修除垢技术成本高，大修力量不足；酸化等化学技术除垢，只能解决井筒及井筒周围非常有限距离的污染问题，还会造成二次污染，伤害套管和地层；有的施工复杂，成本高；有的物理作用单一，受井下条件限制，产生的能量有限，处理深度和效果不很理想。

在吉林油田应用较多的普通酸洗等措施只能解决井筒及井筒周围非常有限距离的污染问题，对上述问题不能得到根本解决，为此开展了水力喷射解堵技术研究。

3.水力喷射技术的现场应用
水力喷射解堵技术是利用可控转速的旋转自振空化射流装置，产生高压水射流，直接冲洗炮眼解堵和高频振荡水力波、空化噪声进行解堵的一种工艺。

3.1水力喷射技术的原理
该技术是利用油管把水力喷射工具下至预处理的层段上方1m处，用清水正
洗井，洗净油管内的污垢和杂物，然后正循环从油管内打入高压液体，高压液体通过喷射头上水嘴喷出时，产生旋转力距，使整个喷射头旋转，喷射头的旋转力矩来自喷射头上的喷嘴，高压水从喷嘴喷出时产生一定的反作用力，带动喷射头产生反向转动，这时地层中的堵塞物质受到时大时小的冲击力和剪切力，达到解堵目的。

技术主要优点是成本低，处理面积大，修力量充足，占井时间短，效果好。

3.2水力喷射技术应用特点
①通过改变射流压力、射流喷嘴与轴线的位置、喷嘴直径的大小、控制阻尼的弹簧力的大小，对旋转速度进行控制。

每旋转一周有多股水力射流直接冲洗处理层段的炮眼，对处理层段产生直接的、间断性的、强大水力脉冲压力，清除炮眼堵塞；如目的层较多可逐层进行。

②针对油层深度和堵塞程度的不同，确定地面泵压及流量。

壁面冲击压力约为泵压的80—90%。

射流冲击压力与径向距离成反比，随着径向深度的增加射流冲击压力逐渐减小；由于射流的高压流体可直接冲入炮眼，因此能量集中，对炮眼处理深度可大大提高。

③在打压过程中缓慢的下放管柱使解堵工具从上至下连续清洗处理层段，直至处理层段底部下方1m处，然后缓慢提升管柱，从下至上连续清洗处理层段直至处理层段上方1m处，这样反复清洗四至五次。

通过油管带动水力喷射解堵工具在射孔段内上下缓慢行走，可达到对整个射孔段炮眼和近井地层的全方位处理。

直接的水力脉冲冲击加上高频水力振荡和空化的热力及超声波，使炮眼和近井地层受到力学与物理的多种综合作用，处理效果将优于单一物理作用的处理措施。

④射流压力波也会对地层中原油产生影响。

在交变应力作用下，可以改变原油结构，降低其粘度，还可以减小岩层中的表面张力，加快原油向井底的流动速度，以达到增加产量目的。

3.3水力除垢装置技术参数及适用条件
水力除垢装置技术参数：最大外径：Φ92mm；总长：445mm；喷嘴：6mm，个数为4个；工作压力：35MPa；喷嘴出口压力：15 MPa。

该装置主要适用于地层渗透性较高，具有一定产能，确属近井地带污染造成堵塞引起产量下降或停产的油、水井，地层污染堵塞又具有酸敏、水敏特性，不易实施酸化等其它措施的井；另外油层薄、层段小、不易进行其它分层改造措施的井；酸化、压裂、注蒸汽、注聚合物、防砂等措施前需要较干净的井下环境的井的井筒施工前预处理，改善井下环境达到施工要求。

3.应用效果分析
2011、2012年分别在17口油井进行了现场施工。

其中6口井进行了炮眼位置的井段的处理，处理后功图充满程度增加，增产效果明显；11口井进行了套变缩径井段的处理，处理后所测井径增加，效果比较明显。

3.1炮眼除垢井分析：
随清检进行套管及炮眼除垢6口，5口效果明显，1口判断为套变。

处理后功图充满程度明显增加，平均有效期80天，有效期最长达到120天，累计增油200吨。

具
以吉+8-3为例，下工具，按照丈量油管深度下放工具至设计清洗层段并多下放10-20m，地面接400型泵车并连接洗井管线，对目标层段进行高压清洗，并用修井机缓慢上提管柱，速度控制在0.1-0.3m/min，到一根油管深度后再缓慢下放至井口，反复3次。

3.1.1措施配套水力喷射套管除垢井分析
共施工11口井，处理后成功压裂6口，成功堵水2口，成功率达70%以上，节省大修费用400多万元。

以吉+2-10井为例，该井井段变径数据如下表4。

4月3日压准时遇阻，除垢前最小内径∮98mm，∮105mm压裂封隔器无法下入；水力喷射除垢后最小内径达到105mm以上，随后成功压裂。

吉北44-12井，2011年8月14日压准时遇阻该井在1480-1480.7米处最小内径为105mm，压裂封隔器下井遇阻，水力喷射除垢后成功压准。

4.结论与认识
通过应用水力喷射除垢技术，近两年共施工17口井，有效13口井，有效率76.5%；水力喷射处理炮眼6口，成功5口，累计增油200吨。

措施配套水力喷射除垢11口，成功8口，累计减少待大修及大修占井影响产油量120吨，通过试验，该工艺管柱操作安全可靠，施工过程中同时优化了水力喷射工艺技术。

截止目前，新立油田结垢井达到了300口以上，占开井数的26.2%，且呈逐年增加的趋势。

因结垢造成套管缩径，严重制约油田增产措施的施工；因结垢造成炮眼堵塞，导致油井产量下降。

为此，在新立结垢井上推广应用此项技术具有
十分重要的意义。

通过在不停泵的情况下，缓慢的上、下移动管柱，对射孔段进行全面的冲洗，处理面积大，技术水平高，同时能够保护油层，优于其它技术。

并且该工具费用低，工艺方便，易于在油田开发中推广，应用前景广阔。

参考文献：
[1］万仁傅、罗英俊.采油技术手册.石油工业出版社。

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[3]李宪文，陈生圣，赵文轸等.水力喷砂射孔压裂喷嘴的操作试验与分析.石油矿场机械. 2009，38(2)：42～46.
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