《物理法采油新技术》课件

物理法采油新技术物理法采油新技术主要内容：一、物理法采油技术综述◆物理采油(IOR)技术研究动态与发展前景◆IOR技术的特点二、氮气及连续油管技术◆氮气技术◆连续油管技术三、高能气体压裂技术◆高能气体压裂机理与模型◆高能气体压裂工艺及其设计四、磁技术在油田生产中的应用主要内容：第一章物理法采油技术综述一、物理采油(IOR)技术研究动态与发展前景(一)国内外现状近代物理学的新理论、新技术引入石油开采领域；目前，物理采油方法已达十余种，常见的有：声波、超声波、电液压、电磁、高能气体压裂、水力振荡、人工地震等。第一章物理法采油技术综述一、物理采油(IOR)技术研究动★美国：

50年代开始发展声波采油技术，并获专利。如：声波采油泵、声波除垢解堵装置、声波造缝设备等。

60年代美国把声波采油技术列入了三次采油新技术的范畴。★前苏联

80年代，苏联把物理采油作为新方法，新工艺进行研究，并取得显著成果。

★美国：★前苏联

从60年代末到90年代初，前苏联用各种振动法处理采油井1.2万口以上，注水井2500口左右，增产原油900多万吨。增加注水量300×104m3左右，平均有效期在12～15个月。

苏联主要在声波采油的机理研究，设备研制、矿场实验以及电液压采油技术、高能气体压裂等方面研究较多。从60年代末到90年代初，前苏联用各种振动法处理采油★国内

近几年发展起来。在大庆、吉林、玉门、新疆等油田相继开展了有关物理采油的现场试验。其中高能气体压裂、电脉冲、超声波采油技术普遍受到重视。已作为一种解堵、增加单井产量、提高采油速度的工艺措施。

美国和苏联近年来已经开展了利用各种物理场处理油气层的理论研究，这些研究主要是：声场、水动力场、电场、磁场、电磁场、热场等。★国内美国和苏联近年来已经开展了利用各种物理面对整个油层的技术研究和应用较少；偏重于现场试验较多；对不同油藏条件下的适用性评价不一。造成这种现象的原因：基础理论研究严重滞后于设备研制和技术应用；对物理采油机理及规律的认识仍停滞在感性认识与定性解释的水平，其工艺设计几乎完全凭经验，带有盲目性。★国内应用存在的问题：面对整个油层的技术研究和应用较少；★国内应用存在的问题：(二)IOR技术的特点1.适应性强

★高含水中、后期的提高水驱采收率；★常规技术无法处理的粘土油藏；★低渗透油藏、致密岩性油藏；★稠油油藏。2.具有明显的“增油控水效应”

利用电场、声场等在原油(或地层流体)中所表现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。(二)IOR技术的特点1.适应性强2.具有明显的“增油3.与“化学驱”优势互补

物理采油提高原油采收率的基本原理为改善油层的渗透性和原油(地层流体)的流变性，物理法与化学驱提高原油采收率的机理不同，通过优势互补，组合应用，可以形成复合型技术，用以提高化学驱的驱油效果。4.对油层无污染用物理场处理油层，没有外来固体和液体物质进入油层，因此，不会对油层造成附加的污染和伤害。3.与“化学驱”优势互补4.对油层无污染5.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，投入成本低且效果明显。据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%。(三)物理采油技术研究的主要发展趋势1.机理研究由定性解释向定量描述发展

机理解释还停留在定性的水平上→无法根据不同油藏、油水井的具体情况选择最佳方式及优化技术参数→难以保证工艺措施达到最佳效果。5.工艺简单、成本低(三)物理采油技术研究的主要发展趋势2.处理技术由单一方法向综合方法发展

物理法的作用在使用范围上有局限性，一般效果也有限，发展组合方法是一种趋势。即采用物理和物理化学作用可以开发出有效、更经济的综合物理(或物理化学)采油技术

。3.处理范围由近井地带向整个油藏发展

目前采用的物理采油技术大多都是针对近井地带的处理，规模不大。今后的发展是对整个油藏的处理工艺。2.处理技术由单一方法向综合方法发展3.处理范围由近井地二、物理场激励法用于提高原油采收率的机理综述

就总体而言，物理法改善采油（IOR）及强化采油（EOR）的主要机理为：

★作用于近井地带，解除井筒附近的污染★作用于油藏，改善其孔隙结构与渗透性；★作用于原油(或地层流体)，改善其流变性。二、物理场激励法用于提高原油采收率的机理综述

这里着重从物理场对油藏与地层流体的作用来阐述物理采油的基本原理：

(一)声场作用降低原油与岩石的亲和力

声波作用于油层时，地层流体及储油岩层随声被一起振动(压缩脉冲振动)，由于油、水及岩石物质密度不同，各自产生的振动加速度和振动幅度也不相同，致使两种相态物质界面产生相对运动，到了一定强度就会有撕裂的趋势，从而使原油与岩层的亲和力减弱，使原油脱离岩砂。而水与油的界面在声波作用下则会形成油包水或者水包油则乳状液，有利于流至井筒内。

这里着重从物理场对油藏与地层流体2.改善油藏的孔隙结构，提高渗透性

声波压缩时，应力压强可达上千个大气压，一张一弛，每秒钟岩层承受几万次或更高的冲击振动，使岩层产生疲劳裂缝，改善泄油剖面，提高油藏渗透率。

实验研究表明：在30℃时，超声波作用的岩心，其渗透率可提高一倍以上。2.改善油藏的孔隙结构，提高渗透性实验研究表明：在图1.岩心的渗透率曲线图图1.岩心的渗透率曲线图3.降低表面张力

声波作用可以使油层内毛细管随脉动压力发生周期变化，使毛细管胀大，其表面张力减小。声波的特殊性质还会产生“声源效应”，即使流体介质向声源方向流动，提高驱油能力。4.降低原油粘度

超声波作用会使原油分子产生“空化效应”，分子结构在剧烈振动下，产生周期性排列组合，使分子键断裂，分子量减小，降低原油粘度。3.降低表面张力4.降低原油粘度

实验结果表明：在10－100kW.m2的强声场作用下，频率为20kHz时，原油粘度下降30%左右。图2.超声波降低原油粘度的试验曲线实验结果表明：在10－100kW.m2的强声场作用下a.机械振动作用;b.空化效应(放电通路运动壁减缓，冲击波离开放电中心，形成一个空化腔);c.声流效应;d.热作用;e.传播方向性好;f.穿透能力强，在液体和固体介质中传播距离远的特点。★综合起来，超声波具有以下特点：a.机械振动作用;★综合起来，超声波具有以下特点a.能疏通油流通道;b.降低毛细管张力;c.改变油层流体的流变性及流态,促进油、水、气流动;d.提高地层泄油能力

e.提高油层渗透率。★声波、超声波处理油层具有以下作用：a.能疏通油流通道;★声波、超声波处理油层具有以(二)低频脉冲波作用

低频脉冲波与超声波相比。其能量在地层中衰减较慢。例如，20kHz的超声波在地层中衰减系数高达6.85，l00Hz的低频脉冲波衰减系数为0.0246．而15Hz的低频脉冲波在地层中的衰减系数仅为0.00268。因此，低频脉冲波的有效作用范围较超声波大得多，可达200m以上。

(二)低频脉冲波作用低频脉冲波

低频脉冲波作用于油藏，提高采收率的机理有以下几方面：1.产生宏观裂缝

经低频脉冲波处理后的致密岩心可产生分叉的裂缝和微裂缝网2.改善岩心微观孔隙结构

经低频脉冲波处理的致密岩心，其孔隙直径可增加一倍，其连通指数、储层指数分别可增大10%和30%左右。低频脉冲波作用于油藏，提高采收率的机理有以下几方面：3.改善原油流变性

实验结果表明，经低频脉冲波处理后，原油粘度可下降约17%~25%.4.改善界面特性

低频脉冲波作用下，液－固界面特性得到改善，减小岩石颗粒表面对原油的亲和力，使油膜从岩石表面脱落。还可克服毛管力的束缚滞留效应，使呈油珠、油柱状分散在油藏中的剩余油重新分布集聚，便于驱出油藏。3.改善原油流变性4.改善界面特性5.降低油水界面张力在振动中，油水界面张力可降低2-3个数量级，形成10-4-10-5N/m的低界面张力，使原油更易于驱出油藏。（三）电脉冲作用1.机械作用其作用与声波类似。通过井下放电产生巨大的压力脉冲，产生的压力脉冲比高能气体压裂高出1－2个数量级，在地层中形成裂缝体系。5.降低油水界面张力（三）电脉冲作用1.机械作用2.化学作用

电脉冲的化学作用依赖于井下放电液体介质和地层类型，对不同的地层采用适当的化学液，可加强电脉冲作用的效果。3.物理作用电脉冲对油藏和地层流体的物理作用主要指其对于地层电性的影响。由于地层电性的差异，通过电脉冲，可以提高油相渗透率和降低水相渗透率。2.化学作用3.物理作用(四)磁场与电磁场作用1.磁场对原油流变性的影响分连续磁场和交变磁场。磁场作用可使原油粘度发生变化。连续磁场－随连续磁场强度升高，液体粘度下降。交变磁场－在交变磁场内，油水混合物的粘度增大，混合物中极性组分含量越多，粘度增加就越大。2.电磁场对原油流变性的影响

电磁场作用于油藏产生大量的热，从而改变原油的流变性，这一方法对于低渗透、高粘度原油开采十分有效。(四)磁场与电磁场作用1.磁场对原油流变性的影响2.电

以上所述的物理场提高采收率机理只是目前比较流行的一些定性解释与初步的实验结果。实际上，该领域的研究工作还只是刚刚起步，对于在物理场作用下储层物性、流体流变性以及渗流持性的认识还很不清楚，应该尽快加强这方面的研究。以上所述的物理场提高采收率机理只是目前比三、物理采油法的现场应用及效果1.声波处理油层据国外现场实验报道，利用声波处理油层可使原油采收率提高10%-15%。美国：1969年9月17日，在俄克拉何马州华盛顿县的一口低产井，采用高频超声波装置进行现场试验。该井：处理前产量：2.18t/d

处理后产量：3.1t/d

平均增产量：0.9t/d

产水量由处理前的4.77m3/d下降至1.27m3/d。持续时间一年以上。三、物理采油法的现场应用及效果1.声波处理油层美国：前苏联:

在鞑靼(dada)、巴什两个石油企业的油田中，共进行了940井次的声波处理试验，平均有效期为13－15个月，增产原油46.57×104t，经济效益达45万卢布。苏联在中亚一个报废油田上进行了声波处理试验，使该油田重新投入了生产，其采油成本低于常规采油的成本。国内:

我国也开展了声波采油技术，取得了一些效果，但还不成熟，存在许多问题有待解决。前苏联:国内:2.电磁波处理油层

70年代，在美国能源部资助下，伊利诺斯IIT研究所用电磁波加热开采重油，向储层输入100kW的电能，处理后产量增加10倍左右。在美国，电磁波加热开采原油已成了一种商业性的新技术。3.物理采油法改善低渗、特低渗油藏的认识(1)物理采油方法的效果对油藏物性及施工技术参数的依赖性很强。如声波频率、振幅、作用时间等。2.电磁波处理油层3.物理采油法改善低渗、特低渗油藏的认(2)目前来看，物理法对低渗、特低渗油田的处理效果不如高渗透油藏的处理效果物理采油方法的选择和技术参数与低渗透油藏的配伍性较差。(3)高渗透油藏中效果明显的方法，在低渗透油藏不一定有效

针对性不强，方法不适当(4)低渗油藏，地层压降大，岩石致密，近井解除地层污染，对油藏深部的改善较差

有待进一步的研究和现场试验(2)目前来看，物理法对低渗、特低渗油田的处理效果不如高渗第二章声波采油技术声波采油技术，以其适应性强、具有明显的“增油控水效应”、工艺简单成本低、对油层无伤害以及与“化学驱”优势互补等特点，在油气起作重要的作用。声波采油技术就是以不同声波处理油层，解除油层堵塞，提高地层内流体的渗流能力，以达到增加油井产量，提高油层原油采收率的目的。第二章声波采油技术声波采油技术，以其适应性强、具有明显的“

◆超声波采油技术；◆水力振荡解堵技术；◆井下低频电脉冲采油技术；◆低频振动处理油层技术。

根据声波采油对油层的作用方式不同，声波采油技术可分为：◆超声波采油技术；根据声波采油对油层的作用一、声波采油技术的发展历程(一)美国：★20世纪50年代，美国开始声波采油技术研究。★1954年2月，博丁(BODWE)博士获得了专利：“提高采油量的声波系统”

(U.S.2667932)。★60年代，开展声波采油技术的实验研究何现场试用阶段。发现在声波作用下，原油通过毛细管的速度显著增加，毛细管越细，超辐射的作用就越大。并把声波采油技术列入了三次采油的范畴。一、声波采油技术的发展历程(一)美国：(二)前苏联：★60年代，开始大规模的现场试验。

首先在低渗、低产、低能井区进行了水力脉冲波处理，并获得理想效果。★70年代，苏联大力发展大功率电力超声波油井处理装置。

前苏联物理研究所与乌拉尔地球物理研究所在西莫尔蒂米的一口油井进行了声波增产试验，取得明显效果。(二)前苏联：★80年代前苏联在曼格什拉克、西西伯利亚、格鲁吉亚、鞑靼等油田进行了更深入现场试验，同时探讨声波与酸化、压裂等增产措施结合起来的可能性。并确定了一套声波处理油井的工艺方法、适应范围何声波设备。★90年代声波采油技术在前苏联十分活跃，形成了一门新兴学科，在大范围内开展了声波驱油、解堵、降粘等机理研究何现场试验，均见到好的效果。★80年代★90年代★五六十年代曾作过一些尝试，但因材料、技术不过关，半途而废。★近几年，由于科学技术发展，新型材料不断涌现，声波采油技术又发展起来。★1981年，华北油田在南马庄首先进行声波破乳、降阻的冷输抽油试验和声波增产试验，取得效果。★大庆研制出超声驱油首台样机。87年及90年，在玉门进行了现场试验，结果表明：油层物性明显转好、流动系数、流度比、地层系数及渗透率大幅度提高。随后，在辽河、华北、吉林等油田相继开展声波采油技术的应用。(三)我国：★五六十年代曾作过一些尝试，但因材料、技术不过关，半途而废二、超声波采油技术

超声波采油技术十利用超声波的振动作用、空化作用等作用于油层，解除近井地带地层的污染堵塞，以增加油气井产量。(一)主要仪器设备及工艺流程1.主要仪器设备组成：地面设备和井下仪器连接方式：地面声波－超声波发生器传输电缆井下大功率电声转换装置(发射型换能器)二、超声波采油技术超声波采油技术十利用超声波的振动作图3.超声波处理油层仪器系统组成1－三相四线交流电源2－声波发生机电源3－声波发生机4－输出监测脉冲波形、电压5－电缆绞车6＝井口滑轮7－电缆8－套管9－换能器10－油层图3.超声波处理油层仪器系统组成1－三相四线交流电源2.仪器主要技术参数

电能：380V/220V、50Hz

输出声波频率：15～33kHz

输出功率：4～30kW(差别较大)3.施工原理

施工时将井下换能器用普通射孔电缆送至油层部位，由相应的电源提供电能，地面发生机产生脉冲波、超声波和电功率振荡信号，经电缆传输给大功率发射型换能器换能器将电功率振荡信号转换成机械振动能-声波，经流体介质(油水混合物)藕合进入油层，达到解除污染、堵塞、提高近井地带地层渗透性的目的。2.仪器主要技术参数3.施工原理施工时将井下换能4.施工注意事项★气油比过高的油层不适宜进行超声波处理；★井上要有相应的电源；★处理层段应充满液体；★声强必须达到0.7W/cm2以上，频率以15－20kHz为最佳。(二)技术特点★独特的作用方式

穿透能力强、能有效穿透油、水和地层、传递能量。4.施工注意事项(二)技术特点★独特的作用原理

使毛细管发生变化、破坏毛细管和重力的平衡关系、降粘、熔蜡作用。★超声波在地层中传递速度快，油井反应迅速，见效快★应用范围广(三)选井选层原则1.生产过程中造成堵塞的油层；2.没有吸水能力或吸水能力下降的注水井；★独特的作用原理★超声波在地层中传递速度快，油井反应迅速3.严重污染的油气层；4.结垢、结蜡造成堵塞的油井；5.钻井或其他作业过程中发生污染的油水井；6.水敏性、酸敏性油层；7.距水线较近而长期不能实施压裂增产措施的井。3.严重污染的油气层；二、水力振荡解堵采油技术

水力振荡解堵技术是利用液体的振动原理在井底产生压力脉冲，并直接作用于油层，以解除油层钻井、开采及修井过程中，井下和地层液体乳化、粘土颗粒运移、沉淀物析出及机械杂质堵塞等对地层造成的污染，恢复近井地带地层渗透率，改善其流体的流动状况，达到提高水井注水量，增加油井产量的目的。二、水力振荡解堵采油技术水力振荡解堵技术是利用液体的(一)主要装备及工艺流程1.主要装备地面设备：泵车、储液罐车、修井机振动管柱：井口、油管、扶正器、振荡器2.工艺过程先冲砂；用油管下入振荡器；用泵车向振荡器输送高压流体；由下至上对需处理层段进行处理。(一)主要装备及工艺流程1.主要装备2.工艺过程3.施工注意事项

对严重漏失井、水淹井、套管外窜槽井地层压力低的注水井不宜进行振荡处理。(二)技术特点设备简单、施工方便、作业安全，易于推广；效率高适用性强，尤其对常规改造措施无效的井，对提高产能及降低油井含水有特殊作用。费用低廉、增产幅度大，经济效益好。3.施工注意事项(二)技术特点设备简单、施工方便、作业安(三)振荡频率选择

不同的压力波，能量损失的速度也不一样。

频率高的压力波其能量衰减很快，渗入地层孔道的距离较短，其优点是能量较集中。

振荡频率较低时，能量损耗较慢，深入地层的深度变大，但是其能量不集中，不利于波动对近井地带固体沉积物及堵塞物的消除。

基于这种原理，一般的设计频率为4kHz。有效渗入深度可达0.1m左右，再加上射流对井筒的冲刷作用，能达到消除近井地层污染的目的。(三)振荡频率选择不同的压力波，能量损失的速度也不(四)工作液的选择及选井方法1.工作液的选择

工作液是振动系统的工作介质，它涉及到传递振动能量的效率，排除油层堵塞的难易程度，与地层的配伍性及洗油效果等。工作液的选择有以下要求：a.低粘度、低密度；b.不与地层及地层流体反应生成沉淀物；c.不与地层流体发生乳化；d.能降低界面张力；e.不使地层粘土膨胀。(四)工作液的选择及选井方法1.工作液的选择a.低粘清水;

注入水;

活性水;

原油;

活性原油;

复配工作液等。工作液类型应根据油层性质及油层流体性质不同而选择。目前，现场使用的工作液有:清水;目前，现场使用的工作液有:2.选井方法1)油井a.油层近井地带存在堵塞、污染；b.地层表面损害，近井地带压力损失大；c.油层近井地带存在液阻效应；d.原油粘度高，流动性差。2.选井方法1)油井a.地层渗透性较好，由于泥浆等二次污染造成井壁附近后期堵塞的井；b.地层泥质含量较低的井；c.转注初期吸水能力强，但在注水过程中，由于水质不合格造成后期堵塞的井；d.转注后不吸水或吸水较差的井；e.在酸化或压裂过程中，由于排液不及时造成近井地带堵塞的井。2)水井a.地层渗透性较好，由于泥浆等二次污染造成井壁附近后期堵塞三、低频振动处理油层技术作用原理：利用弹性振动能量作用于油层，增加油的相对渗透率及毛管渗流和重力渗流速度，促使原油中的原始溶解气及吸附在地层中的天然气进一步分离，达到提高采收率的目的。

(一)主要装备矿场设备主要包括：

人工振动源设备

振动监测与分析系统三、低频振动处理油层技术作用原理：利用弹性振动能量作用于油★人工振动源设备：可调频起振机、可调重仪器作用：井下监测分析子系统：通过扫描激振和生产状态监测，优化激振频率和扰动力，认识波动场沿井深的衰减特征。★振动监测与分析系统：井下监测分析子系统、振动地面公害监测与分析子系统。★人工振动源设备：作用：★振动监测与分析系统：振动地面公害监测与分析子系统：通过测量周围结构物的自振性和振动响应以及自激振点向各方向不同距离的加速度和衰减情况，找出最大加速度和相应的地震强度，评价发生振动公害的可能性。图5.地面测试仪器流程图振动地面公害监测与分析子系统：图5.地面测试仪器流程图★大庆油田所用的起振机为CQ－Ⅰ型和CQ－Ⅱ型两种，主要技术指标如下表：

型号最大激振力kN振动频率Hz垂向作用深度m平均波及范围m基础重量t电机功率kWCQ－Ⅰ405－1510007004055CQ－Ⅱ8005－201000100080100人工震源起振机主要技术指标

★大庆油田所用的起振机为CQ－Ⅰ型和CQ－Ⅱ型两种，主要(二)振动时间和停振时间振动时间：从开始振动到停止振动期间为振动时间。一般开始振动，油井产量逐渐增加，直到产量达到最高时，停止振动。当产量下降到最高产量的2/3时，再次开始振动。停振时间：从停止振动到再次开始振动为停振时间。

振动时间和停振时间为一个振动周期。(二)振动时间和停振时间振动时间：停振时间：(三)振动公害监测

低频振动波发生的是大功率次声波，因此，对附近设备和人体的心、肺、肝、脾、眼、耳及中枢神经都具有损害性，必须进行振动公害监测。(四)适用对象

(1)振动处理技术适应于构造比较简单、区块比较完整、油层连通性好、原油粘度中等的油藏。

(2)振动处理特低渗透率和渗透率较高的效果均不好，存在一个振动处理最佳渗透率范围。(三)振动公害监测低频振动波发生的是大功率次声波(3)对单井有效厚度大于14m，且油层供液能力较好的油井，有效率相应高一些，有效期也长一些。

四、井下低频电脉冲采油技术

井下低频电脉冲采油技术也称电液压冲击法处理技术或电爆炸处理油层技术。(4)对于日产油≤6.0t/d的油井，振动增产效果更明显，是低产能区块的一种辅助增产手段。

(5)运输供电方便的井。(3)对单井有效厚度大于14m，且油层供液能力较好的油井，★原理：通过高压击穿充满井内局部介质，在容积很小的通道内迅速释放出大量能量，在液体中脉冲放电，使具有很高的能量密度，实际上是一种电爆炸，产生大密度的高压等离子，产生强大的冲击波、脉冲的蒸汽瓦斯混合气和脉冲电磁场。

其冲击波是主要作用。

★原理：★放电中的能量转换过程：等离子区形成冲击波的传播空化作用能量交换“弛豫”作用(被加热部分产生很大的热弹性应力)(一)主要设备分地面设备和井下设备地面设备：体积很小的整流变频器井下设备(核心部分)：压力单元、储能单元、放电单元、电极★放电中的能量转换过程：(一)主要设备分地面设备和井下设(二)现场施工步骤a.起出井下管柱；b.通井，避免套管变形卡住井下仪器；c.在下井仪器上安装定位器；d.用测井电缆下放仪器，下放速度3km/h，到达预定位置后接通电源，以一定频率发射电脉冲，每米油层为100－300个脉冲，由下而上进行放电处理；e.处理完毕，起出仪器；f.下入井管柱，完井。(二)现场施工步骤a.起出井下管柱；(三)选井方法低频电脉冲技术在选井方面有以下要求：(1)油层生产过程中被污染堵塞

油井中:

一般处理初期有一定产量，但产量下降较快的中、高渗透性油层效果较好。注水井中：一般处理不吸水或吸水能力下降的井。(三)选井方法低频电脉冲技术在选井方面有以下要求：(2)严重污染的油气井

如：结垢、结蜡造成堵塞的油井、钻井或其他作业过程中有明显污染的油水井；(3)对水、酸有敏感性的油气层(4)处理层段温度不高于85℃

(5)套管直接不小于127mm(6)井内液面高度不低于500m

(2)严重污染的油气井如：结垢、结蜡造成堵塞的油第三章磁技术一、磁技术的发展

磁场对物质的作用，人们已经进行了有一百多年的研究，但大都停留在磁场与铁磁性物质的相互作用上。对于磁场与磁性较弱的顺磁性物质、抗磁性物质和一些没有磁性的物质之间的相互作用，以及磁场对这些物质性质的影响研究很少。第三章磁技术一、磁技术的发展磁场对物质的作用，★1966年：季霍诺夫和米亚格科夫用磁场处理石油与水的混合液，发现磁化处理可以降低盐类结垢物生成，减少沥青石蜡沉积物的生成。

★1983年：第三代稀土永磁材料钕铁硼出现，磁技术在石油工业领域迅速发展。★85－86年：研制成功了采油井强磁防蜡器、强磁增注器、强磁防垢器等，现场应用取得显著效果。★1964年：永磁技术开始应用于石油工业。由前苏联阿格拉罗夫用于油田的管道磁防垢技术。★1966年：季霍诺夫和米亚格科夫用磁场处理石油与水的★1986年下半年：国内各大油田开始使用磁处理防止油井壁结蜡的技术，延长清蜡周期一倍以的井达94.2%。同时磁场处理增加注水量、磁处理降低原油粘度、磁处理防垢、磁处理含水石油破乳脱水技术相继发展起来，取得较好的效果。

近年来，磁处理技术开始用于钻井泥浆处理、压裂液改性、原油催化裂化、石蜡脱色等技术，也取得较大发展。★1986年下半年：国内各大油田开始使用磁处理防止油井壁二、磁场对油层流体物性的影响

(一)原油磁处理后的物性变化1.磁场对原油粘度的影响(1)磁感应强度与降粘的关系降粘率＝(1-磁化原油粘度/未磁化原油粘度)×100%

试验结果表明，当磁处理温度在30~40℃范围时，其含水原油和净化原油，其降粘率与磁感应强度的变化趋势大致相同。原油降粘率开始随磁感应强度的增大上升，经一峰值后，随磁感应强度的增加而下降。含水率降低，降粘率增大。二、磁场对油层流体物性的影响(一)原油磁处理后的物性图6.磁感应强度与原油降粘率的关系图6.磁感应强度与原油降粘率的关系(2)原油含水率与磁感应强度的关系

不同含水原油的降粘率随温度增加而下降，随磁感应强度的不同其降粘率不同，含水率愈低，磁感应强度增加。图7含水率30%原油的磁化降粘率曲线(2)原油含水率与磁感应强度的关系不同含水原油的图8含水不同的原油在不同磁场强度瞎的降粘曲线图8含水不同的原油在不同磁场强度瞎的降粘曲线综合研究表明：

磁降粘的适宜温度为35～40℃。对于含水率大于70%的原油，磁感应强度为100mT效果较好；含水率在30~70%时，适宜的磁感应强度为200mT；含水率小于30%时，磁感应强度以300mT为宜。(3)磁处理温度温度与降粘的关系

温度为35~40℃的含水原油和净化原油，经100~300mT磁场处理有较明显的降粘效果，最佳磁处理温度为37℃

。综合研究表明：(3)磁处理温度温度与降粘的关系温图9磁处理温度与原油降粘率的关系图9磁处理温度与原油降粘率的关系2.磁场对原油凝固点的影响磁场处理后可以使原油的凝固点下降。(1)磁感应强度与降凝的关系

随磁感应强度增加原油降凝幅度增大，经一峰值后又随磁感应强度的增加降凝幅度减少。研究表明：磁感应强度在450~650mT内对原油降凝能取得较好效果，最大可使原油凝固点下降3℃。(2)磁场对原油凝固点的影响

试验表明：均匀磁场和非均匀磁场处理原油效果相近，磁处理所产生的降凝效果主要是磁感应强度的作用。2.磁场对原油凝固点的影响磁场处理后可以使原油的凝固点3.磁场对原油结蜡的影响

试验表明：温度为30~59℃时，磁感应强度在100~250mT范围，析蜡峰点有明显下降。

(二)油田注入水磁化的效应及其作用1.磁场对油田注入水的宏观影响(1)磁场可以降低水的表明张力大庆油田试验表明：用100~300mT的磁场对水进行处理，原油与水的界面张力降低22.8%。3.磁场对原油结蜡的影响试验表明：温度为30~5

磁场对水中腐生菌有明显减少作用，采油140mT磁场，抑制率达60%以上。但对水中的硫酸盐还原菌不起作用。(3)磁场使水中悬浮物的颗粒变小经磁场处理后，水中的悬浮物的粒径会发生变化，颗粒直径变小，这对低渗、特低渗砂岩油藏注水很有利。(4)磁处理可以净化水质，减小对油层的污染

(2)磁场可以抑制水中腐生菌繁殖磁场对水中腐生菌有明显减少作用，采油140mT磁场，2.磁场对油田注入水的微观影响(1)磁处理可以改变水中溶盐的晶体结构经磁处理后，溶盐的三斜晶系增加，单斜晶系减少。(2)磁处理可以改变水垢沉积物的形态防止垢的产生(3)磁处理对溶解热的影响磁处理可以降低盐水的溶解热2.磁场对油田注入水的微观影响(1)磁处理可以改变水中3.磁处理水与岩心相互作用效应(1)磁处理水有抑制粘土矿物膨胀的作用(2)磁化作用可以提高注入水的溶解度(3)磁处理可以改变粘土矿物的结构磁处理后，粘土矿物的聚集状态、尺寸大小都会改变，使晶面解理、发生晶面缺陷。(4)磁处理改变岩石的润湿性(5)磁化水提高岩心吸水饱和度

3.磁处理水与岩心相互作用效应(1)磁处理水有抑制粘土矿三、磁性材料(一)永磁材料

能在较长时间内保持一定磁性的材料叫永磁材料。永磁材料有三大类：l

铝镍铬永磁l

铁氧体永磁l

稀土永磁石油矿场广泛采用稀土永磁材料即：钕－铁－硼。三、磁性材料能在较长时间内保持一定磁性的材料叫永磁材钕铁硼材料的特点：(1)永磁材料中目前是磁性最强的。是高磁性、体积小、重量轻的磁性材料。最大磁能积达50兆高奥。(2)用铁取代昂贵的钴，降低原料成本；(3)稀土矿物中钕含量大，原料来源丰富，可大规模生产。(二)永磁材料的选择

永磁材料的使用温度受居里点的限制。在居里点以上，任何物质的磁性都会消失。

钕铁硼材料的特点：(1)永磁材料中目前是磁性最强的。是高如：锶、钡铁氧体的居里温度为450~500℃；稀土钴居里温度为450~850℃；钕铁硼永磁居里温度为310~330℃；我国目前生产厂家提供的磁体性能温度为：

以铁氧体为主的磁性材料，使用温度范围：-40~+200℃

稀土钴永磁，使用温度范围：-40~+150℃如：锶、钡铁氧体的居里温度为450~500℃；我国目前生产厂四、磁处理技术应用

在我国，磁处理技术还处于起步阶段。进行了一些现场试验，取得一些效果。(一)采油井磁防蜡技术的应用效果

1985年，大庆在萨中油田采用稀土永磁进行抽油井磁防蜡技术，对30口井进行磁防蜡试验，取得效果，延长清蜡热洗周期5倍以上，成功率达百分之百。目前，全油田已累计应用磁防蜡7800余井次，有效率93%。四、磁处理技术应用在我国，磁处理技术还处于起步阶段采用磁防蜡技术可获得以下效果：

(1)原油粘度、凝固点和析蜡点下降凝固点下降2－7℃，析蜡点下降1－3℃，在结蜡严重的温度范围(32-38℃)内，蜡晶抑制率较高。(2)磁防蜡器的磁场强度范围为100－250mT较好(3)不同产量的井，磁防蜡效果不同含液量的井中产量的井：(20－50t/d)磁防蜡效果较好，防蜡周期延长16倍；高产量的井：50t/d以上，防蜡周期可延长约9倍。采用磁防蜡技术可获得以下效果：(1)原油粘度、凝固点和析(4)含水量不同，效果不同低、中含水的井(20-60％)，磁防蜡效果较好，防蜡周期平均延长18倍高含水的井(60%以上)，磁防蜡周期延长10倍。(5)通过磁防蜡，油井结蜡点位置上移约100~300m(二)磁增注技术应用效果1.交替注入磁化水技术即注一段磁化水，再注一段未磁化水。(4)含水量不同，效果不同(二)磁增注技术应用效果1.交替注入磁化水可取得以下效果：(1)增加注水量比注普通水和连续注磁化水效果好，注水量增加；(2)改变吸水指数采用交替注入后，注水井吸水指数增大；(3)高含水油田采用交替注磁化水，可减缓油井产量递减速度和含水上升速度(4)交替注磁化水适用于泥质含量较高的非均质油藏交替注入磁化水可取得以下效果：(1)增加注水量2.间歇注磁化水技术应用效果(1)间歇注磁化水可提高地层吸水能力和驱油效率，其高于普通水(2)间歇注磁化水有利于改善地层渗流特性(3)适用于含泥质粉砂岩较高的地层(4)间歇注磁化水有利于驱替小孔道中的油，提高注入水波和体积2.间歇注磁化水技术应用效果(1)间歇注磁化水可提高地层(三)油田磁防垢技术应用效果

磁化防垢技术是近几年来发展起来的一门新的科学技术。通过在大庆油田使用有以下认识：(1)磁防垢较化学防垢更方便，具有投资少，不消耗能量的特点；(2)便于管理，减轻劳动强度;(3)对环境无污染；(4)对不同井站除垢效果不同，有的效果好，有的效果差，有待进一步研究。(三)油田磁防垢技术应用效果磁化防垢技术是近几年思考题1.目前在石油工业中应用的物理采油包括那些方法？2.国内物理采油应用存在那些问题及原因？3.物理采油(IOR)有什么特点?4.物理采油的发展趋势？5.物理法改善采油技术的主要增产机理?6.声场对原油和地层性质有那些作用？7.超声波具有那些特点和作用？8.低频脉冲波作用于油藏，提高采收率的机理有哪几方面?9.电脉冲对油藏和地层流体的物理作用有那些？10.根据声波采油对油层的作用方式不同，声波采油可分为哪几种技术？思考题1.目前在石油工业中应用的物理采油包括那些方法？11.超声波采油技术的特点？12.水力振荡解堵采油技术的作用原理及技术特点？13.低频振动处理油层技术的作用原理？14.什么是振动时间、停振时间和振动周期？15.井下低频电脉冲采油技术的作用原理？16.井下低频电脉冲采油井的选择条件？17.磁技术的发展。18.磁场影响油层流体的那些物性？19.油田注入水磁化的作用及影响因素？20.磁材料有哪几类？石油工业中主要采用什么类型的磁材料？21.磁处理技术应用在油田中有那些应用？11.超声波采油技术的特点？物理法采油新技术物理法采油新技术主要内容：一、物理法采油技术综述◆物理采油(IOR)技术研究动态与发展前景◆IOR技术的特点二、氮气及连续油管技术◆氮气技术◆连续油管技术三、高能气体压裂技术◆高能气体压裂机理与模型◆高能气体压裂工艺及其设计四、磁技术在油田生产中的应用主要内容：第一章物理法采油技术综述一、物理采油(IOR)技术研究动态与发展前景(一)国内外现状近代物理学的新理论、新技术引入石油开采领域；目前，物理采油方法已达十余种，常见的有：声波、超声波、电液压、电磁、高能气体压裂、水力振荡、人工地震等。第一章物理法采油技术综述一、物理采油(IOR)技术研究动★美国：

50年代开始发展声波采油技术，并获专利。如：声波采油泵、声波除垢解堵装置、声波造缝设备等。

60年代美国把声波采油技术列入了三次采油新技术的范畴。★前苏联

80年代，苏联把物理采油作为新方法，新工艺进行研究，并取得显著成果。

★美国：★前苏联

从60年代末到90年代初，前苏联用各种振动法处理采油井1.2万口以上，注水井2500口左右，增产原油900多万吨。增加注水量300×104m3左右，平均有效期在12～15个月。

苏联主要在声波采油的机理研究，设备研制、矿场实验以及电液压采油技术、高能气体压裂等方面研究较多。从60年代末到90年代初，前苏联用各种振动法处理采油★国内

近几年发展起来。在大庆、吉林、玉门、新疆等油田相继开展了有关物理采油的现场试验。其中高能气体压裂、电脉冲、超声波采油技术普遍受到重视。已作为一种解堵、增加单井产量、提高采油速度的工艺措施。

美国和苏联近年来已经开展了利用各种物理场处理油气层的理论研究，这些研究主要是：声场、水动力场、电场、磁场、电磁场、热场等。★国内美国和苏联近年来已经开展了利用各种物理面对整个油层的技术研究和应用较少；偏重于现场试验较多；对不同油藏条件下的适用性评价不一。造成这种现象的原因：基础理论研究严重滞后于设备研制和技术应用；对物理采油机理及规律的认识仍停滞在感性认识与定性解释的水平，其工艺设计几乎完全凭经验，带有盲目性。★国内应用存在的问题：面对整个油层的技术研究和应用较少；★国内应用存在的问题：(二)IOR技术的特点1.适应性强

★高含水中、后期的提高水驱采收率；★常规技术无法处理的粘土油藏；★低渗透油藏、致密岩性油藏；★稠油油藏。2.具有明显的“增油控水效应”

利用电场、声场等在原油(或地层流体)中所表现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。(二)IOR技术的特点1.适应性强2.具有明显的“增油3.与“化学驱”优势互补

物理采油提高原油采收率的基本原理为改善油层的渗透性和原油(地层流体)的流变性，物理法与化学驱提高原油采收率的机理不同，通过优势互补，组合应用，可以形成复合型技术，用以提高化学驱的驱油效果。4.对油层无污染用物理场处理油层，没有外来固体和液体物质进入油层，因此，不会对油层造成附加的污染和伤害。3.与“化学驱”优势互补4.对油层无污染5.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，投入成本低且效果明显。据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%。(三)物理采油技术研究的主要发展趋势1.机理研究由定性解释向定量描述发展

机理解释还停留在定性的水平上→无法根据不同油藏、油水井的具体情况选择最佳方式及优化技术参数→难以保证工艺措施达到最佳效果。5.工艺简单、成本低(三)物理采油技术研究的主要发展趋势2.处理技术由单一方法向综合方法发展

物理法的作用在使用范围上有局限性，一般效果也有限，发展组合方法是一种趋势。即采用物理和物理化学作用可以开发出有效、更经济的综合物理(或物理化学)采油技术

。3.处理范围由近井地带向整个油藏发展

目前采用的物理采油技术大多都是针对近井地带的处理，规模不大。今后的发展是对整个油藏的处理工艺。2.处理技术由单一方法向综合方法发展3.处理范围由近井地二、物理场激励法用于提高原油采收率的机理综述

就总体而言，物理法改善采油（IOR）及强化采油（EOR）的主要机理为：

★作用于近井地带，解除井筒附近的污染★作用于油藏，改善其孔隙结构与渗透性；★作用于原油(或地层流体)，改善其流变性。二、物理场激励法用于提高原油采收率的机理综述

这里着重从物理场对油藏与地层流体的作用来阐述物理采油的基本原理：

(一)声场作用降低原油与岩石的亲和力

声波作用于油层时，地层流体及储油岩层随声被一起振动(压缩脉冲振动)，由于油、水及岩石物质密度不同，各自产生的振动加速度和振动幅度也不相同，致使两种相态物质界面产生相对运动，到了一定强度就会有撕裂的趋势，从而使原油与岩层的亲和力减弱，使原油脱离岩砂。而水与油的界面在声波作用下则会形成油包水或者水包油则乳状液，有利于流至井筒内。

这里着重从物理场对油藏与地层流体2.改善油藏的孔隙结构，提高渗透性

声波压缩时，应力压强可达上千个大气压，一张一弛，每秒钟岩层承受几万次或更高的冲击振动，使岩层产生疲劳裂缝，改善泄油剖面，提高油藏渗透率。

实验研究表明：在30℃时，超声波作用的岩心，其渗透率可提高一倍以上。2.改善油藏的孔隙结构，提高渗透性实验研究表明：在图1.岩心的渗透率曲线图图1.岩心的渗透率曲线图3.降低表面张力

声波作用可以使油层内毛细管随脉动压力发生周期变化，使毛细管胀大，其表面张力减小。声波的特殊性质还会产生“声源效应”，即使流体介质向声源方向流动，提高驱油能力。4.降低原油粘度

超声波作用会使原油分子产生“空化效应”，分子结构在剧烈振动下，产生周期性排列组合，使分子键断裂，分子量减小，降低原油粘度。3.降低表面张力4.降低原油粘度

实验结果表明：在10－100kW.m2的强声场作用下，频率为20kHz时，原油粘度下降30%左右。图2.超声波降低原油粘度的试验曲线实验结果表明：在10－100kW.m2的强声场作用下a.机械振动作用;b.空化效应(放电通路运动壁减缓，冲击波离开放电中心，形成一个空化腔);c.声流效应;d.热作用;e.传播方向性好;f.穿透能力强，在液体和固体介质中传播距离远的特点。★综合起来，超声波具有以下特点：a.机械振动作用;★综合起来，超声波具有以下特点a.能疏通油流通道;b.降低毛细管张力;c.改变油层流体的流变性及流态,促进油、水、气流动;d.提高地层泄油能力

e.提高油层渗透率。★声波、超声波处理油层具有以下作用：a.能疏通油流通道;★声波、超声波处理油层具有以(二)低频脉冲波作用

低频脉冲波与超声波相比。其能量在地层中衰减较慢。例如，20kHz的超声波在地层中衰减系数高达6.85，l00Hz的低频脉冲波衰减系数为0.0246．而15Hz的低频脉冲波在地层中的衰减系数仅为0.00268。因此，低频脉冲波的有效作用范围较超声波大得多，可达200m以上。

(二)低频脉冲波作用低频脉冲波

低频脉冲波作用于油藏，提高采收率的机理有以下几方面：1.产生宏观裂缝

经低频脉冲波处理后的致密岩心可产生分叉的裂缝和微裂缝网2.改善岩心微观孔隙结构

经低频脉冲波处理的致密岩心，其孔隙直径可增加一倍，其连通指数、储层指数分别可增大10%和30%左右。低频脉冲波作用于油藏，提高采收率的机理有以下几方面：3.改善原油流变性

实验结果表明，经低频脉冲波处理后，原油粘度可下降约17%~25%.4.改善界面特性

低频脉冲波作用下，液－固界面特性得到改善，减小岩石颗粒表面对原油的亲和力，使油膜从岩石表面脱落。还可克服毛管力的束缚滞留效应，使呈油珠、油柱状分散在油藏中的剩余油重新分布集聚，便于驱出油藏。3.改善原油流变性4.改善界面特性5.降低油水界面张力在振动中，油水界面张力可降低2-3个数量级，形成10-4-10-5N/m的低界面张力，使原油更易于驱出油藏。（三）电脉冲作用1.机械作用其作用与声波类似。通过井下放电产生巨大的压力脉冲，产生的压力脉冲比高能气体压裂高出1－2个数量级，在地层中形成裂缝体系。5.降低油水界面张力（三）电脉冲作用1.机械作用2.化学作用

电脉冲的化学作用依赖于井下放电液体介质和地层类型，对不同的地层采用适当的化学液，可加强电脉冲作用的效果。3.物理作用电脉冲对油藏和地层流体的物理作用主要指其对于地层电性的影响。由于地层电性的差异，通过电脉冲，可以提高油相渗透率和降低水相渗透率。2.化学作用3.物理作用(四)磁场与电磁场作用1.磁场对原油流变性的影响分连续磁场和交变磁场。磁场作用可使原油粘度发生变化。连续磁场－随连续磁场强度升高，液体粘度下降。交变磁场－在交变磁场内，油水混合物的粘度增大，混合物中极性组分含量越多，粘度增加就越大。2.电磁场对原油流变性的影响

电磁场作用于油藏产生大量的热，从而改变原油的流变性，这一方法对于低渗透、高粘度原油开采十分有效。(四)磁场与电磁场作用1.磁场对原油流变性的影响2.电

以上所述的物理场提高采收率机理只是目前比较流行的一些定性解释与初步的实验结果。实际上，该领域的研究工作还只是刚刚起步，对于在物理场作用下储层物性、流体流变性以及渗流持性的认识还很不清楚，应该尽快加强这方面的研究。以上所述的物理场提高采收率机理只是目前比三、物理采油法的现场应用及效果1.声波处理油层据国外现场实验报道，利用声波处理油层可使原油采收率提高10%-15%。美国：1969年9月17日，在俄克拉何马州华盛顿县的一口低产井，采用高频超声波装置进行现场试验。该井：处理前产量：2.18t/d

处理后产量：3.1t/d

平均增产量：0.9t/d

产水量由处理前的4.77m3/d下降至1.27m3/d。持续时间一年以上。三、物理采油法的现场应用及效果1.声波处理油层美国：前苏联:

在鞑靼(dada)、巴什两个石油企业的油田中，共进行了940井次的声波处理试验，平均有效期为13－15个月，增产原油46.57×104t，经济效益达45万卢布。苏联在中亚一个报废油田上进行了声波处理试验，使该油田重新投入了生产，其采油成本低于常规采油的成本。国内:

我国也开展了声波采油技术，取得了一些效果，但还不成熟，存在许多问题有待解决。前苏联:国内:2.电磁波处理油层

70年代，在美国能源部资助下，伊利诺斯IIT研究所用电磁波加热开采重油，向储层输入100kW的电能，处理后产量增加10倍左右。在美国，电磁波加热开采原油已成了一种商业性的新技术。3.物理采油法改善低渗、特低渗油藏的认识(1)物理采油方法的效果对油藏物性及施工技术参数的依赖性很强。如声波频率、振幅、作用时间等。2.电磁波处理油层3.物理采油法改善低渗、特低渗油藏的认(2)目前来看，物理法对低渗、特低渗油田的处理效果不如高渗透油藏的处理效果物理采油方法的选择和技术参数与低渗透油藏的配伍性较差。(3)高渗透油藏中效果明显的方法，在低渗透油藏不一定有效

针对性不强，方法不适当(4)低渗油藏，地层压降大，岩石致密，近井解除地层污染，对油藏深部的改善较差

有待进一步的研究和现场试验(2)目前来看，物理法对低渗、特低渗油田的处理效果不如高渗第二章声波采油技术声波采油技术，以其适应性强、具有明显的“增油控水效应”、工艺简单成本低、对油层无伤害以及与“化学驱”优势互补等特点，在油气起作重要的作用。声波采油技术就是以不同声波处理油层，解除油层堵塞，提高地层内流体的渗流能力，以达到增加油井产量，提高油层原油采收率的目的。第二章声波采油技术声波采油技术，以其适应性强、具有明显的“

◆超声波采油技术；◆水力振荡解堵技术；◆井下低频电脉冲采油技术；◆低频振动处理油层技术。

根据声波采油对油层的作用方式不同，声波采油技术可分为：◆超声波采油技术；根据声波采油对油层的作用一、声波采油技术的发展历程(一)美国：★20世纪50年代，美国开始声波采油技术研究。★1954年2月，博丁(BODWE)博士获得了专利：“提高采油量的声波系统”

(U.S.2667932)。★60年代，开展声波采油技术的实验研究何现场试用阶段。发现在声波作用下，原油通过毛细管的速度显著增加，毛细管越细，超辐射的作用就越大。并把声波采油技术列入了三次采油的范畴。一、声波采油技术的发展历程(一)美国：(二)前苏联：★60年代，开始大规模的现场试验。

首先在低渗、低产、低能井区进行了水力脉冲波处理，并获得理想效果。★70年代，苏联大力发展大功率电力超声波油井处理装置。

前苏联物理研究所与乌拉尔地球物理研究所在西莫尔蒂米的一口油井进行了声波增产试验，取得明显效果。(二)前苏联：★80年代前苏联在曼格什拉克、西西伯利亚、格鲁吉亚、鞑靼等油田进行了更深入现场试验，同时探讨声波与酸化、压裂等增产措施结合起来的可能性。并确定了一套声波处理油井的工艺方法、适应范围何声波设备。★90年代声波采油技术在前苏联十分活跃，形成了一门新兴学科，在大范围内开展了声波驱油、解堵、降粘等机理研究何现场试验，均见到好的效果。★80年代★90年代★五六十年代曾作过一些尝试，但因材料、技术不过关，半途而废。★近几年，由于科学技术发展，新型材料不断涌现，声波采油技术又发展起来。★1981年，华北油田在南马庄首先进行声波破乳、降阻的冷输抽油试验和声波增产试验，取得效果。★大庆研制出超声驱油首台样机。87年及90年，在玉门进行了现场试验，结果表明：油层物性明显转好、流动系数、流度比、地层系数及渗透率大幅度提高。随后，在辽河、华北、吉林等油田相继开展声波采油技术的应用。(三)我国：★五六十年代曾作过一些尝试，但因材料、技术不过关，半途而废二、超声波采油技术

超声波采油技术十利用超声波的振动作用、空化作用等作用于油层，解除近井地带地层的污染堵塞，以增加油气井产量。(一)主要仪器设备及工艺流程1.主要仪器设备组成：地面设备和井下仪器连接方式：地面声波－超声波发生器传输电缆井下大功率电声转换装置(发射型换能器)二、超声波采油技术超声波采油技术十利用超声波的振动作图3.超声波处理油层仪器系统组成1－三相四线交流电源2－声波发生机电源3－声波发生机4－输出监测脉冲波形、电压5－电缆绞车6＝井口滑轮7－电缆8－套管9－换能器10－油层图3.超声波处理油层仪器系统组成1－三相四线交流电源2.仪器主要技术参数

电能：380V/220V、50Hz

输出声波频率：15～33kHz

输出功率：4～30kW(差别较大)3.施工原理

施工时将井下换能器用普通射孔电缆送至油层部位，由相应的电源提供电能，地面发生机产生脉冲波、超声波和电功率振荡信号，经电缆传输给大功率发射型换能器换能器将电功率振荡信号转换成机械振动能-声波，经流体介质(油水混合物)藕合进入油层，达到解除污染、堵塞、提高近井地带地层渗透性的目的。2.仪器主要技术参数3.施工原理施工时将井下换能4.施工注意事项★气油比过高的油层不适宜进行超声波处理；★井上要有相应的电源；★处理层段应充满液体；★声强必须达到0.7W/cm2以上，频率以15－20kHz为最佳。(二)技术特点★独特的作用方式

穿透能力强、能有效穿透油、水和地层、传递能量。4.施工注意事项(二)技术特点★独特的作用原理

使毛细管发生变化、破坏毛细管和重力的平衡关系、降粘、熔蜡作用。★超声波在地层中传递速度快，油井反应迅速，见效快★应用范围广(三)选井选层原则1.生产过程中造成堵塞的油层；2.没有吸水能力或吸水能力下降的注水井；★独特的作用原理★超声波在地层中传递速度快，油井反应迅速3.严重污染的油气层；4.结垢、结蜡造成堵塞的油井；5.钻井或其他作业过程中发生污染的油水井；6.水敏性、酸敏性油层；7.距水线较近而长期不能实施压裂增产措施的井。3.严重污染的油气层；二、水力振荡解堵采油技术

水力振荡解堵技术是利用液体的振动原理在井底产生压力脉冲，并直接作用于油层，以解除油层钻井、开采及修井过程中，井下和地层液体乳化、粘土颗粒运移、沉淀物析出及机械杂质堵塞等对地层造成的污染，恢复近井地带地层渗透率，改善其流体的流动状况，达到提高水井注水量，增加油井产量的目的。二、水力振荡解堵采油技术水力振荡解堵技术是利用液体的(一)主要装备及工艺流程1.主要装备地面设备：泵车、储液罐车、修井机振动管柱：井口、油管、扶正器、振荡器2.工艺过程先冲砂；用油管下入振荡器；用泵车向振荡器输送高压流体；由下至上对需处理层段进行处理。(一)主要装备及工艺流程1.主要装备2.工艺过程3.施工注意事项

对严重漏失井、水淹井、套管外窜槽井地层压力低的注水井不宜进行振荡处理。(二)技术特点设备简单、施工方便、作业安全，易于推广；效率高适用性强，尤其对常规改造措施无效的井，对提高产能及降低油井含水有特殊作用。费用低廉、增产幅度大，经济效益好。3.施工注意事项(二)技术特点设备简单、施工方便、作业安(三)振荡频率选择

不同的压力波，能量损失的速度也不一样。

频率高的压力波其能量衰减很快，渗入地层孔道的距离较短，其优点是能量较集中。

振荡频率较低时，能量损耗较慢，深入地层的深度变大，但是其能量不集中，不利于波动对近井地带固体沉积物及堵塞物的消除。

基于这种原理，一般的设计频率为4kHz。有效渗入深度可达0.1m左右，再加上射流对井筒的冲刷作用，能达到消除近井地层污染的目的。(三)振荡频率选择不同的压力波，能量损失的速度也不(四)工作液的选择及选井方法1.工作液的选择

工作液是振动系统的工作介质，它涉及到传递振动能量的效率，排除油层堵塞的难易程度，与地层的配伍性及洗油效果等。工作液的选择有以下要求：a.低粘度、低密度；b.不与地层及地层流体反应生成沉淀物；c.不与地层流体发生乳化；d.能降低界面张力；e.不使地层粘土膨胀。(四)工作液的选择及选井方法1.工作液的选择a.低粘清水;

注入水;

活性水;

原油;

活性原油;

复配工作液等。工作液类型应根据油层性质及油层流体性质不同而选择。目前，现场使用的工作液有:清水;目前，现场使用的工作液有:2.选井方法1)油井a.油层近井地带存在堵塞、污染；b.地层表面损害，近井地带压力损失大；c.油层近井地带存在液阻效应；d.原油粘度高，流动性差。2.选井方法1)油井a.地层渗透性较好，由于泥浆等二次污染造成井壁附近后期堵塞的井；b.地层泥质含量较低的井；c.转注初期吸水能力强，但在注水过程中，由于水质不合格造成后期堵塞的井；d.转注后不吸水或吸水较差的井；e.在酸化或压裂过程中，由于排液不及时造成近井地带堵塞的井。2)水井a.地层渗透性较好，由于泥浆等二次污染造成井壁附近后期堵塞三、低频振动处理油层技术作用原理：利用弹性振动能量作用于油层，增加油的相对渗透率及毛管渗流和重力渗流速度，促使原油中的原始溶解气及吸附在地层中的天然气进一步分离，达到提高采收率的目的。

(一)主要装备矿场设备主要包括：

人工振动源设备

振动监测与分析系统三、低频振动处理油层技术作用原理：利用弹性振动能量作用于油★人工振动源设备：可调频起振机、可调重仪器作用：井下监测分析子系统：通过扫描激振和生产状态监测，优化激振频率和扰动力，认识波动场沿井深的衰减特征。★振动监测与分析系统：井下监测分析子系统、振动地面公害监测与分析子系统。★人工振动源设备：作用：★振动监测与分析系统：振动地面公害监测与分析子系统：通过测量周围结构物的自振性和振动响应以及自激振点向各方向不同距离的加速度和衰减情况，找出最大加速度和相应的地震强度，评价发生振动公害的可能性。图5.地面测试仪器流程图振动地面公害监测与分析子系统：图5.地面测试仪器流程图★大庆油田所用的起振机为CQ－Ⅰ型和CQ－Ⅱ型两种，主要技术指标如下表：

型号最大激振力kN振动频率Hz垂向作用深度m平均波及范围m基础重量t电机功率kWCQ－Ⅰ405－1510007004055CQ－Ⅱ8005－201000100080100人工震源起振机主要技术指标

★大庆油田所用的起振机为CQ－Ⅰ型和CQ－Ⅱ型两种，主要(二)振动时间和停振时间振动时间：从开始振动到停止振动期间为振动时间。一般开始振动，油井产量逐渐增加，直到产量达到最高时，停止振动。当产量下降到最高产量的2/3时，再次开始振动。停振时间：从停止振动到再次开始振动为停振时间。

振动时间和停振时间为一个振动周期。(二)振动时间和停振时间振动时间：停振时间：(三)振动公害监测

低频振动波发生的是大功率次声波，因此，对附近设备和人体的心、肺、肝、脾、眼、耳及中枢神经都具有损害性，必须进行振动公害监测。(四)适用对象

(1)振动处理技术适应于构造比较简单、区块比较完整、油层连通性好、原油粘度中等的油藏。

(2)振动处理特低渗透率和渗透率较高的效果均不好，存在一个振动处理最佳渗透率范围。(三)振动公害监测低频振动波发生的是大功率次声波(3)对单井有效厚度大于14m，且油层供液能力较好的油井，有效率相应高一些，有效期也长一些。

四、井下低频电脉冲采油技术

井下低频电脉冲采油技术也称电液压冲击法处理技术或电爆炸处理油层技术。(4)对于日产油≤6.0t/d的油井，振动增产效果更明显，是低产能区块的一种辅助增产手段。

(5)运输供电方便的井。(3)对单井有效厚度大于14m，且油层供液能力较好的油井，★原理：通过高压击穿充满井内局部介质，在容积很小的通道内迅速释放出大量能量，在液体中脉冲放电，使具有很高的能量密度，实际上是一种电爆炸，产生大密度的高压等离子，产生强大的冲击波、脉冲的蒸汽瓦斯混合气和脉冲电磁场。

其冲击波是主要作用。

★原理：★放电中的能量转换过程：等离子区形成冲击波的传播空化作用能量交换“弛豫”作用(被加热部分产生很大的热弹性应力)(一)主要设备分地面设备和井下设备地面设备：体积很小的整流变频器井下设备(核心部分)：压力单元、储能单元、放电单元、电极★放电中的能量转换过程：(一)主要设备分地面设备和井下设(二)现场施工步骤a.起出井下管柱；b.通井，避免套管变形卡住井下仪器；c.在下井仪器上安装定位器；d.用测井电缆下放仪器，下放速度3km/h，到达预定位置后接通电源，以一定频率发射电脉冲，