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油藏开发过程中,入井流体与储层的相互作用往往易导致油水井近井地带的岩石孔隙发生堵塞,其中水敏引起的粘土矿物膨胀、碳酸钙无机结垢与聚合物凝胶堵塞是三种最为常见的储层堵塞类型。堵塞后的储层渗流能力降低,水井注水压力上升,油井产量下降,严重影响了油田现场的正常生产。目前,化学剂解堵和物理解堵是解除油水井近井带储层堵塞的主要技术手段。超声波激励是一种新型的物理解堵方法,其具有工艺简单、措施成本低、环境友好等特点越来越受到国内外石油工作者们的广泛关注。本文以上述的三种储层伤害为研究对象,在超声波解堵控制参数与影响规律的研究基础上,系统研究了超声波辅助化学处理技术对水敏、无机垢和聚合物凝胶堵塞的解堵机理。研究结果表明:(1)针对岩石水敏伤害,超声波最佳作用参数为20 KHz,1000 W,最佳处理时间为100 mins,单独超声波与土酸对水敏岩心样品的渗透率恢复率分别为25.3%与34.2%;相同超声波参数条件下,采用化学剂和超声波复合处理技术,可使岩心渗透率恢复率提高至45.8%,但进一步的增加处理时间将会对渗透率恢复率产生不利影响。其解堵机理主要归因于超声波通过多孔介质中的流体传播时产生的热能:超声波冲击传播至目标区域时会产生能量,伴随着传播时超声的空化现象、及其与固相边界的摩擦力与均可进一步增强解堵效果。超声波与孔道的摩擦力与超声频率成正比,超声波强度越高,生热率越高,但过长时间的超声处理,会造成颗粒的再次运移,致使出现了渗透率恢复率先升高再降低的现象。(2)针对岩石碳酸钙堵塞,堵塞超声波的最佳频率和功率为20 KHz和1000 W,最优处理时间为100 mins。随着超声波处理时间的增加,岩心渗透率恢复率先减小后增大,这种情况是由于后期形成颗粒架桥所致。HCl和超声波对渗透率恢复率分别为44.5%和37.6%,而盐酸复合超声波解堵技术的岩石渗透率恢复率可提高至61.5%。(3)针对凝胶堵塞,单独超声波解堵条件下,20 KHz超声波的降解效果最佳,其在10 mins内可将2495 mPa.s的部分水解聚丙烯酰胺凝胶降解至1.4 mPa.s。而单独化学解堵条件下,H2O2降解效果最好,可在24h内将初始粘度为2495 mPa.s的(PHPAM)凝胶降至2.6 mPa.s。对于动态岩心解堵实验,单独超声波(20 kHz、1000 W、100 min)和化学剂(H2O2)对凝胶堵塞后的岩心渗透率恢复率分别为23.5%与19.8%。而两者复合解堵效果可达40.9%。在此基础上,利用SEM手段,进一步对比剖析了超声波与化学剂降解后的凝胶微观形貌,剖析了凝胶降解的微观机理。与化学降解相比(24 h),高效率的超声波降解(10 min)可归因于热能、冲击波和羟基自由基(HO?)等三种降解作用。而在化学处理(H2O2)的情况下,只有羟基自由基(HO?)会对PHPAM凝胶的降解产生作用。可见,超声波解堵技术对水敏、无机垢、凝胶堵塞等三类常见的储层伤害均有较好的适用性,而超声波辅助化学解堵效果则远优于两者单独作用效果。与化学解堵相比,复合解堵技术对凝胶堵塞的解堵效果最好(平均岩心渗透率恢复率提高200%)、其次为水敏堵塞(平均岩心渗透率恢复率提高143%)、最后为无机垢堵塞(平均岩心渗透率恢复率提高131%)。论文的研究成果为解除储层堵塞伤害提供了一种新的技术手段,为复合解堵技术的后续应用提供了技术支撑。