物理法采油新技術(shù)2003

1、石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院2003.3,孫仁遠(yuǎn),物理法采油新技術(shù),,引 言 超聲波解堵技術(shù)電脈沖波解堵技術(shù)水力振蕩解堵技術(shù)人工振動(dòng)增產(chǎn)技術(shù)稠油聲波降粘技術(shù),提綱,聲波防除垢技術(shù),一、物理法采油技術(shù),第一部分 引 言,二、技術(shù)系列,三、應(yīng)用領(lǐng)域,四、發(fā)展歷史,五、技術(shù)優(yōu)勢(shì),六、發(fā)展前景,一、物理法采油技術(shù),利用物理場(chǎng)（聲場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)等）的作用來(lái)激勵(lì)和處理油水井或油層，從而達(dá)到增產(chǎn)、增注目的的

2、技術(shù)。,第一部分引言,1、聲波解堵技術(shù),第一部分引 言,二、技術(shù)系列,2、電磁加熱技術(shù),3、電法采油技術(shù),4、磁技術(shù),,(1).水力振蕩解堵技術(shù),(2).超聲波解堵技術(shù),(3).電脈沖波解堵技術(shù),(4).人工振動(dòng)增產(chǎn)技術(shù),(5).高能氣體壓裂技術(shù),三、應(yīng)用領(lǐng)域,第一部分引 言,,采油工程,,油氣田地面工程,化學(xué)工程,應(yīng)用領(lǐng)域,儲(chǔ)運(yùn)工程,采油工程,,(1).水力振蕩解堵技術(shù),(2).超聲波解堵技術(shù),(3).電脈沖波解堵技術(shù),(4

3、).人工振動(dòng)增產(chǎn)技術(shù),(5).高能氣體壓裂技術(shù),(6).井筒聲波,(7).井筒磁,增注降粘防垢防蠟,降粘防垢防蠟,油氣田地面工程,,(1).管道聲波,(2).管道磁,(3).管道電加熱,破乳降粘防垢防蠟,降粘防垢防蠟破乳,四、發(fā)展歷史,(1). 1950’ 前蘇聯(lián)、美國(guó)、中國(guó) 機(jī)理研究,(2). 1960’ 前蘇聯(lián)、美國(guó) 初步現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

4、 水力振蕩等,(3). 1970’ 前蘇聯(lián)、美國(guó) 較大規(guī)模試驗(yàn) 水力振蕩、超聲波等,(4). 1980’ 華北油田超聲波現(xiàn)場(chǎng) 石油大學(xué)超聲波、水力振蕩、電脈沖室內(nèi)研究 西安石油學(xué)院高能氣體壓裂研究,(5). 1990’ 超聲波、水力振蕩、電脈沖、高能氣體壓 裂、人工地震現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),五、技術(shù)優(yōu)勢(shì),第一

5、部分引 言,1、無(wú)污染；,2、設(shè)備簡(jiǎn)單；,3、成本低；,4、見效快；,5、可重復(fù)使用；,6、可復(fù)合。,第一部分引 言,,1、有關(guān)的機(jī)理研究不夠深入，說不清楚的問題仍然很多； 2、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)存在盲目性；3、試驗(yàn)效果時(shí)好時(shí)壞；4、重視程度不夠。,六、發(fā)展前景,存在的問題,第二部分 超聲波解堵技術(shù),一、基本原理二、室內(nèi)研究進(jìn)展三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用四、存在的問題,一、基本原理,1、聲波,聲波是機(jī)械振動(dòng)在媒

6、質(zhì)中的傳播,2.聲波的分類,3、聲波的性質(zhì),(1).反射,(2).折射,(3).衍射,(4).散射,(5).衰減,4、聲波的表征參數(shù),(1).聲壓,有聲波時(shí)介質(zhì)中的壓強(qiáng)超過靜壓強(qiáng)的值，稱為聲壓。通常，聲壓可分為瞬時(shí)聲壓、峰值聲壓和有效聲壓。,瞬時(shí)聲壓指有聲波時(shí)介質(zhì)中某點(diǎn)的瞬時(shí)總壓強(qiáng)減去靜壓強(qiáng),峰值聲壓指在某一時(shí)間間隔中的最大瞬時(shí)聲壓,有效聲壓則指瞬時(shí)聲壓對(duì)時(shí)間取均方根值。,一般地，聲壓是“有效聲壓”的簡(jiǎn)稱。,(2).頻率,如果變量是時(shí)間

7、，單位時(shí)間內(nèi)的周期數(shù)稱為周期量的頻率。,(3).聲強(qiáng),聲場(chǎng)中某點(diǎn)上一個(gè)與指定方向垂直的單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)通過的平均聲能稱為聲強(qiáng),(4).聲功率,聲源的聲功率指聲源在單位時(shí)間內(nèi)輻射的總能量，單位為W。,(5).聲速,聲波的傳播速度。在室溫下，聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s。,(6).聲阻抗,介質(zhì)的聲阻抗反映介質(zhì)傳播聲的能力，其定義為介質(zhì)中的聲速與其密度的乘積，用公式表示為： Z=ρC,5、

8、超聲波的產(chǎn)生,(1).壓電換能器,對(duì)某些電介質(zhì)施加機(jī)械力會(huì)引起介質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷中心的相對(duì)位移而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，導(dǎo)致介質(zhì)兩端面出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷，其電荷密度與外力成正比，這種現(xiàn)象稱為正向壓電效應(yīng)。,若將具有壓電效應(yīng)的介質(zhì)置于外電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)力的作用會(huì)引起介質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷中心的位移，而這種位移又導(dǎo)致介質(zhì)發(fā)生形變，這種效應(yīng)稱為逆向壓電效應(yīng)。,(2).磁致伸縮換能器,1842年，焦耳（Joule）發(fā)現(xiàn)一些鐵磁材料在外磁場(chǎng)的作用下，沿著磁力線

9、的方向發(fā)生長(zhǎng)度變化（伸長(zhǎng)或縮短），這種效應(yīng)稱為正向磁致伸縮效應(yīng)（也稱焦耳效應(yīng)）。,1865年，維拉里（Villari）發(fā)現(xiàn)當(dāng)已被磁化的鐵磁材料在產(chǎn)生形變時(shí)，就會(huì)引起鐵磁材料內(nèi)部磁化狀態(tài)的變化，這種效應(yīng)稱為反向磁致伸縮效應(yīng)（也稱維拉里效應(yīng)）。,6、超聲效應(yīng),超聲效應(yīng)指當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于超聲能量轉(zhuǎn)化成其它形式的能量而引起或促進(jìn)介質(zhì)中其它形式變化效應(yīng)的總稱,機(jī)械效應(yīng)熱效應(yīng)光效應(yīng)電效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)生物效應(yīng)等,(1).機(jī)械效應(yīng),

10、當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，使介質(zhì)產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變、速度、加速度或承受輻射壓力等，從而使介質(zhì)產(chǎn)生力學(xué)的或機(jī)械形式物理變化的現(xiàn)象。,(2).熱效應(yīng),超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于弛豫、內(nèi)摩擦等原因使聲能被介質(zhì)吸收而轉(zhuǎn)變成熱能，致使介質(zhì)發(fā)熱或由此而引起其它現(xiàn)象的效應(yīng)。,(3).空化效應(yīng),聲波通過液體時(shí)，會(huì)使原有的或新生的微氣泡發(fā)生共振。在聲波的稀疏階段，小氣泡迅速地脹大；而在壓縮階段，小氣泡又迅速地被湮滅。在湮滅的瞬間，小氣泡內(nèi)部可達(dá)幾千度的高溫，幾

11、千乃至幾萬(wàn)個(gè)大氣壓。在湮滅過程中所產(chǎn)生的加速度是重力加速度的十萬(wàn)倍以上。這種現(xiàn)象在聲學(xué)上稱為“空化現(xiàn)象”。,穩(wěn)態(tài)空化,第二部分超聲波解堵,7、解堵原理,利用超聲波的振動(dòng)作用、空化作用和熱作用等來(lái)處理油水井近井地帶，解除近井污染，改善原油的流動(dòng)性，從而達(dá)到增產(chǎn)、增注目的的技術(shù)。,二、室內(nèi)研究進(jìn)展,解堵增滲提高采收率改變潤(rùn)濕性,1、解堵增滲,嚴(yán)熾培等孫仁遠(yuǎn)等邵長(zhǎng)金等,嚴(yán)熾培等人研究了超聲波對(duì)多孔巖樣的滲流速度的影響[1]。

12、結(jié)果表明：多孔巖樣被泥漿等污染后，經(jīng)超聲波作用，使油的滲透率恢復(fù)到原來(lái)的61～88%，停止超聲作用后，還有明顯的滯后效果。,嚴(yán)熾培等,,嚴(yán)熾培等,嚴(yán)熾培等,嚴(yán)熾培等,孫仁遠(yuǎn)等,孫仁遠(yuǎn)等,孫仁遠(yuǎn)等,邵長(zhǎng)金等,邵長(zhǎng)金等,2、提高采收率,超聲波對(duì)采收率的影響,超聲處理對(duì)原油粘溫曲線的影響,李明遠(yuǎn)等人研究了聲波振動(dòng)對(duì)巖石潤(rùn)濕性的影響[6]，研究表明： (1).聲波振動(dòng)可促進(jìn)巖石表面親水性增強(qiáng)和親油性減弱； (2).聲波振動(dòng)可降低原油對(duì)巖

13、石表面的附著功，減弱原油與巖石間的粘滯力，使原油更易于從巖石表面剝離。 (3).聲波振動(dòng)能夠提高水驅(qū)采收率，而且滲透率越低，提高的幅度越大。,聲波對(duì)巖石潤(rùn)濕性的影響,,三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,1、系統(tǒng)組成,2、主要技術(shù)指標(biāo),3、施工工藝,4、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果,第二部分超聲波解堵,1、系統(tǒng)組成,2、主要技術(shù)指標(biāo),砂巖地層； 泥質(zhì)含量10×10-3μm2 ，孔隙度10～30%； 油層溫度<150℃； 主要由粘土、鉆井液結(jié)垢物堵

14、塞的井； 多次酸化或化學(xué)清蠟無(wú)效的井； 初始產(chǎn)能高、近期遞減比較快的井；,3、選井選層條件 (1).玉門油田,地層有產(chǎn)能，而因油層污染堵塞或結(jié)垢造成低產(chǎn)的油井； 距水層或水線近不能進(jìn)行壓裂的油井； 因固井質(zhì)量差易竄槽不能進(jìn)行壓裂、擠液的井； 壓裂或酸化后長(zhǎng)期注、采形成結(jié)垢或結(jié)蠟而造成注、采量下降的井； 因進(jìn)行過化學(xué)防砂導(dǎo)致產(chǎn)量下降的井； 分層處理難度大，其它措施無(wú)法一次性處理的井； 套管變形通徑大于90mm、套管外漏無(wú)

15、法進(jìn)行常規(guī)措施的井； 多層合采，需要處理的井。,(2).華北油田,生產(chǎn)過程中的堵塞層 對(duì)生產(chǎn)井，主要處理高滲透地層，這些地層初期有產(chǎn)能， 但產(chǎn)能下降較快；對(duì)注水井，一般處理無(wú)吸水能力或吸水能力下降的井。 嚴(yán)重污染的井層； 對(duì)水、酸敏感的油層；距水線近不能實(shí)施水力壓裂的井。,(3).大慶油田,起出采油設(shè)備,4、施工工藝,通 井,洗 井,超聲波處理,洗 井,投

16、 產(chǎn),(1)、前蘇聯(lián)---1,5、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果,前蘇聯(lián)---2,前蘇聯(lián)---3,(2).美國(guó),1969，美國(guó)俄克拉荷馬一低產(chǎn)井 前：日產(chǎn)油2.18t，日產(chǎn)水4.77m3，增產(chǎn)42.2% 后：日產(chǎn)油3.10t，日產(chǎn)水1.27m3，下降75%,1975，西德克薩斯 9個(gè)產(chǎn)油區(qū)21口井，增油7萬(wàn)桶，投入產(chǎn)出比1：7.75,-------------------------------------

17、---------,(1)、大慶 (6)、吉林 (2)、玉門 (7)、新疆 (3)、華北 (8)、青海 (4)、遼河 (9)、長(zhǎng)慶 (5)、江蘇,(3).國(guó)內(nèi)應(yīng)用油田,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果,第二部分超聲波解堵,超聲波處理前后地層參數(shù)的變化,第二部分超聲波解堵,第二部分超聲波解堵,四、存在的問題,(1).適

18、應(yīng)性,(2).處理參數(shù),(3).解堵深度,(4).儀器性能,,第三部分 電脈沖波解堵,一、基本原理 二、發(fā)展歷史 三、室內(nèi)研究 四、技術(shù)優(yōu)勢(shì)五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 六、存在問題,一、基本原理,第三部分 電脈沖波解堵,在充滿水或油水混合物的油(水)井中產(chǎn)生一定頻率的高壓脈沖電流，對(duì)地層激發(fā)周期性的壓力波和強(qiáng)電磁場(chǎng)，解除油層污染，對(duì)地層產(chǎn)生微裂縫，從而達(dá)到解堵增產(chǎn)增注的

19、目的。,1、電火花源,將電容器貯存的高壓電能在瞬間通過介質(zhì)間隙釋放出來(lái)。由于電能在水中變化為熱能，使水和放電電極的金屬物汽化，在電極附近產(chǎn)生可達(dá)4000℃的高溫、高壓水蒸汽和金屬蒸汽，從而產(chǎn)生爆炸壓力波的人工震源,2.放電過程,(1).放電發(fā)生階段 液體在高電壓作用下被擊穿，形成高導(dǎo)電率的放電通道。這一過程從在電極上加電壓起到放電通道形成為止。過程的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短取決于通道的電阻、第二階段的能量釋放速度和液電效率。,第三

20、部分 電脈沖波解堵,工作液的電學(xué)性質(zhì)表,第三部分 電脈沖波解堵,(2).放電通道膨脹階段,電極間區(qū)域形成導(dǎo)電率高的通道后立即膨脹，電容積蓄的能量釋放。,放電電流的急劇增長(zhǎng)決定了壓力脈沖的大小，而增長(zhǎng)的快慢卻決定于放電電路的參數(shù)：電感、電容、電極間距和電壓。在電路設(shè)備已定的情況下，只決定于外放電電路的電感。,在大電流作用下，放電通道內(nèi)的物質(zhì)被劇烈加熱，形成水蒸汽的等離子體，其中混有一些電極物質(zhì)的離子，等離子體溫度達(dá)104K，放

21、電通道的壓強(qiáng)提高到1.5×103兆帕，體積膨脹。,第三部分 電脈沖波解堵,(3).通道的放電后階段,通道已是氣泡狀，開始時(shí)由于內(nèi)部壓強(qiáng)高于媒質(zhì)的靜壓強(qiáng)而膨脹，以后由于液體流動(dòng)的慣性而繼續(xù)膨脹。氣泡膨脹到最大半徑后即停止膨脹。流動(dòng)的動(dòng)能就變成氣泡的位能。以后，由于周圍靜壓作用，位能又變成流動(dòng)的動(dòng)能。因此，水層獲得一個(gè)可觀的指向氣泡中心的運(yùn)動(dòng)速度。氣泡中的壓強(qiáng)和周圍媒質(zhì)的壓強(qiáng)相平衡。由于慣性原因而繼續(xù)收縮，氣泡猝滅，氣泡中的

22、壓強(qiáng)驟增。在這一壓強(qiáng)作用下，液體又往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種過程按衰減規(guī)律重復(fù)。,液電效應(yīng)釋放的能量按以下比例分配：沖擊波20%，氣泡體積最大時(shí)的勢(shì)能30%，電磁能、熱能和其它形式的輻射50%。,第三部分 電脈沖波解堵,1－－外放電電路；2－－陽(yáng)極；3－－放電通道；4－－陰極。,二、發(fā)展歷史,1970’ 前蘇聯(lián) 室內(nèi)研究 1980’ 前蘇聯(lián) 投入現(xiàn)場(chǎng)使用 每年施工1000多口井

23、 石油大學(xué) 電脈沖波解堵室內(nèi)研究 1990’ 河南、新疆、大慶、遼河等油田開展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),第三部分 電脈沖波解堵,三、室內(nèi)研究,第三部分 電脈沖波解堵,1、解堵機(jī)理,2、處理參數(shù),放電次數(shù)、放電頻率、放電能量,第三部分 電脈沖波解堵,電脈沖波對(duì)巖心滲透率的影響,第三部分 電脈沖波解堵,1－－灰質(zhì)白云巖2，4－－砂巖3，5－－粉砂巖,滲透率提高率與放電脈沖次數(shù)的關(guān)系,四、技術(shù)特點(diǎn)

24、,第三部分 電脈沖波解堵,1、可控性強(qiáng) 2、無(wú)污染 3、成本低 4、操作簡(jiǎn)便等,五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,1、系統(tǒng)組成,2、主要技術(shù)指標(biāo),3、施工工藝,4、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果,第三部分 電脈沖波解堵,1、系統(tǒng)組成,第三部分 電脈沖波解堵,2、主要技術(shù)指標(biāo),第三部分 電脈沖波解堵,四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,第三部分 電脈沖波解堵,1、新疆 2、大慶3、河南

25、 4、遼河,五、存在問題,第三部分 電脈沖波解堵,1、地層水礦化度的影響 2、適應(yīng)性3、放電參數(shù)的選擇 4、機(jī)理研究,,一、基本原理,第四部分 水力振蕩解堵技術(shù),二、室內(nèi)研究,三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),四、高壓水旋轉(zhuǎn)射流解堵技術(shù),一、基本原理,第四部分 水力振蕩解堵,一定形狀的腔體，依靠流體的能量產(chǎn)生的壓力波動(dòng)作用于近井地帶，以解除油層污染，達(dá)到增產(chǎn)、增注

26、的目的。,二、室內(nèi)研究,第四部分 水力振蕩解堵,三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),1、系統(tǒng)組成,2、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果,第四部分 水力振蕩解堵,1、系統(tǒng)組成,第三部分 電脈沖波解堵,水力振蕩發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖,水力振蕩應(yīng)用情況 指標(biāo) 1975年 1976年 1977年處理井?dāng)?shù)/口 152232 237成

27、功百分?jǐn)?shù)/100 87.590 92一次作業(yè)增油量/t 143 145 146,水力振蕩法處理油井結(jié)果 油田處理次數(shù) 成功率/100 總增油量/t卡拉達(dá)哥 83 96 2002226個(gè)巴庫(kù)成員 45 87 660列寧

28、 102 94 7672基洛夫 7 83 3845總計(jì) 237 92 34638,阿塞拜疆石油聯(lián)合企業(yè)油水井水力振蕩處理效果 (1965---1975)年 處理井?dāng)?shù)/口成功率/100累計(jì)增油/方有效期

29、 /月1965 93 47 4632 10.71966 80 71 9441 11.11967 106 72.8 12489 151968 137 75 227021969 170 64 20297

30、 13.41970 158 75.5 18952 151971 170 75 22370 151972 183 81 24251 141973 190 84 30128 131974 185 80.6 25056 131975 152 87.6 3

31、3543 13,,,四、高壓水旋轉(zhuǎn)射流解堵技術(shù),1、施工示意圖,2、工具簡(jiǎn)介,第四部分 水力振蕩解堵,3、室內(nèi)研究成果,4、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果,旋轉(zhuǎn)射流解堵工具示意圖,旋轉(zhuǎn)噴嘴示意圖,1－－套管；2－－斜噴嘴；3－－直噴嘴。,,一、技術(shù)簡(jiǎn)介,第五部分 人工振動(dòng)增產(chǎn)技術(shù),二、室內(nèi)研究,三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),四、存在問題,一、技術(shù)簡(jiǎn)介,人工地震采油技術(shù)是利用地面或井下人工震源，對(duì)油層進(jìn)行低頻聲波激勵(lì)處理，以解除油層污染，改善流體流動(dòng)特

32、性，促使石油中的溶解氣和吸附在油層中的天然氣分離，從而提高原油產(chǎn)量和采收率的技術(shù)。它是在天然地震對(duì)原油產(chǎn)量影響的啟發(fā)下發(fā)展起來(lái)的一種新的增產(chǎn)工藝措施。,第四部分人工振動(dòng)增產(chǎn),1、原油粘度,二、室內(nèi)研究,第四部分人工振動(dòng)增產(chǎn),2、滲透率,3、采收率,4、相對(duì)滲透率,5、振動(dòng)傷害,室內(nèi)振動(dòng)降粘試驗(yàn)裝置,,降粘效果與振動(dòng)時(shí)間的關(guān)系,,降粘效果與振動(dòng)頻率的關(guān)系,,降粘效果與振幅的關(guān)系,,降粘效果與試驗(yàn)溫度的關(guān)系,,振動(dòng)后粘度恢復(fù)曲線,,表2

33、 人工振動(dòng)前后原油粘度變化情況表[4],室內(nèi)振動(dòng)驅(qū)替模擬裝置,,巖心滲透率與振動(dòng)頻率的關(guān)系,,巖心滲透率與振動(dòng)時(shí)間的關(guān)系,,巖心滲透率與振幅的關(guān)系,,振動(dòng)后滲透率與時(shí)間的關(guān)系,,表2 巖心驅(qū)替效果表,人工振動(dòng)對(duì)原油采收率的影響,,,人工振動(dòng)對(duì)產(chǎn)水率的影響,采收率與振動(dòng)頻率的關(guān)系,,三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),1、試驗(yàn)設(shè)備,2、應(yīng)用效果,3、應(yīng)用實(shí)例,4、參數(shù)效果,1、試驗(yàn)設(shè)備,車載式地面震源,固定式地面震源,井下人工振動(dòng)采油裝置,井下人工振源示意

34、圖,2、應(yīng)用效果,第四部分人工振動(dòng)增產(chǎn),表3 杜66塊振動(dòng)采油試驗(yàn)情況及增產(chǎn)效果統(tǒng)計(jì),3、應(yīng)用實(shí)例,表4 杜212塊振動(dòng)采油增產(chǎn)效果統(tǒng)計(jì),表5 振動(dòng)采油試驗(yàn)情況及增產(chǎn)效果統(tǒng)計(jì),4、參數(shù)效果,,周期增油量與振動(dòng)力的關(guān)系,,周期增油量與振動(dòng)時(shí)間的關(guān)系,,1、振動(dòng)傷害,四、存在問題,,第四部分人工振動(dòng)增產(chǎn),2、振動(dòng)桿疲勞損壞,3、能量損失,4、振動(dòng)參數(shù),第六部分 稠油聲波降粘技術(shù),一、引言二、基本原理三、研究進(jìn)展

35、四、發(fā)展前景,一、引 言,目前，我國(guó)稠油的年產(chǎn)量已達(dá)到1200萬(wàn)噸，成為世界稠油生產(chǎn)大國(guó)之一，為我國(guó)陸上石油的穩(wěn)產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。 然而稠油的高粘度直接影響了稠油的開發(fā)和輸送的成本和效益，必須采取必要的降粘措施。,(1).機(jī)械效應(yīng),當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，使介質(zhì)產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變、速度、加速度或承受輻射壓力等，從而使介質(zhì)產(chǎn)生力學(xué)的或機(jī)械形式物理變化的現(xiàn)象。,(2).熱效應(yīng),超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于弛豫、內(nèi)摩擦等原

36、因使聲能被介質(zhì)吸收而轉(zhuǎn)變成熱能，致使介質(zhì)發(fā)熱或由此而引起其它現(xiàn)象的效應(yīng)。,二、基本原理,(3).空化效應(yīng),聲波通過液體時(shí)，會(huì)使原有的或新生的微氣泡發(fā)生共振。在聲波的稀疏階段，小氣泡迅速地脹大；而在壓縮階段，小氣泡又迅速地被湮滅。在湮滅的瞬間，小氣泡內(nèi)部可達(dá)幾千度的高溫，幾千乃至幾萬(wàn)個(gè)大氣壓。在湮滅過程中所產(chǎn)生的加速度是重力加速度的十萬(wàn)倍以上。這種現(xiàn)象在聲學(xué)上稱為“空化現(xiàn)象”。,三、研究進(jìn)展,1、黃序韜等,2、加拿大,3、Sokolov等

37、,4、閻向宏等,5、孫仁遠(yuǎn)等,黃序韜等,,加拿大,,加拿大于1993年報(bào)道：瀝青體系經(jīng)超聲波處理后，粘度下降幅度超過12%。,Sokolov等人曾于1998年測(cè)量了聲波場(chǎng)作用下的石油動(dòng)態(tài)粘度，經(jīng)30～60min超聲波處理后，石油粘度下降了20%～25%。,Sokolov等,,閻向宏等人也曾做過超聲波處理稠油的試驗(yàn)，結(jié)果表明，20ml的稠油經(jīng)超聲波處理2min后，其粘度降低24%。特別是摻入“活性水”的稠油，用超聲波處理后，可使稠油的粘度

38、大大降低，同時(shí)可減少活性劑的用量。,閻向宏等,,室內(nèi)聲波降粘裝置,,遼河坨子里摻稀稠油粘溫曲線,,遼河坨子里摻稀稠油降粘效果,,遼河脫水站稠油粘溫曲線,,遼河脫水站稠油降粘效果,,降粘效果與處理時(shí)間的關(guān)系,,聲波處理后稠油粘度恢復(fù)曲線,,現(xiàn)場(chǎng)管道稠油降粘裝置,,管道稠油降粘效果與流量的關(guān)系,管道稠油降粘效果與電流的關(guān)系,管道稠油降粘效果與溫度的關(guān)系,四、發(fā)展前景,1、聲波降粘是一種新的稠油降粘方法和途徑。,2、聲波降粘可以在稠油舉升和輸

39、送中發(fā)揮作用。,3、聲化學(xué)降粘將是大幅度降粘的有效途徑。,4、聲波降粘的有關(guān)研究和參數(shù)設(shè)計(jì)還不夠成熟。,前言 防垢技術(shù) 聲波防垢原理 室內(nèi)研究成果 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 主要結(jié)論,第七部分 聲波防除垢技術(shù),● 垢： 在一定條件下從水中析出的固體物質(zhì)稱為垢。● 結(jié)垢： 垢在地層表面、管線表面或設(shè)備表面的沉積叫做結(jié)垢。 ● 結(jié)垢階段： 結(jié)垢一般分為三個(gè)階段，即:垢的析出、垢的長(zhǎng)大、垢的沉積。

40、,一、前 言,二、防垢技術(shù),化學(xué)防垢,磁防垢,聲波防垢,第五部分聲波防除垢,利用化學(xué)防垢劑防垢,利用磁場(chǎng)對(duì)電解質(zhì)溶液的作用防垢,利用聲波的特殊作用防垢,,三、聲波防垢原理,第五部分聲波防除垢,1、提高垢的溶解度，防止垢晶體的析出,2、聲波的粉碎作用能夠抑制垢晶體的長(zhǎng)大,3、聲波輻射能使鹽垢微粒和金屬表面間發(fā)生剪切，抑制鹽垢微粒在金屬表面的沉積,第五部分聲波防除垢,四、室內(nèi)研究成果,1、聲波防垢機(jī)理,2、聲波防垢參數(shù),3、聲

41、波防垢對(duì)腐蝕的影響,處理時(shí)間、頻率、強(qiáng)度、方式,第五部分聲波防除垢,1、玉門8號(hào)站－－－集油站,2、玉門新總站－－－換熱器,3、青海采油一廠－－－地面管線,4、梁38號(hào)站－－－ 集油站,5、華北淖一聯(lián)－－－聯(lián)合站,五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,第五部分聲波防除垢,1、從機(jī)理上分析，聲波作用可以從結(jié)垢的三個(gè)不同階段全過程地防除垢,2、聲波防除垢效果與聲波作用參數(shù)和水質(zhì)等有關(guān)，在實(shí)施時(shí)需要進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)試驗(yàn),3、聲波防除垢具有性能穩(wěn)定、安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單

42、、成本低、效果好等優(yōu)點(diǎn),4、聲波法為硫酸鋇等復(fù)雜垢的防除提供了一種新的途徑,六、主要結(jié)論,,物理法采油技術(shù)是一種新的油水井處理技術(shù)，它具有成本低、見效快、無(wú)污染、效益高以及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，它已經(jīng)對(duì)油田開發(fā)的諸多領(lǐng)域產(chǎn)生了很大影響。尤其重要的是，物理法采油技術(shù)在我國(guó)油田開發(fā)中的研究和應(yīng)用已經(jīng)具有了一定的基礎(chǔ)，初步形成了室內(nèi)機(jī)理研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合，引進(jìn)設(shè)備和國(guó)產(chǎn)設(shè)備并存的局面。因此，物理法采油技術(shù)必將在油田開發(fā)中發(fā)揮更大的作用，研究的深

43、度和廣度液將不斷擴(kuò)大。,結(jié)束語(yǔ),第八部分 研究條件及成果簡(jiǎn)介,1、物理法采油研究方向是石油大學(xué)“211”工程油氣田開發(fā)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)的新興研究方向之一，從1996年立項(xiàng)建設(shè)。,2、同時(shí)建設(shè)的“物理法采油實(shí)驗(yàn)室”是油氣田開發(fā)重點(diǎn)學(xué)科“復(fù)雜油氣藏綜合模擬實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)的組成部分。,1、聲波處理系統(tǒng) 主要包括函數(shù)/任意波發(fā)生器(HP33120A型)，線性放大器(L6型)和超聲波換能器。 2、激振器 3、巖心驅(qū)替系統(tǒng) 4、微機(jī)

44、控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等,一、主要設(shè)備,研究條件及成果（一）,函數(shù)/任意波發(fā)生器,型號(hào)：hp33120A波形：12種標(biāo)準(zhǔn)波形、任意波形頻率：0.1Hz～15MHz輸出幅值：50mVpp～10Vpp輸出阻抗：50歐姆產(chǎn)地：美國(guó),聲波處理系統(tǒng)組件,線性放大器,型號(hào)：L6頻率：40Hz～150kHz輸出功率： 直流－－800VA 交流－－2000VA產(chǎn)地：美國(guó),聲波處理系統(tǒng)組件,配套的超聲波

45、換能器,聲波處理系統(tǒng)組件,振動(dòng)微觀驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置,組合裝置一,組合裝置二,振動(dòng)采油實(shí)驗(yàn)裝置,二、科研論文,在國(guó)內(nèi)外會(huì)議、學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文20余篇，其中國(guó)際會(huì)議論文4篇，2篇被ISTP檢索系統(tǒng)收錄，2篇被PA收錄，6篇進(jìn)入石油大學(xué)學(xué)術(shù)論文榜，EI檢索刊物論文3篇，中文核心刊物論文10篇。,研究條件及成果（二）,三、學(xué)術(shù)交流,研究條件及成果（三）,四、完成的主要科研項(xiàng)目,用聲振動(dòng)減輕油層污染的可行性研究，總公司項(xiàng)目物理場(chǎng)致油氣增采方

46、法的研究，總公司項(xiàng)目人工振動(dòng)增產(chǎn)工藝研究，總公司項(xiàng)目井下人工振動(dòng)增產(chǎn)機(jī)理研究，橫向超聲乳狀液堵水增油實(shí)驗(yàn)研究，?？蒲谢鸪暼闋钜憾滤鲇图夹g(shù)研究，校重點(diǎn)科研基金聲化學(xué)防除垢技術(shù)研究，橫向輸油管道原油降粘試驗(yàn)研究，橫向磁性粘彈體堵水技術(shù)研究，橫向梁30#計(jì)量站聲波防垢技術(shù)研究，橫向,研究條件及成果（四）,五、已形成的研發(fā)能力,1、服務(wù)于油田的實(shí)驗(yàn),3 、服務(wù)于油田的軟件開發(fā),2、服務(wù)于油田的新工藝探索,4 、服務(wù)于油田