CN107724984A - 一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法 - Google Patents

一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107724984A
CN107724984A CN201710941539.0A CN201710941539A CN107724984A CN 107724984 A CN107724984 A CN 107724984A CN 201710941539 A CN201710941539 A CN 201710941539A CN 107724984 A CN107724984 A CN 107724984A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil
shock wave
pulsed
gas
pulsed shock
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710941539.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107724984B (zh
Inventor
咸玉席
卢德唐
刘建武
孙刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN201710941539.0A priority Critical patent/CN107724984B/zh
Publication of CN107724984A publication Critical patent/CN107724984A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107724984B publication Critical patent/CN107724984B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003—Vibrating earth formations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons

Abstract

本发明公开了一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，包括：在地下油气储层区域设置延展性铜套管，所述延展性铜套管内设置加载介质，通过地面设置的地面加载装置使所述加载介质工作产生脉冲式冲击波经所述延展性铜套管作用于油气储层区域破坏油气储层区域的岩石。该方法施工简单，成本低、无污染等优点，可以完全替代水平井和水力压裂方法。

Description

一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法
技术领域
本发明涉及油气增产措施提高油气采收领域，特别是一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法。
背景技术
随着对石油能源的极大需求，稠油、致密油气及非常规油气开发受到重视。但目前开发对稠油、致密油气以非常规油气的开发普遍采用水平井技术和水力压裂技术，在一定程度上取得了成功，但也存在以下几个方面的问题：(1)水平井技术和水力压裂技术施工技术复杂，周期长；(2)水力压裂技术并不适合所有的油气储藏地层，如像脆性弱延性较好的软页岩；(3)水平井技术和水力压裂技术需要大量的水资源，浪费巨大；(4)水力压裂施工过程中，压裂液含有大量的化学物质，对地层造成污染，压裂液返排后的返排液处理成本高，对地表环境污染大；(5)水平井技术和水力压裂技术施工作业成本巨大。鉴于目前方法所存在的各种问题，发明人发现有必要研发一种有效提高油气采收率的方法。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，能增大地层导流能力、降低地层中油的黏度、施工简单，成本低、无污染。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，包括：
在地下油气储层区域设置延展性铜套管，所述延展性铜套管内设置加载介质，通过地面设置的地面加载装置使所述加载介质工作产生脉冲式冲击波经所述延展性铜套管作用于油气储层区域破坏油气储层区域的岩石。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，其有益效果为：
通过在地下油气储层区域设置延展性铜套管，并在延展性铜套管内设置加载介质，经地面加载装置使所述加载介质工作产生冲击力经延展性铜套管作用于油气储层区域破坏油气储层区域的岩石，提升了油气储层区域岩石破坏效果，提高了油气采收率，且不存在压裂液污染等问题。具有增大地层导流能力、降低地层中油的黏度、施工方法简单，成本低、无污染等优点，应用前景广阔。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的脉冲式冲击波加载作用油气储层示意图；
图2为本发明实施例提供的脉冲式冲击波加载作用油气储层示意图；
图中：1-地面加载装置、2-输送电缆、3-加载介质、4-推进剂药柱、5-坐封桥塞、6-常规套管、7-延展性铜套管、8-水泥环、9-破坏区、10-破坏波、11-压缩区、12-冲击波、13-未扰动区。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
如图1所示，本发明实施例提供一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，包括：
在地下油气储层区域设置延展性铜套管，所述延展性铜套管内设置加载介质，通过地面设置的地面加载装置使所述加载介质工作产生脉冲式冲击波经所述延展性铜套管作用于油气储层区域破坏油气储层区域的岩石。
上述方法中，延展性铜套管为具有延展性能较好的金属铜材料制成的套管。冲击荷载作用在延展性铜套管内壁上，铜套管将受到管壁内外压力，内压力超过外压力时，将出现径向扩展，周向处于拉伸状态，管壁变薄。因此可根据金属铜的拉伸破坏确定其临界状态，在取一定安全系数的基础上，可根据油气储层区域属性以及施加脉冲式冲击荷载决定延展性铜套管的厚度。
上述方法中，地面加载装置为收放电缆的地面缆车；
加载介质为能进行爆燃加载产生脉冲式冲击波的装有复合推进剂的推进剂药柱。
上述方法中，地面加载装置为能向液体施加脉冲式荷载的加载装置，该加载装置为爆燃气体脉冲式加载装置或压缩空气式脉冲加载装置；
加载介质为液体，在延展性铜套管内底部设有坐封桥塞，该坐封桥塞上方的延展性铜套管内设置作为加载介质的液体，在地面加载装置的脉冲式荷载作用下，液体冲击波作用于坐封桥塞并产生反射波，经延展性铜套管使井筒受道脉冲式压力；
上述方法中，加载介质工作产生的脉冲式冲击波的冲击应力等于或低于所述油气储层区域的岩石的σHEL。
上述方法中，使所述加载介质工作产生脉冲式冲击波经所述延展性铜套管作用于油气储层区域破坏油气储层区域的岩石中，脉冲式冲击波的冲击应力影响的区域距离之和不大于两个相邻油井之间的距离。
上述方法中，根据油气储层区域特性以及脉冲式冲击波的影响最大区域合理布置设置含有延展性铜套管的井网，具体的，井网内井眼的布置距离应该大于两井在脉冲式冲击波作用油气储层产生影响的径向距离之和。
本发明的方法是一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，具有增大地层导流能力、降低地层中油的黏度、施工方法简单，成本低、无污染等优点，具有良好的应用前景。该方法利用岩石的动态力学原理，在冲击波幅值低于岩石强度极限的冲击波作用后，岩石中的微裂缝和孔隙在冲击波过后会在冲击波过后垂直于冲击波方向扩展，增加岩石垂直于冲击波方向的导流能力。同时在岩石微裂缝和孔隙在冲击波的作用下会与岩石发生透射和反射作用使油气处于压缩状态而导致油的黏度降低，便于在扩展的裂缝内流动。同时具有施工简单，成本低、无污染等优点，经过对油气区块的整体作业使用，可以完全替代水平井和水力压裂方法。
下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。
本实施例提供的利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，包括：
首先利用地面缆车通过电缆将装有复合推进剂的药柱下放到油气储层区域；通过地面缆车控制系统，可以控制井下药柱爆燃产生脉冲式的冲击压力并作用在油气储层的套管内壁。其中，油气储层区域的套管需要选择延展性能较好的材料，可以有效影响脉冲式冲击压力的作用时间。套管在冲击压力作用下，壁面以一定的速度径向扩张，并作用于混凝土圆环。混凝土圆环与岩石材料界面处存在冲击压缩波的透射和反射作用。岩石材料在透射过的冲击压缩波下自靠近井筒处向远处传播，在冲击波阵面上会产生一定的粒子速度，并可得到由于冲击波作用而产生的冲击压力值。在冲击波波阵面之后会存在一个压缩区域，在该区域内远离冲击波阵面之后出现一个以较低速度向前推进的破坏波。因此，冲击波阵面和破坏波阵面的出现，可以将岩石材料划分为三个区域,分别为未扰动区、压缩区和破坏区。在冲击波阵面之后的破坏区内，由于岩石内的微裂缝及孔隙内的液体与岩石基体存在透射和反射作用，导致微裂缝和孔隙垂直于冲击波传播方向上扩展，以致使岩石内部的微裂缝实现连通，提高了平行于井筒方向的导流能力。另一方面，微裂缝和孔隙内的液体在脉冲式冲击波荷载下，出现液体与固体循环透射和反射作用，相互之间的作用力得到极大的提高，液体在持续脉冲式的压缩下运动，温度升高，黏性下降，流动能力增强。因此，在脉冲式冲击波的作用下，微裂缝和孔隙在垂直冲击波方向扩展，并且在微裂缝和孔隙内油气做剧烈压缩运动流体黏度下降，上述两个因素是提高贯通微裂缝导流能力主要原因。
利用脉冲式冲击波提高油气采收率新方法需要根据地层储层特性合理的布置井网，实现两井之间的破坏区相近，更有利于提高整个区域的油气采收率。现有油气井之间的距离一般比较近，可以在现有油气井储层进行脉冲式冲击波作用油气储层，亦可以提高油气采收率。
上述的脉冲式冲击加载方式除了选择复合推进剂爆燃加载，也可以选择其他加载方式，如利用地面加载设施对井筒内液体施加脉冲式荷载，套管内的流体压力将传至井下油气储层位置处，利用压力变换装置再传至油气储层地层中。
上述的脉冲式的冲击压力不能太高，需要控制冲击加载应力接近或低于岩石材料的σHEL。
上述的油气储层区域所选用的套管要具有一定的延展性(如金属铜)，并根据油气储层属性以及施加脉冲式冲击荷载决定套管的厚度。
上述的提高油气采收率方法应用在现有油气井中破坏波影响的区域距离之和不能大于两井之间的距离，避免过度破坏地层。
上述的提高油气采收率方法应用应根据油气储层地层特性以及破坏波的影响最大区域合理布置井网。
上述方法，通过在油气储层区域施加脉冲式冲击波，控制冲击加载应力等于或低于岩石材料的σHEL冲击波过后出现一个破坏波，实现了垂直于冲击波传播方向的微裂缝及孔隙的扩展并降低了微裂缝及孔隙内油气的黏度，从而增大了油气储层的导流能力。该方法具有施工简单，成本低、无污染等优点，可以完全取代施工复杂、成本高昂的水力压裂方法，尤其是在水资源贫乏的地区。该方法更适合具有较高黏度的稠油的开采，要比稠油蒸汽吞吐、蒸汽驱、水驱稠油转蒸汽驱等采油方法成本低，具有极大的经济效益。
具体的，如图1、2所示，本发明的方法主要是通过推进剂药柱4在装有液体3的套管7内爆燃产生脉冲式的冲击荷载作用在套管7上；套管7在冲击荷载的作用下做径向运动，冲击波开始在水泥环8内传播，在水泥环8与未扰动油气储层岩石13界面处产生透射与反射作用。透射的冲击波开始在油气储层岩石13中传播，其波阵面12以一定的速度向前推进，其冲击波能量逐渐减小。在冲击波阵面12后的油气储层岩石处于压缩状态并出现一个破坏波阵面10。因此，油气储层岩石在由于冲击波阵面12和破坏波阵面10的存在而产生三个响应区，分别为破坏区9、压缩区11和未扰动区13。在未扰动区13中岩石未受到冲击波的作用，油气储层的导流能力以及微裂缝和孔隙中的液体黏度保持不变。在冲击波波阵面12和破坏波阵面10之间的区域是压缩区，岩石材料处于压缩状态，但该区域面积较小，并以一定的速度向前推进直至最终消失。在破坏波阵面9之后的破坏区9中微裂缝和孔隙得到扩展，微裂缝和孔隙中的流体与岩石基体壁面做相互作用运动，流体黏度降低，便于在扩展的裂缝中流动。因此，在破坏区9中的岩石渗透率性能得到极大的提高。以上为单个冲击波作用在油气储层岩石内而产生的响应特征。在脉冲式冲击荷载作用下，油气储层岩石中的微裂缝和孔隙持续扩展，导流能力越来越强，渗透率提高。同时，扩展的微裂缝内的液体在脉冲式的冲击荷载作用下处于高强度压缩运动而导致温度升高和黏度降低，便于液体在扩展的微裂缝内流动。这一特点，特别适用于稠油的开采。
在岩石材料中的冲击应力σp的幅值接近或小于油气储层岩石材料的Hugoniot弹性极限，其阈值一般可根据实验确定(σHEl)。冲击波的周期tp和冲击应力最大幅值持续时间ta油气储层的岩石的物理属性和套管的材料属性进行最优化设计。
本发明方法的实施过程有以下几个步骤：
(1)首先利用地面缆车1将推进剂药柱4通过电缆2下放到油气储层特定产层段；
(2)井套管内的液体3降至一定高度，使其在油气储层位置处产生一定的压力；
(3)引爆推进剂药柱4；
(4)多次重复步骤(1)、(2)和(3)；
(5)停止施工作业一段时间，确定套管液体是否持续上升，甚至有发生自喷现象，则作业成功，否则，继续重复步骤(1)、(2)和(3)。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，其特征在于，包括：
在地下油气储层区域设置延展性铜套管，所述延展性铜套管内设置加载介质，通过地面设置的地面加载装置使所述加载介质工作产生脉冲式冲击波经所述延展性铜套管作用于油气储层区域破坏油气储层区域的岩石。
2.根据权利要求1所述的一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，其特征在于，所述延展性铜套管为延展性金属铜材料制成的套管。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，其特征在于，所述地面加载装置为收放电缆的地面缆车；
所述加载介质为能进行爆燃加载产生脉冲式冲击波的装有复合推进剂的推进剂药柱。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，其特征在于，
所述地面加载装置为能向液体施加脉冲式荷载的加载装置；
所述加载介质为液体，所述延展性铜套管内底部设有坐封桥塞，该坐封桥塞上方的延展性铜套管内设置作为加载介质的液体。
5.根据权利要求4所述的一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，其特征在于，
所述能向液体施加脉冲式荷载的加载装置为：爆燃气体脉冲式加载装置或压缩空气式脉冲加载装置。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，其特征在于，所述加载介质工作产生的脉冲式冲击波的冲击应力等于或低于所述油气储层区域的岩石的σHEL。
7.根据权利要求1或2所述的一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，其特征在于，所述方法中，使所述加载介质工作产生脉冲式冲击波经所述延展性铜套管作用于油气储层区域破坏油气储层区域的岩石中，脉冲式冲击波的冲击应力影响的区域距离之和不大于两个相邻油井之间的距离。
8.根据权利要求1或2所述的一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法，其特征在于，所述方法中，根据油气储层区域特性以及脉冲式冲击波的影响最大区域布设含有延展性铜套管的井网，所述井网内井眼的布置距离大于两井在脉冲式冲击波作用油气储层产生影响的径向距离之和。
CN201710941539.0A 2017-10-11 2017-10-11 一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法 Active CN107724984B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710941539.0A CN107724984B (zh) 2017-10-11 2017-10-11 一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710941539.0A CN107724984B (zh) 2017-10-11 2017-10-11 一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107724984A true CN107724984A (zh) 2018-02-23
CN107724984B CN107724984B (zh) 2020-05-12

Family

ID=61210760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710941539.0A Active CN107724984B (zh) 2017-10-11 2017-10-11 一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107724984B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108756840A (zh) * 2018-07-03 2018-11-06 武汉索克能源科技有限公司 一种流体脉冲采油系统
CN111794727A (zh) * 2020-07-02 2020-10-20 中国石油大学(北京) 一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法及装置
CN114427411A (zh) * 2020-09-27 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 浅薄层超稠油油藏高轮次吞吐后期脉冲注汽方法
CN114687697A (zh) * 2022-03-21 2022-07-01 西安锦海能源科技有限公司 一种井下流体自激压力脉冲震荡解堵装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2166078C1 (ru) * 1999-08-25 2001-04-27 ПЕРМСКИЙ ЗАВОД им. С.М. КИРОВА Импульсный генератор давления для скважин
CN201843601U (zh) * 2010-07-22 2011-05-25 中国石油天然气股份有限公司 油水井磁定位脉冲酸化解堵装置
CN102900406B (zh) * 2012-10-10 2015-11-11 胜利油田高原石油装备有限责任公司 压力脉冲油井增产装置及其应用方法
CN204457633U (zh) * 2015-03-16 2015-07-08 牛连江 超声波解堵装置
CN106437656A (zh) * 2016-12-12 2017-02-22 中国地质大学（北京） 一种基于液电效应的油气储层增渗解堵装置
CN106761646A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 北京百恒达石油技术有限公司 冲击波造缝装置及系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108756840A (zh) * 2018-07-03 2018-11-06 武汉索克能源科技有限公司 一种流体脉冲采油系统
CN111794727A (zh) * 2020-07-02 2020-10-20 中国石油大学(北京) 一种脉冲循环水力压裂的泵注频率选取方法及装置
CN114427411A (zh) * 2020-09-27 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 浅薄层超稠油油藏高轮次吞吐后期脉冲注汽方法
CN114687697A (zh) * 2022-03-21 2022-07-01 西安锦海能源科技有限公司 一种井下流体自激压力脉冲震荡解堵装置
CN114687697B (zh) * 2022-03-21 2024-03-08 西安锦海能源科技有限公司 一种井下流体自激压力脉冲震荡解堵装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107724984B (zh) 2020-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107724984A (zh) 一种利用脉冲式冲击波提高油气采收率的方法
CN104929605B (zh) 一种井下水力脉冲分段压裂增渗装置及方法
CN101338999B (zh) 低渗透砂岩型铀矿床爆破增渗的方法
US20130341029A1 (en) High strain rate method of producing optimized fracture networks in reservoirs
CN104832149A (zh) 一种电脉冲辅助水力压裂的非常规天然气储层增透方法
CN109025941B (zh) 爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱及联作方法
CN107939368A (zh) 一种提高水平井同一压裂段内水力裂缝复杂程度的实时控制方法
Liu et al. Pressure field investigation into oil&gas wellbore during perforating shaped charge explosion
CN110454131B (zh) 一种缝内充填式爆燃聚能体积压裂方法
CN102518415A (zh) 一种压裂单水平井蒸汽辅助重力泄油方法
CN101440704A (zh) 可地浸矿层连续高能气体压裂增渗方法及专用高能气体发生器
CN111155979A (zh) 水压致裂与毫秒微差爆破协同建造干热岩人工热储的方法
CN110344806B (zh) 一种小井眼爆炸造缝辅助水力压裂方法
CN110485986A (zh) 碳酸盐岩缝洞型油藏深裸眼水平井分段酸压控水增产方法
CN106593393A (zh) 一种提高碎软油气储层渗透率的方法
CN102971483B (zh) 烃采收作业中采用压力瞬变的方法
CN110656917A (zh) 一种针对碳酸盐岩储层的靶向改造方法
CN113743037B (zh) 一种低渗透油藏注水诱导动态裂缝变导流能力计算方法
CN107401401A (zh) 一种水平井爆燃压裂改造系统和方法
Song et al. Study on the decoupled charge effect in deep-hole cumulative blasting of coal seam
CN112443305B (zh) 一种通过两次注酸及簇间暂堵促进缝高延伸的水平井压裂方法
CN109458214A (zh) 一种低透气性煤层静态爆破增透瓦斯抽采方法
Yang et al. High-energy gas fracturing (HEGF) technology: research and application
CN105201477A (zh) 一种用于油页岩原位体积破碎定向造缝方法
Wang et al. Study on the unplugging technology through electric explosion controllable shock wave

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant