Page 109 - 《应用声学》2021年第2期
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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 277
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25 kHz 时，渗透率恢复率随功率的变化一直保持增 岩心 2 渗透率 K 2 = 133.23 × 10 −3 µm ，代表中渗
加的趋势，当超声功率高于1300 W 时，渗透率恢复 储层；岩心 3 渗透率 K 3 = 1265.79 × 10 −3 µm ，代
2
率则保持相对稳定；而当超声波频率为 50 kHz、超 表高渗储层。
声功率低于 1300 W 时，随着超声功率的增加，渗透 研究发现，在超声波作用初期，3 种岩心的渗透
率恢复率迅速增加；当超声功率高于 1300 W 时，随 率恢复率迅速增加，呈现相似的特征，高渗储层的
着超声功率的增加，渗透率恢复率则保持相对稳定， 曲线斜率明显高于中渗、低渗储层，说明原始渗透
不再继续增加。从实验结果来看，当采用较低的超 率越好的储层，其渗透率恢复速度也越快，见图 5。
声功率时，两种频率下的超声所对应的渗透率恢复 不同的是，低渗岩心的渗透率恢复率在超声作用
率差值较大(500 W，差值为4.2%)；当采用较高的超 100 min 后达到最高值，之后增加超声处理时间，渗
声功率时，两种频率下的超声所对应的渗透率恢复 透率恢复率基本保持平稳，这一结果与文献[2]较为
率差值较小 (1700 W，差值为 1.7%)，说明大功率超 吻合；中渗岩心的渗透率恢复率在超声作用 80 min
声解除水敏性伤害具有更大的优势，在使用时不会 后达到最高值，之后基本保持平稳；对于高渗岩心，
受到频率的限制。 该处理时间缩减为 60 min，中渗、高渗岩心对应的
超声处理时间均小于文献 [2] 研究结果。这说明，渗
25.00
透率更低的岩心应采用更长的超声激励时间，超声
20.00 处理存在一个最佳处理时间，且这一最佳处理时间
ຖᤩဋূܭဋ/% 15.00 25 kHz 越短，过长的超声激励时间有可能导致较大颗粒分
与储层物性密切相关，储层物性越好，最佳处理时间
，这些颗粒在后面以架桥的形式阻碍流体的渗
离
[2]
50 kHz
10.00
流，导致渗透率恢复率降低。
5.00
20
0 18
100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900
16
ᡔܦҪဋ/W 14
ຖᤩဋূܭဋ/% 10
图 4 超声功率与储层渗透率恢复率关系 12
Fig. 4 The relationship between ultrasonic power 8
and reservoir permeability recovery 6 K=16.55
K=133.23
4 K=1265.79
随着超声功率的增加，系统的能量供应越充足，
2
超声空化作用就越强烈 [8] ，越有利于水敏性去除。 0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
提高超声波功率能够弥补频率增大所引起的超声 ͻၹᫎ/min
波能量衰减。超声频率越高，能量衰减越大，这一点
图 5 作用时间与储层渗透率恢复率关系
较好地解释了较高频率下渗透率恢复率小于较低
Fig. 5 The relationship between action time and
频率下的渗透率恢复率这一现象。功率可补偿因频
reservoir permeability recovery
率引起的衰减。大功率的超声作用于油层时，储层
超声处理存在最佳处理时间，这与文献 [1] 的
内部的毛细管直径会随着超声作用时大时小，由于
研究较为吻合。与其不同的是，本文研究发现，最
直径发生变化，表面张力、毛细管力均会随之发生
佳处理时间与储层物性密切相关，分析其原因，在
变化，所以能获得更高的渗透率恢复率。
于文献开展的实验为静态实验，流体对超声能量
2.3 作用时间 的吸收程度不同；另外，文献 [1] 开展的实验采用
超声最佳激励时间研究处于起步阶段，为研究 岩心的渗透率为 30 × 10 −3 µm 、60 × 10 −3 µm 、
2
2
超声波处理时间对去除岩心水敏性的影响规律，开 120 × 10 −3 µm ，岩心属于中低渗范围，岩心物性相
2
展相关实验。实验中超声频率为 25 kHz，功率为 差不大，所以超声处理时间的差别并不明显。
1000 W。为增强其代表性，采用3 种不同的岩心，岩 低渗储层孔喉半径较小，黏土颗粒与孔喉内
2
心1渗透率K 1 = 16.55 × 10 −3 µm ，代表低渗储层； 壁的距离较小，致使孔喉内壁对黏土颗粒产生
