电脉冲增注技术在低渗透油藏的研究与试验

曹涛 （中石油长庆油田分公司第十二采油厂，陕西 西安710200）

曹荣荣，申晓莉 （ 中石油长庆油田分公司油气工艺研究院 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安710021）

肖肖 （中石油长庆油田分公司长庆实业集团有限公司，陕西 西安710018）

郭本晓 （陕西延安石油天然气有限公司项目管理部，陕西 西安710018）

刘笑春 （ 中石油长庆油田分公司油气工艺研究院 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安710021）

近年来新增探明储量中低渗透油藏已占70%以上，低渗透油藏开发已成为我国石油开发的主要战场。注水开发过程中，低渗透油藏表现为储层平面上连通性差、纵向上非均质性强等特点。就长庆油田而言，随着开发时间的延长及开发规模的扩大，注不进、注不够水的水井数呈逐年增多的态势。采用常规的酸化、高能气体压裂及小型水力压裂等增注措施，有效期短，增注难度大，为此，开展了电脉冲解堵增注技术研究与试验。该技术具有使用方便 、易于操作、能分层分段处理储层，不产生二次污染等优点［1，2］。笔者基于电脉冲技术原理，结合低渗透油藏的特点改进电脉冲装置，通过工艺参数优化和现场试验，证明该技术可以有效地解除地层近井地带污染，达到增注的目的，总结出电脉冲增注技术在低渗透油藏的适应性。

1 电脉冲装置及其改进情况

1.1 电脉冲增注原理

在充满水的井里，小容量高电压储能器瞬间释放积蓄的能量，产生一定频率的高电压脉冲电流，可在地层 （影响半径0.5～1.0m）中激发出频带较小的周期性压力冲击波 （放电时压力可达100MPa）以及强电磁场，而产生空化作用，清除储层孔道内的沉积物并使地层产生新的微裂缝，疏通液体流通通道，达到解堵增注的目的［3，4］。

1.2 电脉冲装置及其技术参数

电脉冲装置分地面和井下两部分，地面设备是电源控制柜，井下设备按顺序包括直流高压电源、高聚能储能电容器、能量控制器和能量转换器。施工时还需配备仪器车、电缆绞车与修井车等辅助设备。电脉冲装置的技术参数见表1。

表1 电脉冲装置的技术参数

1.3 电脉冲装置改进情况

在以液电效应产生高功率脉冲冲击波技术中，最大的技术难题是液电效应的能量转换效率和脉冲功率驱动源的储能密度较低，严重制约所产生冲击波的强度，影响脉冲冲击波的应用。脉冲冲击波的幅值和脉宽不仅受电脉冲装置的储能量和工作电压的影响，也受到电脉冲装置所采用电容器类型和放电回路电感的影响。结合低渗透油藏的特征，将电脉冲装置在储能、工作电压、能量转换和输出效率上进行优化，进一步提高冲击波的幅值、能量转换效率、冲击波的输出效率，以便获得更好的作业效果。表2给出了电脉冲装置的关键影响因素及改进情况。

表2 电脉冲装置的关键影响因素及改进情况

2 现场试验

2.1 适用油藏地质条件

电脉冲的冲击波对储层的作用表现在冲击波的强度远大于岩石的疲劳和断裂强度，在处理变形具有脆性破坏特性的致密岩石时具有造缝作用；冲击波在储层各种介质中速度差异导致剪切作用，起到解堵效果［1］。根据电脉冲的作用机理，电脉冲作业的地质参数选择性较大，该装置适用于任何地层堵塞的水井。

对于纵向上具有非均质性的地层，井下放电处理效果最好的是低渗透的致密性地层，因此，该技术主要适用于储层连通性差、层间吸水不均和地层堵塞严重的区块［1］。

2.2 选井原则

根据电脉冲装置的结构、性能及其作用机理，结合以前试验效果分析，初步提出以下注水井选井选层原则：

1）固井质量好，套管完好的水井。

2）井深小于2500m （电容工作温度低于80℃ ）。

3）渗透率＞0.2mD。

4）全角变化率小于6°／30m （电脉冲装置长6.5m，外径102mm）。

5）注水压力上升快，投注或正常注水3个月后注水压力上升幅度20%以上。

6）吸水能力下降快，投注或正常注水3个月后注水量递减幅度40%以上或不吸水。

2.3 工艺参数确定

2.3.1 单点作业次数

电脉冲的作用次数对于岩石渗透率的提高具有明显的影响，作用次数太少，效果不明显；作用过度，又可能将岩石的骨架破坏，导致固体颗粒崩落，堵塞孔道。根据长庆油田前期40口电脉冲增注试验，总结出渗透率参数与单点作业次数的经验关系。

2.3.2 作业间距确定

经过室内试验研究，电脉冲冲击波纵向上有效作用距离为0.3m，为保护射孔段上下两端的水泥环及储层的隔夹层，作业区域一般距射孔段上下界面0.5～1.0m的距离。注水井的作业间距一般为0.5～1.0m，储层渗透率小作业间距较小，渗透率大作业间距大，堵塞严重的层段作业间距小，相反作业间距大。

表3 不同渗透率范围与单点作业次数对应表

2.4 现场试验及效果

2.4.1 试验思路

延长组储层为长庆油田生产的主力层，本着先易后难的思想，优选渗透率相对较好的长X、长Y油层组开展试验，结合电脉冲增注措施选井选层原则，在不同区块、不同层位，优选出12口不同类型欠注井，开展电脉冲、电脉冲＋酸洗增注工艺［4，5］。

2.4.2 现场试验及效果

开展现场试验12口井，9口井有效，措施有效率75%。最长有效期125天且继续有效。有效井措施后平均日增注为14.0m3，平均注水压力下降了1.0MPa。

按2种工艺来看，电脉冲增注工艺试验4口，有效2口，措施有效率50%；电脉冲＋酸洗工艺试验8口，有效7口，措施有效率87.5%。可见，电脉冲＋酸洗工艺较电脉冲工艺效果好。

从欠注原因来看，初期投注即注不进的井4口，措施后2口无效；投注满足配注，后期注不够或注不进的井8口，有效7口，可见，投注满足配注，后期注不够或注不进措施有效率较好。

就现场施工工序来说，有1口无效井是由于电脉冲增注工艺施工后未彻底清洗井筒，造成二次堵塞；电脉冲＋酸洗工艺中酸洗工序一方面溶蚀部分脱落的堵塞物，一方面将未被溶蚀的堵塞物返排出井筒，净化了井筒。

3 认识

结合选井思路和现场施工工序对有效井及无效井进行分析，得出以下几点认识：

1）电脉冲增注技术在低渗透油田长X、长Y油层组砂岩油藏注水井具有一定的适应性，其主要适用于堵塞特征明显的欠注井，即：投注能达到配注，后期注水压力升高，造成注不够或注不进的井，可作为一项增注措施。

2）电脉冲＋酸洗工艺较电脉冲工艺效果好，是由于酸洗工艺一方面溶蚀部分脱落的堵塞物，一方面将未被溶蚀的堵塞物返排出井筒，净化了井筒。

3）施工工序对电脉冲增注技术有很大的影响，在电脉冲增注工艺后，必须进行彻底清洗井筒，使脱落的堵塞物能够返排出井筒，提高措施有效率。

［1］ 陆小兵，王守虎，隋蕾，等 .电脉冲解堵增注机理分析及应用 ［J］.天然气与石油，2011，29（6）：61～62，79.

［2］ 杨服民，史鹏飞，张文秀，等 .高压电脉冲处理油层技术研究与应用 ［J］.石油钻采工艺，1998，20（5）：64～67.

［3］ 石道涵，王栋林，刘书炳 .电脉冲解堵技术增产机理分析及应用 ［J］.石油钻采工艺，2002，24（3）：73～74.

［4］ 李泉美，崔效令，贺军昌 .电脉冲解堵工艺技术在桥口油田的应用 ［J］.钻采工艺，2002，25（4）：81～83.

［5］ 赵海龙，兰艾芳，张俊，等 .高压电脉冲－化学剂联合解堵 ［J］.油田化学，1998，15（2）：113～115，154.