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井下脈沖增注降壓裝置
發布時間: 2019-06-28 09:50
井下脈沖增注降壓裝置
一、項目背景國內外許多研究機構和單位，對脈沖注水技術進行了很多理論和試驗研究，充分論證了脈沖注水技術在油田注水應用中的優越性。目前該技術在歐美國家已經商業化，在我國，雖有許多的研究論文或試驗產品，但由于對脈沖注水作用的認識不足、投入不夠或試驗產品可靠性差等原因，都沒有形成定型產品應用于原油開采中。
二、項目依據
目前人們對注水開發油田的認識多限于穩壓注水方法。該方法存在以下問題:
1、恒壓力穩定流速注水，容易使堵塞物微粒凝聚而造成孔喉堵塞；
2、在低滲透地層，由于注入水水質不達標等原因，造成近井地帶污染堵塞，降低地層滲透率，導致注水壓力上升，注水量下降；
3、在稠油油藏，由于水油粘度比差異大，容易造成大規模的粘性指進、錐進；
4、當油藏非均質性嚴重或油藏存在高滲透通道時，注入水的波及程度會很低。
三、技術原理
井下脈沖增注降壓技術，是以多孔介質流體動力學為基礎發展起來的一種提高采收率的新技術。在井下油層部位應用低頻脈沖增注降壓裝置，向多孔介質施加大功率高幅、低頻干擾，在井底形成低速(一般為80 --200 m / s)孔隙擴散波。作為一種流體注入技術，其作用是提高水力連通介質中流體的注入速度，提高多孔介質中流體分散程度和波及效率，解堵防堵，達到增加注水量、降低注水壓力之目的。如果保持注水壓力不變，單井注水量可增加25％～100％或更高；如果保持注水量不變，注水壓力可降低10％～50％或更低；當然，也可以做到既適當降低注水壓力，同時又增加注水量。
技術原理簡述如下：
1、增大注入水在儲油巖層的波及面和波及效率：
a、不連通孔隙中的液體，在靜壓注水過程中基本處于靜止狀態而無法流出。但在脈動注水過程中，由于液體壓力的波動，使得不通孔隙里的液體產生振蕩流動，并與注入液體混合一起流出。
b、孔隙間的巖層，在受到不間斷的長時間的交變負荷作用下，會產生微裂紋并逐步擴散。
c、瞬間加速的流動液體，動能和沖量加大，在流道急劇改變或遇阻時，其向周圍擴散的動能和沖量也隨之加大。
2、提高注入水在地層中的流動速度、消除毛細管堵塞。注入水壓力脈沖可使液體突然加速，在微觀孔喉，對毛細管界面施加了一附加力，克服表面張力，使液體“穿通”孔喉。
3、消除物理孔隙堵塞。如果孔隙液體以振蕩方式突然加減速，施加在孔喉堵塞物上的交變力很大，會破壞堵塞物之間的凝聚作用。
4、脈沖過程中的高壓高速交變流動，能使注入流體與油藏流體充分混合，同時液體振動剝蝕下來的堵塞物被處理液溶蝕或溶解，大大提高了采收率。
5、對地層進行持續的高幅、低頻脈沖干擾，產生的孔隙擴散波在多孔介質中傳播具有疊加效應，因而輸入能量大，影響范圍廣，可進行區塊作業。
四、產品型號、結構及工作原理
我公司在學習借鑒國內外相關技術研究成果的基礎上，博采眾長，經過多年研究試驗，研制出了井下脈沖增注降壓裝置，并進行了整機性能試驗，介紹如下：
（1）結構及工作原理
井下脈沖增注降壓裝置由井下主裝置及井口過濾器兩部分組成，主裝置結構見下圖。
井下主裝置由防脫機構、螺桿鉆具馬達、萬向聯軸器、輸出軸及軸承組、脈沖噴水機構和脈沖壓力控制閥等部分組成。工作時，地面注入高壓水驅動特制螺桿鉆具馬達作低速大扭矩旋轉，通過萬向聯軸器和輸出軸及軸承組，驅沖脈沖噴水機構的內套作旋轉運動，周期性地通斷注入水。當注入水處于關閉狀態時，脈沖噴水機構腔內注入水的壓力升高，當壓力超出脈沖壓力控制閥的控制壓力后，控制閥開啟，使腔內壓力與環腔壓力差保持一固定值（5MPa）；隨著脈沖噴水機構內套的旋轉運動，腔內的高壓注入水開啟（與環腔連通），瞬間噴入環腔，從而在井底環腔產生瞬時壓力脈沖，壓力波在井簡及油層孔隙中傳播，實現壓力脈沖注水。其脈沖頻率可根據注水量進行定制。
井下高幅低頻增注裝置示意圖
井口過濾器主要是對注入水中的剩余雜質、井口地面油管的銹蝕結垢物等進行過濾凈化，確保井下主裝置正常運行,延長其使用周期和壽命。
1—防脫機構；2—螺桿鉆具馬達；3—萬向聯軸器；
4—輸出軸及軸承組；5—脈沖噴水機構；6—脈沖壓力控制閥。
（2）產品型號、性能參數及使用條件
五、產品特點
1、該增注裝置的動力來源是注入水，在使用時，直接連接在油管下端下入射孔部位即可，
無需外加動力，使用方便；
2、結構簡單，性能可靠，各部件設計參考借鑒了油田在用的成熟設備的結構及制造工藝，可靠性高；
3、脈沖頻率隨注水量變化而變化，需根據實際注水量選用；
4、脈沖壓力恒定，不受注水壓力的影響。脈沖壓力須根據注水啟動壓力和注水壓力確定。
5、若將射孔部位上下用封隔器坐封，能避免壓力波的損失，效果更好。
六、適用條件
井下脈沖增注降壓裝置對注水水質、油藏深度及油藏致密性等無特殊要求，主要適合在下列油藏應用：
1、油藏不含連續氣相；
2、生產井與注水井在同一區塊，且注水井與生產井的地層溝通性好。
七、效益分析
使用井下脈沖增注降壓裝置的效益包括以下幾方面：
1、增加注水量，提高原油采收率：
注水開發是目前國內各油田普遍采用的穩產增產方法，我們常說的“注十噸水，增一噸油”就是這個道理；使用井下脈沖增注降壓裝置，能使單井注水量增加25％～100％或更高，確保各個欠注井有效恢復注水量，使某個單元區塊的整體注水達到配水要求，從而提高該區塊的原油采收率。
2、降低注水壓力，節能降耗：
使用井下脈沖增注降壓裝置，在保證注水滿足配水的前提下，同時可以降低注水壓力，降幅為10％～50％，單從泵的電耗一項來講，其節能效率平均為30％，綜合考慮泵和管道的使用壽命等因素，使用企業可獲得更好的節能效益。
3、救活停產注水井，恢復其注水能力：
對于污染嚴重、雖經某些措施（如壓裂）仍注不進去水的停產注水井，使用增強型的井下脈沖增注降壓裝置（相當于普通裝置的4倍長度左右），再結合地面的抽油機增壓措施，我們可以使這些停產注水井恢復注水能力，這將給企業節省大量的投資，帶來非?？捎^的經濟效益。
1—防脫機構；2—螺桿鉆具馬達；3—萬向聯軸器；
4—輸出軸及軸承組；5—脈沖噴水機構；6—脈沖壓力控制閥。
（2）產品型號、性能參數及使用條件
|
規格型號 |
最大外徑 |
注水壓力 |
脈沖頻率 |
耐溫 |
脈沖壓力 |
適用注水量 |
|
HH/MCZZ145 |
φ102mm |
≤40MPa |
0.01-0.6Hz |
≤120℃ 或 ≤150℃ |
5MPa |
3-145m3/d |
|
HH/MCZZ210 |
0.01-0.6Hz |
4-210m3/d |
注：脈沖頻率可根據實際注水量變化情況，進行定制。
五、產品特點
1、該增注裝置的動力來源是注入水，在使用時，直接連接在油管下端下入射孔部位即可，
無需外加動力，使用方便；
2、結構簡單，性能可靠，各部件設計參考借鑒了油田在用的成熟設備的結構及制造工藝，可靠性高；
3、脈沖頻率隨注水量變化而變化，需根據實際注水量選用；
4、脈沖壓力恒定，不受注水壓力的影響。脈沖壓力須根據注水啟動壓力和注水壓力確定。
5、若將射孔部位上下用封隔器坐封，能避免壓力波的損失，效果更好。
六、適用條件
井下脈沖增注降壓裝置對注水水質、油藏深度及油藏致密性等無特殊要求，主要適合在下列油藏應用：
1、油藏不含連續氣相；
2、生產井與注水井在同一區塊，且注水井與生產井的地層溝通性好。
七、效益分析
使用井下脈沖增注降壓裝置的效益包括以下幾方面：
1、增加注水量，提高原油采收率：
注水開發是目前國內各油田普遍采用的穩產增產方法，我們常說的“注十噸水，增一噸油”就是這個道理；使用井下脈沖增注降壓裝置，能使單井注水量增加25％～100％或更高，確保各個欠注井有效恢復注水量，使某個單元區塊的整體注水達到配水要求，從而提高該區塊的原油采收率。
2、降低注水壓力，節能降耗：
使用井下脈沖增注降壓裝置，在保證注水滿足配水的前提下，同時可以降低注水壓力，降幅為10％～50％，單從泵的電耗一項來講，其節能效率平均為30％，綜合考慮泵和管道的使用壽命等因素，使用企業可獲得更好的節能效益。
3、救活停產注水井，恢復其注水能力：
對于污染嚴重、雖經某些措施（如壓裂）仍注不進去水的停產注水井，使用增強型的井下脈沖增注降壓裝置（相當于普通裝置的4倍長度左右），再結合地面的抽油機增壓措施，我們可以使這些停產注水井恢復注水能力，這將給企業節省大量的投資，帶來非?？捎^的經濟效益。
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