液流空化技术在渤海油田增产措施中的应用

付校飞，王天慧，周日(中海石油(中国)有限公司秦皇岛32-6/渤中作业公司，天津 300459)

0 引言

自1978年9月，休斯敦召开的射流技术会议正式提出在钻井中采用空化射流和冲击射流的可能性以来，“空化”这一物理现象被应用到石油钻井行业中。1981年沈忠厚等[1]首先提出，采用“空化”产生的能量进行辅助破岩以提高钻井作业时效，并初步建立自振空化模式喷嘴的设计理论。2006年李根生等[2-3]研究空化射流改善油层渗透率机理，证明了自振空化射流对解除油层和水层堵塞有明显效果。2019年狄立辉[4]对液流空化的机理和空化工具设计进行了深入的研究，并结合相关实验提出了使用液流空化技术改造煤层气储层以提高煤层气产出能力的观点。但是，到目前为止将液流空化技术应用到海上油田增产措施方面的应用经验几乎为零。通过在渤海油田J50H井的成功应用，证明液流空化技术可以用于海上某些特殊油井的储层改造，以达到增产增注的目的。

1 液流空化技术的原理

液流空化技术是利用空化泡溃灭产生瞬时高能量和高热量来贯通储层孔隙，改善储层渗透率的一种物理增产方法[3-4]。如图1所示，通过地面压裂泵以正循环的方式从油管内腔泵入高速液体，流经空化器的高速液流产生空化效应。

图1 液流空化储层改造施工流程示意图

空化器作为井下能量转换工具，在高速液流流经时，利用其本身结构产生节流形成负压区，在流体经过空化器后制造大量空化核；空化核爆裂产生巨大的能量激波并以液体为媒介进行传导，产生能量叠加，从而在储层中引发多级空化，从而贯通孔喉、沟通和再造微裂缝实现储层改造。

2 选井情况及低产原因分析

2.1 渤海油田J50H井简要情况

J50H井于2019年10月5日投产，采用9-5/8"套管射孔＋5-1/2"优质筛管砾石充填防砂，生产层位NmⅡ1油组，油层厚度7.5 m，水平段长度392 m，投产初期日产液仅有24.3 m3。生产至2019年10月11日，该井日产液量逐渐降至18 m3；2019年10月12日开始供液不足，间歇环空补水生产，10月22日关井进行压恢测试，压力上升缓慢。11月4日起需要一直环空补水才能维持生产，对比同层位的相邻井及同批次的调整井生产情况，该井液量异常低。

2.2 低产原因及分析

通过地质油藏资料分析对比，J50H井生产层内部存在隔夹层，将生产层分为3个小层(Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号)(见图2)。Ⅰ号夹层在F5-I8P1井区分布稳定，Ⅱ号夹层在J4H-I8P1井区分布稳定，向F5井尖灭。Ⅰ号夹层厚度在J50H井位置逐渐变薄，厚度小于0.5 m；Ⅱ号夹层厚度在J50H井位置稳定存在，厚度1 m左右。钻井、录井、测井资料显示这两夹层为泥质含量较高的低渗物性夹层，对原油的流动具有一定的遮挡作用。

J50H井水平段在油层顶部钻进，水平段可以分为3个部分：前三分之一、中间三分之一的前半段、后三分之一均处于Ⅰ号小层内。J36H井水平段斜穿整个油层，穿透了三个小夹层(见图3)。

从投产后产量情况看，穿过整个油层段的F5和J36H井获得高产油流，而仅穿过油层上部的J50H井供液不足；根据测井资料显示J50H井油层中下部砂岩较纯，含油饱和度高，显示为高电阻，因此本油层的主力产层为1号夹层以下的中下部油层段。而J50H井大部分井段在1号夹层的上部低产层中，夹层阻挡了主力层段的油流向井筒。

图2 连井剖面图

图3 油藏地震剖面图

综上，分析认为J50H井低产的主要原因为储层内存在物性小夹层的遮挡导致井眼和下部油层连通性不好，造成地层供液不足。需要对J50H井物性变化的小夹层进行储层改造，打通主力产层的遮挡，建立井筒与地层的渗流通道。

3 液流空化技术现场应用

3.1 施工过程

2020年6月27日该井实施液流空化储层改造措施，具体施工过程如下：(1)起出井原井普通电泵合采管柱；(2)下入试压管柱，对管柱整体试压25 MPa，确定无漏点；(3)下入液流空化管柱，从下到上进行空化施工BHAT：空化器+2-7/8”SNU油管1根+变扣 +2-7/8”EU倒角油管+定位装置+3-1/2”EU油管；地面压裂泵施工排量2.2～2.5 m3/min、压力18～25 MPa，每个改造点施工时间为2 h；累计实施了35个点的液流空化作业；(4)重新下入普通电泵合采管柱，开井投产。

3.2 液流空化技术施工后增产效果

通过液流空化技术的施工以后，作业后地层供液的能力明显得到改善；7月15日J50H井重新开井生产，返排初期的日产液量为200～250 m3，含水稳定后该井日产液量一直维持在80～90 m3之间，已连续生产超过150 d，措施效果较好。目前该井日产液87 m3，日产油18 m3，含水79.3%，

4 结论及建议

液流空化技术可以有效改善储层物性，提高地层供液能力。

必须从油藏的角度将低产原因分析清楚，对于在近井地带存在储层污染和堵塞的情况推荐首选常规的酸化解堵技术；对于储层深部由于物性差的小夹层遮挡造成地层连通性差常规酸化无法处理的情况，建议使用液流空化技术改造储层以达到增产增注的效果。

由于液流空化需要大排量高泵压施工，井下工具受力情况复杂；对于空化器及近端的工具需要使用特殊材质，并连成一体防止受到“空蚀”及应力破坏造成工具落井；工具以上使用部分挠性加重接头以减轻工具震动。

空化过程中可能将储层内大量的杂质破坏并随返液流排出，施工中需要做好防止卡管柱的措施。