摘 要 人工振动采油方法是一种很有前景的新型提高石油采收率的方法。文章介绍了振动采油的起源，国内外研究现状。针对室内实验和现场试验研究，分析了人工振动增产作用机理，指出了人工振动的存在的不足，指出了它的发展前景。
关键词 人工振动；提高采收率；机理
Mechanism Study and Prospect of Productin Increasing by Artificial Vibration
CHEN Laicheng ，HUA Qiang
（Puyang Institute of Technology， Henan Uiniversity，Puyang 457000，China）
Abstract Enhancing oil recovery by artificial vibration is a new method with a good prospect..This paper introduces the origin and development of artificial vibration for enhancing oil recovery. Main mechanisms of this technology have been analysed by its laboratory and practical studies，and it also points out its shortcomings and application prospect.
Keywords Artificial vibration；Enhancing oil recovery；Mechanism
人工振动采油作为一种主要的物理法提高采收率方法，具有设备投入少、操作费用低、作用面积大、作用效果好的特点，一直受到重视和研究。
1 振动采油的起源与发展
振动采油是由美国和苏联的研究人员于20世纪50年代后期提出的。美国于70年代早期、苏联于 70 年代和 80 年代使这项技术得到很大发展，其中大多数研究工作是由苏联的研究部门完成的[1]。
石油工程师发现，地震过后，临近区域油井产量有不同程度的提高。例如苏联老格罗兹尼油田、我国的辽河、大港、胜利油田都有发现。从20世纪60年代，国外陆续展开试验，研究振动对提高采收率的影响。国内开展相关研究比较晚。
2000 年，雷光伦[2]建立了在振动作用下的流固耦合渗流模型，计算表明井底低频压力波可有效传入油层50m，呈指数衰减。
2001年，孙仁远[3]研究了人工振动对原油黏度的影響，分析了影响人工振动降黏的各个因素，并对人工振动降黏参数进行了优化。结果表明，人工振动可以降低原油黏度，降黏效果与振动参数有关。振动幅度越大，降黏效果越好。
孙仁远[4]等采用人工振动模拟系统，研究了人工振动作用对岩石渗透率、不同阶段水驱采收率的影响。研究表明，人工振动可提高岩石的渗透率，提高水驱采收率，降低含水率。
2004 年，张荣军[5]建立了地层参数、流体参数、振动激励参数之间相互耦合的数学模型，得到了各种参数与振动效果之间的关系，为振动采油数值模拟提供了初始压力分布表达式。
2004 年，王杰、金友煌等人[6]利用高频脉动压力伺服系统进行了压力波动对岩石润湿性影响的室内实验研究，发现岩石在振动前后润湿性由中性向亲水性转化，由弱亲水向强亲水性转化，这有利于原油的增产与采收率的提高。
2006年，贺如、贺菂[7]建立了低频水力振动在油层中传播的数学模型，可用于描述小振幅条件下低频水力振动的传播特性，理论计算表明，在小振幅条件下，随着振动频率的增大、油层渗透率的减小、流体黏度的增大及振源振幅的减小，低频水力振动振幅的衰减速度和幅度不断增大。自从振动采油技术提出以来，理论和室内实验研究方面取得了较快的发展。
2 振动增产机理的探讨
地表震源的振动可以传到油层，而且油层吸收的动能相对比较大，这种能量的转换，对油层开发造成的影响有以下几方面。
2.1 振动加快地层流体的流速
振动提高了扰动源周围含油层内部的压力梯度，同时也提高了裂隙中油液的渗透率和岩块向裂隙渗透的强度，这些影响都促使含油层中的油液渗流加快[8]， 震源振动期间及停振后的一段时期内会促进液体向油井低压区流动。
2.2 振动可以改变储层内油、气、水的重新分布，有利于油的流动
在稠油储集层中，无序排列的网状毛细孔隙内总是有少量的水和气，孔喉变形的地方“贾敏效应”会更明显。振动会使部分气体溢出而疏通孔道，油、气、水也会按密度差异而重新分布，而且振动后的动摩擦力小于静态液相与岩石的摩擦力，这样不仅减少了“贾敏效应”，更有利于油相的流动。
2.3 振动改善岩石表面润湿性[6]
振动促进了水膜的分化、剥离，由于附加压差的存在，促进了油滴的流动，有利于降低采出液的含水率，同时也起到了驱油的作用。
振动作用可以降低原油黏度，降低界面张力，还可以促进气体从孔隙表面上分离，产生驱油作用。振动作用有利于清除油层堵塞，提离渗透率[4]针对油层污染及堵塞，采用振动法，可以使孔隙表面附着的污染物逐渐剥离，分散在液体中并被携带走，起到疏通孔道、清除油层堵塞、提高渗透率的作用。
对于注水井，利用冲击振动作用，可以明显改善吸水剖面，提高注水效率。
3 振动采油技术的不足及发展趋势
振动采油作用范围大，有效油井比例多，投资较少，有良好的发展前景，但目前还存在一些不足，导致试验效果不够理想。
3.1 油层离震源距离远
油层离震源距离远，受到的有效振动能量小，振动单一[9]。震源产生的振动传过上覆岩层后，对油层原油产生的振动已很微弱，增油效果不明显。应尽量靠近油层振动，采用更大功率，多点振动不固定频率振动，产生共振，提高增产效果[10]。振动采油设备将朝低频、大功率、高声强的方向发展[11]。
3.2 振动采油的油田优选和油藏工程方法研究不够
应进一步研究适合人工振动增产增注的优选条件，特别是稠油、特低渗油田，要开展加强振动采油的油藏工程方法研究对振动采油效果进行有效前期预测[12]。
3.3 振动采油的波动场、渗流场、固体介质场的偶合问题缺乏研究
目前对流固偶合问题已有所研究，而还未涉及波動作用下的流固三场偶合问题，更无波场对渗流场、固体介质场影响及偶合问题的相关理论研究[13]。对这些问题进行深入研究，建立相应的数学模型，则可以从理论上对最佳作用振动频率、强度、作用方式等各种参数提出标准，得到渗流场中油水流动变化规律及储层的孔隙度、渗透率等物性变化规律，为提高振动采油效果奠定充足的理论基础。
3.4 储层性质与人工振动配伍性研究
矿场上应用着大量的振动解堵技术[14]。但解堵效果并不尽人意，有的适用性差，有的因与油层配伍性差还将对油层造成污染伤害，要开展油藏剩余油分布、油藏岩石性质、流体性质、波动参数、储层敏感性与振动各项因素的关系研究，得到油藏振动采油的油藏筛选标准和适用准则。
3.5 合理振动点的确定
振动采油在20世纪末采用地面夯式冲击法的技术路线，在某些油田试验收到好的效果，但由于合理的振动点难以确定，以及夯式打击对附近地面设备房屋的影响，制约了推广应用[15]。应进一步开展合理振动点的相关理论与试验研究。
参考文献
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[10] Oil Pipeline Safety Monitoring Method based on Vibration Signal Analysis and Recognition[C].Intelligent Systems，2009：200-206.
[11] Oil Pipeline Safety Monitoring Method based on Vibration Signal Analysis and Recognition[C].Intelligent Systems，2009：200-206.
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作者简介
陈来成，男，1963年生，副教授，硕士，从事石油工程的教学研究工作，本论文系河南大学濮阳工学院项目2016PYZYYY02成果。