井下自激振动采油技术研究

臧立 (胜利油田东胜精攻石油开发集团股份有限公司 山东 东营 257000)

中后期油井产量和采收率的提高问题，是目前采油工程研究人员重要的研究方向之一，随着油藏的不断开发，油水井的产能或者吸水指数在不断的降低，在油井的生产过程中，在石蜡、沥青质、泥砂等沉积物的作用下，地层原油流动的孔隙被逐渐的堵塞，油层的渗透性降低，油井正常的生产受到影响。此类问题一直是限制油井生产，提高油井产量重要的因素。因此开展地层解堵增产技术研究，对于提高油井的产量和油藏的开发效率具有重要的意义。振动法采油是指通过振动的方式来开采地层原油的方法，是一种利用物理方法提高油井生产效率的方法。该方法技术简便，对于地层和环境的污染小，因此具有广阔的推广应用前景。目前大多数的振动采油技术，振动的源头离地层较远，振动的能量在传输过程中损失较大，地层接受到的振动能量不高。而且作用的时间较短，综合以上原因导致了振动采油技术对于油井的增产效果不明显。文章研究了一种长时间作用于井底的振动采油技术，而且将振源移到了地层附近，井下自激振动装置产生的振动直接作用于地层，减少了振动在传输过程中的损失，增强了地层解堵的效果，对于提高油井的产量和原油的采油率具有较大的现实意义。

1.井下自激振动采油技术工作原理分析

在有杆泵抽油系统中，油管在柱塞上下运动过程中受到的力不同，从而在油管的底部产生了和柱塞频率一致的交变载荷，在交变载荷的作用下，油管产生了相应的弹性收缩，由此产生了油管的纵向振动。通过在油管上安装井下自激振动装置，井下自激振动装置的振动片在油管纵向振动的作用下，将油管的弹性振动能量转化成井下流体的振动能量。不同类型的振动片在油管的作用下可以产生不同类型的振动波动。当振动片振动频率和地层固有频率一致时，就可能会出现地层的共振现象，产生的振动可以将地层孔隙中堵塞物松动和破坏，从而疏通地层原油的流动通道，提升地层的渗流性能，增大地层原油流向井筒的速度，从而提高油井的产量。井下自激振动采油装置引起的液体波动能量可以改变地层中原油的物性，降低了毛细管力对原油的束缚作用，增强原油的流动性，调整了地层流体的分布状态，实现了油井降水增油的效果。当井下柱塞泵向上运动时，油管中液体的液柱压力由抽油杆来承担，此时抽油杆处在拉伸的状态，而油管处在缩短状态，井下自激振动装置的振动片在滑套的作用下开始向上运动，井筒环空中的流体向下冲击自激振动片，从而产生一定频率的振动波。当井下柱塞泵向下运动时，油管中液体的液柱压力和其他作用力作用到油管上，导致了油管的伸长，在油管柱的最下部产生了油管伸长的最大量，由于产生的伸长和缩短的时间较短，因此产生了脉冲式波动能量，随着井下柱塞泵的上下移动，自激振动片产生了脉冲式的自激振动。在通常情况下，可以将井下自激振动装置安装到油层的位置，自激振动装置产生的脉冲振动波直接和地层作用，当自激振动片向下运动时，自激振动片带动下部的液体向下运动，液体在振动片的压力下压入地层中，可以冲刷射孔的孔眼和地层的孔隙流道，解除近井地带的堵塞。井下自激振动装置产生的脉冲能量波可以向地层深部传播，增加了油藏的能量，提高了油藏剩余油的流动性，降低地层中原油的粘度，增强了原油流向井底的能力。井下自激振动采油技术主要是利用井下自激振动装置产生自激的脉冲波动实现的。

2.井下自激振动技术装置结构及现场实验

井下自激振动装置主要包括管体、滑套、振动片等结构组成。振动片是井下自激振动装置的核心部件。振动片的形状、尺寸等参数都会影响到自激振动波动的参数。通过理论计算结合室内实验的方法可以得到振动片在井筒的振动性能，得到优化的自激振动片的结构参数，为井下自激振动装置的设计提供优化参数和设计依据。通过自激振动片的室内实验可以得到，振动片的面积越大，振动片的自激振幅会越大。如果自激振动片的间距相同，涡流结构的振动片产生的脉冲波动的频率要高，这种高频的自激振动片主要适用于高含蜡以及稠油的油藏，通过产生的高频自激波动，可以有效的降低地层中原油的粘度，提高原油的流动能力。在振动片的厚度选择方法，振动片的厚度不能太厚或者太薄，太薄的振动片强度不够，太厚会影响到振动片自激振动的效果。井下自激振动采油技术解堵增产的机理主要是低频振动波剪切降粘的机理，改变了孔隙介质中的流动状态，改善了地层流体的分布状态。研究表明，低频振动能够在地层孔隙流动中产生水击的作用，能够有效的去除管壁上的沉积物，疏通了原油流动的通道。井下自激振动采油技术现场试验表明，该技术对于油层堵塞，供液量不高的油井，可以有效的疏通地层的堵塞，恢复油井的正常生产。井下自激振动装置结构简单，操作方便，对于油层的伤害较小，而且可以长时间的发挥解堵增产的作用。该技术现场试验有效率达到百分之九十以上，泵效提高了20%以上，装置的作用时间可以达到一年以上，是一种长期有效的解堵增产措施，提高了油井的产量，具有广阔的应用前景。

3 结束语

油井进入中后期开采之后，地层的堵塞和油井产液量降低的现象严重，井下自激振动采油技术，利用抽油杆上下运动产生的弹性波动能量，通过自激振动片将产生的弹性波动能量转化成地层液体的脉冲波动能量，有效的解除了地层孔隙流道的堵塞物，提高了油井的产量。井下自激振动装置主要包括管体、滑套、振动片等结构组成。振动片是井下自激振动装置的核心部件，井下自激振动采油技术装置结构简单，操作方便，对于油层的伤害较小，成本低，作用时间长，具有广阔的开发应用前景。

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