CN111058820A - 一种改善致密页岩油气储层物性的装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善致密页岩油气储层物性的装置和控制方法，装置包括井下固有频率检测系统、井下控制系统、调速电机、振动传感器、振动杆和振动棒体；井下固有频率检测系统用于检测页岩的固有频率；井下控制系统与调速电机连接，调速电机的输出端与振动杆连接，振动杆的外侧包裹有振动棒体；振动传感器设置于振动棒体上，用于检测振动棒体的振动频率；井下控制系统根据井下固有频率检测系统检测到的页岩的固有频率控制调速电机的转速，使得振动棒体按照固有频率振动。装置通过铠装电缆下至井中预定射孔孔眼位置，利用共振原理诱发致密储层发生共振，在储层内部产生新的裂缝及大量的微裂隙，使得储层物性得以改善，提高单井页岩气的采收率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及页岩油气储层物性的改善技术领域，具体涉及一种改善致密页岩油气储层物性的装置及其控制方法。
背景技术
页岩气是指在富有机质泥页岩及夹层中以吸附态和游离态为主要存在并富集的天然气。页岩气并不形成类似于常规油气的圈闭，具有自生自储、天气水界面、大面积低丰度连续成藏，低孔，低渗等特征，存在局部富集的甜点区，一般无自然产能或低产，需要水平井及大规模水力压裂才能进行经济开采。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大，分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的特点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期、稳定地产气。
页岩气大部分被吸附在页岩基质颗粒表面，少部分游离在纳米级或其他孔隙中。页岩一般情况下十分致密，孔隙度小于5％，渗透率也十分低，在微达西级别范围内。因此，赋存页岩储层中的页岩气流动性非常差，造成页岩气井产量也很低。目前，页岩气开发依靠水平钻井及大规模水力压裂，实现页岩气的生产，但此方法由于地下岩层地质的复杂性所制约，很多改造效果不尽人意，且存在非常快的衰减，为此，现实的页岩气开发需要一种能够对致密页岩气储层在改造的基础上进行进一步改善的方法，进一步增加其泄流面积，以增加页岩气单井产气量，延缓单井的产气递减，解决如何改善致密页岩油气储层物性的问题。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种改善致密页岩油气储层物性的装置及其控制方法，以解决现有技术中如何改善致密页岩油气储层物性的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种改善致密页岩油气储层物性的装置，包括井下固有频率检测系统、井下控制系统、调速电机、振动传感器、振动杆和振动棒体；
其中，所述井下固有频率检测系统用于检测页岩的固有频率；
所述井下控制系统与所述调速电机连接，所述调速电机的输出端与所述振动杆连接，所述振动杆的外侧包裹有所述振动棒体；所述振动传感器设置于所述振动棒体上，用于检测所述振动棒体的振动频率；所述井下控制系统根据所述井下固有频率检测系统检测到的页岩的固有频率控制所述调速电机的转速，使得所述振动棒体按照所述固有频率振动。
进一步地，还包括偏心轮，所述偏心轮设置于所述振动杆上。
进一步地，还包括铠装电缆和地面控制系统，所述地面控制系统与所述井下固有频率检测系统通过所述铠装电缆连接。
进一步地，还包括固定挡板，所述固定挡板将所述振动杆靠近所述调速电机的一端固定于所述振动棒体的内部。
进一步地，所述固定挡板的中心设有安装孔，所述振动杆穿出所述安装孔。
进一步地，所述振动传感器放置于所述固定挡板和所述调速电机之间。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种改善致密页岩油气储层物性的控制方法，包括：
获得指定位置的页岩的固有频率；
根据所述固有频率，调整调速电机的转速，带动振动棒体进行振动，持续第一设定时间。
进一步地，还包括：检测所述振动棒体的实际振动频率，并根据所述实际振动频率与所述固有频率的大小关系，调整所述调速电机的转速。
进一步地，检测所述振动棒体的实际振动频率是通过设置于所述振动棒体上的振动传感器进行检测。
进一步地，指定位置的页岩的固有频率是通过井下固有频率检测系统获得。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例中的装置通过铠装电缆下至井中预定射孔孔眼位置，可利用共振原理诱发致密储层发生共振，在储层内部产生新的裂缝及大量的微裂隙，使得储层物性得以改善，进而提高单井页岩气的采收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为根据一示范性实施例示出的一种改善致密页岩油气储层物性的装置的结构示意图；
图中：1、井下固有频率检测系统；2、井下控制系统；3、调速电机；4、振动传感器；5、振动杆；6、固定挡板；7、射孔孔眼；8、偏心轮；9、振动棒体；10、铠装电缆；11、地面控制系统。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种改善致密页岩油气储层物性的装置，如图1所示，包括井下固有频率检测系统1、井下控制系统2、调速电机3、振动传感器4、振动杆5和振动棒体9；
其中，所述井下固有频率检测系统1用于检测页岩的固有频率；
所述井下控制系统2与所述调速电机3连接，所述调速电机3的输出端与所述振动杆5连接，所述振动杆5的外侧包裹有所述振动棒体9；所述振动传感器4设置于所述振动棒体9上，用于检测所述振动棒体9的振动频率；所述井下控制系统2根据所述井下固有频率检测系统1检测到的页岩的固有频率控制所述调速电机3的转速，使得所述振动棒体9按照所述固有频率振动。其中，井下控制系统2可采用井下控制器来实现，如采用西门子PLC S7-200型号。
改善致密页岩油气储层物性的装置可利用共振原理诱发致密储层发生共振，在储层内部产生新的裂缝及大量的微裂隙，使得储层物性得以改善，进而提高单井页岩气的采收率。
在一些可选实施例中，还包括偏心轮8，所述偏心轮8设置于所述振动杆5上。
通过设置偏心轮8，可通过调速电机3使得振动杆5产生振动，从而带动振动棒体9产生振动。
在一些可选实施例中，还包括铠装电缆10和地面控制系统11，所述地面控制系统11与所述井下固有频率检测系统1通过所述铠装电缆10连接。
通过设置铠装电缆10，可调整位于井下的各部件的高度，使得装置与射孔孔眼7相对，从而能够通过射孔孔眼7将振动的能量传递给页岩的储层，使得致密的储层内部产生裂缝和微裂隙，使得储层物性得到改善，进而提高单井页岩气的采收率。
在一些可选实施例中，还包括固定挡板6，所述固定挡板6将所述振动杆5靠近所述调速电机3的一端固定于所述振动棒体9的内部。
通过设置固定挡板6，可对振动杆5进行固定，避免振动杆5出现脱落。
在一些可选实施例中，所述固定挡板6的中心设有安装孔，所述振动杆5穿出所述安装孔。
其中，安装孔的形状和尺寸和振动杆5的横截面的形状和尺寸相同，使得固定效果更好。
在一些可选实施例中，所述振动传感器4放置于所述固定挡板6和所述调速电机3之间。
其中，振动传感器4用于检测振动棒体9的实际振动频率，并将结果传递给井下控制系统2。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种改善致密页岩油气储层物性的控制方法，包括：
获得指定位置的页岩的固有频率；
根据所述固有频率，调整调速电机3的转速，带动振动棒体9进行振动，持续第一设定时间，其中，第一设定时间可人为设置或者自动设置，第一设定时间越长，其效果愈发明显。
在一些可选实施例中，还包括：检测所述振动棒体9的实际振动频率，并根据所述实际振动频率与所述固有频率的大小关系，调整所述调速电机3的转速，当实际振动频率小于固有频率时，可增加调速电机3的转速，当实际振动频率大于固有频率时，可降低调速电机3的转速。
在一些可选实施例中，检测所述振动棒体9的实际振动频率是通过设置于所述振动棒体9上的振动传感器4进行检测。
在一些可选实施例中，指定位置的页岩的固有频率是通过井下固有频率检测系统1获得，其中，指定位置的页岩的固有频率是在井下的特定位置。
其中，井下固有频率检测系统1、井下控制系统2和地面控制系统11均可从现有技术中选择，这里对其原理和具体的结构不再进行赘述。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种改善致密页岩油气储层物性的装置，其特征在于，包括井下固有频率检测系统、井下控制系统、调速电机、振动传感器、振动杆和振动棒体；
其中，所述井下固有频率检测系统用于检测页岩的固有频率；
所述井下控制系统与所述调速电机连接，所述调速电机的输出端与所述振动杆连接，所述振动杆的外侧包裹有所述振动棒体；所述振动传感器设置于所述振动棒体上，用于检测所述振动棒体的振动频率；所述井下控制系统根据所述井下固有频率检测系统检测到的页岩的固有频率控制所述调速电机的转速，使得所述振动棒体按照所述固有频率振动。
2.根据权利要求1所述的一种改善致密页岩油气储层物性的装置，其特征在于，还包括偏心轮，所述偏心轮设置于所述振动杆上。
3.根据权利要求1所述的一种改善致密页岩油气储层物性的装置，其特征在于，还包括铠装电缆和地面控制系统，所述地面控制系统与所述井下固有频率检测系统通过所述铠装电缆连接。
4.根据权利要求1所述的一种改善致密页岩油气储层物性的装置，其特征在于，还包括固定挡板，所述固定挡板将所述振动杆靠近所述调速电机的一端固定于所述振动棒体的内部。
5.根据权利要求4所述的一种改善致密页岩油气储层物性的装置，其特征在于，所述固定挡板的中心设有安装孔，所述振动杆穿出所述安装孔。
6.根据权利要求4所述的一种改善致密页岩油气储层物性的装置，其特征在于，所述振动传感器放置于所述固定挡板和所述调速电机之间。
7.一种改善致密页岩油气储层物性的控制方法，其特征在于，包括：
获得指定位置的页岩的固有频率；
根据所述固有频率，调整调速电机的转速，带动振动棒体进行振动，持续第一设定时间。
8.根据权利要求7所述的一种改善致密页岩油气储层物性的控制方法，其特征在于，还包括：检测所述振动棒体的实际振动频率，并根据所述实际振动频率与所述固有频率的大小关系，调整所述调速电机的转速。
9.根据权利要求8所述的一种改善致密页岩油气储层物性的控制方法，其特征在于，检测所述振动棒体的实际振动频率是通过设置于所述振动棒体上的振动传感器进行检测。
10.根据权利要求7所述的一种改善致密页岩油气储层物性的控制方法，其特征在于，指定位置的页岩的固有频率是通过井下固有频率检测系统获得。
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