第3-10章高能氣體壓裂技術(shù)

第三章高能氣體壓裂內(nèi)容提要高能氣體壓裂原理高能氣體發(fā)生器高能氣體壓裂設(shè)計(jì)高能氣體壓裂施工工藝1常規(guī)壓裂工藝的不足？高能氣體壓裂：又稱燃爆壓裂，就是利用脈沖加載并控制壓力的上升速度，使迅速釋放的高溫高壓氣體在井筒附近壓開多方位的徑向裂縫，溝通儲(chǔ)層中的天然裂縫，達(dá)到增產(chǎn)目的工藝。發(fā)展歷程：美國(guó)，上世紀(jì)70、80年代，技術(shù)儲(chǔ)備；前蘇聯(lián)，60年代，規(guī)模2000井次/年；中國(guó)，西安石油學(xué)院，累計(jì)600余井次。2&1高能氣體壓裂原理一、壓裂方法對(duì)比壓裂方法爆炸壓裂水力壓裂高能氣體壓裂1.傳壓介質(zhì)及動(dòng)力來(lái)源2.壓力特征33.裂縫特征44.對(duì)比壓裂類型升壓時(shí)間/s峰值壓力/MPa作用時(shí)間/s裂縫范圍/m裂縫形態(tài)傳壓介質(zhì)壓力來(lái)源爆炸壓裂10-7~10-6>10410-7~10-610-2~10-1井筒周圍的無(wú)數(shù)小裂縫高溫高壓氣體炸藥高能氣體壓裂10-310210-2~10-1水力壓裂表1三種壓裂參數(shù)量級(jí)對(duì)比5二、高能氣體壓裂增產(chǎn)作用1.機(jī)械作用造縫作用裂縫不閉合機(jī)理：非全部垂直于最小主應(yīng)力，切應(yīng)力不為零；巖石塑性變形2.水力作用井內(nèi)液體的振蕩、壓力脈沖的振動(dòng)作用6壓力周期波的作用：松動(dòng)堵塞顆粒；毛管的周期性脹縮。3.高溫?zé)嶙饔米饔茫喝刍哺浇氖灪蜑r青，井底原油粘度和表面張力74.化學(xué)作用燃?xì)庵蠧O2，HCl，H2S成分遇水形成的酸液對(duì)巖層的作用。三、高能氣體壓裂基本作用特征特征：加載時(shí)間0.1~20ms，總作用時(shí)間幾百毫秒，縫長(zhǎng)<10m；裂縫形態(tài)為徑向多條裂縫體系；加載速率遠(yuǎn)低于爆炸壓裂，不破壞井眼和無(wú)壓實(shí)傷害；8高能氣體壓裂過程：井內(nèi)增壓階段；造縫階段裂縫延伸階段；四、高能氣體壓裂的特點(diǎn)選擇性強(qiáng)；裂縫不受地應(yīng)力的限制；無(wú)需支撐劑；無(wú)污染；成本低。9&2

高能氣體發(fā)生器一、氣體發(fā)生器1.有殼氣體發(fā)生器優(yōu)點(diǎn)：安全；成本低；易下井。缺點(diǎn)：裝藥量少。102.無(wú)殼氣體發(fā)生器傳輸方法：電纜或油管。點(diǎn)火方式：電或投棒。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單；施工更方便；壓裂效果好。11二、推進(jìn)劑種類固體推進(jìn)劑液體推進(jìn)劑凝膠硝酸甘油炸藥12&3

高能氣體壓裂設(shè)計(jì)一、高能氣體壓裂適用范圍適合的井層：鉆井和完井污染，射孔后產(chǎn)能低或無(wú)產(chǎn)能的井；地層物性較差，但天然裂縫發(fā)育的油氣層；水敏或酸敏性油氣層；措施后而井筒附近堵塞而產(chǎn)量下降的油氣層；地層破裂壓力很高的油氣層；產(chǎn)能低不適宜高成本增產(chǎn)措施的油氣層；不宜進(jìn)行水力壓裂的底水油氣藏。不適合的井層：顆粒運(yùn)移嚴(yán)重的油氣層；膠結(jié)差的油氣層；天然裂縫不發(fā)育的致密地層。13二、高能氣體壓裂設(shè)計(jì)火藥的燃燒；井內(nèi)氣體的運(yùn)動(dòng)；井內(nèi)液體的運(yùn)動(dòng)；壓力與時(shí)間的關(guān)系；擠入裂縫的液體和氣體流量；裂縫幾何尺寸（長(zhǎng)、寬）。三、高能氣體壓裂效果預(yù)測(cè)14&4

高能氣體壓裂施工工藝一、高能氣體壓裂施工工藝1.鋼絲繩起下，水泥塞封堵，地面引燃施工工藝特點(diǎn)：安全可靠；難度大（深井與套管井）；施工麻煩；周期長(zhǎng)。適用：低產(chǎn)的裸眼淺井152.電纜起下，液柱壓擋，地面引燃施工工藝特點(diǎn)：設(shè)備動(dòng)用少；施工周期短；安全可靠。適用：中深裸眼井和套管井163.油管傳輸，封隔器加環(huán)壓復(fù)合壓擋，撞擊引燃施工工藝特點(diǎn)：施工簡(jiǎn)便；可靠性高；安全性高；充分利用燃?xì)饽芰俊?74.三種施工工藝對(duì)比項(xiàng)目工藝一工藝二工藝三玻璃鋼外殼金屬外殼井深/m<10001000~20002000~5000<4000耐壓/MPa1010~205545耐溫/℃5080150150完井方式裸眼套管、裸眼套管、裸眼套管井類型生產(chǎn)井、水井、探井生產(chǎn)井、水井、探井生產(chǎn)井、水井、探井生產(chǎn)井、水井、探井、氣井所用主要設(shè)備修井機(jī)、水泥車、絞車修井機(jī)、水泥車、射孔車修井機(jī)、水泥車、射孔車修井機(jī)、水泥車施工周期/h723~83~812~1618二、高能氣體壓裂測(cè)試技術(shù)1.靜態(tài)測(cè)試—銅柱法測(cè)峰值壓力特點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便；局限性；原理：192.動(dòng)態(tài)測(cè)試（井下壓力—時(shí)間測(cè)試）井下存儲(chǔ)式p—t測(cè)試儀地面直錄式p—t測(cè)試儀20&5

高能氣體壓裂應(yīng)用油田：大慶油田、大港油田、塔里木氣田、長(zhǎng)慶氣田、延長(zhǎng)油礦、中原油田、玉門油田、新疆油田、遼河油田、江蘇油田、吉林油田油田名稱施工井次/井次有效率/%增產(chǎn)有效期/月單井增產(chǎn)量/t總增產(chǎn)量/t中原1587.55395.323718遼河6785>12476吉林3007018651長(zhǎng)慶558971玉門8292.7758.34788表2

高能氣體壓裂應(yīng)用情況21作業(yè)作業(yè)5：對(duì)比水力壓裂和高能氣體壓力的異同。22第四章水力振蕩增產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容提要水力振蕩的增產(chǎn)原理井下水力振蕩設(shè)備、原理及施工工藝井下水力振蕩技術(shù)應(yīng)用23前述儲(chǔ)層改造技術(shù)的不足？物理法增產(chǎn)技術(shù)：定義優(yōu)點(diǎn)水力振蕩增產(chǎn)技術(shù)：以水力振蕩器作為井下震源下至處理層段，地面供液源按一定排量將工作液注入振動(dòng)器內(nèi)，振動(dòng)器依靠流經(jīng)它的流體來(lái)激勵(lì)、產(chǎn)生水力脈沖波，對(duì)油層產(chǎn)生作用，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)處理油層。24&1增產(chǎn)增注原理一、國(guó)外早期研究概況1.前蘇聯(lián)1957年，機(jī)理和特征；1961年，首次礦場(chǎng)試驗(yàn)；1967年，廣泛應(yīng)用。表1

水力脈沖技術(shù)應(yīng)用情況指標(biāo)1975年1976年1977年處理井?dāng)?shù)（口）152232237成功率（%）87.59092一次作業(yè)增產(chǎn)量（t2

水力脈沖技術(shù)應(yīng)用效果(1977年)地點(diǎn)處理次數(shù)，次成功率(%)總增產(chǎn)量(t)一次處理增產(chǎn)量(t)卡拉達(dá)哥83962002224126個(gè)巴庫(kù)成員458766055列寧10294767272基洛夫78338455阿塞拜疆石油聯(lián)合企業(yè)237923463814626圖1

水力脈沖振動(dòng)器2.美國(guó)1954年，申請(qǐng)專利；機(jī)械脈沖振蕩器；二、波的特性物理作用空化作用機(jī)械作用熱效應(yīng)27三、振動(dòng)波的增產(chǎn)機(jī)理1.流體和地層的振動(dòng)振動(dòng)加速度和振幅不同油水界面乳化界面相對(duì)運(yùn)動(dòng)降低油和巖石親和力原油脫離毛細(xì)管直徑變化滲流速度增加2.地層巖石應(yīng)力的變化幾千大氣壓上萬(wàn)次/s疲勞裂縫283.深穿透能力，疏通油流通道，提高地層滲透率4.原油大分子變?yōu)樾》肿?，具有降粘作?.使石蠟長(zhǎng)鏈分子斷鏈，降低固化溫度6.防垢、解堵四、技術(shù)應(yīng)用前景壓裂造縫油井增產(chǎn)降粘降凝防堵清蠟破乳脫水和乳化防垢除垢降低油井含水水井增注提高采收率29&2

井下水力振蕩設(shè)備原理及施工工藝一、水力振蕩器的結(jié)構(gòu)及原理頻率4000Hz（穿透20cm）。實(shí)際1100~1300Hz30二、水力振蕩工藝原理及適用范圍1.工藝原理把水力振蕩器對(duì)準(zhǔn)油層，靠地面水泥車把液體轉(zhuǎn)入井下后，通過振蕩器產(chǎn)生高頻脈沖式水流直接噴射油層。312.選井條件地層滲透性較好，因鉆井造成井壁附近后期堵塞的井；地層泥質(zhì)含量較低的井；出砂較輕的井；注水過程因水質(zhì)不合格導(dǎo)致注水能力下降的井；轉(zhuǎn)注后不吸水或吸水差的井；常規(guī)改造過程中，因排液不及時(shí)造成近井堵塞的井；稠油井不合適；不適宜高壓低滲油藏。323.工藝方法下施工管柱，工具正對(duì)產(chǎn)層頂部，用清水反洗井；水泥車循環(huán)工作液，自上而下每隔0.5~2.0m為1個(gè)振蕩點(diǎn)，每點(diǎn)振蕩10~15min，控制泵壓10~15MPa，直到完成全部設(shè)計(jì)點(diǎn)；清水大排量把井洗凈。施工時(shí)根據(jù)情況采用多級(jí)振蕩器和相應(yīng)的工作液等。33三、國(guó)內(nèi)水力振動(dòng)的設(shè)備及工藝1.井下震源及工藝流程工作排量0.2~0.6m3/min工作泵壓：0.5~6.5MPa振動(dòng)頻率：120~320Hz振動(dòng)幅度：0.45~3MPa地面設(shè)備:一臺(tái)300泵車、一臺(tái)儲(chǔ)液罐車、一部修井機(jī)振動(dòng)管柱:井口、油管、扶正器、振動(dòng)器342.振動(dòng)液要求:低密度、低粘度與地層及地層流體生成沉淀不和地層流體乳化不使粘土膨脹類型注入水清水活性水原油復(fù)配工作液活性原油3.測(cè)試系統(tǒng)35&3

水力振蕩技術(shù)應(yīng)用一、水力振蕩技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀表3

水力脈沖技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀油田工藝類型井次有效率/%增產(chǎn)量（增注量）/t大港一廠增注58023929大港一廠增產(chǎn)6大港一廠+化學(xué)解堵3681.415883勝利河口增注111001648936二、水力振蕩技術(shù)應(yīng)用效果1.在中、晚期油田應(yīng)用效果表4

水力振蕩技術(shù)增產(chǎn)效果（吉林扶余油田）項(xiàng)目年度施工井?dāng)?shù)（口）有效井?dāng)?shù)（口）有效率（%）單井增油（t）累計(jì)增油(t)有效期（d）單井日增油（t/d）壓裂1993287218763510045450.78酸化19931691056226.84529320.84堵水199336195328.51026580.49振動(dòng)199315128038570540.70372.在高含水油井中應(yīng)用效果表5

水力振蕩技術(shù)在高含水油井的應(yīng)用效果廠別井號(hào)振動(dòng)前/振動(dòng)后有效期（d）累增液（t）累增油（t）日產(chǎn)液（t）日產(chǎn)油（t）含水（%）扶余35-2323.4/3/21.0/1.770.5/47.520294.823-1527.8/5.60.84/1.389.2/76.8825727-2225.5/6.91.0/2.581.9/63.6126165150紅崗14-25.2/9.92.5/3.971.2/60.6165115028417-027.3/7.61.5/3.570.1/53.9176454新立3-24.0/4.83.2/4.820/0172189189雙陽(yáng)A2-23.9/3.60.3/0.692.3/83.3956638三、脈動(dòng)注水工藝原理:在現(xiàn)有的偏心注水管柱下，利用注水井的自身能量，通過井下脈沖器長(zhǎng)期振動(dòng)處理油層，使注水井降壓增注。第十二大節(jié)39第五章高壓水射流解堵工藝內(nèi)容提要解堵工具與原理井下水力參數(shù)計(jì)算油管伸長(zhǎng)量計(jì)算自振空化射流理論高壓旋轉(zhuǎn)水射流旋轉(zhuǎn)特性高壓水射流解堵工藝40一、解堵工具和原理工作原理：地面高壓水經(jīng)油管、過濾器、阻尼器，到達(dá)射流脈沖發(fā)生器，經(jīng)兩個(gè)直噴嘴噴出直接沖擊地層的堵塞物。41沖擊沖擊、旋轉(zhuǎn)射流發(fā)生器每轉(zhuǎn)1周，通過炮眼對(duì)地層產(chǎn)生4個(gè)脈動(dòng)沖擊解堵作用高頻水力振蕩沖擊空化超聲波42二、高壓水射流解堵工藝1.選井選層滲透率較高具有一定產(chǎn)能因堵塞污染的減產(chǎn)或停產(chǎn)油水井；地層堵塞污染不易實(shí)施酸化等措施的井；地層薄、層段小不能進(jìn)行其他分層改造的井；地層能力低，酸化后無(wú)法排液的井；作為其他措施（壓、酸、注、砂）的預(yù)處理工藝。432.施工設(shè)備和要求3.施工工藝洗井、壓井、起管柱、探砂面；裝配管柱和工具，下施工管柱；正洗井；配液。反復(fù)清洗炮眼；大排量反洗井；起施工管柱，下生產(chǎn)管柱。第十三大節(jié)44第六章井下超聲波增產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容提要超聲波提高油氣滲流能力的機(jī)理超聲波處理油層設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用45發(fā)展:歐美上世紀(jì)五六十年代我國(guó)上世紀(jì)90年代聲波分類次聲波聲波超聲波<20Hz20~20000Hz>20000Hz人可以聽見超聲波的作用振動(dòng)空化熱作用46一、超聲波處理油層系統(tǒng)&1超聲波處理油層設(shè)備組成部分：地面聲波-超聲波發(fā)生機(jī)、特種傳輸電纜、井下大功率電聲轉(zhuǎn)換裝置。振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào)聲波1~40Hz，超聲波18~33kHz、電功率10~30kW振蕩信號(hào)380V/50Hz47發(fā)生源有效功率30kW；發(fā)生源環(huán)境工作溫度-20℃~40℃；脈沖波頻率1~40Hz；超聲波頻率18~33kHz；電纜下井深度<2000m；換能器直徑55~105mm；換能器耐溫-20℃~150℃；換能器耐壓>30MPa；井下聲場(chǎng)強(qiáng)度10~26kW/m2；系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率>50%。二、主要技術(shù)指標(biāo)48&2現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用一、玉門油田1.增產(chǎn)效果表3

聲波處理油層增產(chǎn)效果施工單位石油溝白楊河老君廟合計(jì)施工井?dāng)?shù)（口）1002317成功率(%)100100100有效率(%)85958387累計(jì)增產(chǎn)原油(t)431214518086573累計(jì)增產(chǎn)液(t)127032063867156006平均單井增產(chǎn)油(t)43.1463.147.547.0平均單井有效期(d)217191230215492.解除地層堵塞175井：受注水影響，含水高，89年5月采用泡沫水泥封水，產(chǎn)液量從7m3/d下降2m3/d。89年2月采用超聲波技術(shù)處理32h，產(chǎn)液量從2m3/d上升到3.5m3/d，含水穩(wěn)定。M層側(cè)鉆井：鉆井過程中泥漿污染，投產(chǎn)后產(chǎn)液量3.6t/d，含水10%，產(chǎn)量下降后采用壓裂工藝未壓開地層，最后不出油。采用超聲波處理24h恢復(fù)生產(chǎn)。503.提高驅(qū)油速度井號(hào)產(chǎn)能對(duì)比產(chǎn)油(t)增產(chǎn)幅度(%)處理前處理后產(chǎn)液(t/月)產(chǎn)油(t/月)含水（%）產(chǎn)液(t/月)產(chǎn)油(t/月)含水（%）N6362.118.964.665.130.345.915160.384626440.082.427059.774.326449.325617248.966.917190.338.634984.788946156250.730.72967104.7東8411071.638.311.764.52817.07941073957.611060.735.820755.6481202971.912132.568.78112.1東42801082.69727.766.8220177合計(jì)892.1210.872.5923.1343.656.7131751二、大慶油田超聲波作用儀：進(jìn)口；工作電源380V；輸出頻率18~22kHz；應(yīng)用效果：日增油1t；日增液1~2t;52第七章人工地震處理技術(shù)內(nèi)容提要人工地震采油機(jī)理人工地震震源設(shè)備人工地震工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用53天然地震對(duì)石油生產(chǎn)的影響：1952年7月21日加利福尼亞地震使Kern縣石油產(chǎn)量的影響。1938年1月7日的天然地震對(duì)北高加索老格羅茲內(nèi)油田使原油日產(chǎn)量提高了45%。在震后幾天內(nèi)，有些井的套管壓力超過正常值數(shù)倍，有些井沒有變化。兩個(gè)鄰井：一口增產(chǎn)、一口減產(chǎn)人工地震技術(shù)的發(fā)展：1970年前蘇聯(lián)薩洛夫基提出的想法；1980年左右，設(shè)計(jì)出各種震源；吉林油田和國(guó)家地震局1990年開始研究；遼河油田自1994年開始試驗(yàn)。54加快地層流體的流速；降低原油粘度，改善流動(dòng)性能；改變巖石表面潤(rùn)濕性；清除油層堵塞；降低驅(qū)動(dòng)壓力、提高采收率。&1人工地震采油機(jī)理55&2

人工地震震源設(shè)備一、雙偏心式可控震源工作原理：兩偏心輪以相同的角速度朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩輪始終對(duì)稱。水平方向的離心力相互抵消，垂直方法的離心力相互疊加，捶擊地面，對(duì)地層產(chǎn)生強(qiáng)大的彈性波，對(duì)油層進(jìn)行擾動(dòng)。56二、專用起振機(jī)產(chǎn)地：克拉瑪依油田。組成：偏心式起振機(jī)、起振機(jī)移運(yùn)專用車。起振機(jī)：機(jī)械式偏心式四力矩起振。主要技術(shù)參數(shù)：額定激振力：200kN；激振方式：垂直、正弦波；頻率：5~16Hz；地震機(jī)總重：17t。57&3

人工地震工藝一、地面人工地震工藝3.工藝準(zhǔn)備人工震源；井下測(cè)試與分析系統(tǒng)；振動(dòng)公害監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)；2.地震參數(shù)的確定振動(dòng)頻率；激振力；地震時(shí)間和周期；1.選井選層注采系統(tǒng)完善；油層連通性比較好；低滲透儲(chǔ)層；是否污染均可；震源180m內(nèi)無(wú)重要設(shè)施；58二、井下人工地震工藝原理：優(yōu)點(diǎn)：減少能量損失59三、波動(dòng)管振動(dòng)工藝原理：將電磁振動(dòng)儀次聲波通過波導(dǎo)管傳至能量輻射器優(yōu)點(diǎn)：減少能量損失60&4

人工地震工藝的應(yīng)用一、吉林油田東25-30井區(qū)：振動(dòng)兩個(gè)周期，累計(jì)振動(dòng)225.5h，振動(dòng)波及半徑400m，波及面積上有效井9口，有效率64.3%。振動(dòng)效果表現(xiàn)為油井的“三升”（即產(chǎn)液、產(chǎn)氣、動(dòng)液面上升）和“三降”（即含水、原油粘度和凝固點(diǎn)下降）；61二、遼河油田杜66塊：振動(dòng)兩個(gè)周期。第一周期振動(dòng)200h，波及半徑500m，可對(duì)比井60口，有效井44口，累積增油3245t；第二周期振動(dòng)257h，波及半徑800m，有效井78口，有效率76%，共增油4120t。三、國(guó)內(nèi)整體應(yīng)用效果吉林、遼河、大慶、玉門、新疆：累計(jì)振動(dòng)15區(qū)塊，26個(gè)周期，波及半徑1000m，深度為400~1290m，有效率達(dá)70%，有效單井增產(chǎn)幅度5%~60%，累計(jì)增油1.6萬(wàn)t。62第八章井下脈沖放電增產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容提要井下脈沖放電技術(shù)的增產(chǎn)原理井下脈沖放電設(shè)備的結(jié)構(gòu)及原理現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用63液電效應(yīng):是指液體介質(zhì)中高電壓、大電流脈沖放電時(shí)伴隨產(chǎn)生的熱、光、力、聲學(xué)等物理效應(yīng)的總稱。本質(zhì)是能量的高速轉(zhuǎn)換。井下放電技術(shù):是在充滿水或油水混合物的井里產(chǎn)生一定頻率的高壓脈沖電流，對(duì)地層激發(fā)周期性壓力波（50MPa）和強(qiáng)電磁場(chǎng)，利用產(chǎn)生的空化作用解除油層污染，并對(duì)地層造成微裂縫(0.5~1.0m)，從而達(dá)到解堵增注的目的。64一、井下脈沖放電增產(chǎn)技術(shù)原理1.脈沖波對(duì)地層巖石的造縫作用衰減小、傳播距離遠(yuǎn)對(duì)地層沖擊力流體加速2690g沖擊載荷巖石疲勞強(qiáng)度降低在非連續(xù)介質(zhì)中產(chǎn)生剪切力超過疲勞強(qiáng)度微裂縫或宏觀裂縫652.低頻脈沖波對(duì)巖石孔隙介質(zhì)的剪切效應(yīng)脈沖波振動(dòng)：改變固液、油水界面狀態(tài)和毛細(xì)管束縛作用，使油水重新分布和運(yùn)移剪切效應(yīng):振落巖石顆粒表面的粘土礦物改變固液界面動(dòng)態(tài)，使油膜脫落改變油氣水界面動(dòng)態(tài)，克服毛細(xì)管力降低油水界面張力663.低頻脈沖波對(duì)流體的作用降粘改變油水的相對(duì)滲透率放電處理油層效果:壓力波和空化作用解除堵塞物反復(fù)壓力波改造裂縫和造縫交替變換大小和方向的壓差使液體向排液區(qū)流動(dòng)67二、脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)1.烏克蘭型根據(jù)介質(zhì)調(diào)整工作過程：220V、50Hz1000、1000Hz變頻器放電儀電纜30000V升壓儲(chǔ)電整流放電控制器68放電原理：將液體中的電極加上足夠高的電壓，使之擊穿形成放電通道。69702.俄羅斯型工作原理：地面用照明用電給井下電容充電至高壓，然后釋放儲(chǔ)存在電容器中的大部分能量，在兩個(gè)電極間形成等離子區(qū)，產(chǎn)生沖擊波，作用于地層。當(dāng)?shù)入x子區(qū)最大時(shí)，污染物反吐至井筒內(nèi)。3.國(guó)產(chǎn)型71三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用克拉瑪依油田：施工19口井，可對(duì)比井15口，有效率80%，增油1004t，平均單井增產(chǎn)83t，增注3000m3，平均單井增注1000m3。井號(hào)作用次數(shù)日產(chǎn)油（t/d）日產(chǎn)液（t/d）作用前作用后作用前作用后杏1-丁2-丙138470次59710杏1-丁2-327124次42913葡81-79110次0014葡77-73230次35810北5-10-1丙57注水210次34m376m3表1

大慶油田試驗(yàn)效果72對(duì)比水力壓裂和高能氣體壓力的異同。對(duì)比水力壓裂和高能氣體壓力的異同。作業(yè)作業(yè)5：物理法增產(chǎn)技術(shù)的特點(diǎn)。73第九章稠油增產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容提要稠油開采方法電磁波加熱技術(shù)微波加熱技術(shù)74稠油的定義？稠油和重油的區(qū)別？稠油開采的難點(diǎn)？稠油的特性？我國(guó)稠油的分布？75&1稠油開采方法分類熱采冷采一、注蒸汽熱采技術(shù)1.蒸汽吞吐技術(shù)2.蒸汽驅(qū)技術(shù)76注蒸汽熱采技術(shù)的機(jī)理:降粘提高油的相對(duì)滲透率利用儲(chǔ)層的彈性能量輕質(zhì)油揮發(fā)蒸汽增加驅(qū)油能量選井選層:厚度>10m粘度>200mPa?s油層深度小含油飽和度高滲透率高77二、火燒油層技術(shù)1.干式正向燃燒782.干式反向燃燒3.濕式正向燃燒794.直井注空氣水平井采油燃燒技術(shù)第十四大節(jié)80三、SAGD技術(shù)（蒸汽輔助重力泄油）原理工藝四、出砂冷采技術(shù)五、注氣開采技術(shù)81六、稠油井下改質(zhì)技術(shù)1.井下加氫改質(zhì)技術(shù)2.稠油水熱裂解技術(shù)七、化學(xué)開采技術(shù)化學(xué)法化學(xué)蒸汽吞吐堿驅(qū)技術(shù)聚合物驅(qū)堿加聚合物驅(qū)82&2

電磁波加熱技術(shù)電磁加熱法：利用電磁波選擇性地加熱井筒附近地帶以降低原油粘度開采稠油的方法。一、油層電磁波加熱原理電極放射出的電磁波進(jìn)入含油地層，流體和其他儲(chǔ)層物質(zhì)阻抗電磁波的傳播，電磁波傳播強(qiáng)度減弱，電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱儲(chǔ)層流體。83技術(shù)優(yōu)點(diǎn):不用熱流體成本低（與注蒸汽比）環(huán)保不受滲透率限制部分恢復(fù)地層壓力不受氣侯限制；適合于嚴(yán)重結(jié)蠟井、薄油層；不用水，連續(xù)，不停產(chǎn)；加熱范圍大；可與其他工藝聯(lián)合；適合于瀝青砂油藏和油頁(yè)巖；無(wú)傷害；84二、油層電磁波加熱技術(shù)1.油層電熱處理工藝電極：擴(kuò)眼填鋼砂地區(qū)電功率/kW原始產(chǎn)量/(m3?d-1)電熱后產(chǎn)量/(m3?d-1)深度/m得克薩斯西南部150012.01000120.95~1.0猶他州東部600.647.95900墨西哥0.95最大45.0平均10.4200俄克拉何馬州中部56~1003.1812.7240852.IITRI單井無(wú)線電頻率增產(chǎn)工藝原理：將單極或偶極天線置于井底，電磁波由激勵(lì)器發(fā)出，輻射至產(chǎn)層。863.ORS熱采工藝原理：把套管或油管作為地面供應(yīng)電能的天線，電能的發(fā)射點(diǎn)在下部，把電能傳遞到單一油層或多個(gè)油層中進(jìn)行加熱。874.IITRI板輸電線熱采工藝接地與發(fā)電機(jī)相連885.PCEJ電預(yù)熱工藝89&3

微波加熱技術(shù)表1

無(wú)線電波的波段劃分波段頻率波長(zhǎng)超長(zhǎng)波3~30kHz10000~10000m長(zhǎng)波30~300kHz1000~1000m中波(MW)0.3~3MHz1000~100m短波(SW)3~30MHz100~10m超短波(VHF)30~300MHz10~1.0m分米波0.3~3GHz1.0~0.1m厘米波3~30GHz10~1.0cm毫米波30~300GHz10~1.0mm亞毫米波300~3000GHz1.0~0.1mm紅外、遠(yuǎn)紅外300~416000GHz100~0.72μm微波90一、油藏微波加熱機(jī)理機(jī)理：微波加熱過程中，在波場(chǎng)變化時(shí)，由于本身介電常數(shù)的減小和損耗因子的增大，偶極子不能完全恢復(fù)到它們的初始位置，能量將以熱的形式耗散在材料中。特點(diǎn)：體加熱（內(nèi)、外和表面）；地層流體溫度高（干餾汽化條件）；造縫（不同物質(zhì)的膨脹系數(shù)不同）；非熱效應(yīng)（共振）91二、油藏微波加熱開采工藝1.井內(nèi)鍋爐原理：微波對(duì)由地面注入地層的水或水蒸氣加熱優(yōu)點(diǎn)：不改變現(xiàn)有井筒流程：微波管放在井中或地面2.井下鍋爐直接對(duì)儲(chǔ)層加熱923.多底井地層微波加熱優(yōu)點(diǎn)：水平井有多遠(yuǎn)，水平天線就可伸多元，有效采油半徑就多大第十五大節(jié)93第十章微生物采油內(nèi)容提要油層微生物學(xué)微生物采油原理微生物的篩選與培養(yǎng)微生物采油技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用94三次采油方法熱驅(qū)法混相法化學(xué)驅(qū)法火燒油層蒸汽驅(qū)表活劑驅(qū)聚合物驅(qū)設(shè)備損壞油變焦炭能量利用率低氣源過早突破成本高損失量大穩(wěn)定性差地層傷害95微生物提高提高石油采收率技術(shù):利用微生物及其代謝產(chǎn)來(lái)來(lái)增加石油產(chǎn)量的技術(shù)。微生物:肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。按構(gòu)造復(fù)雜程度分單細(xì)胞簡(jiǎn)單多細(xì)胞非細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)核質(zhì)內(nèi)含物96微生物的特點(diǎn):個(gè)體小、比面積大吸收快，轉(zhuǎn)化快，繁殖迅速結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適應(yīng)強(qiáng)，易變異分布廣，種類多。97&1油層微生物學(xué)一、本源細(xì)菌本源細(xì)菌:是指油藏內(nèi)存在的細(xì)菌。分類好氧菌厭氧菌兼性菌嗜溫或嗜熱型特點(diǎn):分布最廣。作用:降低油水界面張力。負(fù)作用:產(chǎn)生硫化氫氣體1.硫酸鹽還原菌982.利用烴的細(xì)菌特點(diǎn):氧化烴。類型:熒光極毛桿菌、假單胞桿菌原菌菌株、部分硫酸鹽還原菌3.甲烷形成菌氧化甲烷細(xì)菌存在環(huán)境:厭氧。作用:產(chǎn)生部分甲烷4.孢子形成桿菌存在環(huán)境:25~55℃、4%以上濃度的言溶液。5.耐鹽產(chǎn)氣的梭狀芽孢桿菌作用:使糖發(fā)酵，產(chǎn)生氣體和有機(jī)酸99二、接種細(xì)菌與本源細(xì)菌之間的相互影響相互作用:注入的營(yíng)養(yǎng)液激勵(lì)本源細(xì)菌的活性，本源細(xì)菌和接種細(xì)菌會(huì)競(jìng)爭(zhēng)，或者利用一次代謝產(chǎn)物。本源細(xì)菌不會(huì)抑制接種細(xì)菌。方法:接種細(xì)菌多于原地細(xì)菌，定期注入；先注菌液，后注營(yíng)養(yǎng)液；細(xì)菌噬菌體控制。100三、油層條件下細(xì)菌生理學(xué)影響繁殖的因素pH值鹽度溫度最佳7壓力營(yíng)養(yǎng)物巖石基質(zhì)毒性物質(zhì)的溶解度<0.5%<55℃比溫度小傳播101&2微生物采油原理微生物采油機(jī)理:在油層中繁殖，形成生物量；將高分子降解為低分子；代謝產(chǎn)生氣體；有機(jī)酸和氣體清洗井筒；產(chǎn)生表面活性劑；代謝產(chǎn)物生成聚合物。102表1

微生物代謝產(chǎn)物對(duì)采油的作用產(chǎn)物作用酸改善巖石特性，提高孔滲，與堿質(zhì)巖反應(yīng)生命體封堵孔道，乳化，改善固體表面性質(zhì)，原油解和變質(zhì)，原油降粘氣增加地層壓力，原油膨脹，降粘，提高滲透率溶劑溶解原油表面活性劑降低界面張力，乳化原油聚合物流度控制，封堵孔隙103一、井筒清洗工藝原理:將微生物和營(yíng)養(yǎng)液一同注入，微生物的代謝產(chǎn)物清洗生產(chǎn)井周圍的孔隙以恢復(fù)井的生產(chǎn)能力。主要機(jī)理:酸；溶劑；生物氣體。104二、微生物封堵微粒堵塞；生物膜堵塞。三、微生物吞吐產(chǎn)生代謝產(chǎn)物（表活劑和CO2）；溶解氣驅(qū)和毛管力的改變；原油富集帶的形成和代謝產(chǎn)物的再生。105四、微生物驅(qū)油1.微生物水驅(qū)工藝原理:將菌種和營(yíng)養(yǎng)液混合而成的微生物處理液由注水井注入地層，處理液被注入水推動(dòng)經(jīng)過油層時(shí)，微生物代謝產(chǎn)物通過物理、化學(xué)作用將巖石孔隙中的原油釋放出來(lái)，使不能流動(dòng)的原油被注入水帶向生產(chǎn)井。技術(shù)關(guān)鍵:細(xì)菌在地層中運(yùn)移，并產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)驅(qū)油。1062.微生物單井激勵(lì)法原理:利用糖蜜作為基本的營(yíng)養(yǎng)液將地層水和原油中的本源微生物種群激活，從而產(chǎn)生代謝產(chǎn)物通過物理化學(xué)作用將原油采出的工藝。五、微生物采油應(yīng)用條件方式生產(chǎn)問題應(yīng)用的性能單井激勵(lì)因毛管力滲透性差產(chǎn)生表活劑、氣、酸和醇強(qiáng)化水驅(qū)原油受毛管力束縛產(chǎn)生表活劑、氣、酸和醇調(diào)剖地層有孔道，水驅(qū)效率低產(chǎn)生聚合物或微生物增殖，形成生物團(tuán)清洗井筒結(jié)蠟產(chǎn)生乳化劑、表活劑和酸聚合物驅(qū)原油流動(dòng)性差，水驅(qū)效率低產(chǎn)生聚合物緩解指進(jìn)地層水或氣指進(jìn)產(chǎn)生聚合物或微生物增殖，形成生物團(tuán)107&3微生物的培養(yǎng)與篩選一、培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)物能源碳源氮源光能化學(xué)能無(wú)機(jī)鹽生長(zhǎng)因子水自養(yǎng)生物：NH+4等無(wú)機(jī)物異養(yǎng)生物：糖類等有機(jī)物提供微生物生命活動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)凡可被微生物用來(lái)構(gòu)成細(xì)胞物或代謝產(chǎn)物中碳架來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物糖類、醇類、有機(jī)酸、烴類、蛋白質(zhì)凡可被微生物用來(lái)構(gòu)成細(xì)胞物或代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物有機(jī)氮、無(wú)機(jī)氮含鉀、鈉、鈣鎂元素的化合物酵母膏、蛋白陳等108培養(yǎng)基:人工配制的適合于微生物繁殖和積累代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。分類基礎(chǔ)培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基選擇性培養(yǎng)基普通培養(yǎng)基+額外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含有某種代謝產(chǎn)物指示劑109二、篩選采油用微生物的要求:驅(qū)油效率高；兼性菌；配方有較寬的溫度、壓力、pH范圍；不易中毒，耐鹽；來(lái)源廣，成本低。110表2

常見采油菌菌種生長(zhǎng)條件代謝產(chǎn)物梭裝芽孢桿菌厭氧，兼性氣體、酸類、醇類和生物表活劑芽孢桿菌兼性假單胞菌好氧酸類和生物表活劑黃單胞菌好氧表活劑和聚合物明串珠菌兼性可降解烴硫酸鹽還原菌厭氧生物聚合物節(jié)桿菌兼性生物聚合物棒狀桿菌好氧氣體、酸類和還原硫酸鹽腸桿菌兼性表活劑和醇類諾卡氏菌厭氧，兼性生物表活劑不動(dòng)桿菌厭氧，兼性氣體和有機(jī)酸類分枝桿菌好氧生物表活劑表3

微生物的選擇生產(chǎn)問題選用的微生物地層壓力不足；注入能力低；毛管力造成束縛油能產(chǎn)生表活劑、氣體、酸和醇類的微生物結(jié)蠟?zāi)墚a(chǎn)生乳化劑、表活劑和酸，能降解烴類的微生物毛細(xì)管力造成束縛油能產(chǎn)生表活劑、氣體和醇類的微生物波及效率低能產(chǎn)生聚合物或大量生物的微生物注水突進(jìn)；流度比不利能產(chǎn)生聚合物的微生物111篩選步驟：菌樣采集好氧培養(yǎng)單株分離鈍化穿刺接種厭氧培養(yǎng)初步模擬實(shí)驗(yàn)生化實(shí)驗(yàn)代謝產(chǎn)物測(cè)試物模實(shí)驗(yàn)菌種組合菌種評(píng)價(jià):原油發(fā)酵后分析：全烴色譜分析、恩氏蒸餾法；生成氣分析：氣相色譜分析；發(fā)酵液中的活性物質(zhì)：油水界面張測(cè)定、有機(jī)酸含量分析；發(fā)酵液的降粘作用：原油粘度分析；采收率：驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。112三、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)（大慶）1.生物降解作用表4

恩氏蒸餾結(jié)果溫度/℃原油/%Su2-1發(fā)酵油/%Su1-2-3發(fā)酵油/%Su5-2發(fā)酵油/%Su4-1-2發(fā)酵油/%常溫~1001.243.840.566.226.92100~1502.22.468.22120~2004.01.12200~2505.83.986.58250~3008.29.6848.54>30078.056.055.8275.7228.28總收量99.4099.896.3899.1898.541132.生成表面活性劑的性能油樣微生物界面張力/mN/m降低/%作用前作用后港西18-4井23#25.811.555.4GD3#25.815.639.53.生成氣的性能菌號(hào)H2/%CO2/%總量/mL1517.931.3672633.9221131144.降粘性能井號(hào)微生物原