科技创新为油井增产

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从一个小学民办教师，到中国石油大学(华东)石油工程学院教授，张建国教授走过了一段比一般人更为艰难的历程。时至今日，提及当年进入华东石油学院开发系学习采油工程专业，他淡淡地说，“幼时不善言谈，地质、石油类的专业纵然是辛苦些，倒可以让我静下来做些事情。”

一心“做事”的理想之下，张建国始终不断完善着自己。自华东石油学院毕业留校后，又先后在西南石油学院渗流力学研究班以及华东石油学院助教进修班学习，并于2002年6月获得西南石油学院硕士学位。多年来，他一直致力于油气层渗流力学的教学工作和油气田开发工程的科学研究工作，并为此做出了杰出的贡献。

疏畅油井

目前，油水井解堵的方法主要分为两大类，一类是化学方法，一类是物理方法。化学解堵需要向地层注入各种类型的解堵剂或酸液，容易造成二次污染。物理解堵利用振波的振动来解除地层堵塞则不会出现这种问题。物理解堵方法的环保性，令张建国对此颇感兴趣。

上世纪90年代，他提出了低频水力振动解堵技术，通过振动波作用于油层来破坏堵塞物与储层岩石之间的结合力，以破坏其附面层，使堵塞物产生松动，在流动压差和振动交变压差的作用下，使液流流动带出堵塞物质，疏通液流通道。与此同时，振动作用产生的冲击流可以使某些岩层产生微裂缝或使已有的裂缝扩大，从而达到提高油层渗透率的效果。根据这一原理，从1999年11月到2001年10月，他们共解堵试验11口井，累计增水14.1×104m3，平均单井增水87m3／d。通过对应油井受效分析，对应受效油井32口，累计增油0.56×104t。

2001年，他研发出压力脉冲解堵技术并首先在孤岛采油厂进行试验，短短一年就实施井次13口，截至2001年11月20日累积增液7605t，累积增油1131.8t，平均提高液面122.6m。压力脉冲解堵技术是通过压力脉冲发生器来实现的。利用井筒内压力突变产生的压力脉冲波作用于地层和井底地带，从而有效地解除地层堵塞或防砂筛管的堵塞，疏通液流通道，使油水井恢复产能。该技术在孤岛油田也一直得以实施，2006年7月时就已应用近60井次。“与其他物理方法相比压力脉冲解堵技术是一种最简单，成本最低、操作最方便的解堵方法。不必起下管柱，也不必上作业队伍，即可实现油水井的解堵，节省了大量人力及费用。”在张建国看来，压力脉；中解堵技术与化学降粘方法相结合对稠油藏的降粘吞吐有较好的应用前景，对抽油泵系统的堵塞等原因造成的泵效降低也可以应用压力脉冲作用来消除，从而避免检泵作业，具有非常广泛的应用前景。但是近年来，另外一项解堵技术吸引了他大量的精力，即声波解堵技术。

声波解堵技术研究以声学原理为理论指导，设计并研制出以流体动力为激发源并能产生高强低频振动为目的的声波发生器。由声波发生器发射出的高强低频振动波作用于被处理地层层段能达到解除地层堵塞疏通液流通道、增加油水井产能的目的。由于在施工过程中采用压风机与高压水泥车办同作用，在连续水流中混入一定量气体使之采用混气水激发声波振动，由此较大幅度地降低了空化阈，使之易于产生空化作用，从而较好发挥了空化解堵作用，提高了解堵效果。此外，由于混气水密度比水的密度低，从而增大了井底压差，而使地层堵塞物易于排出。这种声波与混气水的协同作用较大幅度提高了处理效果，相对于单纯混气排液工艺提高增液幅度161％以上。

在张建国教授的推动下，声波解堵技术得到了良好的验证，以声学理论与空化理论为指导，他研制出可产生低频率，高声强且能强化空化作用的杆式环形共振腔声波发生器，并首次将声波解堵与混气水排液工艺成功结合，完善了综合配套工艺技术，从而明显改善了处理效果，大幅度提高了增产幅度。以31-211井为例，这是一口生产Ng(1+2)8-9的老井，油层井段1146.6-1157.2m，射孔的厚度8.5m，经过多次混气水排液地填复膜砂施工，液量仅为4.8m3，油量1.3t，一般都认为是难以治理的低产井。但经分析后，他认为该井仍有潜力，决定选择该井进行声波混气水解堵，排出大量脏物及铁锈类物质。该井在2001年5月18日开抽，液量40.5m3，比以前增长八倍多；而油量达到10.01，亦翻了七倍。

17-814井也是声波解堵应用的一个重要实例。这口注聚区生产Ng44的老井，曾经过多次混气水排液地填、复膜砂施工，均因不供液未成功。但在采用声波混气水解堵后，液量和油量分别达到85.8m3和14.t，较之以前，增长数倍。到2004年11月10日，更是累计增液8671.94m3，累增油9499.63t。

老井如此，新井也不例外，GDI-16X807井就是一口生产Ng44的新投井，在多次解堵未果之后，张建国教授一行对其进行地质分析，决定采用声波混气水解堵，效果明显，至2004年11月10日，累计增液63335m3，累增油857.9t。

实践说明一切。在张建国的努力下，由他主持研发的“声波解堵增产综合配套技术”研究先后获2005年中国石油石化协会三等奖和山东省教育厅二等奖；而“声波混气水解堵技术”也在2006年被授予山东省机械工业协会三等奖。

释“蜡”增产

在我国，多数油田均为含蜡原油，结蜡现象严重影响着原油产量和生产成本。通过物理法防蜡则可以有效地破坏蜡晶结构，防止原油中蜡的析出所造成的油井结蜡，延长结蜡井的洗井周期和油井有效生产时间，同时可增加油井产量，降低抽油机工作电流，节能降耗。

通过多年的研发，张建国教授逐渐总结出声波防蜡的作用机理。在国内首次将流体动力式声波原理应用于防止油井结蜡，并优化设计制造适应油井生产环境的、声能转化率高的流体动力式声波发生器。利用声波作用来降低含蜡原油的粘度，可降低原油凝固点4℃以上，若提高声波处理强度，还会有更大幅度的降低。而且，声波作用还可以改变蜡晶结构、降低溶蜡柴油的粘度，“当然，在凝固点附近对含蜡油进行声波处理其降粘效果最好。”

自1995年投入现场应用以来，据不完全统计，声波降粘防蜡技术已在全国各油田使用500多井次，其中多数油井见到增液增油效果，同时所有见效井都具有降电耗节能及延长结蜡周期的明显效果，已经创造了巨大的经济效益。

与此同时，他在涡流振荡清防蜡技术上也有所建树。这一技术是利用流体通过涡流振荡器时产生涡流振动，形成涡流场，防止蜡在油管壁上聚结，起到防蜡作用：当流体流过涡流振荡器时，涡流振荡器还可以产生剪切作用从而起到降低原油粘度的作用同时涡流振荡器还可以通过机械作用清除油管壁上的蜡。该涡流振荡器可以根据油井实际的井深结构及结蜡情况在不同部位安装多级涡流振荡器，通过在结蜡点部位开始安装涡流振荡器，在结蜡点上部适当增加涡流振荡器级数从而更好的起到防蜡清蜡作用。

实际上，无论是声波还是涡流技术都立足于降粘防蜡，一次投入，长期有效，不受流体组成及含水量变化的影响，对于自喷井可实现多级应用，将防蜡器下至结蜡点以下深度即可，如果油井有一定量气体，其效果会进一步提高。声波防蜡器有降粘功能，可用于普通稠油油井的降粘增油，还可以与化学方法结合应用。目前，该技术已经实现了泵下与泵上抽油杆两种形式的多级联接技术，从理论研究上取得了较为可靠的系统研究成果，实践证明该技术成本低、成功率高、有效期长、施工简便、经济效益良好。而他也先后取得一项发明专利“流体动力式声波防蜡器”以及“声波振动降粘发生器”等多项实用新型专利。

几乎他的每项研究成果都在实践中得以验证和完善，在多年的科研中，张建国教授不仅一直注重理论与实践的结合，也要求自己的学生都能深入到现场中去，他说，“我们所做的研究确实带有一定的风险性，如果不提前有所了解，如何在今后的工作中规避风险呢!”他深切地明白什么才是自己应该做的，在实践、理论两手抓的原则下，他不仅将对以往的研究进行深入的钻研，还将让声波防垢技术进入到现场应用。

2009年7月，又是高校暑假时，张建国却并没有想过休息，经过缜密的筹备，他与胜利油田合作的横向项目“低频电磁场防蜡阻垢”进入正式研究阶段，我们期待着他的下一个好消息。