CN110823727A - 一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,其中包括高压电源、充电电容器、放电电极、固定电极支架、水中压力传感器、压力采集电荷放大器、压力分析仪、应变片、应变采集仪、应变分析电脑、实验水缸、实验试件、无约束试件固定支座、有约束试件固定支座以及约束加压片。本发明可以在轴向和水平方向增加两个方向的约束力,以便进一步研究存在地应力约束的条件下,油气储层实验试块在高压脉冲放电冲击波作用的性质。

Description

一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台
技术领域
本发明涉及高压脉冲液电式冲击发生装置,特别是一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台。
背景技术
随着油气资源的大量开采,大部分资源已经遇到了开发瓶颈期,油气储层孔隙的渗透性越来越差,开采难度越来越大,导致油气资源产量急剧下降。找到有效的改造油气储层、增加其渗透率的方法已经迫在眉睫。现在普遍应用的改造手段是水力压裂技术,但是水力压裂技术对高压水泵要求很高,同时在压裂的过程中会在压裂水中加入石英砂等支撑剂,这样还会对油气储层造成一定的污染。高压脉冲放电冲击波技术最近几年开始崭露头角,它具有无污染、增渗效果好、对储层损伤小的特点,但是对于冲击波的性质的研究还不深入,尤其是冲击波对油气储层作用致裂的机制和定量增渗效果方面还需要进行大量的试验研究。
高压脉冲放电致裂油气储层,在实际的应用中,放电电极在一个作业点作用后会移动到下一个作用点进行作用,那么,在实验室中,如何实现不同作业点作用后实验试块的致裂效果,以及在每一个作用点作用多少次后才能既节省能量又起到很好的增渗作用,这些都要求对高压放电冲击波作用油气储层岩体开展进一步的详细研究。
对于实施致裂措施与检测增渗效果的同时进行的方法较难实现,一般都是在致裂前后对试验试件进行测量,从而反映致裂措施的有效性,比如超声波检测的方法,但是对于可以同时检测的方法高压电脉冲试验又不适用,比如声发射技术,所以采取表面应变检测的方法简单易行。
对于以往的研究,试验试块一般处于自由状态,在本试验装置中,可以在轴向和水平方向增加两个方向的约束力,以便进一步研究存在地应力约束的条件下,油气储层实验试块在高压脉冲放电冲击波作用的性质。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,可以在轴向和水平方向增加两个方向的约束力,以便进一步研究存在地应力约束的条件下,油气储层实验试块在高压脉冲放电冲击波作用的性质。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,包括实验试件,所述实验试件通过放电电极进行放电致裂实验,所述实验试件放在支座和有约束试件固定支座上进行实验,所述支座和有约束试件固定支座固定在实验水缸中,所述水中压力传感器放入实验水缸中与实验试件和放电电极保持同一水平高度。
所述实验水缸是冲击致裂油气储层的反应场所,所述实验试件的上表面、后表面、左侧表面粘贴水平和竖直方向的应变片,所述放电电极固定在支架上,通过放电电极和支架的组合形式,完成放电电极与实验试件的相对距离的调整。
所述应变片要内侧涂抹AB胶水与实验试件紧密接触,并且应变片外侧要涂抹玻璃胶水使应变片防水,应变片的布置方式为成“T”字型水平竖直排列。
水中压力传感器与压力采集电荷放大器与压力分析仪连接进行压力数据的采集与分析。
所述无约束试件固定支座可以实现自由状态下的冲击特性实验,有约束试件固定支座可以通过垂直和水平旋紧螺丝推进约束加压片的方式对实验试件进行加压处理,所述有约束试件固定支座只在冲击波作用的一个面上没有闭合,其余五个面都完全封闭,而无约束试件固定支座刚好相反,仅仅在实验试件放置处存在一个水平固定面和一个竖直背后固定面,其余各面都没有约束,都处于开放状态。
冲击实验中,所述无约束试件固定支座和有约束试件固定支座可以在实验水缸中自由切换,在研究无约束冲击实验时就将实验试件放在无约束试件固定支座上进行实验,在研究有约束的冲击实验时就将实验试件放在有约束试件固定支座上进行实验。
所述放电电极可以通过与其固定支架的配合进行上下和水平距离的移动调整,方便进一步的实验研究。
所述放电电极通过高压电缆与充电电容器和高压电源连接,高压电源给充电电容器充电,待充电电容器充电到设定电压值后停止充电,通过放电电极释放电能完成电能向机械能的转化,从而对试验试件进行冲击致裂实验。
所述应变片通过应变采集仪与应变分析电脑连接进行实验数据采集和分析,所述水中压力传感器和压力采集电荷放大器与压力分析仪连接进行采集和分析实验数据。
本发明的有益效果:
1、本发明可以对高压脉冲放电产生冲击波的特性进行分析,为后续研究冲击波作用试件的规律性提供理论基础;
2、本发明可以分析高压脉冲放电对油气储层不同岩体试件的冲击特性,分析不同试件的最佳放电冲击参数,分析实验试件表面应变与内在裂隙生成及扩展变化之间的关系,对比分析无约束和有约束的条件下,高压冲击试件的不同规律的研究;
3、本发明可以分析不同放电电压、同一位置作用数次及不同位置作用数次后,试验试块的致裂效果,得到最优的脉冲放电组合参数,为改造油气储层的现场应用提供理论基础,完善改造油气储层技术的理论体系,形成一种更加符合客观规律的具有大规模工业应用价值的油气储层改造技术。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员来讲,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的附图。
图1是本发明实施例的整体结构示意图;
图2是本发明实施例的实验试件上应变片粘贴方式示意图;
图3是本发明实施例的无约束固定实验试件的固定支座结构示意图;
图4是本发明实施例的无约束固定实验试件冲击方向示意图;
图5是本发明实施例的有约束固定实验试件的固定支座结构示意图;
图6是本发明实施例的有约束固定实验试件冲击方向示意图;
图7是图6的A-A向剖视图;
图8是本发明实施例的放电电极结构示意图;
图9是本发明实施例的固定放电电极支架结构的示意图;
图10是图1的B-B剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
结合图1~8可知,一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台包括高压电源1,充电电容器2,放电电极3,固定电极支架4,无约束试件固定支座13,有约束试件固定支座14,实验水缸11,水中压力传感器5,压力采集电荷放大器6,压力分析仪7,应变片8,应变采集仪9和应变分析电脑10。
所述实验试件12通过放电电极3进行放电致裂实验,所述实验试件12放在无约束试件固定支座13和有约束试件固定支座14上进行实验,所述无约束试件固定支座13和有约束试件固定支座14固定在实验水缸11中,以便放置实验试件12。所述无约束试件固定支座13可以实现自由状态下的冲击特性实验,有约束试件固定支座14可以通过垂直和水平旋紧螺丝推进约束加压片15的方式对实验试件12进行加压处理,从而实现实验试件12在有约束的条件下进行实验研究,所述有约束试件固定支座14只在冲击波作用的一个面上没有闭合,其余五个面都完全封闭,而无约束试件固定支座13刚好相反,仅仅在实验试件放置处存在一个水平固定面和一个竖直背后固定面,其余各面都没有约束,都处于开放状态。
所述水中压力传感器5放入实验水缸11中与实验试件12和放电电极3保持同一水平高度,以便在冲击实验中测量冲击试件的压力数值,所述实验水缸 11是冲击致裂油气储层的反应场所,所述实验试件12的上表面、后表面、左侧表面粘贴水平和竖直方向的应变片8,便于在实验中测量实验试件12的应变值,所述放电电极3固定在支架4上,通过放电电极3和支架4的组合形式,完成放电电极3与实验试件12的相对距离的调整,便于进一步完成冲击致裂实验。需要注意的是,所述应变片8要内侧涂抹AB胶水与实验试件12紧密接触,并且应变片8外侧要涂抹玻璃胶水使应变片8防水,应变片8的布置方式为成“T”字型水平竖直排列。
压力测试系统可以同步测量放电电极3发生冲击波对实验试件12相等距离下的压力值,水中压力传感器5与压力采集电荷放大器6与压力分析仪7连接进行压力数据的采集与分析。所述放电电极3可以通过与其固定支架4的配合进行上下和水平距离的移动调整,方便进一步的实验研究。所述放电电极3通过高压电缆与充电电容器2和高压电源1连接,高压电源1给充电电容器2充电,待充电电容器2充电到设定电压值后停止充电,通过放电电极3释放电能完成电能向机械能的转化,从而对试验试件12进行冲击致裂实验。
所述应变片8通过应变采集仪9与应变分析电脑10连接进行实验数据采集和分析,所述水中压力传感器5和压力采集电荷放大器6与压力分析仪7连接进行采集和分析实验数据。
冲击实验中,所述无约束试件固定支座13和有约束试件固定支座14可以在实验水缸11中自由切换,在研究无约束冲击实验时就将实验试件12放在无约束试件固定支座13上进行实验,在研究有约束的冲击实验时就将实验试件12 放在有约束试件固定支座14上进行实验。
下面列举一个实施例对本发明进一步说明:
实施例
进行冲击波实验时,在实验水缸11中盛装一罐清水,选择一种性质的油气储层岩体实验试件12,首先进行无约束冲击实验,将实验试件12放置在无约束试件固定支座13上固定好,调整放电电极3与实验试件12的相对距离,距离确定后,调整水中压力传感器5的测量距离,保证水中压力传感器5与放电电极3的距离和实验试件12与放电电极3的距离相同且三者在同一水平面上;调试压力采集电荷放大器6、压力分析仪7、应变采集仪9、应变分析电脑10,调试好测量设备后就可以进行冲击实验;之后可以进行有约束的冲击实验,将实验试件12放入有约束试件固定支座14中,旋紧螺丝使约束加压片15对实验试件12施加约束,保持与无约束实验相同的距离关系,进行有约束的冲击实验,对比两次实验进行相关的研究工作。
上述实验中,在对实验试件12表面的应变片8粘贴中,要在实验试件12 上三个互相垂直的面上分别粘贴水平方向和竖直方向的两个应变片8,使两个应变片8成“T”字形,注意粘贴应变片8时要只用AB胶水,保证应变片8和实验试件12紧密接触,在应变片8粘贴好后,还要在应变片8外表面涂抹玻璃胶水,以便使应变片8做到防水,保证应变数据的成功采集。
上述实验中,通过放电电极3上不同距离处所焊接的钩状物的滑动实现放电电极3与实验试件12相对距离的调整,不同的钩状物对应钩挂的调整可以实现对实验试件12不同作用点的冲击实验。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,包括实验试件(12),其特征在于,所述实验试件(12)通过放电电极(3)进行放电致裂实验,所述实验试件(12)放在支座(13)和有约束试件固定支座(14)上进行实验,所述支座(13)和有约束试件固定支座(14)固定在实验水缸(11)中,所述水中压力传感器(5)放入实验水缸(11)中与实验试件(12)和放电电极(3)保持同一水平高度;
所述实验水缸(11)是冲击致裂油气储层的反应场所,所述实验试件(12)的上表面、后表面、左侧表面粘贴水平和竖直方向的应变片(8),所述放电电极(3)固定在支架(4)上,通过放电电极(3)和支架(4)的组合形式,完成放电电极(3)与实验试件(12)的相对距离的调整。
2.根据权利要求1所述的一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,其特征在于,所述应变片(8)要内侧涂抹AB胶水与实验试件(12)紧密接触,并且应变片(8)外侧要涂抹玻璃胶水使应变片(8)防水,应变片(8)的布置方式为成“T”字型水平竖直排列。
3.根据权利要求1所述的一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,其特征在于,水中压力传感器(5)与压力采集电荷放大器(6)与压力分析仪(7)连接进行压力数据的采集与分析。
4.根据权利要求1所述的一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,其特征在于,所述无约束试件固定支座(13)可以实现自由状态下的冲击特性实验,有约束试件固定支座(14)可以通过垂直和水平旋紧螺丝推进约束加压片(15)的方式对实验试件(12)进行加压处理,所述有约束试件固定支座(14)只在冲击波作用的一个面上没有闭合,其余五个面都完全封闭,而无约束试件固定支座(13)刚好相反,仅仅在实验试件放置处存在一个水平固定面和一个竖直背后固定面,其余各面都没有约束,都处于开放状态。
5.根据权利要求1所述的一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,其特征在于,冲击实验中,所述无约束试件固定支座(13)和有约束试件固定支座(14)可以在实验水缸(11)中自由切换,在研究无约束冲击实验时就将实验试件(12)放在无约束试件固定支座(13)上进行实验,在研究有约束的冲击实验时就将实验试件(12)放在有约束试件固定支座(14)上进行实验。
6.根据权利要求1所述的一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,其特征在于,所述放电电极(3)可以通过与其固定支架(4)的配合进行上下和水平距离的移动调整,方便进一步的实验研究。
7.根据权利要求1所述的一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,其特征在于,所述放电电极(3)通过高压电缆与充电电容器(2)和高压电源(1)连接,高压电源(1)给充电电容器(2)充电,待充电电容器(2)充电到设定电压值后停止充电,通过放电电极(3)释放电能完成电能向机械能的转化,从而对试验试件(12)进行冲击致裂实验。
8.根据权利要求1所述的一种用于改造油气储层的高压脉冲放电致裂实验平台,其特征在于,所述应变片(8)通过应变采集仪(9)与应变分析电脑(10)连接进行实验数据采集和分析,所述水中压力传感器(5)和压力采集电荷放大器(6)与压力分析仪(7)连接进行采集和分析实验数据。
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