Page 107 - 《应用声学》2021年第2期

第 40 卷 第 2 期 华强： 动态条件下超声储层水敏性去除实验研究 275

0.01 ∼ 10 mL/min，工作温度 0 C ∼ 150 C，主要
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0 引言
由注入系统、夹持器系统、计量系统、数据采集与处
理系统等组成，该设备用于动态条件下的岩心渗透
储层渗透率是一定压差下，岩石允许流体通过
率测定。
能力的直接反映。储层渗透率的大小对油井的产
量、水井的注入量有重要影响。当注入水等外来流 (2) 超声发生仪：使用濮阳市物理法采油重点
体进入储层，由于不配伍性等问题引起黏土矿物膨 实验室自主设计研制的超声发生仪，设备型号为
胀、储层孔喉堵塞从而导致储层物性损害的过程即 US-GDS-1036A，由超声发生器、固定支架、超级恒
储层水敏性伤害。在石油开采过程中，储层水敏性 温水浴以及显示器组成。工作频率为17 ∼ 125 kHz，
问题会导致储层物性伤害，影响油田开发效果。储 最大输出电功率2000 W，超声设备的超声作用面积
为 20 cm × 30 cm，运行温度为 10 C ∼ 110 C，加
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层水敏性是造成储层渗透率伤害的重要因素。
载方式为连续型，可满足长时间的使用要求。超声
超声是一种绿色、环保技术，对水敏性去除有
波声强测试仪器采用本多 HONDA HUS-3。图 1 为
一定的效果。目前，国内外学者针对超声去除储层
水敏性展开了研究。Wang 等 [1] 设计静态实验，展 功率为1200 W的超声波不同频率下的声压变化。
开了超声-化学剂联合去除储层水敏性研究，认为超 (3) 岩心气测渗透率仪： 设备型号为 STY-
声最佳处理频率为 20∼25 kHz，且增大超声功率有 2， 测试岩心直径为 25 mm， 测试岩心长度为
利于岩心水敏性的去除，证明了超声波与化学剂的 20 ∼ 70 mm，工作介质为氮气，低渗测量差6 10%。
(4) 电子分析天平：设备型号为力辰 FA124，精
协同效应；Khan 等 [2] 给出了超声最佳处理时间为
度0.1 mg。
100 min，此时渗透率恢复率可达 24.4%，超过这一
处理时间，渗透率恢复率逐渐减小。 60
上述研究证明了超声技术对于储层水敏性伤 50
害所致的渗透率损失有一定的去除效果。然而，前 40
人对于该技术的研究多侧重于静态研究及小功率 ܦԍ/mV 30
超声的应用，对于动态过程中超声水敏性的去除缺 20
乏充足的认识，不同物性、高频超声对储层水敏性 10
去除规律尚不清楚，而这些问题对于了解超声作用 0 0 20 40 60 80 100 120 140
提高水敏性去除的作用机理具有重要的意义。 ᡔܦᮠဋ/kHz
因此，基于现有研究的不足，本文设计动态超
图 1 声压与频率关系
声波储层水敏性去除实验，采用不同渗透率的天然 Fig. 1 The relationship between sound pressure
岩心和大功率超声对此进行探讨，研究了在流动状 and frequency
态下超声去除水敏性的影响因素，以期进一步夯实
1.1.2 实验材料
超声去除水敏性伤害的理论基础，并为推广该技术
实验岩心样品采用中原油田的天然岩心，岩
在油田现场的应用提供理论指导。
心直径为 (2.5 ± 0.1) cm，长度为 3.1 ∼ 7.5 cm，渗
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1 动态超声波储层水敏性去除实验 透率为 11 × 10 −3 ∼ 1423 × 10 −3 µm ；考虑到中
原油田储层特点，本次研究采用的模拟地层水
为进一步揭示动态过程中超声对储层水敏性 矿化度为 20000 mg/L，组分配比 NaCl : CaCl 2 :
去除的作用机理，利用自主研制的超声发生仪，选取 MgCl 2 6H 2 O = 7.0 : 0.6 : 0.4。
不同渗透率的天然岩心，模拟实际地层的温度、压
1.2 实验步骤
力，在不同的超声作用参数下进行室内驱替实验。
(1) 将岩心样品进行编号、清洗并置于 50 C烘
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1.1 实验设备及材料 箱烘干 24 h，测试岩心的基本参数 (气测渗透率、孔
1.1.1 实验设备 隙度)。
(1) 岩心驱替实验装置：设备型号为HKY-20C， (2) 将岩心饱和模拟地层水后，将其放入岩心
最大驱替压力 40 MPa，环压 0∼50 MPa，流量范围 夹持器，加环压，开泵水驱。为消除温度变化和速敏