CN108049852B - 基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产装置及方法。该增产装置主要由井上作业模块1、油管2以及液电脉冲激波发射器3组成。该方法由液电脉冲激波、化学药剂增注联合作业，激波作业于油气井射孔段及其附近的岩层，物理破碎射孔堵塞物，增加附近岩层的微裂缝，提高渗透性。同步注入的化学药剂在激波作用下可传递到更深的岩层处，同时化学药剂在激波的扰动作用下可以更好地溶解粘性堵塞物，提高岩层的渗透性。本发明操作步骤简单，能结合激波增产与化学增产的优势，适用于垂直、水平井，增产效果显著，作用效果较单一的激波增产、化学增产有效时间更长。

Description

基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产装置及方法

技术领域

本发明属于油气开采技术等领域，更具体地，涉及基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产装置及方法。

背景技术

在油气井开采过程中，管道射孔处会形成非渗透性障碍物，将导致渗流能力下降，进而影响产量。因此开展油井管道解堵增产技术研究，对于提高油气井产量具有重要的意义。

目前，已有的解堵增产技术可为化学解堵和物理解堵两大类。化学解堵以酸化解堵为主，采用的酸化液也包括常规酸、缓释酸以及解堵剂等。化学解堵的主要缺点是作用范围较小，同时容易造成地层的二次污染。物理解堵包括水力振动解堵以及高能气体压裂解堵等。物理解堵法相对于化学解堵方法，有无地层污染的优势，但不同物理解堵法的适应面较窄。

实践证明采取单一的物理或化学解堵，都难以取得很好的解堵效果。譬如物理解堵方法对黏性堵塞物、胶状堵塞物的作用效果有限，但对硬堵塞物的作用效果较好，且作用距离较远。化学解堵方法有用距离有限，但能有效清除黏性堵塞物和胶状堵塞物等。将物理、化学方法结合起来的联合增产方法兼顾了物理和化学解堵法各自的优点，具有适用面广、作用效果好等特点。

将物理、化学方法结合起来的联合增产方法可以兼顾物理和化学解堵法各自的优点。但是，水力振动解堵及高能气体压裂解堵通常通过在井上将压裂介质压送到作业面，实现对作业面堵塞物的清理作用。水力振动解堵及高能气体压裂解堵的压裂介质分别为水和高能气体，由于作业面通常处于地下数千米，对于压裂介质需求很大，无法将其替换为化学药剂。同时，若采用相互分离的两个管道分别输送压裂介质和化学药剂，其成本将显著增加。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提出一种基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产装置，旨在解决现有的油气增产装置仅采用单一的物理解堵或者化学解堵导致解堵效果差的技术问题。

作为本发明的一方面，本发明提供一种基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产装置，包括：

井上作业模块、位于井下的液电脉冲激波发射器以及连接井上作业模块与液电脉冲激波发射器的油管；油管包括同轴嵌套布置的内管和外管；井上作业模块包括化学药剂喷射单元和激波控制器；

化学药剂喷射单元用于提供高压化学药剂并通过其输出端与油管的外管连接，激波控制器通过位于内管内的导线与液电脉冲激波发射器连接，激波控制器用于为液电脉冲激波发射器提供电源和控制信号；液电脉冲激波发射器用于产生液电脉冲激波，液电脉冲激波用于清除油井管道射孔段内的硬堵塞物，同时在周围的地层中产生裂缝，高压化学药剂在液电脉冲激波的扰动下，渗透至地层的裂缝中，用于溶解粘性堵塞物和胶状堵塞物。

优选地，液电脉冲激波发射器包括依次连接的升压单元、储能电容、开关单元以及液电间隙，升压单元上端通过设置在内管的导线与激波控制器的第一输出端连接，开关单元控制端通过设置在内管的导线与激波控制器的第一输出端连接；

磁定位单元用于定位，升压单元用于将电压提升至储能电容的工作电压；通过激波控制器控制开关单元工作，电能由储能电容释放到液电间隙，并产生液电脉冲激波。

优选地，化学药剂喷射单元包括依次连接的储物罐、高压泵以及阀门，高压泵输出端与外管连接，储物罐用于存放化学药剂，高压泵用于将化学药剂进行增压处理输出升压后的化学药剂，阀门用于控制是否向井内发射高压化学药剂的。

优选地，液电脉冲激波发射器还包括定位单元和固定单元，固定单元一端与油管刚性连接，另一端与定位单元刚性连接，固定单元用于实现液电脉冲激波发射器的吊装；定位单元的另一端与升压单元连接，定位单元用于实现液电脉冲激波发射器的定位。

优选地，根据油气地质条件、历史运行数据及现场施工条件确定油气增产装置的工作模式。

优选地，油气增产装置的工作模式分为第一模式、第二模式和第三模式；第一模式是化学药剂增注发射在前，液电脉冲激波发射在后；第二模式是液电脉冲激波发射在前，化学药剂增注发射在后；第三模式为液电脉冲激波与化学药剂增注同时发射。

作为本发明的另一方面，本发明提供一种基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产方法，包括如下步骤：

步骤1：当液电脉冲激波发生器位于油井射孔段时，根据油气地质条件、历史运行数据及现场施工条件确定联合作业增产模式，若为第一模式，则进入步骤2，若为第二模式，则进入步骤3，若为第三模式，则进入步骤4；

步骤2：先向油井射孔段内发射高压腔化学药剂，后向油井射孔段内发射液电脉冲激波；

步骤3：先向油井射孔段内发射液电脉冲激波，后向油井射孔段内发射高压腔化学药剂；

步骤4：同时向油井射孔段内发射液电脉冲激波和高压腔化学药剂。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明提供的油气增产装置，液电脉冲激波可以清除油井管道射孔的硬堵塞物，同时在周围的地层中产生丰富的微裂缝。注入的化学药剂在激波作用下可通过微裂缝传递到更深的岩层处，同时化学药剂在激波的扰动作用下可以更好地溶解粘性堵塞物，提高岩层的渗透性，提高化学药剂对粘性堵塞物和胶状堵塞物的作用效果，最终实现硬堵塞物、粘性堵塞物以及胶状堵塞物的溶解。

2、液电脉冲激波对化学药剂与堵塞物有扰动作用，可以减小化学药剂的使用量。

3、本发明提供液电脉冲激波与化学药剂增注联合的油气增产装置，结构和施工工序简单，显著提高解堵效果及其持续时间，同时减小化学药剂的使用。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产装置的结构示意图；

图2是本发明提供的井上作业模块1的结构示意图；

图3是本发明提供的液电脉冲激波发射器3的结构示意图；

图4是本发明提供的油气增产方法的油气增产模式示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明提供的基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产增产装置的结构示意图。该油气增产装置包括井上作业模块1、液电脉冲激波发射器3以及油管2，可同时实现液电脉冲激波解堵和化学解堵联合作业。

图2是本发明提供的井上作业模块1的结构示意图，井上作业模块1包括化学药剂喷射单元和激波控制器。化学药剂喷射单元包括储物罐101、高压泵102以及阀门103。储物罐101用于储存化学药剂，高压泵102用于对存储于储物罐101中化学药剂进行升压处理，输出高压化学药剂，阀门103用于控制高压泵的输出端是否输出高压化学药剂。

油管2包括同轴嵌套设置的内管和外管，内层布置连续导线，可以为液电脉冲激波发射器3提供电能、控制信号传输通道；高压泵102的输出端与外管连接，用于向井下传输高压强化学药剂。作业时，油管2可作为液电脉冲激波发射器3的机械支撑，可支撑仪器进入垂直井、水平井。

图3是本发明提供的液电脉冲激波发射器3的结构示意图，液电脉冲激波发射器3结构紧凑，由马龙头301、磁定位302、升压单元303、储能电容304、开关单元305及液电间隙306组成。马龙头301为机械吊装装置，其上端与油管2刚性连接。磁定位302用于实现定位操作，置于马龙头301下端。升压单元303、储能电容304、开关单元305及液电间隙306为液电脉冲激波发射器3的主要电气元件，其中升压单元303上端通过油管2中的连续输能导线与井上作业模块1相连接，下端与储能电容304相连接，升压单元303将电压提升至储能电容304工作电压。开关单元305及液电间隙306置于储能电容304下端，开关单元305的控制端通过位于内管内的控制导线与激波控制器连接，通过井上作业模块1控制开关单元305工作，电能由储能电容304释放到液电间隙306，并产生液电脉冲激波，无需注入压裂介质。

该油气增产装置可结合油气井的地质条件、开采状况及现场施工条件确定非渗透性障碍物类型；非渗透性障碍物类型包括主要为硬堵塞物，辅助为粘性堵塞物以及胶状堵塞物；主要为粘性堵塞物和胶状堵塞物辅助为硬堵塞物或者两种类型堵塞物影响相同。根据非渗透性障碍物类型选择合适的联合工作模式，结合二者优点，最大程度提高增产效果和经济型。

图4是本发明提供的油气增产方法的油气增产模式示意图，油气增产装置作业时有三种工作模式：第一模式是化学药剂增注作业在前，随后配合液电脉冲激波作业，此种模式适合非渗透性障碍物类型为粘性堵塞物和胶状堵塞物辅助为硬堵塞物情况；第二模式是液电脉冲激波作业在前，随后配合化学药剂增注作业，此种模式适合非渗透性障碍物类型为主要为硬堵塞物，辅助为粘性堵塞物以及胶状堵塞物情况；第三模式是液电脉冲激波与化学药剂增注同时作业，此种模式适合非渗透性障碍物类型为两种类型堵塞物影响相同情况。工作模式根据油气井地质状况、现场施工条件等综合考虑后选择。

液电脉冲激波作业的工作原理为：当井上作业模块1通过油管2给液电脉冲激波发射器3中的储能电容304充上直流电压，到设定电压后，开关单元305导通，高电压施加到液电间隙306上，间隙绝缘击穿形成高电压、大电流放电，等离子体及空腔的快速膨胀在液体中辐射强烈的激波。液电脉冲激波发射器3在射孔处作用重复激波，作业完后，通过油管2将液电脉冲激波发射器3上提到另外一个作业点重复输出激波，直至整个油层段全部作业完。

本发明提供的基于液电脉冲激波与化学药剂增注的油气增产装置的实施例中，井上作业模块采用测井车，车上携带外径40mm、内孔直径1.5mm的油管，油管长度为3km。测井车上载重10t的储物罐101、最高输出压强为30MPa的高压泵102、耐压50MPa的阀门103以及液电脉冲激波仪器的控制器104。

油管内有4根导体，其中两根导体作为液电脉冲激波发射器3的充电电源线，另外两个导体作为磁定位信号传输的信号线。

液电脉冲激波发射器3由马龙头301、磁定位302、升压单元303、储能电容304、开关单元305及液电间隙306组成。仪器外径为102mm，长度为6.5m，每分钟可输出液电脉冲激波12次。液电脉冲激波发射器3通过特殊定制的马龙头301与油管相连。

本实施例中，根据被作业油井的地质条件、历史运行数据及现场施工条件等确定采用先化学增产后激波增产的联合工作模式。通过油管2将液电脉冲激波发射器3送入油井中，结合磁定位302信号将液电脉冲激波发射器置于油层射孔最低端。控制高压泵102、阀门103将储存在储物罐101中的化学药剂注入油管2，输送到油层段，注入压强为10MPa。药剂注入完毕后，启动液电脉冲激波发射器3的井上激波控制器104。每个点激波作业20次，后控制油管2将液电脉冲激波发射器上提25cm，在该点作用20次。重复以上操作，直至整个油层段全部作业完毕。联合作业完成后，通过油管2将液电脉冲激波发射器3提到井上，完成联合作业过程。

本发明提供基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产方法，包括如下步骤：

步骤1：根据油气地质条件、历史运行数据及现场施工条件确定联合作业增产模式，若为第一模式，则进入步骤3，若为第二模式，则进入步骤4，若为第三模式，则进入步骤5。

步骤2：先向油井射孔段内发射高压腔化学药剂，后向油井射孔段内发射液电脉冲激波。通过油管2改变液电脉冲激波发射器3工作射孔段，实现不同射孔段的联合作业增产。最后并进入步骤5。

步骤3：先向油井射孔段内发射液电脉冲激波，后向油井射孔段内发射高压腔化学药剂。通过油管2改变液电脉冲激波发射器3工作射孔段，实现不同射孔段的联合作业增产。最后并进入步骤5。

步骤4：同时向油井射孔段内发射液电脉冲激波和高压腔化学药剂。通过油管2改变液电脉冲激波发射器3工作射孔段，实现不同射孔段的解堵。最后并进入步骤5。

步骤5：联合作业完成后，通过油管2将液电脉冲激波发射器3提到井上，完成联合作业过程。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于液电脉冲激波和化学药剂增注的油气增产装置，其特征在于，包括：

井上作业模块(1)、位于井下的液电脉冲激波发射器(3)以及连接所述井上作业模块(1)与所述液电脉冲激波发射器(3)的油管(2)；所述油管(2)包括同轴嵌套布置的内管和外管；所述井上作业模块(1)包括化学药剂喷射单元和激波控制器；

所述化学药剂喷射单元用于提供高压化学药剂并通过其输出端与所述油管的外管连接，所述激波控制器通过位于所述内管内的导线与所述液电脉冲激波发射器连接，所述激波控制器用于为液电脉冲激波发射器提供电源和控制信号；所述液电脉冲激波发射器用于产生液电脉冲激波，液电脉冲激波用于清除油井管道射孔段内的硬堵塞物，同时在周围的地层中产生裂缝，高压化学药剂在液电脉冲激波的扰动下，渗透至地层的裂缝中，用于溶解粘性堵塞物和胶状堵塞物。

2.根据权利要求1所述的油气增产装置，其特征在于，所述液电脉冲激波发射器包括依次连接的升压单元、储能电容、开关单元以及液电间隙；

所述升压单元上端通过设置在内管的输能导线与所述激波控制器的第一输出端连接，所述开关单元控制端通过设置在内管的控制导线与所述激波控制器的第二输出端连接；

所述升压单元用于将电压提升至所述储能电容的工作电压；通过所述激波控制器控制所述开关单元工作，电能由所述储能电容释放到所述液电间隙，产生液电脉冲激波。

3.根据权利要求1所述的油气增产装置，其特征在于，所述液电脉冲激波发射器还包括定位单元和固定单元，固定单元一端与油管刚性连接，另一端与定位单元一端刚性连接，固定单元用于实现液电脉冲激波发射器的吊装；定位单元的另一端与升压单元连接，定位单元用于实现液电脉冲激波发射器的定位。

4.根据权利要求1所述的油气增产装置，其特征在于，化学药剂喷射单元包括储物罐、高压泵以及阀门，高压泵用于将存放储物罐中化学药剂进行增压处理输出升压后的化学药剂，阀门用于控制高压泵是否向井内发射高压化学药剂的。

5.根据权利要求1至4任一项所述的油气增产装置，其特征在于，根据油气地质条件、开采状况及现场施工条件确定油气增产装置的工作模式。

6.根据权利要求5所述的油气增产装置，其特征在于，油气增产装置的工作模式分为第一模式、第二模式和第三模式；第一模式是化学药剂增注发射在前，液电脉冲激波发射在后；第二模式是液电脉冲激波发射在前，化学药剂增注发射在后；第三模式为液电脉冲激波与化学药剂增注同时发射。

7.一种基于权利要求6所述的油气增产装置的油气增产方法，包括如下步骤：

步骤1：当液电脉冲激波发生器位于油井射孔段时，根据油气地质条件、历史运行数据及现场施工条件确定联合作业增产模式，若为第一模式，则进入步骤2，若为第二模式，则进入步骤3，若为第三模式，则进入步骤4；

步骤2：先向油井射孔段内发射高压腔化学药剂，后向油井射孔段内发射液电脉冲激波；

步骤3：先向油井射孔段内发射液电脉冲激波，后向油井射孔段内发射高压腔化学药剂；

步骤4：同时向油井射孔段内发射液电脉冲激波和高压腔化学药剂。