王向东 黄志强 王钊

摘要：原油增产措施不断用于生产，如压裂、大型酸化、高压注水等，均取得了明显的经济效益，但也遗留下大量的施工残渣，使地层受到了严重的污染。经过长时间对特低渗油藏的开采和消耗，使原油储量日益减少，在这种情况下，提高特低渗油藏的采收率，在石油工业中的地位和作用越来越重要。研究特低渗油藏提高特低渗油藏采收率技术，为提高特低渗油藏采收率技术的开发提供了新的思路，这对加快我国提高采收率技术研究步伐有着极其重要的推动作用。因此采用物理法增产技术，物理法采油包括声波与超声波采油技术，高能气体压裂技术，低频电脉冲采油技术，振动及人工地震采油技术，水力振荡及高压水射流解堵技术，磁场、电场及微波场采油技术等。本文主要对声波振动增产机理进行了系统的学习研究，总结了各种声波振动增产技术的特点及适用性。

关键词：特低渗油藏;声波;采收率

一、损害油层的因素

从钻井到固井、完井、砾石填充、生产、增产（或增注）措施和注水提高采收率等所有作业。这些都可能是造成损害的根源。

1.1 钻井损害

钻井液中所含的颗粒是一些可能造成损害的物质，如粘土、钻屑、加重剂和防漏剂。如果这些物质挤入生产层，就能逐渐充填储层空隙。以后力求以中速或高速投产或投注时，会使这些物质堵塞喉道入口，严重降低井筒附近地带的渗透率。

钻井液液相含有许多可能造成损害的混合物。由于滤液侵入能达到15英尺以上的深度，钻井滤液的损害可能是造成产量下降的重要的原因之一。但是，这种损害的严重程度决定于地层对滤液的敏感性。

1.2 固井损害

固井的主要目的是通過坚硬、致密、不渗透的水泥环密封环空来实现层间有效的分隔。这样就需要把泥浆全部替换出来。在替换泥浆的过程中，泥饼会受到部分破坏，如果这些水泥前置液不具有适当的滤失特性，就不可能保护地层免受滤液侵入。

为了悬浮和携带泥浆微粒及泥饼碎屑，前置液和隔离液总是含有大量分散剂。如果这些液体侵入泥质地层便会引起原有粘土移动和扩散等一些问题。

1.3 完井液和修井液的损害

完井液和修井液损害地层的原因：

（1）悬浮的固相物质（包括细菌）和聚合物残渣是地层渗透率和射孔眼流动能力下降;

（2）滤液侵入产生的常见问题：粘土的膨胀和分散、水和乳状液的封堵、垢的沉淀。

1.4生产过程中的损害

有些油层以高速或大压差生产，就不可能不受到许多不利现象的影响。

高速生产时，附着在孔隙壁上的松散天然粉砂和粘土可能处在运动状态，尤其当两种或两种以上不混相流体同时生产时更是如此。粉砂和粘土细粒的移动可依其粒径大小不是堵塞它们所处位置附近的孔喉，就是移向井筒。生产压差过大可使井筒附近的孔隙压力降到有效应力超过地层岩石抗压强度程度。生产过程中孔隙压力的下降，以及有时气体膨胀引起的冷却，均会使有机或无机质产生沉淀。当沥青质在孔隙壁上的沉淀虽不会明显降低地层孔隙度和绝对渗透率，却有助于岩石变得亲油，而亲油会降低油的相对渗透率。

对于凝析气藏，生产压差过大会使井底流压低于露点，造成原位出现蒸馏，即轻质馏分蒸发出来，而重烃则保留在地层中，造成气相渗透率下降。

二、物理法技术采油的优点

常规的油水井增产措施压裂酸化两大技术不断完善和提高，其适应性和增产效果得到了较大改善，为石油工业开发的整体水平的提高作出了巨大贡献，但是工业技术复杂性和投入费用高等弱点并没有得到进一步改善，因此自上世纪下半叶逐步发展起一系列的提高单井产量为目的的物理采油技术。

物理法采油作为一类改善采油和强化采油的新技术，利用物理场（超声波，低频脉冲波，电，磁，电磁波）处理油层，具有许多突出的特点：

2.1适应性强

许多物理场方法可适用于高含水中、后期的提高水驱采收率，也可用于常规技术无法处理的粘土油藏、低渗透油藏、致密岩性油藏以及稠油油藏的开采。

2.2具有明显的“增油控水效应”

如果工艺参数设计适当，有可能利用电场、声场等在原油（或地层流体）中所表现出的特性差异改善地层中油相渗透率、降低水相渗透率，起到控制含水的效果。

2.3工艺简单、成本低

与聚合物驱、三元复合驱等相比，用物理场处理油层，其施工工艺要简单得多，投入成本低廉并且其效果明显。据报道，前苏联现场实验表明，利用声波、低频脉冲波处理油层可提高采收率10%。

2.4与“化学驱”优势互补

利用物理场技术提高原油采收率的基本原理为改善油层的渗透率和改原油（地层流体）的流变性，使原油能够顺利地流入油井。而且，通过对技术参数的调整，有可能利用油、水的物性差异强化对剩余油区域的作用。物理法与化学驱提高采收率的机理不同，所产生的效果必然也不同。因此，物理法处理油层不仅可以成为有效的、相对独立的提高采收率技术（四次采油），而且还有望与化学驱（或水驱）组合应用，优势互补，形成复合型技术，用以提高化学驱（或水驱）的驱油效果。

三、声波采油技术的特征

声波采油技术就是用不同频率和性质的声波激励油层，以改善其内部流体的渗流条件，达到油水井增产增注的目的。声波是机械纵波，可在固体、液体和气体中传播。机械纵波可在很大频率范围内发生，其中从0～1×10¹²Hz是声学研究范畴。

根据声波在媒质中传播时引起媒质应力变化的规律，又可把声波分为小振幅声波和大振幅声波。小振幅声波是指媒质在这类声波作用下，质点的运动速度远小于声速、质点位移远小于声波波长、质点的密度增量远小于静态密度^[10]。小振幅声波引起媒质的应力变化呈线性关系，即媒质的应力变化符合胡克定律。大振幅声波引起媒质的应力变化不符合胡克定律，其传播特点是波形各点的位移速度不同，即传播速度不是恒定值，波中移动快的部位在传播过程中将超过移动慢的部位，使波阵面产生陡峭的前沿并形成冲击波。

目前，所用的防垢措施中，针对不同结垢向井中添加不同类型化学药剂，防垢效果虽然较好，但需要建立加药流程，较麻烦，同时化学药剂费用高，增加了生产成本，不易推广应用。另一种方法是采用磁防垢原理，在电潜泵上连接磁防垢器，以达到防垢的目的。这种方法效果不理想。声波及超声波的机械作用及空化作用能有效地防止和除去管路及生产设备中的结垢。

结论

本文对特低渗油藏声波振动增产机理的学习研究，分别分析了各种声波振动增产技术的特点，总结了国外目前成熟的声波采油技术及国内应用声波采油技术所面临的问题和发展趋势。声波振动增产技术主要是通过提高油藏的渗透率来提高原油采收率。声波振动增产技术的防垢、防蜡作用极其明显。声波振动增产技术的推广对我国石油工业的发展有着可观的发展前景，且对地层损害小，但该技术在国内的发展还是有一定的局限性。

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