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井下脉冲增注降压装置
    发布时间: 2019-06-28 09:50    
井下脉冲增注降压装置
一、项目背景
国内外许多研究机构和单位,对脉冲注水技术进行了很多理论和试验研究,充分论证了脉冲注水技术在油田注水应用中的优越性。目前该技术在欧美国家已经商业化,在我国,虽有许多的研究论文或试验产品,但由于对脉冲注水作用的认识不足、投入不够或试验产品可靠性差等原因,都没有形成定型产品应用于原油开采中。
二、项目依据
目前人们对注水开发油田的认识多限于稳压注水方法。该方法存在以下问题:
1、恒压力稳定流速注水,容易使堵塞物微粒凝聚而造成孔喉堵塞;
2、在低渗透地层,由于注入水水质不达标等原因,造成近井地带污染堵塞,降低地层渗透率,导致注水压力上升,注水量下降;
3、在稠油油藏,由于水油粘度比差异大,容易造成大规模的粘性指进、锥进;
4、当油藏非均质性严重或油藏存在高渗透通道时,注入水的波及程度会很低。
三、技术原理
井下脉冲增注降压技术,是以多孔介质流体动力学为基础发展起来的一种提高采收率的新技术。在井下油层部位应用低频脉冲增注降压装置,向多孔介质施加大功率高幅、低频干扰,在井底形成低速(一般为80 --200 m / s)孔隙扩散波。作为一种流体注入技术,其作用是提高水力连通介质中流体的注入速度,提高多孔介质中流体分散程度和波及效率,解堵防堵,达到增加注水量、降低注水压力之目的。如果保持注水压力不变,单井注水量可增加25%~100%或更高;如果保持注水量不变,注水压力可降低10%~50%或更低;当然,也可以做到既适当降低注水压力,同时又增加注水量。
技术原理简述如下:
1、增大注入水在储油岩层的波及面和波及效率:
   a、不连通孔隙中的液体,在静压注水过程中基本处于静止状态而无法流出。但在脉动注水过程中,由于液体压力的波动,使得不通孔隙里的液体产生振荡流动,并与注入液体混合一起流出。
   b、孔隙间的岩层,在受到不间断的长时间的交变负荷作用下,会产生微裂纹并逐步扩散。
   c、瞬间加速的流动液体,动能和冲量加大,在流道急剧改变或遇阻时,其向周围扩散的动能和冲量也随之加大。
    2、提高注入水在地层中的流动速度、消除毛细管堵塞。注入水压力脉冲可使液体突然加速,在微观孔喉,对毛细管界面施加了一附加力,克服表面张力,使液体“穿通”孔喉。
3、消除物理孔隙堵塞。如果孔隙液体以振荡方式突然加减速,施加在孔喉堵塞物上的交变力很大,会破坏堵塞物之间的凝聚作用。
4、脉冲过程中的高压高速交变流动,能使注入流体与油藏流体充分混合,同时液体振动剥蚀下来的堵塞物被处理液溶蚀或溶解,大大提高了采收率。
5、对地层进行持续的高幅、低频脉冲干扰,产生的孔隙扩散波在多孔介质中传播具有叠加效应,因而输入能量大,影响范围广,可进行区块作业。
四、产品型号、结构及工作原理
我公司在学习借鉴国内外相关技术研究成果的基础上,博采众长,经过多年研究试验,研制出了井下脉冲增注降压装置,并进行了整机性能试验,介绍如下:
(1)结构及工作原理
井下脉冲增注降压装置由井下主装置及井口过滤器两部分组成,主装置结构见下图。
井下主装置由防脱机构、螺杆钻具马达、万向联轴器、输出轴及轴承组、脉冲喷水机构和脉冲压力控制阀等部分组成。工作时,地面注入高压水驱动特制螺杆钻具马达作低速大扭矩旋转,通过万向联轴器和输出轴及轴承组,驱冲脉冲喷水机构的内套作旋转运动,周期性地通断注入水。当注入水处于关闭状态时,脉冲喷水机构腔内注入水的压力升高,当压力超出脉冲压力控制阀的控制压力后,控制阀开启,使腔内压力与环腔压力差保持一固定值(5MPa);随着脉冲喷水机构内套的旋转运动,腔内的高压注入水开启(与环腔连通),瞬间喷入环腔,从而在井底环腔产生瞬时压力脉冲,压力波在井简及油层孔隙中传播,实现压力脉冲注水。其脉冲频率可根据注水量进行定制。


井下高幅低频增注装置示意图

井口过滤器主要是对注入水中的剩余杂质、井口地面油管的锈蚀结垢物等进行过滤净化,确保井下主装置正常运行,延长其使用周期和寿命。

1—防脱机构;2—螺杆钻具马达;3—万向联轴器;
4—输出轴及轴承组;5—脉冲喷水机构;6—脉冲压力控制阀。
(2)产品型号、性能参数及使用条件
规格型号     

最大外径
注水压力
脉冲频率
耐温
脉冲压力
适用注水量
HH/MCZZ145
φ102mm
≤40MPa
0.01-0.6Hz
≤120℃ 或 ≤150
5MPa
3-145m³/d
HH/MCZZ210
0.01-0.6Hz
4-210/d
注:脉冲频率可根据实际注水量变化情况,进行定制。

五、产品特点
1、该增注装置的动力来源是注入水,在使用时,直接连接在油管下端下入射孔部位即可,
无需外加动力,使用方便;
2、结构简单,性能可靠,各部件设计参考借鉴了油田在用的成熟设备的结构及制造工艺,可靠性高;
3、脉冲频率随注水量变化而变化,需根据实际注水量选用;
4、脉冲压力恒定,不受注水压力的影响。脉冲压力须根据注水启动压力和注水压力确定。
5、若将射孔部位上下用封隔器坐封,能避免压力波的损失,效果更好。
六、适用条件
井下脉冲增注降压装置对注水水质、油藏深度及油藏致密性等无特殊要求,主要适合在下列油藏应用:
1、油藏不含连续气相;
2、生产井与注水井在同一区块,且注水井与生产井的地层沟通性好。
七、效益分析
使用井下脉冲增注降压装置的效益包括以下几方面:
1、增加注水量,提高原油采收率:
注水开发是目前国内各油田普遍采用的稳产增产方法,我们常说的“注十吨水,增一吨油”就是这个道理;使用井下脉冲增注降压装置,能使单井注水量增加25%~100%或更高,确保各个欠注井有效恢复注水量,使某个单元区块的整体注水达到配水要求,从而提高该区块的原油采收率。
2、降低注水压力,节能降耗:
使用井下脉冲增注降压装置,在保证注水满足配水的前提下,同时可以降低注水压力,降幅为10%~50%,单从泵的电耗一项来讲,其节能效率平均为30%,综合考虑泵和管道的使用寿命等因素,使用企业可获得更好的节能效益。
3、救活停产注水井,恢复其注水能力:
对于污染严重、虽经某些措施(如压裂)仍注不进去水的停产注水井,使用增强型的井下脉冲增注降压装置(相当于普通装置的4倍长度左右),再结合地面的抽油机增压措施,我们可以使这些停产注水井恢复注水能力,这将给企业节省大量的投资,带来非常可观的经济效益。
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