世界各地采油区都面临钻探开发过程中如何保护有潜质的产油层问题。专家认为有质量的和清洁开发产油层是钻井建设的最重要阶段，因为在油田开采时期钻井的初级产量、采收率和钻井有效使用持续时间，完全受开发清洁度和开发质量制约。现行使用的钻井开发和结束方法在工艺和技术上远不完善，不能保证优化产油层效率和采收率，这个问题在老油田、低层压油田以及含高粘性碳氢化合物原料聚积的油田更需要解决，特别是在低产储层和油田使用后期。

　　石油产量减少的原因

　　钻井液的理化成份和流变参数不相符，液压程序和钻层开发工况不完善。在岩层的原始开发过程中，钻井液的固态细散相和钻凿的岩石、粘土粒子、加重剂结晶体、聚合物与滤液同时渗透到集油管的管孔和缝隙。滤液渗透深度远远超过打孔管道深度。这是石油产量减少的主要因素。

　　自然状态下储层处在岩层和静液压力的各方挤压下。开发过程中自然应力状态受到钻探破坏伴随着形变并出现剪应力，有时超出岩层强度界值，特别是当岩层各向异性时伴随着不同数值的弹性模数、强度界值和容量膨胀系数。在近钻井区域，在应力集中的裂缝和空洞区，各向异性导致不对称的形变应力。出现孔隙率和渗透率的形变不均匀性。这是石油产量下降的另一个原因。

　　更严重的问题是，固态聚合物悬浮相伴随着钻井液滤液的渗透和储层的形变在开发时同时发生，且过程是不可逆的。因此使产油效率滞塞或停止。碳酸盐储层因其节理对形变最敏感。

　　开发水声工艺应用分析

　　近年来寻找强化钻探过程并提高钻井产量的新方法，致使采油和钻探过程中非传统方法影响到工作面附近区域。为了解决这些问题，专家们研制了钻探和钻井采油层开发水声技术和工艺。配有标准岩石断裂工具的水声配套装置应用在：在转盘式钻进过程中使用(主要参数见表1)，配有电动或液压钻孔底发动机;冲洗液强度 900～2200千克/立方米;倾斜方向和水平方向电钻，钻头直径大于125毫米;所钻岩层渗透率0.001～2.0平方微米;吸收强度小于30立方米 /小时，管孔尺寸8～10米;任意一种储层，没有规定岩层温度和硫化氢含量。

　　此项工艺的应用根本上打开了解决这些问题的新途径，在不同油田和地区的钻探经验得出下列结果：

　　a.增强岩层破坏效率，并使钻探速度从30%增加到80%;b.提高钻井中钻头寿命并使钻头开掘速度从40%增加到70%;c.降低了钻头径向磨损，特别是能校准器件;d.钻探过程中钻井液受到水声学处理，均匀化并提高了它的流变质量;e.钻井壁周围形成薄的保护膜预防钻井液和泥浆渗透到产油层和水生层产生污染(保证采油管的纯度);f.预防钻探过程中少量吸收(少于 20 立方米/小时); g.钻探和层液溢流过程中降低含油气水概率;h.避免钻探不稳定岩层时钻头上形成封严物、崩塌、卡勾并提高钻井井筒(壁)质量; i.钻井开发期限与规定时间相比缩短1.5倍;j.最主要的是应用此工艺钻井产量超出应用普通工艺的1.5～2倍。可以激活油流、清除污染、降低原油粘度;k.延长注水井寿命，提高注水、注气量壹倍。

　　水声场对

　　过滤过程的影响

　　考虑到产油层开发的特殊重要性，研究水声场对冲洗液经过钻心伴随着不同渗透性的过滤过程的影响，在动态和统计条件下与在水声场过滤泥浆通过钻心的研究结果彼此之间有区别。本质区别在于过滤速度随时间变化，因为速度改变和冲洗液过滤量是评定保护屏形成的主要指标，也就是钻井壁的淤填程度。表1是在统计和动态条件下及在水声作用下过滤速度(淤填)随时间变化曲线图。

　　进行的过滤过程研究结果表明：在水声作用下形成保护屏的速度增快100多倍。过滤的结果是经过15～20秒速度接近于零，淤填程度达到92～96%,而透到岩层的滤液量，减少数十倍。当静态和动态条件时经过50～60分钟才能达到那样的淤填程度。静态和动态过滤条件下粘土层存在，而在水声过滤作用下粘土层不存在。研究钻心孔洞上淤填保护屏的厚度10～18毫米。

　　除了指定的研究外，进行了水声波作用下清洁孔隙通道的研究和脱淤填过程研究。水声作用于钻心时清洁淤填层直到完全恢复岩层渗透性速度增快了数十倍。

　　在研究数据基础上进行钻井开发和增强产油层产量的水声技术及工艺的研制。研制出钻探用水声发生器伴随不同有效器件：涡旋式、超环面式、圆盘式、隔膜式和数据式发生器，工作于输出参数增强工况下。为了制造有规定输出参数的水声装置并优选结构，进行了不同工作状态参数下水声发生器频率振幅特性研究。

　　这些工作在科学院机器学研究院和萨玛拉国立航空航天大学仪器声学研究所完成。在工作完成过程中表明，这些装置的输出参数由多种因素决定：有效器件的类型和几何尺寸，密度，粘度，工作剂生产效率，管道中媒介物的流速，系统中反抗压。最主要的是振荡波向非线性水声同时发出0.15～20千赫的频率。图2是钻探用水声发生器当泵生产率是20马力/秒(72立方米/小时)和发生器中压降6.0兆帕时的频率振幅性能。

　　工艺应用：此工艺可以应用在转盘法钻探过程中，钻孔底发动机带有电钻，钻头直径大于124毫米，可以进行斜向和水平向钻探。

　　根据钻井结束时工艺示范钻井的钻探结果评估各项技术的有效性。采用了13项优选工艺，其中包括增量开发水声工艺。工艺示范钻井的钻探结果分析和处理由专业石油科学研究设计院完成。通过岩层单位生产率的增加来评价工艺有效性。13项优选工艺中水声工艺的应用取得结果最好，使岩层单位生产率提高了3.8倍。

　　据沙特阿拉伯石油公司专家评价，水平钻井钻探量达到100%，由专业公司进行工业化实验工作，跟踪水平钻探工艺，水声技术比瞄准配置、轨道矫正方便很多，可提高准确性并加速井筒布线。