专利名称：采油强化方法
技术领域：
本发明涉及油气工业，并且可以用于增加井产量且强化采油。
背景技术：
在用于影响地层和油井的井底区以增加它们的生产率的方法之中，确 保油从生产地层流入开采区的声波方法是广泛普及的。
已知的方法是依据声波冲击频带分类的。用于生产地层冲击的低频方
法增加地层压力，并且导致地层的开采停滞区；然而，上述冲击只在冲击 频率接近由所述地层的地球物理性质限定的共振频率时的情况下是有效 的(例如，美国专利6899175， 2005年5月31日)。
用于以10-25 kHz的频率冲击井生产区的超声方法改变冲击的地层的 物理化学性质，并且导致例如降低的油粘度(1992年5月05日的美国专利 5109922)，转而促进孔隙的清洗，然而，超声方法的应用范围局限于井的 最近区域。
另一种已知的采油强化方法是通过以加宽的高频跨度以及以低频跨 度对地层进行声波冲击实现的；这确保既激发相邻的生产地层又激发远离 井的生产地层(2001年1月27日的RF专利2162519)。
要求将振动声波(vibroacoustic)井下发射器下放到井中并且对地层井 底区进行连续高频和低频冲击的方法(RF专利2267601)与要求保护的方法 是最类似的。由于油流入增加，这种方法增加了采油。
然而，对油地层孔隙中的局部流体流速的直接冲击的问题仍然没有得 到解决。
发明内容
除上述效果以外，所提出的方法同样确保直接对地层孔隙中的流体流动的参数的有效作用。使用预先确定的一组频率的多频冲击或简单的噪声 冲击，S卩，使用具有连续频谱的多频宽带信号的冲击，导致流体流场的随
机化(stochastization)。后者转而导致流体的有效粘度的显著降低。相对于 固定低压背景的粘度降导致流体流速的增加，因此导致井产率增加。
根据所提出的用于在进行声波处理的井中强化采油的方法，将振动声 波井下发射器下放到井中至生产层深度，并且它用多频信号冲击地层，所 述多频信号包括其频率和振幅满足共振交叠条件的至少两个简谐分量。还 可以使用具有连续频谱的多频宽带信号实现冲击。该冲击可以在开始采油 之前进行(以清洗在相邻区域中的孔隙)、在采油过程中进行(以增加流体产 量)以及在关闭井的同时(以保持渗透率水平)。
具体实施例方式
提出的方法所根据的物理机理要求将波动-耗散相互关系用于地层流 体。采用多频信号的声波冲击，所述多频信号包括其频率和振幅满足共振 交叠条件的至少两个简谐分量，以及采用具有连续频谱的多频宽带信号的 冲击降低了在地层孔隙中的流体流动的液压阻力，因此增加地层流体的流 速。通过使用具有满足上述条件的参数的宽带和多频信号这两者信号的冲 击导致流体流速场的随机化。这提供激发信号对在地层孔隙中的地层流体 的平均流速的直接影响。
在采用包括至少两个简谐分量的多频信号P(t"P,sin(cM)+P2sin(Q)2t)的
冲击的情况下，这些分量的频率和振幅必须满足共振交叠条件。如果
其中P,和P2 —信号振幅[Pa]， to,和 2 —它们的频率[Hz]， c —在地层流 体中的声波声速[m/s]， p-地层流体密度，则这种条件得到满足。
上述关系式(l)是通过解决非线性振荡共振交叠的问题而获得的(参 见，例如G.M.Zaslavskiy， R.Z.Sagdeev， 《非线性物理学入门从摆到湍流
禾口混、滩(/"&0(iMC"'o" to "o"/z'"eor / /z;as7'c5v戶om pe"<iM/wm fo fwr6w/e"ce am/c/wo" ，莫斯科，Nauka, 1988)。在机械系统上的多频冲击可能导致共振 交叠效果出现，该机械系统的性质与这种冲击的关系是非线性的。
如果对干扰力的系统响应是线性的(例如，完全弹性的杆的变形与压 縮杆的力成正比)，那么在多频冲击的情况下，在系统中激发的振荡谱与激 发力谱一致。换句话说，如果《线性》系统受到包括一组具有不同频率的正 弦振荡A1sin(co1t)+A2sin(co2t)+...+ AnSin(cM)的信号的冲击，那么系统振荡
谱将由S函数的线性集合815(0)-(01)+825(0)-0)2)+...+ Bn5(co-。n)组成。这种
系统的固有振荡的方程式可以表示为X"+co2x=0，其中x表征与平衡的偏 差，并且x"是关于时间的二阶导数。
但是如果系统对干扰力所导致的与平衡的偏差是以非线性方式反应 的(系统的固有振荡的方程式对于x是非线性的，例如，X"+o)2Sin(kx)=0)， 那么由包括一组正弦振荡的信号激发的系统的振荡谱将由一组钟形 (bell-shaped)频率函数表示。如果至少两个这种"钟"交叠，则发生系统运动 的随机化，即系统运动获得具有为一个状态或另一种状态的某个概率密度 的随机性。
关系式(l)是从分析在多孔介质中流动的情况的"钟"交叠(即，共振交 叠)的条件中获得的。
优选地，在采用具有连续谱的多频宽带信号对地层进行声波冲击的情 况下的频带的上限应该不超过l(^Hz。如果超过这种界限值，则在油饱和 的地层中可能出现弱冲击波，并且这可能导致无法解释的效果。而且，这 种干扰迅速消失，并且不能从来源传播到多孔介质。
可以如下实现所提出的采油强化方法
将两个并联的简谐信号发生器，它们的振幅和频率设定满足式(l)的条 件，或宽带信号源，例如宽带(100Hz-200MHz)噪声信号的发生器，通过放 大器连接到能够在井下环境下运行的振动声波发射器上。将发射器放置在 井中的生产层层面，该层面是基于井的初步地球物理勘探确定的。
可以使用下式评价井产量的相对增加
产量增加(%) = 105 *aWT .100%
r)AcomL
a-压縮系数[l/Pa]， W-源功率[W]， r(-粘度[Pa's],. Aco-频率范围[Hz]， m-
5孔隙率,L-地层厚度[m]。
因此，对于lm厚的地层，其中压缩系数为10—1Q-10—8 1/Pa，粘度为 10—3-10-2Pa's，孔隙率为1(T3-IO"并且源功率为lkW，当将地层进行频率 范围为103-1(^Hz的冲击时，产量增加可以达到1至20%。
权利要求
1.一种采油强化方法，所述方法要求将振动声波井下发射器下放到井中至生产层深度，并且对地层进行声波冲击，其特征在于所述对地层的冲击是通过多频信号实现的，所述多频信号包括频率和振幅满足共振交叠条件的至少两个简谐分量。
2. 按照权利要求l的采油强化方法，其特征在于所述冲击是在开始石 油开采前和/或在石油开采过程中和/或在关闭所述井的同时进行的。
3. —种采油强化方法，所述方法要求将振动声波井下发射器下放到井 中至生产层深度，并且对地层进行声波冲击，其特征在于所述对地层的冲 击是通过具有连续频谱的多频宽带信号实现的。
4. 按照权利要求3的采油强化方法，其特征在于所述冲击是在开始石 油开采前和/或在石油开采过程中和/或在关闭所述井的同时进行的。
全文摘要
本发明提供一种采油强化方法，包括将振动声波井下发射器下放到井中至生产层深度，并且对地层进行声波冲击，其特征在于所述对地层的冲击是通过多频信号或者多频宽带信号实现的，所述多频信号包括频率和振幅满足共振交叠条件的至少两个简谐分量，所述的多频宽带信号具有连续频谱。
文档编号E21B28/00GK101525983SQ20081008099
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月4日 优先权日2008年3月4日
发明者奥列格·茹拉夫廖夫, 德米特里·科罗捷夫 申请人:普拉德研究及开发股份有限公司