冲击波造缝装置及系统 |
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| 申请号 | CN201611261342.4 | 申请日 | 2016-12-30 | 公开(公告)号 | CN106761646A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 北京百恒达石油技术有限公司; 北京阿达尔石油技术有限责任公司; | 发明人 | 陈广强; 戴晓璐; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种冲击波造缝装置及系统，包括地上控制端、射孔 电缆 和高能冲击波发生器，其中所述控制端通过所述射孔电缆与所述高能冲击波发生器的壳体连接，并且所述射孔电缆的电缆芯体与所述高能冲击波发生器的蓄能部件连接。本发明提供的冲击波造缝装置及系统，在油井的液体环境中瞬间释放高 电压 、强 电流 的 电能 即可产生高温 等离子体 ，以高压冲击波的形式向径向传播，通过油井的射孔孔眼作用于油层，在近井地带产生大量的不受地应 力 控制的裂缝，同时清除射孔孔眼附近的各种污染堵塞物，大大提高近井地带的渗透性，降低压降漏斗，使 原油 顺利的流入井筒，实现油井增产、 水 井增注。 | ||||||
| 权利要求 | 1.冲击波造缝装置，包括地上控制端、射孔电缆和高能冲击波发生器，其特征在于，其中：所述控制端通过所述射孔电缆与所述高能冲击波发生器的壳体连接，并且所述射孔电缆的电缆芯体与所述高能冲击波发生器的蓄能部件连接。 |
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| 说明书全文 | 冲击波造缝装置及系统技术领域[0001] 本发明涉及石油开采技术领域，更具体的说是冲击波造缝装置及系统。 背景技术[0002] 我国绝大多数油田已进入开发的中后期，在长期的开采、后期作业和注水的过程中，由于固体颗粒的运移、原油中蜡质成分的析出，以及打井、完井和后期作业时的外来污染，在近井地带通常会造成严重的堵塞，压降漏斗大大增加，致使油流很难或不能流入井筒，成为低产井或停产井。目前我国的油田均不同程度的存在此类问题，成为油田开发、提高采收率的最大困惑。 [0003] 油田常用的增产和提供采收率的方法有水力压裂、酸化处理、超声波和机械震动解堵增产。水力压裂设备庞大、成本高、形成的裂缝单一，同时也会对地层形成不同程度的二次污染，对于解决近井地带堵塞问题作用不明显。酸化处理工艺复杂、作业周期长、成本高、化学药剂的运输及生态环保要求高，化学反应的残留物也是地层二次污染的来源。超声波和机械震动方法虽然经过了长时间的研究和应用，但效果有限，未得到广泛推广。此外还有高能气体压裂技术，高能气体压裂是利用推进剂火药在油井射孔段高速燃烧，几个毫秒内产生大量的高温高压气体，压裂地层，形成一定量的新裂缝，提高井眼周围的导流能力，实现增产增注的目的，目前在我国一些油田还在应用中(如长庆、吐哈等)。其缺陷是所产生压力的可控性差，有可能损坏套管，还有火药燃烧的完全性不能保证。 发明内容[0005] 本发明的目的通过以下技术方案来具体实现： [0006] 冲击波造缝装置，包括地上控制端、射孔电缆和高能冲击波发生器，其中所述控制端通过所述射孔电缆与所述高能冲击波发生器的壳体连接，并且所述射孔电缆的电缆芯体与所述高能冲击波发生器的蓄能部件连接。 [0007] 所述高能冲击波发生器包括升压整流部分、薄膜储能电容、放电控制部分和冲击波放电部分，其中所述升压整流部分的输入端与所述射孔电缆的电缆芯体连接，所述升压整流部分的输出端与所述薄膜储能电容的输入端连接，以对所述薄膜储能电容充电，所述薄膜储能电容的输出端与所述放电控制部分连接，所述放电控制部分控制所述冲击波放电部分进行放电。 [0008] 所述高能冲击波发生器的整体为回转体结构，并且所述高能冲击波发生器的前端设有锥状导向部，高能冲击波发生器的尾端设有锥状连接部。 [0009] 升压整流部分、薄膜储能电容、放电控制部分和冲击波放电部分同轴设置在所述高能冲击波发生器的壳体内，使所述高能冲击波发生器的重心位于所述高能冲击波发生器的轴线上。 [0010] 所述薄膜储能电容采用外包金属保温套的中空圆柱体薄膜脉冲电容，以确保井下高温的需求。 [0011] 所述冲击波放电部分包括相对设置的上电极和下电极，其中上电极后端的导电柱穿过绝缘体与所述放电控制部分连接，所述下电极被固定在底座上，在所述上电极和下电极之间保留一放电间隙，并且所述上电极和所述下电极均设置在电极液中，所述电极液、所述上电极、所述下电极被密封地设置于所述冲击波放电部分内部由绝缘体、底座以及保护套围成的柱形空间内，并且由保护套将所述柱形空间密封。 [0012] 所述冲击波放电部分的电极采用由耐强电流烧蚀的金属材料制成的面-面电极。 [0013] 所述冲击波放电部分的电极液的电导率为0.5-1.0ms/cm。 [0014] 所述底座的顶部成型为所述锥状导向部。 [0015] 冲击波造缝系统，包括以上所述冲击波造缝装置和地面射孔车，所述地上控制端设置在所述地面射孔车上，在所述地面射孔车上还设有用于射孔电缆的绕线装置，所述绕线装置能够释放所述射孔电缆。 [0016] 本发明提供的冲击波造缝装置及系统，在油井的液体环境中瞬间释放高电压、强电流的电能即可产生高压等离子体，以冲击波的形式向径向传播，通过油井的射孔孔眼作用于油层，在近井地带产生大量的不受地应力控制的裂缝，同时清除射孔孔眼附近的各种污染堵塞物，大大提高近井地带的渗透性，降低压降漏斗，使原油顺利的流入井筒，实现油井增产、水井增注。附图说明 [0017] 下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。 [0018] 图1是本发明实施例所述冲击波造缝系统的结构示意图。 [0019] 图2是本发明实施例所述高能冲击波发生器的结构示意图。 [0020] 图3是本发明实施例所述冲击波释放电部分的结构示意图。 具体实施方式[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0023] 如图1-3所示，本发明实施例给出了一种冲击波造缝装置，包括地上控制端、射孔电缆2和高能冲击波发生器3，所述高能冲击波发生器用于被所述射孔电缆2沿着油井下放到井下作业。 [0024] 将所述地上控制端设置在地面射孔车1上，即构成了本发明另一实施例所述冲击波造缝系统。具体地，在所述地面射孔车1上还设有用于射孔电缆的绕线装置，所述绕线装置能够释放所述射孔电缆。 [0025] 本发明的具体作业实施程序如下： [0026] (1)按照本发明的技术要求选择适合的油井或注水井； [0027] (2)根据所选井的具体地质和油藏情况制定针对性的施工作业方案； [0028] (3)油井的施工前的准备：起出待施工井内的生产管柱，用适当的通井规通井，以确保井下高能冲击波发生器3顺利下入井中设计的位置； [0029] (4)地面射孔车1通过射孔电缆2利用准确的深度定位系统将井下高能冲击波发生器3传输到设计的深度； [0030] (5)地面射孔车1通过车内的地上控制端向井下高能冲击波发生器3供电并控制冲击波的产生，完成在井下设计施工段的多次多点作业，实现地层的造缝解堵过程； [0031] (6)作业完成后，地面射孔车1将井下高能冲击波发生器3起出井筒，完成高能冲击波造缝解堵过程； [0032] (7)根据生产要求，向井内下入生产管柱，正常开井生产。 [0033] 本发明的高能冲击波发生器3包括：升压整流部分4、薄膜储能电容5、放电控制部分6和冲击波放电部分7；以上各部分相互之间全部采用常规的油田井下仪器规范连接，完全能够保证强度、密封和良好的导电性能。 [0034] 本发明的高能冲击波发生器3的外壳采用小直径的油田井下仪器常用的金属材料，其外径为89mm，完全可适用于所有类型尺寸的井眼。所述高能冲击波发生器3包括升压整流部分4、薄膜储能电容5、放电控制部分6和冲击波放电部分7，其中所述升压整流部分4的输入端与所述射孔电缆2的电缆芯体连接，所述升压整流部分4的输出端与所述薄膜储能电容5的输入端连接，以对所述薄膜储能电容充电，所述薄膜储能电容5的输出端与所述放电控制部分6连接，所述放电控制部分6控制所述冲击波放电部分7进行放电。 [0035] 升压整流部分4将由地面射孔车1通过射孔电缆2输送的常规低压交流电升压整流为高压直流电输出给薄膜储能电容5充电，并存储在其中。 [0036] 常规低压交流电采用井场或地面射孔车1车载的220V/50Hz的交流电。 [0038] 放电控制部分6包括高压真空开关及其控制电路；当薄膜储能电容5充电到设定的电压值时，控制电路向高压真空开关发出迅速导通指令，将薄膜储能电容5的高压电能瞬间释放到冲击波放电部分7上，击穿电极间的液体，形成高温等离子体，产生高压冲击波。 [0039] 放电控制部分6所选用的高压真空开关的额定电压为40KV，可承载45KA以上的强电流。 [0040] 放电控制部分6的高压真空开关控制电路如图4所示，其工作过程为：变压器T输出的交流高压经整流管D1整流为高压直流，对电容C1充电并维持1-2KV的高压，R为限流电阻，当薄膜储能电容5充电达到预设的电压值时，晶闸管SCR的G端将接受到一个触发信号，SCR导通，此时电容C1储存的直流高压经脉冲变压器T2进行陡化升压，T2的输出端将产生足可以激发真空开关的高压，从而使真空开关导通，薄膜储能电容5向冲击波放电部分7放电。放电结束后，真空开关断开，薄膜储能电容5进行第二次充电和放电，如此重复，实现本发明的高能冲击波发生器装置的多次高能放电目的。 [0041] 电容C2的作用是为了确保高压真空开关有更好的触发时延和抖动。 [0042] 冲击波释放电部分7包括上电极8、下电极9、绝缘体10、金属外壳11和保护套12，所有以上部件均以金属外壳11的中轴线为中心同轴分布；上下电极浸没在由绝缘体10、金属外套11、底座和保护套12严格密封起来的电极液13中。所述冲击波放电部分包括相对设置的上电极8和下电极9，其中上电极8后端的导电柱穿过绝缘体10与所述放电控制部分7连接，所述下电极9被固定在底座上，在所述上电极8和下电极9之间保留一放电间隙，并且所述上电极8和所述下电极9均设置在电极液13中，所述电极液13、所述上电极8、所述下电极9被密封地设置于所述冲击波放电部分7内部由绝缘体10、底座以及保护套12围成的柱形空间内，并且由保护套12将所述柱形空间密封。 [0043] 冲击波放电部分7的上电极8为正极，下电极9为负极。 [0044] 上电极8和下电极9是采用由耐强电流烧蚀的金属材料制成的面—面电极，其寿命可达10000次以上。 [0045] 所述冲击波放电部分的电极液13电极液的电导率为0.5-1.0ms/cm，可使冲击波电极最大限度的释放出薄膜储能电容的能量。 [0047] 上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。 |
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