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              可控沖擊波介紹

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              可控沖擊波介紹


                 1)可控沖擊波定義

                   沖擊波是指波峰出現在波陣面,波頭可以忽略,在波陣面發生物態參數的間斷的激波。所謂重復可控沖擊波是指:幅值、沖量可控,作用區域可控,重復作用次數可控的沖擊波,其中幅值、沖量可控是指沖擊波的幅值和作用時間可控在儲層抗壓強度之上、井筒鋼材的強度之下;作用區域可控是指能夠在指定的區域對儲層施加設定次數的沖擊波。

              2技術原理

              沖擊波進入儲層后,儲層巖石既是沖擊波的作用對象,也是傳播沖擊波的介質。在距源不同距離上,沖擊波的波形和幅值以及與巖石的相互作用模式不同。分別以破裂、撕裂、剪切解堵和增加潤濕性的機理起到增產增注的作用。

              ①沖擊波破裂儲層巖石增滲

              近井地帶,沖擊波的峰值壓力高于巖石的抗壓強度區域,可直接儲層增滲;沖擊波破裂儲層巖石做功,因消耗能量而衰減。

              ②沖擊波撕裂儲層巖石增滲

              沖擊波幅值衰減到巖石的抗壓強度,在仍高于抗張、抗剪強度區域,可在巖層中力學強度較低、密度不均勻的區域以張性撕裂的模式撕裂巖石、延伸已有的天然裂縫,并以多次重復作用不斷延伸致裂效果,以移動作業點的方式致裂不同區域的巖層,達到致裂巖層的目的。

              ③沖擊波解堵儲層增滲

              沖擊波因持續對巖石做功而繼續衰減,當幅值低于儲層的抗張、抗剪強度后,衰減為高強彈性聲波。彈性聲波在儲層不同介質中的速度、加速度因聲阻抗差異,產生剪切力,可剝離儲層表面的附著堵塞物,改善毛管力、偶電層的吸附滯留效應、減小表面張力、促進滲流、實現解堵的目的。

              3)技術特點

              ①以較小的能量和很快的能量釋放速度,以脈沖形式提高功率,產生前沿陡峭、持續時間較短的沖擊波,以類似于爆炸壓裂的模式作用于儲層;

              ②當沖擊波壓力上升速度足夠快時,可掙脫地應力的束縛,在井筒周圍形成多方位的裂縫或裂隙;

              ③在同一位置可進行多次連續作用,移動設備可實現對整個儲層的作用,在不損傷套管的前提下,通過多次小能量作用實現單次大能量的效果;

              ④以純物理法作用儲層,不向儲層注入任何外來液體;

              ⑤可對儲層進行精細化選擇性作業;

              ⑥通過控制單次作用的能量,不損傷套管和隔層水泥環。

              4)選井條件

              ①井深小于3000m,井底溫度低于90℃;

              ②地層膠結好,固井質量良好,套管未變形;

              ③井斜小于40度;

              儲層滲透率大于0.1mD,孔隙度小于30%;

              ⑤采油井地層能量充足,曾經有高產史,目前產液量下降的井;

              ⑥注水井前期能注夠,后期注不夠的井;

              ⑦目的層距水層較近,無法實施壓裂酸化等措施的井;

              ⑧縱向上注水矛盾突出,需進行選擇性作業,改善注水剖面的井;

              5)技術應用

              目前該技術在國內的長慶、延長、陜煤、寧煤等多個油田、煤層氣井上進行應用,在油氣井增產、注水井增注、煤礦井下鉆井增透等領域取得了較好的效果,獲得了使用單位的認可。



              2、閃光設備

              沖擊波產生設備分為三大部分:脈沖功率驅動源、能量轉換器和配套儀器設備。其中由電源控制、高壓直流電源、儲能電容器和能量控制器構成的脈沖功率驅動源,產生高電壓脈沖加載到能量轉換器上產生沖擊波。

              電源控制柜將工頻電源先整流,再逆變成中頻輸出,通過傳輸電纜將此中頻電流提供給高壓直流電源供電,高壓直流電源升壓整流后為儲能電容器充電。當充電到能量控制器的控制閾值時,能量控制器接通儲能電容器與能量轉換器,將電能傳送給能量轉換器,能量轉換器轉換電能為沖擊波能量作用于儲層。在能量控制器中,放電電流迅速加熱、汽化、電離金屬絲在水中電爆炸產生沖擊波。

              可控沖擊波設備

              1)設備參數



              放電電壓 

              30kV

              放電電流 

              50kA

              裝置儲能 

              4.5-61kJ可調 

              設備外徑 

              90mm/102mm

              設備長度 

              5.8m

              設備重量 

              100kg

              工作承受壓差 

              30MPa

              工作溫度 

              <90 

              沖擊波峰值壓力

              >100MPa

              供電電壓 

              220V/50Hz