CN102536165A

CN102536165A - 用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法及装置

Info

Publication number: CN102536165A
Application number: CN2012100265569A
Authority: CN
Inventors: 李皋; 孟英峰; 陈一建; 万里平; 李永杰; 罗兵
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法及装置，可有效解除水锁损害。该方法包括井筒，通过微波发生装置产生微波，使微波由井筒内部向井筒周围的低渗透致密砂岩层传播，通过微波对低渗透致密砂岩层中的液态水进行加热，液态水被加热后由气相和液相两种形式通过低渗透致密砂岩层的缝隙进入井筒内并通过井筒导出。该装置主要包括可产生微波并使微波由井筒内部向井筒周围的低渗透致密砂岩层传播的微波发生装置。通过上述方法和装置可以快速有效的降低低渗透致密砂岩气层井筒周围水锁损害带的含水饱和度，恢复和改善近井区域地层气相渗透率，实现发生水锁损害气井的产能提高，且不会产生二次损害。

Description

用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法及装置。

背景技术

目前，对于气藏，尤其是低渗透致密砂岩气藏，在钻井、完井以及生产过程由于水相侵入或者水相在岩石孔道中凝聚所产生的水锁损害已经成为最重要的伤害因素，严重制约了储层的及时发现、准确评价和经济有效开发。

现有技术中，可通过欠平衡钻井、使用非润湿相工作液和气基工作液、降低界面张力等工程技术措施可以在一定程度上预防水锁损害。在水锁损害已经产生的情况下，目前可通过深穿透射孔、压裂、增大压降、注干气、延长关井时间和降低孔道中表面张力等方法来减轻或解除水锁损害。但上述几种解除方法，有的效率低下，有的容易产生二次损害，解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的效果并不理想。

另外，目前还采用了地层热处理技术，它使用特殊的井下揉性管传送加热工具。通过揉性管注气并在井下加热，直接处理井眼周围，将热气注入地层来降低井眼周围岩石的含水饱和度和提高渗透率。井眼附近热气温度可高达500℃以上，处理半径约2m，层厚1.5～2m。但这种地层加热技术采用的是传统加热方式，是通过岩石、气体和水的热传导、对流和辐射来实现的，其设备复杂且需要预热，加热时间长，热损失大，效率低，解除气层水锁并不理想。例如《西安石油大学学报》2007年5月第22卷第S1期的文章“低渗透砂岩气藏水锁伤害研究进展”中对水锁损害的机理以及解除方法进行了总结。该文章记载了现有的几种用于解除水锁损害的方法：1、采用气体或泡沫工作液；2、控制合理的作业压差和时间；3、加入处理剂；4、加热地层。其中加热地层的方法是通过专用的井底传输油管加热工具注入气体，加热使得井筒附近温度超过500℃，运用强热蒸发掉束缚水和圈闭水，使近井带发生物理干化，达到消除或缓解水锁损害的目的。这种方法需要使用的设备比较复杂，效率低，成本高，且通过实际操作发现这种方法解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的效果并不理想。

此外，现有的地层微波加热技术主要应用于稠油开采领域，也有用来尝试开采天然气水合物的报道，但还没有将其应用于低渗透致密砂岩气层水锁损害解除的相关报道和先例。

中国专利申请201110231169.4，公布号CN102261238A，公开了一种微波加热地下油页岩开采油气的方法，该方法主要是对地下油页岩矿层进行水平造缝和垂直造缝，分别生成横向裂缝和纵向裂缝，在生成的纵向裂缝中注入微波强吸收介质；对所述油页岩矿层和所述微波强吸收介质进行直接微波辐射加热，并使得温度升高的微波强吸收介质传导加热所述油页岩矿层，以及使得生成的油气通过所述横向裂缝导出。该文献涉及的技术领域是开采油页岩，解决的技术问题是加速油页岩的加热过程和降低加热成本，应用的技术手段是通过微波将微波强吸收介质加热，再通过微波强吸收介质来加热油页岩矿层，然后使加热产生的油气通过横向裂缝导出。该文献并没有给出通过微波加热来解决低渗透致密砂岩气层水锁损害的技术方案或技术启示。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可有效解除水锁损害的用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法，包括井筒，通过微波发生装置产生微波，使微波由井筒内部向井筒周围的低渗透致密砂岩层传播，通过微波对低渗透致密砂岩层中的液态水进行加热，液态水被加热后由气相和液相两种形式通过低渗透致密砂岩层的缝隙进入井筒内并通过井筒导出。

进一步的是：先将所述微波发生装置设置在井筒内部，然后通过微波发生装置产生微波。

进一步的是：所述微波发生装置包括微波发生器和微波发生器冷却系统，所述微波发生器冷却系统包括进风道和排风道，通过由进风道进入的冷却气流对微波发生器进行冷却，通过排风道将与微波发生器进行热量交换后的冷却气流排出。进一步的是：所述微波发生装置产生的微波的频率为300MHz～3000MHz。

本发明还提供了一种用于上述方法的装置，具体为：用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的装置，包括井筒，还包括可产生微波并使微波由井筒内部向井筒周围的低渗透致密砂岩层传播的微波发生装置。

进一步的是：所述微波发生装置包括设置在井筒内部的微波发生器。

进一步的是：所述微波发生装置还包括用于对微波发生器进行冷却的微波发生器冷却系统。

进一步的是：所述微波发生器冷却系统包括用于向微波发生器送冷却气流的进风道，还包括将与微波发生器进行热量交换后的冷却气流排出的排风道。

本发明的有益效果是：

1、可以快速有效的降低低渗透致密砂岩气层井筒周围水锁损害带的含水饱和度，恢复和改善近井区域地层气相渗透率，实现发生水锁损害气井的产能提高，且不会产生二次损害；

2、微波发生装置设置在井筒内部，可使微波快速进入井筒周围水锁损害带，一方面减少微波因传输造成的不必要的损耗，另一面提高对液态水的加热效率；

3、进风道和排风道的设置可对微波发生器及时冷却，保证微波发生器持续正常的运转；

4、通过调整微波的频率，可提高对液态水加热效率，进而可提高接触水锁损害的效率；

5、一方面低渗透致密砂岩层本身就是一种多孔介质，另一方面在微波加热过程中岩石的膨胀、水的体积膨胀和汽化以及对井筒周围岩石加热分布的不均会使周围岩石受力分布不均，从而有助于产生一些微裂缝，提高了地层的渗流能力，上述缝隙可作为水汽和液态水的排放通道，这样无需通过其它手段去在低渗透致密砂岩层造缝，从而可降低成本，也可减少对低渗透致密砂岩层结构的损害；

6、本发明的上述装置通过简单的结构可实现对水锁损害快速有效的解除。

附图说明

图1为在井筒内设置微波发生器的示意图。

图中标记为：排风道1，进风道2，磁控管3，激励腔4，微波输出窗5，电磁铁6，井筒7，电缆8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法，包括井筒，通过微波发生装置产生微波，使微波由井筒内部向井筒周围的低渗透致密砂岩层传播，通过微波对低渗透致密砂岩层中的液态水进行加热，液态水被加热后由气相和液相两种形式通过低渗透致密砂岩层的缝隙进入井筒内并通过井筒导出。上述井筒也就是为了开采气藏开设的井。由于井筒底部的压力较大，进入井筒内部的液态水和水汽可由于井筒内部的压力差向井筒开口处上升，进而从井筒内导出。另外，也可通过人工方式将井筒内部的液态水和水汽抽出。此外，在现有技术条件下，上述气层优选采用裸眼完井，以防止金属套管、筛管、衬管等对微波的反射。

采用上述方法，一方面，水锁损害发生在较深的地层区域，而井筒为开井，即与外界连通，发生水锁损害的地层中具有一定的原始地层压力，原始地层压力大于井筒内部压力，并且液态水在微波加热下体积膨胀且一部分液态水形成水汽，这样可进一步加大地层压力与井筒内部压力的压力差，使得被加热的液态水可以由水相和气相两种形态向井筒内流动；另一方面，产生的水汽与地层中的天然气同为气体，这能够在一定程度上重新沟通之前的水锁区域，使之恢复一定的渗透能力，使之前不能流动的气体能够向井筒流动，这些气体包括水汽和天然气，随着水汽不断向井筒流动，近井地带的水分越来越少，渗流能力不断恢复，又能促进水相的进一步排除。

上述微波发生装置可设置在井筒外部，然后通过波导管等结构可将微波导入井筒内部，但这种方式会使微波产生一定的损耗，为了克服上述不足，先将所述微波发生装置设置在井筒内部，然后通过微波发生装置产生微波，上述微波发生装置可通过电缆悬挂进入井筒内部。如图1所示，在井筒内部设置微波发生装置，该微波发生装置可以为微波发生器，通过微波发生器产生微波，这样可使微波以最短途径进入井筒周围的低渗透致密砂岩层，可有效减少微波发生不必要的损耗，进而可提高对液态水的加热效率。如图1所示，该微波发生器可包括磁控管3，磁控管3周围环绕电磁铁6，电磁铁6下方为激励腔4，激励腔4下方为微波输出窗5。

在上述基础上，由于微波发生器置于井筒内且需要持续使用，因此需要对微波发生器进行有效冷却，以保证微波发生器持续正常运转，为了实现上述目的，如图1所示，所述微波发生装置包括微波发生器和微波发生器冷却系统，所述微波发生器冷却系统包括进风道2和排风道1，通过由进风道2进入的冷却气流对微波发生器进行冷却，通过排风道1将与微波发生器进行热量交换后的冷却气流排出。进风道2可与井筒外部的冷却气源相连，排风道1的开口位于井筒7内部，这样排风道1排出的气流还可将井筒7内的水汽一同携带排出至井筒7外部，也就是有利于将进入井筒7内部的水汽导出至井筒7外部。

由于微波加热具有选择性，为了提高对液态水的加热效率，进而提高接触水锁损害的效率，所述微波发生装置产生的微波的频率为300MHz～3000MHz。实验表明，在300MHz～3000MHz频段的微波，温度为25℃时，水的相对介电常数与损耗角正切的乘积是干燥砂的49～762倍，是干燥黏土的26～354倍，水吸收微波能并转化为热能的效率远远高于同一微波场中的储层骨架颗粒和黏土矿物。例如频率为915MHz的电磁波，其波长为32cm，它能穿透近井壁岩石内部，实现区域内液态水整体同时加热，迅速升温。这样能实现微波对液态水的选择性快速加热，有利于提高加热效率。

本发明的用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的装置，包括井筒，还包括可产生微波并使微波由井筒内部向井筒周围的低渗透致密砂岩层传播的微波发生装置。该微波发生装置可包括设置在井筒外部的微波发生器以及用于将微波传导至井筒内部的波导管等，优选实施方式为：该微波发生装置包括设置在井筒内部的微波发生器。如图1所示，在井筒7内设置有磁控管3，电磁铁6和激励腔4，在激励腔4下方为微波输出窗5。

在上述基础上，当微波发生器置于井筒内部时，为了保证微波发生器长期持续正常的运转，所述微波发生装置还包括用于对微波发生器进行冷却的微波发生器冷却系统。该冷却系统的实施方式有多种，例如可为空调冷却系统等。为了使结构简化，降低使用成本，如图1所示，所述微波发生器冷却系统包括用于向微波发生器送冷却气流的进风道2，还包括将与微波发生器进行热量交换后的冷却气流排出的排风道1。

Claims

1.用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法，包括井筒，其特征是：

通过微波发生装置产生微波，使微波由井筒内部向井筒周围的低渗透致密砂岩层传播，通过微波对低渗透致密砂岩层中的液态水进行加热，液态水被加热后由气相和液相两种形式通过低渗透致密砂岩层的缝隙进入井筒内并通过井筒导出。

2.如权利要求1所述的用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法，其特征是：先将所述微波发生装置设置在井筒内部，然后通过微波发生装置产生微波。

3.如权利要求2所述的用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法，其特征是：所述微波发生装置包括微波发生器和微波发生器冷却系统，所述微波发生器冷却系统包括进风道和排风道，通过由进风道进入的冷却气流对微波发生器进行冷却，通过排风道将与微波发生器进行热量交换后的冷却气流排出。

4.如权利要求1所述的用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法，其特征是：所述微波发生装置产生的微波的频率为300MHz～3000MHz。

5.用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的装置，包括井筒，其特征是：还包括可产生微波并使微波由井筒内部向井筒周围的低渗透致密砂岩层传播的微波发生装置。

6.如权利要求5所述的用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的装置，其特征是：所述微波发生装置包括设置在井筒内部的微波发生器。

7.如权利要求6所述的用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的装置，其特征是：所述微波发生装置还包括用于对微波发生器进行冷却的微波发生器冷却系统。

8.如权利要求7所述的用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的装置，其特征是：所述微波发生器冷却系统包括用于向微波发生器送冷却气流的进风道，还包括将与微波发生器进行热量交换后的冷却气流排出的排风道。