高聚能大功率電脈沖電爆震裝置

1、高聚能大功率電脈沖電爆震裝置第1頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五.提高油井產(chǎn)能的技術(shù)路線.對油層的精細描述。.注水補充地層能量。.提高地層的滲透率。前 言WXEB2第2頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五.提高地層滲透率的技術(shù)方法前 言WXEB化學(xué)酸化法物理法 人工地震 超聲波 電脈沖沖擊波 3第3頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五.地面電源控制柜.高壓直流電源.高聚能電容器.能量控制器.能量轉(zhuǎn)換器電爆震裝置的組成WXEB整套設(shè)備分為地面部分和井下部分。高壓直流電源、高聚能電容儲能器、能量控制器和能量轉(zhuǎn)換器組裝成井下部分。電纜車

2、送井下部分到油層位置并連接地面電源控制柜4第4頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五.地面電源控制柜將井場220V工頻電源經(jīng)整流再逆變成 1000HZ中頻電源。.由射孔電纜車將中頻電源送給井下高壓直流電源.高壓直流電源中輸出30kV直流高壓。.直流高壓經(jīng)厄流圈給高聚能儲能電容器充電。.待儲能電容器充電到能量控制器的工作閾值時，能量 控制器將電容器中儲存的電能傳遞給能量轉(zhuǎn)換器。.能量轉(zhuǎn)換器以液電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換成液體中的機械能（沖 擊波能量）電爆震裝置的工作原理WXEB5第5頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五液電效應(yīng) 高壓電極在水中發(fā)生大電流放電時，放電電流

3、在水中激發(fā)出沖擊波的物理現(xiàn)象電爆震裝置的技術(shù)原理WXEB6第6頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五放電通道產(chǎn)生后，由于放電電阻很小，將產(chǎn)生幾十千安的放電電流。放電電弧的溫度高達上萬度，電流加熱通道周圍液體，使液體汽化并迅速向外膨脹。迅速膨脹的氣腔外沿在水介質(zhì)中產(chǎn)生強大的沖擊波。沖擊波隨放電電流和放電時間的不同，以沖量或者沖擊壓力的方式作用于周圍介質(zhì)。電爆震裝置的技術(shù)原理WXEB7第7頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五.高聚能大功率電脈沖的技術(shù)基礎(chǔ)是脈沖功率技術(shù).脈沖功率技術(shù)是在瞬間獲得高功率的一門專項技術(shù)。.脈沖功率技術(shù)是當(dāng)代高新技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科之一。.

4、脈沖功率技術(shù)主要應(yīng)用于國防高科技領(lǐng)域。.通過不同的物理原理可以將高功率電脈沖轉(zhuǎn)換為電子束能、 激光能量、微波能量、熱能、等離子體能量。.電爆震裝置將高功率電能轉(zhuǎn)換為機械能作用于油層。WXEB電爆震裝置的技術(shù)基礎(chǔ)8第8頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置產(chǎn)生的沖擊波產(chǎn)生的沖擊波壓力 沖擊波是一個包含許多頻率的寬帶脈沖波，其能量密度很高，高頻部分形成陡峭的波陣面 初次膨脹的氣腔輻射出沖擊波后，氣腔的空化作用和二次膨脹會向地層發(fā)射“二次脈沖”低頻聲波。脈沖放電功率可達MW量級，產(chǎn)生的沖擊波速度達10004000m/s9第9頁，共49頁，2022年，5月20日，0

5、點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理 沖擊波在油層巖石和流體上產(chǎn)生的加速度高達約3000倍的重力加速度。 在放電通道周圍，放電電流激起上萬高斯的瞬變磁場，變化的磁場在油層導(dǎo)電流體中建立電場和電流，強電磁場使油層介質(zhì)產(chǎn)生強烈的熱運動或使分子極化。10第10頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五沖擊波對油層巖石的的造縫作用 由于長期的地質(zhì)力學(xué)作用和成井時的射孔、壓裂作用，存在著斷層、裂縫、層理和微裂隙，是非連續(xù)介質(zhì)。 在沖擊聲波的作用下，巖石及液體這些非連續(xù)介質(zhì)各自的質(zhì)點以大于重力加速度3000多倍的加速度作激烈的振動。 在高加速沖擊條件下，材料的斷裂強度和疲勞強度都遠小

6、于靜態(tài)，當(dāng)沖擊力超過巖石的疲勞強度時，就會造成新的微裂縫或宏觀裂縫。WXEB電爆震裝置的作用機理11第11頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五對油層巖石的的造縫作用 在巖石中產(chǎn)生的裂縫隨沖擊波的速度高速向前擴展，直到?jīng)_擊力的強度與巖石的疲勞強度平衡為止。 貫通已有縫隙 壓裂后仍有部分部分裂縫并不貫通，部分孔喉道狹窄，各項同性的沖擊波能夠貫通裂縫和擴展孔喉道。WXEB電爆震裝置的作用機理12第12頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五對油層孔隙介質(zhì)的剪切作用 油層是由巖石顆粒、充填粘土礦物和飽和油氣水等復(fù)雜的介質(zhì)組成，它們的密度、波阻抗等物理性質(zhì)大不相同。

7、沖擊波在不同密度介質(zhì)上產(chǎn)生的速度、加速度有很大的差異，從而在這些介質(zhì)中的固固、固液和油水氣等波阻抗相差較大的界面產(chǎn)生較強的剪切力，而且波阻抗差異越大，剪切應(yīng)力就越大。WXEB電爆震裝置的作用機理13第13頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五 在剪切力作用下會產(chǎn)生如下效果：.巖石顆粒表面的粘土膠結(jié)物被振動脫落。.孔喉充填橋狀粘土微粒會松動或遷移，從而解除孔喉道堵 塞，擴大孔喉半徑和孔隙的連通性。.改變固液界面動態(tài)，克服巖層顆粒對原油的吸附親和力，使 油膜從顆粒表面脫落。.改變孔隙中油、水、氣界面的動態(tài)，克服毛細管的束縛滯留 效應(yīng)，使油珠、油柱狀分散的剩余原油重新分布、聚集和利

8、 于排出。WXEB電爆震裝置的作用機理14第14頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五 在剪切力作用下會產(chǎn)生如下效果：反復(fù)轉(zhuǎn)換的壓力波與應(yīng)力波能夠改造油層原有裂縫，也可能產(chǎn)生新的裂縫。沖擊波在油層介質(zhì)不同位置上壓差的方向和大小交替變化，使液體由滯留區(qū)向排液活動區(qū)流動。降低油水界面的張力。WXEB電爆震裝置的作用機理15第15頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理提高地層滲透率作用（電磁場和聲場的共同作用） 流體飽和多孔介質(zhì)中液、固相分界面存在著偶電層，只有在壓力超過地層表面靜電場所造成的阻力時，液體的運動才能發(fā)生。外加電場或彈性波

9、場，可以改變地層表面電場的分布,減少阻力。 多孔介質(zhì)的孔隙形狀和大小各異，流體流動有死區(qū)，外加彈性波?？梢詼p小死區(qū)和附面層厚度，使?jié)B流速度提高，滲流量增加。16第16頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理清除地層污染作用 彈性沖擊波在飽和多孔介質(zhì)中傳播時會使多孔介質(zhì)時而被壓縮，時而被擴張，造成孔道直徑大小變化，引起毛管力的變化，可使固態(tài)顆粒逐步通過孔道排出。 空化作用可以破碎聲場中的固態(tài)物質(zhì)、多孔巖石表面的泥餅、振動松動后的堵賽物和其它固結(jié)物。 這些物質(zhì)粉碎后被抽吸、推擠到井筒，達到疏通油流（水流） 通道，改善油（水） 層近井地帶的滲透性。17第1

10、7頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用結(jié)果造縫機理實驗實驗材料選擇人造巖芯和天然巖芯：將0.3875mm和1.1625mm的石英砂用環(huán)氧樹脂和無水乙醇以及乙二胺膠結(jié)，加力200kN，60下烘干制成圓柱形巖心天然巖芯采用石英砂巖電容器儲能169J每分鐘作用6次，共作用20次18第18頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理人造巖石造縫機理實驗結(jié)果流體巖芯編號K1（m2）K2（m2）滲透率增加率(%)水118.510-225.610-238.4223.510-250.110-2111.0331.510-248.

11、310-253.3442.110-253.610-227.320#機油11.2510-41.9510-456.022.3610-45.0110-4112.332.4110-43.2910-436.548.2410-49.7610-418.419第19頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理造縫機理實驗結(jié)果天然巖芯在約30次的作用后產(chǎn)生明顯裂紋和炸裂用3.0MPa壓力將密度為1.25103kg/m3的泥漿經(jīng)15h壓入人造巖芯后20#機油通過該巖芯是的滲透率降低了49%，再經(jīng)電脈沖裝置作用后滲透率恢復(fù)66.7%。20第20頁，共49頁，2022年，5月2

12、0日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理提高滲透率實驗結(jié)果常壓下對兩塊被污染的巖石處理的結(jié)果如表巖芯編號作業(yè)前滲透率k110-3m2作用后滲透率 k210-3m2提高率（k1k2）/k113.5112.98269229.7266.0612221第21頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理提高滲透率實驗結(jié)果不同壓力下對被污染巖石處理的結(jié)果如表巖芯編號環(huán)境壓力作業(yè)前滲透率k110-3m2作用后滲透率 k210-3m2提高率（k1k2）/k1H60MPa9.0620.29124H12MPa4.747.2753.4H23MPa16.3740.2

13、0145.6H34MPa8.9718.99111.7H45MPa18.5132.3174.6H56MPa9.4921.34124.922第22頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理巖芯除氣實驗結(jié)果 氣泡對滲透率影響很大，聲波能夠消除氣阻，對被污染的巖芯的作用更強，試驗結(jié)果見下表巖芯編號作業(yè)前滲透率k110-3m2作用后滲透率 k210-3m2提高率（k1-k2）/k1未污染32.838.32194未污染47.0621.33202污染4A0.153.141993污染4B0.252.83103223第23頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分

14、，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理 定義單位時間通過與聲傳播方向垂直的單位面積的聲能為聲場強度。 試驗證明，在多孔介質(zhì)中發(fā)生熱與質(zhì)傳遞的聲場強度大于1kW/cm2 作用半徑分析24第24頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理不同頻率聲波在不同傳播距離上的聲強2 頻率距離10Hz50Hz100Hz200Hz100m47 04116 7865065622200m25 0853189182476300m15 890720200035作用半徑分析在井筒附近100MPa壓力下的計算結(jié)果，對200Hz以下的脈沖，造200m的距離上還有4.76kW/cm2的功

15、率25第25頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置的作用機理在相距260m的井中測得的電脈沖裝置聲壓頻譜2作用半徑分析26第26頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置作業(yè)范圍 在處理變形具有脆性破壞特性的致密巖石效果較好，容易產(chǎn)生新的裂縫，如灰質(zhì)白云巖、粉砂巖； 對于縱向具有非均質(zhì)性質(zhì)的地層，電脈沖處理效果最好的是低滲透、致密性地層。因此，該技術(shù)主要適用于產(chǎn)量遞減比較快、油藏動用程度差、油井供液能力低、裂縫連通性差、注水水竄嚴重、水驅(qū)油效率低及原油乳化物堵塞嚴重的區(qū)塊。適用油藏地質(zhì)條件27第27頁，共49頁，2022年，5

16、月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置作業(yè)范圍（1）地層膠結(jié)好，油層受到污染堵塞。（2）油井具有一定的地層能量。油井靜壓高于區(qū)塊平均靜壓，靜壓上升而產(chǎn)量不增加，或者與相同條件的鄰井相比產(chǎn)量明顯偏低。（一般初期具有一定產(chǎn)能，但產(chǎn)量下降較快的地層效果較好）。選井原則28第28頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置作業(yè)范圍（3）試井解釋表明油層有污染。如因結(jié)垢、結(jié)蠟造成堵塞，以及在鉆井或其它作業(yè)中污染造成減產(chǎn)的油水井。（4）對注水井，一般選擇不吸水或吸水能力下降的井。（5）對水、酸有敏感性的油氣層。選井原則29第29頁，共49頁，2022年，5月20日，0

17、點39分，星期五WXEB電爆震裝置施工工序(1) 起出井下所有油管、油桿。(2) 下通井規(guī)，洗井，以保證下井儀器通行無阻（如需要）。(3) 探砂面，沖砂至人工井底(如需要)，磁定位測定射孔段。(4) 連接電纜車與井下裝置。(5) 將儀器送至井下欲處理的射孔段最下端。30第30頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置施工工序(6)放電作業(yè)由最下層開始，每3050cm 為一個處理段，自下 而上逐級處理，每段放電3050 次。(7)處理完畢起出井下儀器。(8)下洗井管柱徹底洗井，排出振松擊碎的堵塞物，將井筒內(nèi) 雜質(zhì)清洗干凈（如需要）。(9)按要求下生產(chǎn)管柱，并檢泵，

18、完井。31第31頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置施工工序 對于儲層膠結(jié)疏松，出砂嚴重，固井質(zhì)量差，套管嚴重變形，含油飽和度低、距油水邊界近的井不宜采用該技術(shù)。32第32頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置施工現(xiàn)場組裝好的井下部分 井下部分一般分解成兩部分攜帶，在井場現(xiàn)場組裝，約需20分鐘 33第33頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置施工現(xiàn)場能量轉(zhuǎn)換器34第34頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置施工現(xiàn)場利用修井車的支架起吊電脈沖裝置35第

19、35頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置施工現(xiàn)場吊裝好準備下井的設(shè)備 36第36頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五WXEB電爆震裝置施工現(xiàn)場電爆震裝置對準井口 37第37頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五與國內(nèi)其它電脈沖裝置的比較：WXEBWXEB電爆震裝置的特點.設(shè)備長期應(yīng)用中的問題已解決，與油田配套設(shè)備的 兼容性高。.單臺設(shè)備已經(jīng)經(jīng)過800口井的考驗，技術(shù)成熟度高。.采用了正確的高聚能方式，儲能密度高。.放電功率比其它設(shè)備高510倍。.產(chǎn)生的沖擊波峰值壓力更高。38第38頁，共49頁，2022年，5月20日，

20、0點39分，星期五WXEBWXEB電爆震裝置的特點39第39頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五近期在延長油田的應(yīng)用 ：WXEB電爆震裝置的應(yīng)用典型油井增產(chǎn)情況 40第40頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五在延長油田的應(yīng)用 ：WXEBWXEB電爆震裝置的應(yīng)用井號作業(yè)前產(chǎn)量（液/油）噸作業(yè)后產(chǎn)量（液/油）噸作業(yè)時間監(jiān)測日期正297-80.5/0.42.6/1.907.6.2907.8.2寨 19-12/1.63.6/2.907.7.407.8.4寨45-71.2/12.4/2.207.7.1907.8.10寨52-42.4/1.64.6/2.807.8.

21、1407.9.53033 0.8/0.61.8/1.607.8.1307.9.15：寨7-2 3.1/0.94.8/1.907.8.1507.9.5寨59-6 1/0.82.4/1.908.8.207.9.441第41頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五在延長油田的應(yīng)用 ：WXEBWXEB電爆震裝置的應(yīng)用井號作業(yè)前產(chǎn)量（液/油）噸作業(yè)后產(chǎn)量（液/油）噸作業(yè)時間監(jiān)測日期寨2-32.8/2.24.3/3.407.8.1607.9.55235-6 0.6/0.31.9/1.507.8.2007.9.135295-80.5/0.32.7/1.607.8.2007.9.13寨250.

22、8/1.42.8/2.207.4.2507.5.12寨64-42.9/0.152.4/1.207.4.2907.5.125239-50.6/0.51.8/1.507.4.2807.5.125367-20.6/0.41.8/1.407.5.807.5.2442第42頁，共49頁，2022年，5月20日，0點39分，星期五在延長油田的應(yīng)用 ：WXEBWXEB電爆震裝置的應(yīng)用井號作業(yè)前產(chǎn)量（液/油）噸作業(yè)后產(chǎn)量（液/油）噸作業(yè)時間監(jiān)測日期寨28-32.4/1.94.8/3.807.6.1407.7.16正 30-51/.0.52/1.507.6.2507.8.1寨19-41.5/1.22.8/2.207.6.2707.8.2寨24-43.6/2.86/4.807.7.2807.8.30寨 91-40.5/0.3