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等离子脉冲技术在压裂井生产后期的探索与试验

时间:2022-05-02 17:30:04 浏览次数:

摘 要:随着压裂井生产进入中后期,部分压裂井的产量逐步下降,但累产量并不高,优势潜力层潜能未能得到充分释放。等离子脉冲增产技术为典型的物理增产技术,能够有效的解除产层堵塞,产生并沟通地层微裂缝,打开地层渗流通道,帮助压裂优势潜力层潜能得到释放。

关键词:压裂;等离子脉冲;微裂缝

1 常规压裂油井生产情况

压裂作为提高渗透率的主要手段,一般选取地层压力高、渗透率低的储层作为目标储层,因此在低渗区块应用广泛,压裂后潜力层渗流通道得到有效改善,产量大幅增加。随着压裂井生产时间不断延长,其产液量逐渐下降,个别潜力层压裂后初期产量高,但累产量不高,地层潜能未得到有效释放。如何扩大压裂井优势潜力层储量释放程度,最大程度的发挥压裂措施的增油效果,是当前亟待解决的问题。

2 影响压裂井优势潜力层潜能释放的原因分析

影响压裂潜力层动用程度的原因主要有以下几种:①地层微粒运移:在扩大了地层渗流通道后,流体产出速度大大增加,采出液对地层的冲刷作用增强,微粒随原油的采出不断运移,堵塞地层孔道,影响产能释放;②储层微裂缝闭合:随着地层压力的不断下降,上覆地层压实作用增强,部分裂隙变小或闭合,地层导流能力下降;③入井流体影响:生产过程中的入井流体与地层不配伍,产生二次沉淀,堵塞渗流通道。

3 等离子脉冲增产技术

3.1 技术介绍

等离子脉冲增产技术设备由地面车载系统、专用铠装电缆、井深定位装置和等离子发射器四部分组成。等离子脉冲增产技术是以电提供能源,由地面控制器产生规律的周期性工作电流,经过电缆传输至位于井筒内油层段的等离子发射器。等离子发射器两极之间由校准导线连接,通电后导线瞬间气化,在液体中形成等离子体,产生的宽频带冲击波通过射孔通道进入到产层,引发挤压和拉伸应力。在周期性应力作用下将会出现载荷变向,引发产层基质变化,形成微裂隙,毛细管表面张力消除,将储层围岩中吸收和吸附态的油、气转化为游离态,以便进一步通过地面直井进行抽采。同时近井地带的堵塞物在周期应力的作用下脱离壁面,流入井底,弹性波进一步进入地层,引发挤压和拉伸应力,从而解除污染、堵塞,提高了近井地带渗透率。

3.2 等离子脉冲增产技术增产机理

3.2.1 解除压裂井孔喉堵塞,打开渗流通道

压裂井投产后,由于扩大了地层渗流通道,流体产出速度大大增加,采出液对地层的冲刷作用增强,微粒随原油的采出不断运移,堵塞地层孔道,影响产能释放。

在等离子脉冲作用下,等离子体在液体中产生的冲击波通过地层孔道进入产层,引发挤压和拉伸应力,可将粘附在孔隙或裂缝表面的颗粒剥离脱落,并被流体迅速带走,达到油层解堵的目的。

3.2.2 沟通压裂造缝,形成缝隙网络

压裂投产后,随着地层流体不断采出,上覆地层对支撑颗粒的压实作用随之增强,部分裂隙不断变小,甚至闭合,地层渗透率下降。等离子脉冲增产技术利用横向拉伸和挤压应力作用于地层,能够深层震荡地层,使天然裂缝和压裂造缝沟通形成网络,提高储层渗透率,改善产液通道,从而提高压裂井产量,减缓产量下降趋势,延长油井高产期。

3.2.3 使油层产生新的微裂缝,进一步提高压裂油层渗透率

等离子脉冲增产技术利用不同的地质构造及材質所拥有的固有频率,使用等离子脉冲多频复合诱导源在井下主动产生谐波,使之产生沿储层水平方向的谐振。如果把储层当做弹性体,而且这个弹性体是在坚硬的、高密度的上顶板及下底板之间,作约束性水平方向的拉伸与压缩运动,这种智慧性控制的等离子脉冲源会产生一种方向可控的、理想的、非线性的、周期性的、宽频带的、定期的、均匀的并最大限度的利用地质动力的波。

技术的非线性性质是“以最小的能耗,可以引发在工作段内以及上覆渗透的围岩内的微缝隙网络,来解析和扩散油气”,以巧力使储层每平方米产生10吨的瞬态压力,使储层沿自然节理方向产生丰富的微裂隙网络,进而沟通压裂裂缝主流道,扩大压裂产油面积。周期性引发的弹性冲击波会传播到周围的油井,在这种情况下,作业油井的渗滤条件会得到改善。

3.3 技术优势

①该技术属于物理增产技术,对地层没有污染、伤害,适应性更强,对于水敏、酸敏等敏感性地层同样适用;②产生的宽频带声波信号可以让地层自主选择其共振频率,能有效促进产层基质中微裂缝网络发育,沟通自然裂缝和压裂造缝,且裂隙延伸方向符合天然裂隙发育方向;③该技术设备简单,便于运输和施工,施工过程中对地层及井下工具无伤害。

4 现场应用情况

通过对等离子脉冲增产技术机理的研究,我们分析部分压裂井的基础数据、生产历史、储层物性等,建立数学模型,计算出等离子脉冲处理后的增加产量和增产率数据。经过分析,等离子脉冲作用对所有油井都会产生效果。现场选择了两口油井。实施后,等离子脉冲增产技术措施累计增油679.5吨,日增油达到3倍左右。

5 结论及认识

①等离子脉冲增产技术在现场试验了2口压裂井,日增油达到3倍以上,能有效解除生产中后期压裂井近井地带堵塞,改善产液通道,提高压裂优势潜力层潜力释放程度;②该技术施工简单,无环境污染,见效快,解除堵塞的同时能够沟通压裂及地层微缝,提高地层渗透率。

作者简介:

张媛媛(1983- ),女,2006年7月毕业于大连大学,获学士学位;2009年7月毕业于大庆石油学院,获学士学位,现就职于辽河油田辽宁恒鑫源工程项目管理有限公司。

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