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  3. 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(fā)生物態(tài)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(shí)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(shù)原理

    沖擊波進(jìn)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(zhì)。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(chǎn)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(xué)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(dòng)作業(yè)點(diǎn)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(zhì)中的速度、加速度因聲阻抗差異,產(chǎn)生剪切力,可剝離儲層表面的附著(zhù)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(jìn)滲流、實(shí)現解堵的目的。

    3)技術(shù)特點(diǎn)

    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(chǎn)生前沿陡峭、持續時(shí)間較短的沖擊波,以類(lèi)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(shí),可掙脫地應力的束縛,在井筒周?chē)纬啥喾轿坏牧芽p或裂隙;

    ③在同一位置可進(jìn)行多次連續作用,移動(dòng)設備可實(shí)現對整個(gè)儲層的作用,在不損傷套管的前提下,通過(guò)多次小能量作用實(shí)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(lái)液體;

    ⑤可對儲層進(jìn)行精細化選擇性作業(yè);

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

    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(zhì)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(jīng)有高產(chǎn)史,目前產(chǎn)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(wú)法實(shí)施壓裂酸化等措施的井;

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

    5)技術(shù)應用

    目前該技術(shù)在國內的長(cháng)慶、延長(cháng)、陜煤、寧煤等多個(gè)油田、煤層氣井上進(jìn)行應用,在油氣井增產(chǎn)、注水井增注、煤礦井下鉆井增透等領(lǐng)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(chǎn)生設備分為三大部分:脈沖功率驅動(dòng)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(dòng)源,產(chǎn)生高電壓脈沖加載到能量轉換器上產(chǎn)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(guò)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(shí),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(chǎn)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(cháng)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 




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