CN110410043A - 一种油井高压气体冲压装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油井高压气体冲压装置及方法；所述装置包括储能罐、喷气管和收集器，喷气管从油井的井口伸入油井，储能罐中存储高压气体，喷气管通过管道连接储能罐，收集器是收集油井内液体的收集器。所述方法包括油井高压气体冲压采油方法、油井油井高压气体冲压清淤方法、油井高压气体冲压孔隙疏通方法及油井高压气体冲压储油层疏通方法。本发明的有益效果是：可替代机械采液，可以使油井中储油层保持良好的孔隙度和渗透率，极大提高储油层中的液体进入井内的流量，显著提高采油效率；可避免产生井底沉积物，并可高效率地完成井底清淤，并可疏通油井与储油层之间的孔隙，及疏通较大范围内储油层地质的孔隙，显著提高油井的产能。

Description

一种油井高压气体冲压装置及方法

技术领域

本发明属于采油工程技术，尤其涉及一种油井高压气体冲压装置及方法。

背景技术

目前的采油技术除自喷井外，95%都是利用机械能直接转化液体动能的开采工艺开采石油或混合有石油的液体，称为“机械液采”，储油层中的液体依靠井内欠平衡自然流动方式进入井内，保持与开采流量的平衡。因而此种工艺也被称为“被动式”开采工艺。典型的装置是采用抽油泵将油井内液体输送到地面。

机械采液的共同特性是井内必须保留一定高度的液柱淹没泵体，否则会发生严重的机械事故，即抽油泵必须在动态液面以下。因此开采流量的确定是根据动态液面高度确定的，必需保证把泵体淹没其中。在开采过程中，要避免储油层出砂等固体物进入泵筒，以防止发生卡泵事故，要使砂砾等固体物沉降到井底，所以抽取速度不能大于井内储油层出砂的沉降速度，才会在井底积累沉积物。沉积到一定程度就会影响正常的采油工作，需要进行对油井进行清淤，也会影响油井的采油工作。它也代表典型的传统工艺。

井内的动液面直接影响油井产量的重要因素，动态液面高度越小, 储油层中的液体进入井内的流量就越大、油井产量越高，并且呈几何倍数增高。由于机械采液必须保持足够高度的动态液面，因此极大地限制了油井的开采量，通常可采储量比探明储量小60%，这是机械采液的最大痛点。而且，在此技术背景下，采出的油往往达不到采液量的1%。

因为动态液面的高度要高于储油层，当井内是油水同层共同开采时，由于水的比重大于油，水会压储油层中的油，油不能与水一样的速度进入井内（即油井的生产套管内），也会明显影响储油层中的液体进入井内的流量。即产生水追现象。

油田进入中后期开采阶段后，经常采取压裂工艺、酸化、化学解堵、工艺注水、注聚、三元驱油工艺等措施，注水注聚会造成油水同层、底水大增、水串水锥后果严重，储油层中泥岩膨胀高发，导致孔隙度、渗透率严重变差，这也是各油田普遍存在的实际情况。

在修井工程中，油田进入中后期开采阶段，井下解卡、清淤、解堵、套变、挫断、套铣、打捞、砂埋等工作量大增，主要原因如之前所述，传统工艺的压裂、酸化、边水串层导致的水敏发生泥岩膨胀出现的应力释放等，使套管损坏，导致取套工作量大增，并且现有修井工艺没有超越传统工艺基础，导致大批待修井等待修复及复产，也在影响产能。修井工艺的落后，使修井周期延长，成本大幅度上升。

对于一些非常规能源。如煤层气、产油井当中伴生气、页岩气是非常贵能源，但无法采用机械采液方式进行开采，也是一项有待解决的技术问题。特别是储油层当中的伴生气，因为密度更小，始终被井内所产生的液柱所产生自然压强所压制，得不到释放机会。

发明内容

本发明的目的是提出一种油井高压气体冲压装置及方法的技术方案，提高油井的开采率和开采效率，充分发掘油井的开采资源。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种油井高压气体冲压装置；所述装置包括储能罐、喷气管和收集器，所述喷气管从所述油井的井口伸入油井，所述储能罐中存储高压气体，所述喷气管通过管道连接所述储能罐，所述收集器是收集所述油井内液体的收集器，所述收集器连通所述油井的井口。

更进一步，为了更好地控制喷入油井内的高压气体的压力，所述喷气管伸入到所述油井的井底，所述喷气管的前端设有达到设定压力时开启的脉冲压力控制器，所述收集器连通所述油井的井口套管出口，所述喷气管通过三通连接输入高压水的高压水管。

更进一步，一种较佳的装置配置是，所述储能罐的容量不小于20立方米，所述储能罐内的气体压力为35MPa。

一种油井高压气体冲压采油方法；所述方法包括：

a. 向油井内喷射高压气体，驱使所述油井内液体从井口套管出口喷出，所述液体被收集在收集器中、并在收集器中进行分离；

b. 当油井内液体的液面高度上升到储油层下界时，再次向油井内喷射高压气体，驱使所述油井内液体从井口套管出口喷出，并依次重复循环；

更进一步，为了获得更好的采油效果和效率，从所述油井井底向油井内喷射高压气体，所述高压气体的压力不小于油井井底液体内部压强的2倍，所述高压气体是氮气；所述液体在收集器中进行油、水及沉淀物的分离。

一种油井油井高压气体冲压清淤方法；所述方法包括：

向油井井底喷射高压气体，驱使油井内的液体从井口喷出；然后向高压气体中加入水，高压气体与水的体积份数比为7:3；向油井井底喷射含水的高压气体，利用水马力驱使油井内泥砂及液体从井口套管喷出，待井口喷出的气流中未见到泥砂后，停止喷射高压气体，所述高压气体是氮气；所述油井内气体的流速不小于15.24米/秒。

一种油井高压气体冲压孔隙疏通方法；所述方法包括：在油井内液面高度达到储油层下界后，向油井井底瞬时喷射高压气体，使油井内液体获得加速度，并从井口输出。

更进一步，所述瞬时喷射高压气体的方法是，设开始喷射高压气体的时刻至液体开始从所述井口流出的时刻为液体输出时间，向所述油井内喷射高压气体的持续时间是所述液体输出时间的0.7倍。

一种油井高压气体冲压储油层疏通方法；所述方法包括：使油井井口处于封闭状态，向油井内注入高压气体，使所述油井内液体被压回到储油层中，然后打开井口释放井内高压气体。

更进一步，为了更好地实现储油层疏通，所述高压气体把储油层中的液体推向相反的方向，当所述油井内的高压气体的压力达到最高值后，快速释放井内高压气体，使储层当中的液体及各种污染物随着气体一起喷出井口；以脉冲方式多次重复向油井内注入和释放高压气体。

本发明的有益效果是：气体喷射采油方法可替代机械采液，不需要在油井内保持动态液面，间隙式的高压气体喷射可以使油井中储油层保持良好的孔隙度和渗透率，一次喷射采油完成后在油井中形成没有液体的低压空腔，使油水混合的液体能够更为顺畅地进入油井，因而可极大提高储油层中的液体进入井内的流量，显著提高采油效率；高压气体喷射可避免产生井底沉积物，显著提高油井的可维护性；高压气体喷射采油还为采集油井中的可燃气提供了技术条件；气体喷射清淤方法可高效率地完成井底清淤，显著提高清淤效果，并可疏通油井与储油层之间的孔隙，及疏通较大范围内储油层地质的孔隙，可明显提高油井的清储油层内的液体进入油井的效率，显著提高油井的产能。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

附图说明

图1是本发明油井高压气体冲压装置系统图；

图2是本发明涉及的油井结构示意图。

图中的标号为：打捞工具1、脉冲压力控制器2、下井钻具3、井口4、钻杆5（即喷气管）、喷气管接头6、高压管道7、三通8、高压泵车9、控制阀门10、蓄能器11、蓄能逆止阀12、井口大四通13（即连接收集器的井口套管出口）、收集器14、气体检测仪15、自动点火装置16、空压机17、 大修车18、安全阀19、螺旋输送机20、平台21、旋转自封器22、井口防喷器23和排气管24、高压水管25，油井30、储油层31、进入油井的油32、进入油井的水33。L为油井的井底深度，L1为液面静平衡状态时液面至井底的高度，L2为储油层下界的高度。

具体实施方式

实施例一：

如图1，一种油井高压气体冲压装置，包括储能罐11、喷气管5和收集器14。

储能罐11包括多个连通的高压气罐，储能罐的压力和容量应满足油井的采油和维护需要。本实施例中，储能罐的设计压力为35MPa，储能罐的容量为20立方米。储能罐中的高压气体是压缩空气或氮气。储能罐设有安全阀19。

喷气管是伸入油井30内的油管，油管的内孔作为高压气体的通道。收集器14是全封闭具有自动分离气、水、油功能的大罐体。

喷气管（油管）5的下端连接下井钻具3，下井钻具3的下端安装脉冲压力控制器2，脉冲压力控制器是达到设定压力时开启的单向阀，脉冲压力控制器的下端连接带孔眼的打捞工具1，依次将常规钻具、井口防喷器23、井口大四通13和旋转自封器22设置在井口4上面；油管5向上伸出旋转自封器22、油管5的上端通过喷气管接头6连接高压管道7。油管5被大修车拉动18向上竖起，并伸出油井的平台21。高压管道7连接三通8，三通8的一端通过高压水管25连接高压泵车9，高压蹦出负责供高压水。三通8的另一端连接至装有压力传感控制阀门10，控制阀门10连接蓄能器11，负责供气，在控制阀门10与三通8之间还设有一个蓄能逆止阀12。蓄能器11上设有安全阀19。

井口大四通13作为连接井口与收集器14的接口，井口大四通13通过水龙带26与收集器14连接，以防止从井内返出的气、水、油、泥砂污染地面环境，在收集器14的排气管24上设有检测甲烷与硫化氢功能的气体检测仪15及自动 点火装置16，当有毒气体或易燃易爆气体超标时能自动点火来消除其危害，确保施工能够 正常进行；储能器11与空压机17连接，空压机对储能器11中的气体加压，使其达到设定的压力。收集器14设有用于排出固体物料的螺旋输送机20。

脉冲压力控制器2是全机械结构的装置，不带有电器部件和电源，作用是控制输入油井底部的高压气体的压力。由于油井的深度通常可达1千米以上，直径通常不大于200mm，由于存在长距离的高速传输，从地面难以控制输入到井内的高压气体的实际压力，而在油井内有不允许通入电器设备和电缆（电器部件可能引发油井内可燃气体的爆炸），因而不带有电器部件和电源的脉冲压力控制器能够有效的控制输入到井内的高压气体的实际压力（控制压力的下限值）。

如图2所示，本实施例中，油井采油7寸的生产套管，油井的井底深度L为1500m，油井内容积约为160立方米；在液面静平衡状态时液面至井底的高度L1为400m（液面平衡状态是在自然状态下油井内的液面，由于地层压力，液面静平衡状态时液面通常会高于储油层31的上界）。油井内的液体主要包括石油、水、气，为了方便计算并获得更安全的参数，以水的密度作为油井内液体的密度，故油井井底液体内部压强为400m×1000kg/m³ =400000kg/m² ≈4.0MPa。为了保证高压气体能够驱动油井内的液体，输入油井底部的高压气体的压力须不低于4.0MPa（气举采油时的气举压力）

高压气包括高压空气和高压氮气。高压空气由空压机压缩大气输入储能罐。高压氮气可以来自制氮机并经空压机加压，或来自高压氮气瓶。

实施例二：

一种油井高压气体冲压采油方法。本实施例是实施例一所述的油井高压气体冲压装置的采油方法，过程包括：

a. 向油井内喷射高压气体，驱使所述油井内液体从井口套管出口喷出，所述液体被收集在收集器中、并在收集器中进行分离。高压气体是存储在储能罐中的氮气，氮气的气源来自制氮机。

结合实施例一所述的油井高压气体冲压装置，具体操作是：开启空压机，对储能罐进行储气增压。储能罐内的压力的计算方法是：首先根据高压气体的压力不小于油井井底液体内部压强的2倍，根据实施例一中的计算，油井井底液体内部压强为4.0MPa（液面平衡状态时的最高值），高压气体的压力应不小于8 MPa。储能罐的容积为20立方米，储能罐内的气体在8MPa压力下可存储常压状态下1600立方米的氮气，为了保证足够的高压气源，储能罐输出的气体量（以常压状态计）应不小于油井内容积的12倍，油井内容积为160立方米，即1920立方米，故储能罐中的空气总量（在常压状态下）1600立方米+1920立方米=3520立方米，在20立方米储能罐内，在17.6 MPa的压力下可存储3520立方米的氮气。在8 MPa与17.6MPa之间取压力值较高者，储能罐内的压力值下限为17.6 MPa。

当储能罐内的压力值达到下限时控制阀开启，高压气体通过油管内孔通道强制打开脉冲压力控制器，喷入井底，输入油井的高压气体对井内液体产生“气举”功能，驱使油井内的液体从井口喷出，进入收集器。如油井内含有可燃气体，高压气体驱使油井内的可燃气体与液体一同从井口喷出，进入收集器。当油井内的液体被全部喷出后（或在井口喷出的气流中不再会有液体时），停止向油井内喷射高压气体。

油井内的液体被收集在收集器中、并在收集器中进行分离。

b. 当油井内液体的液面高度上升到储油层下界（如图2中L2）时，再次向油井内喷射高压气体，驱使所述油井内液体从井口喷出，进入收集器，并依次重复循环。经过步骤a后，油井内的液体被输出，在地层压力等因素的作用下，储油层31中的液体会继续向油井内渗流，使油井内的液面逐渐升高，如图2所示。储油层中的液体向油井内渗流的速度是逐渐减缓的，若待油井内液体达到液面平衡高度后再进行高压气体喷射采油，会增加气体喷射采油的间隔时间，也会产生液柱压制对冲进油速度，降低采油效率；若在油井内液面较低时进行高压气体喷射采油，会降低单次高压气体喷射采油的采油量，消耗过多的高压气体资源，增加采油成本。根据工程实践和研究，当油井内液体的液面高度上升到储油层下界时，再次进行高压气体喷射采油，具有较高的采油效率和较低的采油成本，是一个较佳的技术方案。

经步骤a和步骤b采集的液体是含有砂砾的石油与水的混合液体，石油、水、砂砾以及可燃气体在收集器中进行沉淀分离。

目前除自喷井外，95%的油井都是利用机械能直接转化液体动能的开采工艺开采石油和各种液体，装置工艺可称为“机械液采”。机械采液的共同特性是井内必须保留一定高度的液面淹没泵体，否则会发生严重的机械事故。

机械采液的代表性设备包括磕头机，深井泵，井下结构管杆泵。其原理是通过机械对液体的提升功能，利用井内欠平衡手段把液体从井内排出井外。所述井内欠平衡是指油井内的液体压力与油井周围的地层中的液体压力处于平衡状态，使液体在油井和地层之间产生流动，尤其是指在储油层中的液体压力大于油井内液体压力的状态，液体从储油层向油井内渗流。此种工艺也被称为“被动式”开采工艺，因为需要依靠储油层中的自然压强与井内保持平衡的进液能力来产生流量，在油井中保持一个井内欠平衡状态的动态液面，使储油层中的液体向油井内流动。

根据流体动力学基础理论，凡是液体都存在着累积压强（也称为液体自然压强），液体中不同深度的位置具有不同的累积压强，其值为液体的密度与深度的乘积。如果同属于液体（如油、水），不同比重，其总压强应分层计算累积总合，其分布符合轻上重下的规律。

采用机械液采的前题，是井内必须保留一定高度的液柱。开采流量的确定是根据动态液面高度必需保证把泵体淹没其中；储油层出砂等固体物自然沉降速度在泵抽排流速当中须被抵消，保证砂岩不能进入泵筒，以防止发生卡泵事故。有了这两点再确定动态液面高度（被称为最佳采液参数）。因为液柱的高度是从储油层上界做为起点计算的，当井内是油水同层共同开采时，水在底部，油在上部。这说明水在储油层射孔段出口处始终压制储油层当中的油不能与水一样的速度进入油井内。虽然油、水都属于液体，但因比重大小而分先后进入井内，重多、轻少是自然规律。因为井内存在动态液面，决定了油井内外压强是平衡状态，并不是油井外压强大，而油井内压强小。该井产液量多少，与井内液柱高度有关，此液柱高度越小产量越高，并且呈几何倍数增高。

单纯追求产液量的提高是误区，关键是确定产水量。如果产水量是日产100吨，把泵的排量提高到200吨，使井内根本产生不了液面，此时射孔段大门全部放开，让油水同场竞技，就不会存在水堵油的现象。水堵油是油井可采储量比探明储量小60%的主要原因。只要使用机械泵采就不可违背原则，必需保留液柱。这就是使用机械泵采的最大痛点。目前各大油田在此技术背景下，采出的油还达不到采液量的1%。

就油田进入中后期开采阶段储油层状况而言，在开采初期，原始地层自然压强已释放残尽，大部分区块已经进入平衡期。自喷井逐步退出，采油工程受到了极大考验。这时自喷井转机械采油技术大量涌现。电潜泵，因排量可观被大量应用。螺杆泵因出砂比较大而得到应用。抽油机、深井泵使用至今。当开发进入中后期，电潜泵也被逐渐放弃（因产液量减少），证明油田迈向衰减期。各油田为了延长开采时间，大力开展新区块的开发，钻新井，打加密井、调整井、水平井，采取压裂工艺、酸化、化学解堵、工艺注水、注聚、三元驱油工艺等措施，最终也没有止住掉产的现实，也没有新增可动用的区块，可是却大大增加了采油成本。

在中国，老区块钻加密井都没地方布井，钻水平井成本太高，投入与产出差距太小，导致浅层传统井队大批待业。压裂工艺其实是只见眼前短期效益，牺牲长远利益并可能造成次生灾害。压裂造缝加大流油通道一旦度过初期，比原来效果更差，另外套外水泥环的损坏发生水串导致泥岩发生膨胀现象，这种膨胀应力会造成套管轻则变形，重则挫断。目前该类大修井以每年20%的速度在增长，影响一大批油井不能正常生产。酸化解堵，因为地层吸收量太大，注入量不够而影响面积有限。注水注聚造成油水同层、底水大增、水串水锥后果严重，储油层中泥岩膨胀高发，导致孔隙度、渗透率严重变差，这也是各油田普遍存在的实际情况。

在钻井工程中，为防止各层发生水串，严格要求固井质量，拿固井质量衡量钻井合格率，但是却无法解决油水同层问题。更无法解决利用机械采油时井内人为的保留液柱，当中的水是产生水追最大元凶这一难题。所以改变机械采油方式，是解决开采储层当中的剩余油的当务之急。

大于非常规能源，低压力，高含水，易出砂的代表井，如煤层气、产油井当中伴生气、页岩气等非常贵能源的开采难题在全世界也没有得到彻底的解决，特别是煤层气净采工程，影响大批煤矿的产能建设安全和煤层气的综合利用。急需一种能够净采的工艺尽快释放这部分产能。

本发明根据气体动力学、流体动力学及在人为加以控化形成的特定环境中的工程力学等原理，结合基础理论针对目前机械能“被动”的开采方式，改变为气体动力能“负压真空”清淤解堵智能一体化“被动”加“主动”开采模式。

（一）气体动力能特点：

首先利用机械能转化成气体动力能（在地面上进行），将能量存储在储能罐中被压缩的高压气体。气体具有可压缩、可吞吐、可储能、可急速使用、不存在累积压强、并且可爆发等特点，在相同能量的驱动下，气体流速可大于液体流速的一千倍，气体的密度是液体（清水）的1/800，在与液体同功率情况时发生量是液体10倍。在气体流速达到每秒15.24米时，可携带固体砂岩。在气举液动时可以产生（气举产生流速时气液密度差）真空，真空的强度与气压、流量、流速成正比（不受深度限制），可在脉冲时产生共振，反作用力可以忽略不计（在气体欠平衡条件下）。气透的渗透率是液体的百倍，穿透性强，而液体是不可压缩和蓄积能量的，具有累积压强，液体不可吞吐爆发的。

根据上述基础理论，经过控化可以突破负压真空抽吸解堵、无泵混采、一体化同采、地面多项分离处理工艺进行采油采气。

本实施例的油井气体喷射采油方法，不再需要油井内保持一个动态液面，更不需要机械泵，也不会出现机械泵露出动态液面发生故障的的风险。彻底改变了水压制油气的情况，采出量根据设计，最高可达上万立方。同时在采油过程中，可产生清淤解堵的效果，保持储油层中液体渗流到油井中的畅通，以最大的速度和流量，开采油、气。

实施例三：

一种油井高压气体冲压清淤方法。本实施例是实施例一所述的油井高压气体冲压装置的清淤方法，过程包括：

向油井井底喷射高压气体，驱使油井内的液体从井口喷出；然后向高压气体中加入水，高压气体与水的体积份数比为7:3；向油井井底喷射含水的高压气体，利用水马力驱使油井内泥砂及液体从井口套管喷出，待井口喷出的气流中未见到泥砂后，停止喷射高压气体，所述高压气体是氮气；所述油井内气体的流速不小于15.24米/秒。

结合实施例一所述的油井高压气体冲压装置，操作方法是：首先向油井井底喷射高压气体，驱使油井内的液体从井口喷出；可采用实施例二所述的油井高压气体冲压采油方法完成上述操作，油井内气压处于气体欠平衡状态。

然后高压泵车启动供水，高压氮气与水的体积份数比为7：3，即被压缩的高压空气的体积与水的体积之比为7：3。

水与高压气体混合同时注入油管内孔（即喷气管），通过油管内孔通道使含水高压气体喷入井底，对井下进行清淤，高压气体中的水份能够加强冲力，含水的气体的流速不小于15.24米/秒，可使井下泥砂及液体产生水马力，油井内固、液两项体积小于气体体积30%，在向上运动程中注入的气水混合物以气化的形式排出井外。

通常情况下，油井井底液体内部压强越大，井底的淤积物就越密实，需要更高压力的气体进行清除。为了保证清淤效果，根据经验，喷入油井内的高压气体的压力应不小于油井井底液体内部压强的2倍，如实施例一所述，油井井底液体内部压强为4.0MPa，采用8.0MPa的高压气体进行清淤会获得较好效果。

因为井下可能存在甲烷等可燃气体，高压空气中含有氧气，井内的砂岩在高速运动时与井壁钢管产生摩擦就会产生静电火花，此时着火爆炸三个要素都具备。当甲烷浓度超过15.5%时，就可能发生爆炸事故。如果注入氮气代替空气，成本会很高。所以采用科学的手段是在井内注入空气和水生成气化水，即可全面消除静电现象的产生过程，安全问题就得到保障。本方法通常针对机械液采的油井是不能加以应用的。对应采用实施例二所述的油井只能停井，检泵冲砂清淤。

实施例四：

一种油井高压气体冲压孔隙疏通方法，本实施例是实施例一所述的油井高压气体冲压装置的孔隙疏通方法，用于疏通油井与储油层之间的渗流孔隙，过程包括：

在油井内液面高度达到储油层下界后，向油井井底瞬时喷射高压气体，使油井内液体获得加速度，并从井口输出。

所述瞬时喷射高压气体的方法是，设开始喷射高压气体的时刻至液体开始从井口流出的时刻为液体输出时间，向油井内喷射高压气体的持续时间是所述液体输出时间的0.7倍。即液体在后程的30%时间内由高压气体释放的膨胀力和液体自身的运动惯性向上移动。

在一次上述过程完成后，储油层内的液体会向油井内渗流。当油井内液面高度达到储油层下界，再次向油井井底瞬时喷射高压气体，使油井内液体喷出井口，并重复本步骤多次，直至完成井下清淤。根据实践经验，对通常的油井而言，进行5次～10次高压气体喷射过程，即可获得获得良好的清淤效果。

本方法中，高压气体驱使油井内的液体以高加速度向井口运动，高加速度的液体可以整体形态向上运动，最终从井口排出。在这个运动过程中，当停止喷射高压气体后，油井内的液体仍然会以惯性继续向上运动，可造成一个“液体活塞”的效应，使井底产生一种真空效应，即油井内的压力大大低于油井外储油层的压力，此时储油层中的液体会获得较大的驱动抽吸力进入油井，对钻井时渗漏到储油层里的泥浆、及接近油井的储油层中的粉细砂岩的沉淀物产生冲洗作用，所述泥浆及沉淀物会被清除，油井与储油层之间的渗流孔隙得以疏通。

本方法依据的原理是：当井内储油层下界产生的液柱通过急速气举时，可以使该液柱迅速从井底向井口方向上升，利用液体密度是气体800倍的异差和气体可产生爆发力的特点，及气体的密度是液体1/800的特征，可使液柱形成活塞功能，形成真空抽吸现象。由于气体密度低、也不产生累积压强的特征，所以井下的固体砂岩及液体可以进入井内。当井内液柱出现加速度时（产生了液柱惯性）井内液柱下部的气举压力会出现负压，此时关闭送气阀门，停止送气，让液柱惯性力真空发挥到极致。

实施例五：

一种油井高压气体冲压储油层疏通方法，本实施例是实施例一所述的油井高压气体冲压装置的储油层疏通方法，用于疏通储油层较大范围的渗流孔隙，过程包括：

首先使油井井口内处于封闭状态。然后向油井内注入高压气体，使油井内外液体被压回到储油层中，部分高压气体也被压到储油层中，然后迅速打开井口释放井内高压气体。在储油层内压力的驱使下，油层中的气体带着液体及水敏后的泥饼排入油井，重复本步骤多次。每一次的高压气体脉冲都能够在储层当中原有孔隙基础之产生加大孔喉的作用，可对更大范围的储油层内地层孔隙实现疏通。之后可采用实施例三所述的油井高压气体冲压清淤方法对井底清淤，或采用实施例二的方法进行采油，在采油过程中使井底得到清理。

本过程中需要较高的压力，应保持高压气体的压力不小于30MPa。本实施例中，使高压气体达到储能罐设计压力的上限35MPa。

本方法的原理是利用气体可压缩、可爆发、可吞可吐的特性来加大储层当中的孔喉，及渗透系数

目前国内外油田传统的井下清淤冲洗解卡作业中，通常采用将液体通过泵做功后在井内建立起液流循环，把井内的泥砂返到地面的工艺流程。该工艺存在以下缺陷：

由于液体存在液体累积压强，液体内部压强与液体比重和液体深度成正比。在几千米的井下存在很大的液体内部压强，泵出流量的提高，只能提高流体的携带能力，而不能使流体在液体中产生远距离的向上喷射，只有使流体在气体环境中喷射，这时才会出现流速越高、喷射距离越远的效果。在传统工艺的井下冲砂清淤作业时就会出现以下情况：

在井内落物后发生长距离砂卡的情况下只能采用套铣作业。大直径工具又不能采用套铣作业时，就只能倒扣打捞，分段冲洗。实际工作中如果发生这种情况，后续修井工程的打捞工艺就会非常繁杂，大大增加修井周期，甚至导致油井报废。由于井内液体液体内部压强的存在，平衡了套管外部地层的自然压强，所以传统清淤工艺只能对套管井内起到一定清淤效果，而对于套管外地层中存在的各种污染，如钻井时遗留在油层中的泥浆污染、近井地带粉砂沉积造成的污染及由于注水导致的地层中泥岩遇水膨胀生成的泥饼污染，则不会产生任何作用。油田开发中后期，由于长时间的注水、注酸作业，频繁的井下作业施工以及套管材质与腐蚀、地层的变化等诸多因素，经常会发生套管挫断。套管挫断处发生的套管外塌方可使上、下套管发生移位，套管腐蚀，导致正常采油、作业工具不能顺利通过。如果不把套管外这部分泥砂清理到井外，使用领尖工具也不能扶正套管，套管还容易被破坏。如果此处严重变形，领尖工具也找不到下部套管，只能采用将上部套管取出井外等措施解决。

采用实施例三、实施例四和实施例五的方法，不但可以解决长距离砂卡，也可以免去套铣过程，只要不是硬卡也会免去因为砂卡倒扣打捞的所有作业流程，使修井工艺变得非常轻松。在此基础上不动任何管柱和工具就会产生真空抽吸，对油井外清淤、目的层解堵具有很好的效果。本发明能够对所有油、水、气井的井下管柱严重漏失的清淤解堵及井下解卡作业，既可同时完成高速喷射冲击井内清洗，又具有真空抽吸油井外污染同时一次性打捞的功能。是解决油井外清淤解堵的最有力、最直接、最简便、最经济的终极采油最佳辅助的工艺。

本发明技术方案的特点是：

一.利用高压储能气体集速集中向井内注入氮气，做气举液柱使液体上返出井内，当井内达到气体欠平衡的瞬间，向输气管路内通过高压泵车，向井内强行注入清水，利用水产生水马力，在井内气体情况下产生喷射流冲击井底泥砂，气水流量、流速只要达到15.24米/秒以上，即可完成清淤任务。（修井工程同样可以达到此目地）。

二.利用气体渗透率是液体渗透率一千倍和可压缩、可爆发、可吞吐的特性，把井口通道堵死，向井内通过储油层炮眼注入大量的气体，并以脉冲共振手段，改造储层物性加大孔喉，定量定时开放井口返排，冲洗各种污染物。

三.利用急量气体气压举升储油层下界所积累的液柱产生的抽吸真空现象，通过射孔段，对储层产生强力抽吸采油，由负压被动采油，改为主动采油，同时排渣清淤于一体。原理是液体的密度是气体的800倍，液柱通过高压气举后可产生使液柱逐步出现加速度状态，即液柱会产生活塞作用，当液柱出现加速时，井内气体压力马上会降低到负压显示，此时关闭送气阀门，使真空度保持最大。此方案既能保持储油层井段无液柱对冲，井外进液速度还能加速进液量，也不产生水追压制油气产量。为了节省用气量，此方案可以连续储能，保障设备以小功率做工，间断累积井下液柱的方式采油，并且可以做到每次间断采油的同时，也是清淤解堵过程在同步进行。

四.利用气体采油，可使井内储油层下界以无需保留液柱，井内也无机械泵，所以储油层可以全部裸露在无液体产生的累积压强下生产。因为水、油、气比重的差异，气会最先进入井内，可以在间断采油时利用井口安装一台真空泵先把气体抽排到井口容器中再压缩，充入容器中储存在利用。当采油真空时，套管环空中的天然气浓度已经很低，所剩余的气体可以达到排放标准，与所注的大量高压氮气一起排放到大气层。当间断时段再进行，抽排。即可达到，井内天然气的纯度又可达到排放标准，又可以油气同采充份利用。井内油气往往是一对孪生姐妹，有油就产生气，只不过气体的压力，让机械采油时井内所保留液柱产生累积压强给压制住了，没有机会得到释放。

Claims (10)

1.一种油井高压气体冲压装置；其特征在于，所述装置包括储能罐、喷气管和收集器，所述喷气管从所述油井的井口伸入油井，所述储能罐中存储高压气体，所述喷气管通过管道连接所述储能罐，所述收集器是收集所述油井内液体的收集器，所述收集器连通所述油井的井口。

2.根据权利要求1所述的一种油井高压气体冲压装置，其特征在于，所述喷气管伸入到所述油井的井底，所述喷气管的前端设有达到设定压力时开启的脉冲压力控制器，所述收集器连通所述油井的井口套管出口，所述喷气管通过三通连接输入高压水的高压水管。

3.根据权利要求1所述的一种油井高压气体冲压装置，其特征在于，所述储能罐的容量不小于20立方米，所述储能罐内的气体压力为35MPa。

4.一种油井高压气体冲压采油方法；其特征在于，所述方法包括：

a. 向油井内喷射高压气体，驱使所述油井内液体从井口套管出口喷出，所述液体被收集在收集器中、并在收集器中进行分离；

b. 当油井内液体的液面高度上升到储油层下界时，再次向油井内喷射高压气体，驱使所述油井内的液体从所述井口套管出口喷出，并依次重复循环。

5.根据权利要求4所述的一种油井高压气体冲压采油方法，其特征在于，从所述油井井底向油井内喷射高压气体，所述高压气体的压力不小于油井井底液体内部压强的2倍，所述高压气体是氮气；所述液体在收集器中进行油、水及沉淀物的分离。

6.一种油井油井高压气体冲压清淤方法；其特征在于，所述方法包括：

向油井井底喷射高压气体，驱使油井内的液体从井口喷出；然后向高压气体中加入水，高压气体与水的体积份数比为7:3；向油井井底喷射含水的高压气体，利用水马力驱使油井内泥砂及液体从井口套管喷出，待井口喷出的气流中未见到泥砂后，停止喷射高压气体，所述高压气体是氮气；所述油井内气体的流速不小于15.24米/秒。

7.一种油井高压气体冲压孔隙疏通方法；其特征在于，所述方法包括：在油井内液面高度达到储油层下界后，向油井井底瞬时喷射高压气体，使油井内液体获得加速度，并从井口输出。

8.根据权利要求7所述的一种油井高压气体冲压孔隙疏通方法，其特征在于，所述瞬时喷射高压气体的方法是，设开始喷射高压气体的时刻至液体开始从所述井口流出的时刻为液体输出时间，向所述油井内喷射高压气体的持续时间是所述液体输出时间的0.7倍。

9.一种油井高压气体冲压储油层疏通方法；其特征在于，所述方法包括：使油井井口处于封闭状态，向油井内注入高压气体，使所述油井内液体被压回到储油层中，然后打开井口释放井内高压气体。

10.根据权利要求9所述的一种油井高压气体冲压储油层疏通方法，其特征在于，所述高压气体把储油层中的液体推向相反的方向，当所述油井内的高压气体的压力达到最高值后，快速释放井内高压气体，使储层当中的液体及各种污染物随着气体一起喷出井口；以脉冲方式多次重复向油井内注入和释放高压气体。