油水井负压解堵技术的应用

油水井负压解堵技术的应用
周波
（中油辽河油田分公司进出口公司，辽宁盘锦 124102）
摘要：负压解堵工艺技术是通过特制的井下负压发生器对地层产生负压，结合不同的处理液以解除地层堵塞，有效避免措施过程中对油层的二次伤害。

该技术对泥浆污染、油层微粒运移、机械杂质污染的油水井效果较好。

在辽河油田大凌河等油井上现场试验效果好于其他常规酸化解堵工艺。

关键词：负压发生器；解堵；二次伤害；油层
油藏在开采过程中常受到不同程度的伤害。

•其中钻井过程的泥浆伤害是近井地带完井后油井低产能、注水井注水量下降的主要原因。

油水井在措施和注水过程中，由于蜡、•胶质、残余水、乳化液、残余酸以及各种机械杂质等均可能造成油层的伤害，使油水井渗流能力下降。

目前国内外进行了多种油层处理工艺，如酸化、压裂以及其它多种物理法处理油层技术，但在消除油层伤害的同时，由于处理液不同程度地进入油层又会造成二次伤害。

负压解堵工艺针对上述措施工艺的不足，解决处理液或酸液的返排问题，使油层不受处理液体和残酸的伤害。

应用地层液进行处理，净化地层，增加油层的渗透能力，从而改善注水效果，提高油井产量。

排出地层泥浆、机械杂质等污染物。

1 负压对地层的作用及负压解堵工艺适用条件
1.1 负压对地层的作用
净化作用：施工过程中，•工作介质在连续交变压力作用下，油流孔道会产生水击现象，被圈闭的流体在负压的作用下，迅速地冲向井底，有效地冲蚀套管孔壁上的沉积物，使射孔孔眼中的堵塞物疏通，在瞬时负压作用下，促使侵入油流通道中的介质全部流入井筒，并被排出井筒，从而达到净化渗流通道，•解除孔眼堵塞的目的。

清洗作用：在负压反复产生的条件下，•油层受干扰的近井地带保持相当高的最大压力梯度，•它远远超过一次负压产生的压力梯度。

且最大压力梯度不是发生在井壁上，而是发生在近井地带，并随着深入地层内部而消失。

•由于随时间变化的最大压力梯度在时间上与瞬间井底负压相吻合，•所以减少了孔隙空间基岩上的压紧力，更有利于分散相从油层流向井筒，实现对地层的清洗，解除孔隙堵塞的目的。

疲劳效应：岩石在交变压力下发生破坏时，•最大应力值一般低于静载荷作用下的岩石的抗拉强度。

施工过程中负压的反复产生，圈闭的流体沿最小水平主应力的垂直方向冲向井筒，起到拉开岩石的楔子作用，这样，易于使岩石造成微裂缝。

扩展效应：在疲劳效应下造成的微裂缝，•继续承受交变压力时，会使原裂缝延伸，微裂缝扩展。

这样在近井地带，•由于负压的不断产生，将造成若干微裂缝，从而提高地层的渗透能力，•改善其渗流性能。

排挤效应：堵塞地层的乳化物、残余水，在周期性负压作用下将会被排除，•而堵塞地层的颗粒则在正反方向载荷作用下，被推移到裂缝和孔隙中的窄道和扩展处，有助于颗粒脱离原位置而被破坏，从而增强流体的流动性。

1.2 适用条件
（1）该工艺适用于由于钻井过程中的大比重泥浆伤害地层造成油井生产不正常的新井;
（2）由于油水井在生产措施和注水过程中，由于蜡、胶质、残余水、乳化液、残余酸以及各种机械杂质堵塞地层孔隙通道，使油水井渗透能力下降，生产不正常的井。

（3）用于水敏、酸敏性的油层的油井。

（4）用于已经水侵地层造浆，油井出泥浆的井。

（5）酸化后需要排酸的井。

2解堵原理
通过特制的负压发生器、•封隔器、单流阀等组成负压发生器装置，通过地面动力设备打压，动力液经油管进入负压发生器，由负压发生器上的喷嘴高速喷出•，在喷嘴附近形成负压区，对油层产生抽吸作用，地层液及其携带的机械杂质等从油井的近井地带快速进入低压区，•并被工作液抽吸进入负压发生器的混合管，经扩散管从油套环形空间返出地面。

通过控制地面动力设备的运行与停止实现井底负压的连续与间歇，达到重复处理的目的（图1）。

图1 工艺流程及井下管柱示意图
3 技术参数
自洁式负压解堵工艺的关键工具是井下负压发生器。

其主要技术规范指标为：总长605ｍｍ；最大外径108ｍｍ；总重40kg；最大压差15MPa；最大工作压力50 MPa。

负压发生器及施工参数的选择，直接影响所产生的负压值大少及负压解堵技术的成败。

根据流体力学的基本原理和射流理论，结合国外的经验可以推导出在井底所产生的负压值P
h
与负压发
生器位置的环空压力P
c 和该位置的工作压力P
p
之间的关系
（1）
式中：
P
h
——井底所发生的负压值，MPa；
P
c
——负压发生器位置的环空压力，MPa；
P
p
——负压发生器处的工作压力，MPa；Ａ——负压发生器结构的特性参数。

其中 P
c =υ
混
H＋ΔＰ
环空
、——工作液、混合液密度，g/cm3；
f
p
、f c——负压发生器的喷嘴、混合管面积，m2;
，；
——油套环形空间损失，MPa；
——油管内腔压力损失，MPa；
Ｈ——负压发生器下入深度，ｍ；
f
h
——地层液进入的过流面积，m2; ；
、、——工作液、混合液和地层液的比容；
——注入系数。

则得
（2）式中：
Ｐ
a
——地面泵组的有效工作压力，MPa；
由于只在无来自地层流体时才能观察到负压发生装置所增强的最大负压，在此情况下，工作喷嘴直径
ｄ
p 和混合管直径d
c
的比值将决定负压发生器结构系数Ａ，ｄ
p
/d
c
的值影响着对地层所建立的负压值，
显而易见，最大负压将在P
h =0时出现，此时ｄ
p
/d
c
为最佳直径比，即
（3）
式中Ｕ——在地面泵组的工作压力下，确定的可能喷入地层流体量。

在建立对地层的最大负压（P h=0）和给定的喷入量Ｕ的条件下，地面泵组有效压力可用下式确定
（4）结合所选井的动态参数和井筒液的物性，根据公式（3）即可确定负压发生器的直径比，确定出工作喷嘴直径d
p
；应用公式（4），即可确定出施工时地面泵组的工作压力。