世界各地采油區都面臨鉆探開發過程中如何保護有潛質的產油層問題。專家認為有質量的和清潔開發產油層是鉆井建設的最重要階段，因為在油田開采時期鉆井的初級產量、采收率和鉆井有效使用持續時間，完全受開發清潔度和開發質量制約。現行使用的鉆井開發和結束方法在工藝和技術上遠不完善，不能保證優化產油層效率和采收率，這個問題在老油田、低層壓油田以及含高粘性碳氫化合物原料聚積的油田更需要解決，特別是在低產儲層和油田使用后期。
石油產量減少的原因
鉆井液的理化成份和流變參數不相符，液壓程序和鉆層開發工況不完善。在巖層的原始開發過程中，鉆井液的固態細散相和鉆鑿的巖石、粘土粒子、加重劑結晶體、聚合物與濾液同時滲透到集油管的管孔和縫隙。濾液滲透深度遠遠超過打孔管道深度。這是石油產量減少的主要因素。
自然狀態下儲層處在巖層和靜液壓力的各方擠壓下。開發過程中自然應力狀態受到鉆探破壞伴隨著形變并出現剪應力，有時超出巖層強度界值，特別是當巖層各向異性時伴隨著不同數值的彈性模數、強度界值和容量膨脹系數。在近鉆井區域，在應力集中的裂縫和空洞區，各向異性導致不對稱的形變應力。出現孔隙率和滲透率的形變不均勻性。這是石油產量下降的另一個原因。
更嚴重的問題是，固態聚合物懸浮相伴隨著鉆井液濾液的滲透和儲層的形變在開發時同時發生，且過程是不可逆的。因此使產油效率滯塞或停止。碳酸鹽儲層因其節理對形變最敏感。
開發水聲工藝應用分析
近年來尋找強化鉆探過程并提高鉆井產量的新方法，致使采油和鉆探過程中非傳統方法影響到工作面附近區域。為了解決這些問題，專家們研制了鉆探和鉆井采油層開發水聲技術和工藝。配有標準巖石斷裂工具的水聲配套裝置應用在：在轉盤式鉆進過程中使用(主要參數見表1)，配有電動或液壓鉆孔底發動機;沖洗液強度 900～2200千克/立方米;傾斜方向和水平方向電鉆，鉆頭直徑大于125毫米;所鉆巖層滲透率0.001～2.0平方微米;吸收強度小于30立方米 /小時，管孔尺寸8～10米;任意一種儲層，沒有規定巖層溫度和硫化氫含量。
此項工藝的應用根本上打開了解決這些問題的新途徑，在不同油田和地區的鉆探經驗得出下列結果：
a.增強巖層破壞效率，并使鉆探速度從30%增加到80%;b.提高鉆井中鉆頭壽命并使鉆頭開掘速度從40%增加到70%;c.降低了鉆頭徑向磨損，特別是能校準器件;d.鉆探過程中鉆井液受到水聲學處理，均勻化并提高了它的流變質量;e.鉆井壁周圍形成薄的保護膜預防鉆井液和泥漿滲透到產油層和水生層產生污染(保證采油管的純度);f.預防鉆探過程中少量吸收(少于 20 立方米/小時); g.鉆探和層液溢流過程中降低含油氣水概率;h.避免鉆探不穩定巖層時鉆頭上形成封嚴物、崩塌、卡勾并提高鉆井井筒(壁)質量; i.鉆井開發期限與規定時間相比縮短1.5倍;j.最主要的是應用此工藝鉆井產量超出應用普通工藝的1.5～2倍。可以激活油流、清除污染、降低原油粘度;k.延長注水井壽命，提高注水、注氣量壹倍。
水聲場對
過濾過程的影響
考慮到產油層開發的特殊重要性，研究水聲場對沖洗液經過鉆心伴隨著不同滲透性的過濾過程的影響，在動態和統計條件下與在水聲場過濾泥漿通過鉆心的研究結果彼此之間有區別。本質區別在于過濾速度隨時間變化，因為速度改變和沖洗液過濾量是評定保護屏形成的主要指標，也就是鉆井壁的淤填程度。表1是在統計和動態條件下及在水聲作用下過濾速度(淤填)隨時間變化曲線圖。
進行的過濾過程研究結果表明：在水聲作用下形成保護屏的速度增快100多倍。過濾的結果是經過15～20秒速度接近于零，淤填程度達到92～96%,而透到巖層的濾液量，減少數十倍。當靜態和動態條件時經過50～60分鐘才能達到那樣的淤填程度。靜態和動態過濾條件下粘土層存在，而在水聲過濾作用下粘土層不存在。研究鉆心孔洞上淤填保護屏的厚度10～18毫米。
除了指定的研究外，進行了水聲波作用下清潔孔隙通道的研究和脫淤填過程研究。水聲作用于鉆心時清潔淤填層直到完全恢復巖層滲透性速度增快了數十倍。
在研究數據基礎上進行鉆井開發和增強產油層產量的水聲技術及工藝的研制。研制出鉆探用水聲發生器伴隨不同有效器件：渦旋式、超環面式、圓盤式、隔膜式和數據式發生器，工作于輸出參數增強工況下。為了制造有規定輸出參數的水聲裝置并優選結構，進行了不同工作狀態參數下水聲發生器頻率振幅特性研究。
這些工作在科學院機器學研究院和薩瑪拉國立航空航天大學儀器聲學研究所完成。在工作完成過程中表明，這些裝置的輸出參數由多種因素決定：有效器件的類型和幾何尺寸，密度，粘度，工作劑生產效率，管道中媒介物的流速，系統中反抗壓。最主要的是振蕩波向非線性水聲同時發出0.15～20千赫的頻率。圖2是鉆探用水聲發生器當泵生產率是20馬力/秒(72立方米/小時)和發生器中壓降6.0兆帕時的頻率振幅性能。
工藝應用：此工藝可以應用在轉盤法鉆探過程中，鉆孔底發動機帶有電鉆，鉆頭直徑大于124毫米，可以進行斜向和水平向鉆探。
根據鉆井結束時工藝示范鉆井的鉆探結果評估各項技術的有效性。采用了13項優選工藝，其中包括增量開發水聲工藝。工藝示范鉆井的鉆探結果分析和處理由專業石油科學研究設計院完成。通過巖層單位生產率的增加來評價工藝有效性。13項優選工藝中水聲工藝的應用取得結果最好，使巖層單位生產率提高了3.8倍。
據沙特阿拉伯石油公司專家評價，水平鉆井鉆探量達到100%，由專業公司進行工業化實驗工作，跟蹤水平鉆探工藝，水聲技術比瞄準配置、軌道矯正方便很多，可提高準確性并加速井筒布線。
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