超声波采油技术在稠油油藏中的应用分析
超声波在石油中的应用
超声波在石油和天然气工业的应用1.用超声波方法对油井再生利用，提高粘稠石油的抽取量，使低产量油井的开采量增产10-15倍。
2. 超声波刺激法在油砂加工工序的应用，能够加剧分离的操作过程，主要是减少化学试剂的使用量（2-4倍）。
3.石油-水分离系统的超声波采矿法，可增强分离操作过程的强度，实质上减少化学试剂的使用量（2-3倍）。
4.超声波技术在天然气输送过程清除管道中的残留水合物，有助于化学试剂的用量减少到最低限度。
5.用超声波工艺提高石油及重油产品在其输送过程中的液态流动性，可增加2.0-3.0倍。
6.石油及石油制品的化学及结构变异的超声波脱硫法使石油及石油制品的化学及结构变异，以改变烃链的结构进行脱硫工序。
7.利用超声波技术工艺制备钻探砂浆。
超声波流量计石油炼制的应用比较于其他类型的流量计，外夹式超声波流量计有着不可比拟的优势，正愈来愈被人们所认知。
德国FLEXIM公司是世界上最早研究开发超声波流量计的公司之一，自成立以来一直专注于该领域的技术研究，并成为行业领导者。
■无需停工，无需断管，便捷的外夹式安装方式;■由于采用外夹式安装，对于介质的压力没有任何限制;■标准探头可以直接对温度200℃的介质进行在线测量;■独家拥有的Wave Injector专利技术，可以对温度高达450℃的介质进行在线测量;■对于介质的粘度没有限制;■测量精度高达0.5%在石油化工领域的典型应用包括：■常减压装置减压塔塔底循环油■重油催化装置再沸塔塔底循环油■重油裂化装置再沸塔塔底循环油■连续重整装置导热油系统■分子筛脱蜡装置导热油系统■加氢精制装置反应器底出生成油“增产”的石油：超声技术新应用超声波作为一种新兴技术用于传统工艺中往往会有惊奇的作用和非凡的表现。
近年来，在石油加工方面超声波的空化作用已逐渐成为研究的热点，空化时所形成的微小的气泡大大增加了两相间的接触面积，十分有利于相间反应的发生。
同时，空化时因微小气泡产生和破灭的十分迅速，会产生局部的高温和高压，这会使某些反应苛刻的反应条件温和化，甚至在常温常压下进行，大大减少了投资费用。
采油现场超声波技术的应用
采油现场超声波技术的应用摘要：针对在采油现场中超声波技术的应用进行了综述。
从超声波的作用机理进行了描述。
介绍了超声波在采油现场中对采油井的油层处理、注水井增注、污水处理、设备防垢除垢等应用情况。
超声波技术是一种高效环保技术，将其与当下工艺技术有效结合，以提高应用效果、降低生产成本是今后的研究方向。
关键词：超声波采油现场应用引言: 随着世界能源市场的迅速发展，石油价格不断攀升，掌握石油就掌握了世界经济的命脉。
要提高石油的产量就要不断的应用新工艺、新技术。
目前，超声波技术在油田生产中的应用逐渐引起人们的重视，并被广泛应用。
1.超声波作用机理超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。
在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。
当超声波在介质中传播时，由于超声波与两相或多相介质的相互作用，使介质发生物理化学变化，从而产生一系列的力学、热学、光学、电学和化学等一系列效应，这些效应可归结为机械效应、空化效应、热效应和化学效应4种基本做用。
1.1机械效应：当超声波流体介质中形成驻波时，悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积，增大非均相的反应界面，促进强化分散相的扩散、传质过程。
1.2空化效应：超声波作用于液体时可产生大量小气泡。
一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。
另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。
液体在超声波的作用下，因空化作用形成的小气泡将随介质的振动而瞬间崩溃，在崩溃点处产生局部高温、高压，同时产生激波。
在空化作用下，介质的内摩擦形成电荷，在气泡内因放电而产生发光现象，同时也可以影响液体中的化学反应。
1.3热效应：超声波携带大量能量，在介质传播过程中，超声波中的能量被介质吸收，从而使介质温度升高，介质温度升高后可影响到分散相的属性，并且可以加速化学反应的进行。
超声波对稠油乳化的影响
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摘 要 ： 超声波会使稠油的组分发生变化， 对稠油有一定的降粘作用。超声波作用高含水 Ｗ／ Ｏ乳状液在没有乳化剂存在的条
件下 ， 能够形成 Ｏ ｗ 乳状液 ， ／ 这种方式形成 的乳状液与加乳化剂转相形成 的 Ｏ ｗ 乳 状液相 比， ／ 稳定性 比较差 ， 液滴 粒径分布范 围变 宽 ， 主要分布范 围变窄 ， 但 液滴分散情况较好 。流变性虽然遵循幂律 流体规律 ， 非牛顿性有所 减弱。从微观观 察来分析 ， 在本实验研 究范围内 ， 经超声波处理后的高含水 Ｗ／ Ｏ乳状液形成的 ｏ ｗ 乳状液并非严格 意义上 的乳状液 。 ／
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广 州化 工
２１ ００年 ３ 第 ６ ８卷 期
超 声 波 对 稠 油 乳 化 的峰 冉 国锋４张永刚 ， ， ， ， ，
超声波在石油加工方面的应用
超声波作为一种新兴技术用于传统工艺中往往会有惊奇的作用和非凡的表现。
近年来，在石油加工方面超声波的空化作用已逐渐成为研究的热点，空化时所形成的微小的气泡大大增加了两相间的接触面积，十分有利于相间反应的发生。
同时，空化时因微小气泡产生和破灭的十分迅速，会产生局部的高温和高压，这会使某些反应苛刻的反应条件温和化，甚至在常温常压下进行，大大减少了投资费用。
在石油加工行业有着十分广阔的前景。
目前在石油产业中用到的超声波技术包括：测定石油产品密度，强化原油破乳脱盐、降低稠油粘度、处理石油污水和超声波脱硫。
突破——SonocrackingTM最近，一项名为SonocrackingTM的超声波石油氧化脱硫技术正受到全球各大石油公司的关注。
美国SulphCoInc.开发的这种技术将石油燃料与非常少量的氧化剂、表面活性剂和水进行液体混合，形成一种水相-有机相的混合介质。
将这种介质连续注人到超声波室。
经超声波作用后从超声波室流出来的混合物便可很容易地分层，成为水相和有机相。
其中的有机相即为脱过硫的石油燃料。
该工艺主要通过反应器内超声波的空化作用，使油相与水相的剧烈混合，并可在几ns的超短时问内，使混合物料内的局部温度达到几千度并且局部压力超过1013.2MPa，这使得混合物料产生过氧化氢。
过氧化氢参与硫化物的氧化反应，将其变成硫酸盐、亚砜和极少量的砜。
溶剂再生后可循环使用。
亚砜和硫酸盐可生产硫磺或其他产品。
据这项技术的发明人RudolfGunnerman，也是SulphCoInc.的主席兼CEO解释：这种超声波技术可使一桶原油的产量提高35%，而且他相信，如果使用性能更先进的机器，甚至将能使石油产量增幅由35%提升至50%。
历程——RudolfGunnerman和SulphCoInc.今天，众多石油公司都想与SulphCoInc.合作，要求获得其SonocrackingTM 技术专利，发明者RudolfGunnerman几乎平起平坐地与一些石油公司的老板们谈判，但两年多前，当他向工程师们提及他的超声波故事时，换来的却是嘲笑。
超声波在油田上防垢除垢的使用
超声波在油田上防垢除垢的使用在石油开采中，提高中后期油井的产量及油田采收率，一直是采油工程中的重要课题之一。
在油井开采过程中，常常会因各种原因在油井中形成一些堵塞物，阻碍原油流入井筒中，降低原油的渗透率，提高原油的渗透率，可采用各种物理、化学的方法。
其中物理方法有声波技术、磁学技术、电磁场技术等。
超声波采油技术则是近几十年发展起来的三次采油技术之一，通过声波处理生产油井、注水井及近井油层，使油层中流体的物性及流态发生变化，改善井底近井油层的流通条件及渗透性，解除采油井、注水井的堵塞及油井防垢、除垢、防蜡，提高采液量、原油产量和注水量，降低原油的粘度，提高原油、水在多孔岩石中的渗透率。
超声波防垢器主要是利用超声波强声场处理流体，使流体中成垢物质在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成积垢。
超声波的防垢机理主要表现在：一、“空化”效应超声波的辐射能对被处理液体介质直接产生大量的空穴和气泡，也就是把液体拉裂而形成无数极微小的局部空穴，当这些空穴和气泡破裂或互相挤压时，产生一定范围的强大的压力峰，这一强压力峰能使成垢物质粉碎悬浮于液体介质中，并使已生成的垢层破碎使其易于脱落。
根据理论和实践测算，用20KHz、50W/cm2的超声波对1cm3液体辐射时，其发生空化事件的气泡数为5104/s，局部增压峰值可达数百甚至上千大气压。
二、“活化”效应超声波在液体介质中通过空化作用，可以使水分子裂解为H自由基和HO 自由基，甚至H+和OH-等。
而OH与成垢物质离子可形成诸如CaOH 、MgOH 等的配合物，从而增加水的溶解能力，使其溶垢能力相对提高。
也就是说，超声波能提高流动液体和成垢物质的活性，增大被水分子包裹着的成垢物质微晶核的释放，破坏垢类生成和在管壁沉积的条件，使成垢物质在液体中形成分散沉积体而不在管壁上形成硬垢。
三、“剪切”效应水分子裂解产生的活性H 自由基的寿命比较长，它进入管道后将产生还原作用，可以使生成的积垢剥落下来。
超声变频技术在石油勘探中的应用研究
超声变频技术在石油勘探中的应用研究石油是世界上最重要的能源之一，对于国家的工业和国防具有至关重要的意义。
因此，石油勘探一直是一个备受关注的领域。
传统的石油勘探方法往往受限于地质结构限制和测井技术的不完善，具有成本高、效率低、精度差等缺陷。
然而，近年来，超声变频技术逐渐在石油勘探领域得到广泛应用，成为提高勘探效率和精度的有效手段。
超声变频技术是利用超声波的频率变化来确定被测试物质的物理和化学性质的一种新兴技术。
该技术基于声波在介质中传播的特性，通过变化声波的频率、幅度、波形以及相位来实现物质的检测和分析。
超声变频技术的优势主要体现在以下几个方面：一、非接触探测超声变频技术不需要探针直接与被测试物质接触，可以通过远程控制来探测物质内部的情况，使得测试过程更加安全。
二、高精度和高灵敏度超声变频技术的主要成分是超声波，超声波在介质中的传播受到物质密度、弹性等因素的影响。
因此，通过观察超声波的频率、幅度、相位等参数变化，可以高精度的检测物质的物理和化学性质。
三、成本低廉超声变频技术使用的器材简单且成本低廉，可以实现非常精确的检测。
同时，该技术可以在无损伤和非破坏性的条件下进行测量，可以真实地保证被测试物质的原貌。
超声变频技术的在石油勘探领域的应用主要体现在以下几个方面:一、岩性分析超声变频技术可以在未被钻井的情况下分析地下的岩性信息，帮助勘探人员预判油气藏的类型和规模。
二、测井数据解释超声变频技术可以通过不同的波形和频率分析，提供更加精确的测井数据，对石油勘探过程中的孔隙、地应力、渗透率等信息进行解释和分析，以获取更加准确的地质结构信息。
三、油藏评价超声变频技术可以根据不同的声波参数检测地下的储层物质，来预判油藏物性、孔隙度、渗透率等指标，从而判断原油的质量和可采性。
四、油气勘探技术超声变频技术可以帮助勘探人员提高勘探效率和准确率，自动识别油气藏，并对油气藏的形态、细部信息等进行详细的分析和研究，帮助石油公司制定最佳的开发方案。
浅析超声稠油脱水技术在油田联合站中的应用
2017年09月浅析超声稠油脱水技术在油田联合站中的应用萧振强(辽河油田欢喜岭采油厂集输大队欢二联合站,辽宁盘锦124000)摘要:在油田开采过程中，对稠油及超稠油进行脱水处理存在着一定困难，也制约着日常产量。
针对这一问题，可通过采取在传统化学脱水的同时，加入超声波场以提升破乳比例。
本文在通过模拟实验确定制约因素及有效参数的基础上，通过实际现场应用分析超声稠油脱水技术能够带来的作用及效果，进而有效解决稠油超稠油脱水难题。
关键词：稠油;脱水技术;超声波受含蜡、区块等因素影响，稠油、超稠油在辽河油田开采原油中占有着很大比例，且属性均为重质，有着高粘度、高密度、高胶质含量的特点。
同时，由于措施有所区别，形成的原油成分和乳状结构相对复杂、液体相对稳定，进而导致脱水存在困难，加入的脱水药剂剂量不断加大，脱水越发困难。
目前常用的化学沉降脱水法已经无法适应原油外输的标准要求。
1实验药剂及装置根据欢喜岭采油厂原油开采及脱水实际，设计建造一套类似现场的模拟设备。
所用稠油为实地取样油样，药剂与当前所使用的药剂类型相同。
2超声脱水原理：超声波由许多疏密相间的纵向波组成，在运用中可通过介质向各个方向传播，进而起到机械振动以及热作用。
通过理论和实践可以看出：利用超声波进行脱水的强度应在空化阈以下。
所以，超声波脱水运用的是其振动作用及热作用。
具体原理为：(1)振动作用带动水粒子聚合。
在超声波通过存在水粒子的原油过程中，振动作用使水粒子与原油共同振动，因水粒子大小不同，振动速度相对不同，导致其互相撞击、聚合，进而使水粒子体积不断增大，最终沉淀分离。
(2)超声波的振动作用能够促使加入的药剂、稠油中的蜡、胶质等均匀散布，进而提升溶解度，能够更加利于水的沉淀分离。
(3)超声波的热作用可以有效降低稠油粘度。
一方面，边缘摩擦可使油水分界温度不断升高，利于界膜破裂。
另一方面，稠油所吸收的一部分热能，能够降低稠油粘度，利于油水的重力沉淀分离。
超声波技术在油田含油污泥处理中的应用研究
超声波技术在油田含油污泥处理中的应用研究摘要：在石油的开采和油品加工过程中产生的污泥不仅浪费石油资源，还会污染环境，对含油污泥的处理显得极为重要。
将超声波技术用在油田含油污泥处理中需要充分考虑各油田含油污泥的特点，利用超声的机械振动和声空化原理，将石油成分与固体物质、水相分离。
超声波技术用于含油污泥处理的研究还在进一步完善当中，随着技术的发展，超声波技术的应用前景更加美好。
关键词：含油污泥超声波技术辽河油田辽河油田每年产生含油污泥10-15万方，对含油污泥的处理已迫在眉睫。
国内外在该领域常用的处理技术包括：溶剂萃取、焚烧、热化学洗涤、生物固化、或几种方法综合联用等，这些方法存在一定程度局限性，因此油田污泥处理技术的相关研究对高效、节能、环保地处理油田污泥具有实践性的意义。
一、含油污泥主要特点目前辽河油田含油污泥的来源主要有落地油泥、清罐油泥、浮渣底泥等，每天产生污水污泥超过1.2×105m3，其中最主要是稠油污水污泥。
在2000年之前处理稠油污泥污水只有特油一号站，采用的工艺是气浮，现在即使采用减量处理，每年产生污泥量也非常巨大，无害处理工艺技术要求更加迫切。
依目前的情况看，油田含油污泥的含油量在8%-35%之间，污泥中的主要成分是水，其比高达30%-80%，泥土和其他成分含量只占10%-50%之间。
从含油污泥的化学成分看，包括老化的原油、沥青质、蜡质、胶体、盐类、细菌、气体等，还有在石油开采加工过程中添加的各种试剂，输油管道老化、腐蚀以后的污垢沉淀等成分。
辽河油田由于建成时间较早，管道老化腐蚀造成的污垢成分较多，由于成分的复杂性，对辽河油田含油污泥的无害处理难度较高。
辽河石油勘探局华油实业公司现有油泥处理厂年处理能力为5万吨，主要采用减量化综合处理工艺进行处理。
二、超声波技术处理含油污泥的原理含油污泥无害处理的方法之一就是采用超声波技术脱油，其原理是应用超声波的振动和声控化。
首先，超声波的机械振动，超声波使得在其中的液体物质高速高频振动，形成极强的湍流。
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第47卷第8期2019年4月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.47No.8Apr.2019超声波采油技术在稠油油藏中的应用分析*张军辉1,2,吴晓燕1,2,王成胜1,2,季 闻1,2,孔丽萍1,2,张润芳1,2,翁大丽1,2(1中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300452;2海洋石油高效开发国家重点实验室,北京 100027)摘 要:我国海上稠油资源储量巨大,常规开采技术难度大㊁成本高,超声波采油作为一种新型的三次采油物理方法,由于具有见效快㊁成本低㊁不会对油层产生污染等优点,近年来受到越来越多的重视㊂阐述了超声波技术在稠油开采中的油井增产㊁清防蜡㊁防垢除垢㊁稠油降黏等方面的作用原理和作用效果,并总结了超声波稠油开采技术的优缺点和技术适应性,对海上稠油油藏超声波开采技术的可行性进行了分析,为海上稠油高效开发新技术㊁新工艺的研究提供新思路㊂关键词:稠油油藏;超声波采油;稠油降黏;增产机理;适应性 中图分类号:TE357.46 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2019)08-0027-03*基金项目: 十三五”国家科技重大专项 海上稠油高效开发新技术(三期)”(项目编号:2016ZX05025)㊂第一作者:张军辉,男(1985-),工程师,工学学士,主要从事油田提高采收率研究与应用工作㊂Application Analysis of Ultrasonic Waves Production Technologyin Heavy Oil Reservoir *ZHANG Jun -hui 1,2,WU Xiao -yan 1,2,WANG Cheng -sheng 1,2,JI Wen 1,2,KONG Li -ping 1,2,ZHANG Run -fang 1,2,WENG Da -li 1,2(1CNOOC EnerTech-Drilling &Production Co,Tianjin 300452;2State Key Laboratory of Offshore Oilfield Exploitation,Beijing 100027,China)Abstract :China has a huge reserve of heavy oil,and conventional production methods are difficult in high cost and techniques.Ultrasonic waves production is a new physical oil production technique,containing the advantages of low cost,remarkable effects,no formation pollution,and is getting more and more attention.The mechanism and effect of ultrasonic waves production technique was described,especially in production well stimulation mechanism,ultrasonic scaling,ultrasonic viscosity decreasing and paraffin inhibiting,and so on.The advantages and disadvantages and applicability of ultrasonic waves production were also discussed.The feasibility of ultrasonic waves production in heavy oil reservoir in offshore oilfield was analyzed,in order to provide new technology for high-efficient development of heavy oil in offshore oilfield. Key words :heavy oil reservoir;ultrasonic waves production;heavy oil viscosity reduction;stimulation mechanism;applicability稠油是指脱气油黏度大于100mPa㊃s 的原油,或者油层条件下大于50mPa㊃s 的原油(不脱气)㊂我国的稠油储量丰富,在新疆油田㊁胜利油田㊁辽河油田和渤海油田等都有分布[1-2]㊂有统计表明,全世界石油总产量的十分之一都是稠油,我国稠油的年产量约1300万吨左右[3]㊂稠油的突出特点是含胶质㊁沥青质高,通常表现为黏度高㊁密度大,流动阻力大,难以用常规方法开采,如天然能量㊁人工注水等㊂近年来国内外发展了一种新的物理采油方法-超声波采油技术,其设备简单㊁作业成本低㊁对储层无伤害㊁增产效果好,受到了更多石油业内的关注㊂1 超声波采油的主要机理超声波采油技术是通过大功率超声波设备处理油层,使地层发生一系列物理化学变化,从而达到增加原油产量㊁提高采收率的目的㊂超声波增油机理主要包括以下几个方面[4]:1.1 机械振动作用(Mechanical vibration )(1)超声波将机械振动传递至油层孔喉当中,使毛细管直径发生规律变化,油水界面张力发生改变,残余油摆脱束缚,流出到地层孔道中[5]㊂(2)超声波的传播速度随介质的变化而变化,在石油中速度约为1500m/s,岩石中速度约为3800m/s㊂超声波在不同介质中传播的速度不同,这种差异使介质的振动速度不同,剪切应力在界面上随之形成,导致原油与岩石间的附着力减弱,把原油从岩石表面剥离下来㊂(3)超声波对油层发生作用,使岩石受到的应力规律变化,在应力敏感位置产生裂缝,增大储层有效渗透率㊂(4)另外,稠油分子之间由于超声波的作用产生激烈的机械振动,导致分子之间摩擦力增强,28 广 州 化 工2019年4月破坏了稠油中胶质沥青质的分子间作用力,起到有效降黏的作用㊂1.2 空化作用(Cavitation )超声波作用于液体时可产生大量微气泡,这些微气泡在超声波作用下发生振动,当声波压强超过一定范围值后,微气泡会快速膨胀,然后瞬间缩小闭合,在微气泡瞬间缩小闭合的过程中产生冲击波,这一些列的动力学过程称为空化作用㊂微气泡的膨胀和闭合破裂,会使液体内部的微粒之间发生强烈的撞击作用,从而产生上万个大气压的瞬时压强和上千度的瞬时高温,造成剧烈的撞击㊁冲刷和搅拌作用,将原油从岩石表面冲刷下来㊂同时空化效应的剧烈搅拌作用能够使油和水发生乳化,起到降黏的作用,并且在小空间的孔隙内,空化激波的产生能扩大岩石的孔隙半径,增强微裂隙作用㊂图1 超声波空化原理示意图Fig.1 Schematic diagram of ultrasonic cavitation principle1.3 热效应(Heating effects )(1)超声波空化作用过程会有大量的热量产生㊂(2)超声波本身的声能被地层流体吸收转化为热能㊂(3)超声波作用后,地层中流体加速流动,流体与孔喉内表面发生机械摩擦产生热量㊂超声波的热效应使原油温度升高,黏度降低㊂超声波强度越大,空化作用越强,热效应越显著㊂用频率为23kHz㊁功率为300W 的超声波实验设备对60mL 胜利油田某稠油作用,在隔热条件下测得了其温度随作用时间的变化曲线,结果表明,超声波的热作用十分明显,仅5min 就将油温从22℃提高到32℃,15min 时将原油温度从22℃提高到50℃㊂图2 超声波对胜利油田某稠油的升温作用Fig.2 Heating effect of ultrasonic wave on a heavy oilin Shengli oilfield2 超声波在稠油开采中的应用2.1 超声波油井增产油井周围地层在开发生产过程中会受到微粒运移㊁细菌堵塞㊁五敏损害㊁外来固相侵入等损害[6],使储层的有效渗透率降低㊂通过大功率超声波作用油层后,可使地层堵塞物疏松脱落,扩大流体渗流通道,增加地层的有效渗透率㊂利用大功率超声波作用油层,其作业成功率可达80%,提高原油采收率10%以上,增产有效期超过6个月㊂美国俄克拉荷马州的塔尔萨大学研制了一种油井井口超声波发射装置,并于1969年在俄克拉荷马州进行了矿场试验㊂据报道[7]:超声波作业后油井产量增加,增产有效期长达一年㊂该油井油层为砂岩油藏,厚3.35米,油藏埋深425m,平均渗透率80mD,平均孔隙度19%,经井口向井下发射超声波处理后,油井的产水量由4.8m 3每天降为1.3m 3㊂20世纪90年代,中国科学院成都传感器研究所成功研制出了可用于油田井下的大功率超声波采油设备,并在国内大庆㊁辽河等油田等现场应用,均取得了非常好的效果㊂2.2 超声波稠油降黏超声波对原油降黏的机理主要有两种:一是超声波降解作用㊂原油在强声场作用下产生空化现象,产生大量的微气泡,随着微气泡的快速膨胀和缩小破裂,液体微粒之间发生猛烈的摩擦撞击作用,从而产生上万个大气压的压强和上千度的瞬时高温,原油中的分子键断裂,即发生裂解反应,根本上改变原油的组成,从而降低原油的黏度㊂二是超声乳化作用㊂超声乳化是由于超声波的空化作用,使稠油中油水发生乳化,形成水包油型乳状液,使原油黏度大幅度降低㊂Sokolov 等[8]实验发现经30~60min 超声波处理后,石油黏度可降低20%~30%;闫向宏等[9]利用超声波处理稠油,超声波作用2min 后其黏度降低24%;路斌等[10]进行超声波防蜡降黏实验,研究表明,选择的胜利油田某油样经过处理后黏度降低了78.8%㊂武继辉等[11]针对胜利油田滨南油样进行研究,发现经过超声波处理后原油降黏幅度达50%以上,原油黏度在30h 内保持稳定,证实了原油经过超声波降黏处理后,其粘度具有明显的不可逆转性㊂2.3 超声波防蜡防垢在开采过程中,随着温度㊁压力的下降,原油中石蜡在油井的不同位置析出,缩小油管半径,增加原油的流动阻力,影响油井产量甚至堵死油井㊂超声波防蜡机理:超声波的空化作用能使原油中沥青质分子断裂,原油黏度降低,长链石蜡烃分子断裂㊁蜡的熔点降低,空化作用可使石蜡在析出聚集成固体之前就被快速分散,形成的石蜡颗粒稳定悬浮在产出液流体中,不会聚并结晶,同时剧烈的搅拌作用,也有利于流动的原油把蜡晶带走㊂在原油的开采过程中,如果地层水中的矿化度较高,容易导致生产管线和采油泵结垢,严重缩短检泵周期,影响设备的使用寿命㊂超声波由于在不同介质中的传播速度不同,这种差异导致介质表面形成剪切应力,从而使垢分子与管壁间结合力降低;另一方面,由于超声波的空化作用形成高温㊁高压的环境,加速钙镁等离子的析出,并将析出的颗粒杂质击碎成微小颗粒,稳定分散在流体介质中㊂研究表明,超声波作用可以起到防垢除垢的作用㊂3 超声波采油的选井原则地面大功率超声波发生器产生大功率脉冲电振荡信号,通过特种传输电缆,将脉冲电振荡信号传输到地层的压电陶瓷超声波换能器上,经电声转换器转换成超声波,射入含油地层中(见图3),超声波处理油层选井时一般要考虑以下几个方面:(1)有严重污染的层位㊂即因结垢㊁结蜡造成堵塞,或者第47卷第8期张军辉,等:超声波采油技术在稠油油藏中的应用分析29酸化㊁压裂等造成污染㊂(2)生产过程中发生堵塞的层位㊂在注水井中,一般处理没有吸水能力或吸水能力下降的层位㊂在采油井中,一般处理中㊁高孔渗地层㊂这些地层初期有一定的产能,但随着开采时间的延长,产量下降较快,对这些井进行处理,效果较好㊂图3 超声波采油示意图Fig.3 Schematic diagram of the principle of ultrasonicoil production(3)距油水界面较近,不能实施压裂增产措施的井,或其他不适用常规水力压裂的地层㊂(4)对酸㊁水比较敏感的层位㊂4 超声波在海上稠油开采中的应用分析对于海上油田稠油开采,由于海底地质环境复杂,工作人员无法在海床上进行操作,多以在海平面以上的平台上操作为主,而超声波能量大,穿透能力强,可以适应海床以下岩石层复杂多变的情况,能量传播到更广阔的底层,发挥出更好的效果,同时也减少了操作难度㊂超声波对于海上石油开采,本身就有优势[12]㊂(1)能量大㊂超声波在介质中传播,当振幅相同时,振动频率越高能量越大,超声波的频率高,因此其能量要比普通声波大得多㊂(2)穿透能力强㊂超声波在气体中衰减快,但在固体和液体中衰减慢㊂(3)方向性好㊂由于超声波的波长比同样介质中的声波波长短得多,且频率高,因此其衍射现象不明显,传播方向好㊂超声波采油作为一种较为新型的油田增产方式,在陆上油田有了应用,虽从理论上来说,将超声波应用到海上石油开采是可行的,但海上工作环境比陆上工作环境更为复杂,还需要开展大量的研究工作㊂①超声波工艺设备的撬装小型化㊂陆上油田用的超声波装置多安装在工程车上,作业方便,但是海上作业由于平台空间有限,超声波工程车开不上去,必须实现超声设备的集成化㊁撬装化,以减少平台占用空间;研发永置式井下超声换能器,避免反复打捞降低作业成本等㊂②超声波与其它工艺相结合㊂超声波采油技术由于其作用半径有限,单独作用效果有限,因此,应将超声波与其它增产措施相结合才能发挥更大的作用,如超声波辅助酸化解堵㊁超声波辅助化学降黏㊁超声波辅助蒸汽吞吐等,同时也降低化学药剂的用量,降低作业成本㊂③大海上气象条件多变,海平面易受气候影响,最终会影响超声波定位的精准度㊂5 结 语超声波采油技术与其他三次采油技术相比,具有设备造价低廉㊁工艺简单㊁一次性作业费用较低及增产效果明显等优点,不存在油层污染间题,非常符合海上油田高投入㊁高风险的特点以及当今绿色㊁环保的新要求,具有广阔的应用前景,但仍根据海上油田条件针对性开展工艺技术优化和设备改进等工作㊂参考文献[1] 张方礼,刘其成,刘宝良,等.稠油开发实验技术及应用[M].北京:石油工业出版社,2007:1-3.[2] 王鸿膺,李玉星,陆新东.超稠油降黏输送试验研究[J].油气田地面工程,2004,23(9):20-21.[3] 常广涛.超声波采油在稠油油藏中的应用[J].石油化工与应用,2015,34(9):43-47.[4] 顾春元,虞建业,任永林,等.超声波采油技术研究与应用[J].钻采工艺,2003,26(6):59-61.[5] 黄序韬,梁淑寰.声波采油的机理与特点研究[J].石油学报,1993,14(4):110-116.[6] 邓尉芳,黄秀明.超声波采油技术的应用[J].国外油田工程,1990,6(1):20.[7] 黄序韬.超声波采油应用的国外研究现况[J].应用声学,1984,4(4):7-10.[8] 郑茂俊,严炽培,马荔.超声波降黏㊁防蜡的机理分析[J].油气田地面工程,1996,15(4):28-29.[9] 闫向宏,严炽培.声波降低稠油黏度的实验研究[J].声学与电子工程,1995,15(3):20-24.[10]路斌.流体动力式发声器在采油工业中的应用研究[J].物理学和高新技术,2004,33(4):278-281.[11]武继辉,秦国鲲,张龙堂.超声波对原油黏度影响研究[J].胜利油田职工大学学报,2006,20(4):40.[12]赵刚,王娴,宋广兴,等.浅谈超声波应用在海上采油技术的构想//第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集[C].2011: 1822-1824.。