高聚能大功率电脉冲电爆震装置

1、高聚能大功率电脉冲电爆震装置第1页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五.提高油井产能的技术路线.对油层的精细描述。.注水补充地层能量。.提高地层的渗透率。前 言WXEB2第2页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五.提高地层渗透率的技术方法前 言WXEB化学酸化法物理法 人工地震 超声波 电脉冲冲击波 3第3页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五.地面电源控制柜.高压直流电源.高聚能电容器.能量控制器.能量转换器电爆震装置的组成WXEB整套设备分为地面部分和井下部分。高压直流电源、高聚能电容储能器、能量控制器和能量转换器组装成井下部分。电缆车

2、送井下部分到油层位置并连接地面电源控制柜4第4页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五.地面电源控制柜将井场220V工频电源经整流再逆变成 1000HZ中频电源。.由射孔电缆车将中频电源送给井下高压直流电源.高压直流电源中输出30kV直流高压。.直流高压经厄流圈给高聚能储能电容器充电。.待储能电容器充电到能量控制器的工作阈值时，能量 控制器将电容器中储存的电能传递给能量转换器。.能量转换器以液电效应将电能转换成液体中的机械能（冲 击波能量）电爆震装置的工作原理WXEB5第5页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五液电效应 高压电极在水中发生大电流放电时，放电电流

3、在水中激发出冲击波的物理现象电爆震装置的技术原理WXEB6第6页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五放电通道产生后，由于放电电阻很小，将产生几十千安的放电电流。放电电弧的温度高达上万度，电流加热通道周围液体，使液体汽化并迅速向外膨胀。迅速膨胀的气腔外沿在水介质中产生强大的冲击波。冲击波随放电电流和放电时间的不同，以冲量或者冲击压力的方式作用于周围介质。电爆震装置的技术原理WXEB7第7页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五.高聚能大功率电脉冲的技术基础是脉冲功率技术.脉冲功率技术是在瞬间获得高功率的一门专项技术。.脉冲功率技术是当代高新技术的基础学科之一。.

4、脉冲功率技术主要应用于国防高科技领域。.通过不同的物理原理可以将高功率电脉冲转换为电子束能、 激光能量、微波能量、热能、等离子体能量。.电爆震装置将高功率电能转换为机械能作用于油层。WXEB电爆震装置的技术基础8第8页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置产生的冲击波产生的冲击波压力 冲击波是一个包含许多频率的宽带脉冲波，其能量密度很高，高频部分形成陡峭的波阵面 初次膨胀的气腔辐射出冲击波后，气腔的空化作用和二次膨胀会向地层发射“二次脉冲”低频声波。脉冲放电功率可达MW量级，产生的冲击波速度达10004000m/s9第9页，共49页，2022年，5月20日，0

5、点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理 冲击波在油层岩石和流体上产生的加速度高达约3000倍的重力加速度。 在放电通道周围，放电电流激起上万高斯的瞬变磁场，变化的磁场在油层导电流体中建立电场和电流，强电磁场使油层介质产生强烈的热运动或使分子极化。10第10页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五冲击波对油层岩石的的造缝作用 由于长期的地质力学作用和成井时的射孔、压裂作用，存在着断层、裂缝、层理和微裂隙，是非连续介质。 在冲击声波的作用下，岩石及液体这些非连续介质各自的质点以大于重力加速度3000多倍的加速度作激烈的振动。 在高加速冲击条件下，材料的断裂强度和疲劳强度都远小

6、于静态，当冲击力超过岩石的疲劳强度时，就会造成新的微裂缝或宏观裂缝。WXEB电爆震装置的作用机理11第11页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五对油层岩石的的造缝作用 在岩石中产生的裂缝随冲击波的速度高速向前扩展，直到冲击力的强度与岩石的疲劳强度平衡为止。 贯通已有缝隙 压裂后仍有部分部分裂缝并不贯通，部分孔喉道狭窄，各项同性的冲击波能够贯通裂缝和扩展孔喉道。WXEB电爆震装置的作用机理12第12页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五对油层孔隙介质的剪切作用 油层是由岩石颗粒、充填粘土矿物和饱和油气水等复杂的介质组成，它们的密度、波阻抗等物理性质大不相同。

7、冲击波在不同密度介质上产生的速度、加速度有很大的差异，从而在这些介质中的固固、固液和油水气等波阻抗相差较大的界面产生较强的剪切力，而且波阻抗差异越大，剪切应力就越大。WXEB电爆震装置的作用机理13第13页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五 在剪切力作用下会产生如下效果：.岩石颗粒表面的粘土胶结物被振动脱落。.孔喉充填桥状粘土微粒会松动或迁移，从而解除孔喉道堵 塞，扩大孔喉半径和孔隙的连通性。.改变固液界面动态，克服岩层颗粒对原油的吸附亲和力，使 油膜从颗粒表面脱落。.改变孔隙中油、水、气界面的动态，克服毛细管的束缚滞留 效应，使油珠、油柱状分散的剩余原油重新分布、聚集和利

8、 于排出。WXEB电爆震装置的作用机理14第14页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五 在剪切力作用下会产生如下效果：反复转换的压力波与应力波能够改造油层原有裂缝，也可能产生新的裂缝。冲击波在油层介质不同位置上压差的方向和大小交替变化，使液体由滞留区向排液活动区流动。降低油水界面的张力。WXEB电爆震装置的作用机理15第15页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理提高地层渗透率作用（电磁场和声场的共同作用） 流体饱和多孔介质中液、固相分界面存在着偶电层，只有在压力超过地层表面静电场所造成的阻力时，液体的运动才能发生。外加电场或弹性波

9、场，可以改变地层表面电场的分布,减少阻力。 多孔介质的孔隙形状和大小各异，流体流动有死区，外加弹性波常可以减小死区和附面层厚度，使渗流速度提高，渗流量增加。16第16页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理清除地层污染作用 弹性冲击波在饱和多孔介质中传播时会使多孔介质时而被压缩，时而被扩张，造成孔道直径大小变化，引起毛管力的变化，可使固态颗粒逐步通过孔道排出。 空化作用可以破碎声场中的固态物质、多孔岩石表面的泥饼、振动松动后的堵赛物和其它固结物。 这些物质粉碎后被抽吸、推挤到井筒，达到疏通油流（水流） 通道，改善油（水） 层近井地带的渗透性。17第1

10、7页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用结果造缝机理实验实验材料选择人造岩芯和天然岩芯：将0.3875mm和1.1625mm的石英砂用环氧树脂和无水乙醇以及乙二胺胶结，加力200kN，60下烘干制成圆柱形岩心天然岩芯采用石英砂岩电容器储能169J每分钟作用6次，共作用20次18第18页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理人造岩石造缝机理实验结果流体岩芯编号K1（m2）K2（m2）渗透率增加率(%)水118.510-225.610-238.4223.510-250.110-2111.0331.510-248.

11、310-253.3442.110-253.610-227.320#机油11.2510-41.9510-456.022.3610-45.0110-4112.332.4110-43.2910-436.548.2410-49.7610-418.419第19页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理造缝机理实验结果天然岩芯在约30次的作用后产生明显裂纹和炸裂用3.0MPa压力将密度为1.25103kg/m3的泥浆经15h压入人造岩芯后20#机油通过该岩芯是的渗透率降低了49%，再经电脉冲装置作用后渗透率恢复66.7%。20第20页，共49页，2022年，5月2

12、0日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理提高渗透率实验结果常压下对两块被污染的岩石处理的结果如表岩芯编号作业前渗透率k110-3m2作用后渗透率 k210-3m2提高率（k1k2）/k113.5112.98269229.7266.0612221第21页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理提高渗透率实验结果不同压力下对被污染岩石处理的结果如表岩芯编号环境压力作业前渗透率k110-3m2作用后渗透率 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页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理岩芯除气实验结果 气泡对渗透率影响很大，声波能够消除气阻，对被污染的岩芯的作用更强，试验结果见下表岩芯编号作业前渗透率k110-3m2作用后渗透率 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页，共49页，2022年，5月20日，0点39分

14、，星期五WXEB电爆震装置的作用机理 定义单位时间通过与声传播方向垂直的单位面积的声能为声场强度。 试验证明，在多孔介质中发生热与质传递的声场强度大于1kW/cm2 作用半径分析24第24页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理不同频率声波在不同传播距离上的声强2 频率距离10Hz50Hz100Hz200Hz100m47 04116 7865065622200m25 0853189182476300m15 890720200035作用半径分析在井筒附近100MPa压力下的计算结果，对200Hz以下的脉冲，造200m的距离上还有4.76kW/cm2的功

15、率25第25页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置的作用机理在相距260m的井中测得的电脉冲装置声压频谱2作用半径分析26第26页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置作业范围 在处理变形具有脆性破坏特性的致密岩石效果较好，容易产生新的裂缝，如灰质白云岩、粉砂岩； 对于纵向具有非均质性质的地层，电脉冲处理效果最好的是低渗透、致密性地层。因此，该技术主要适用于产量递减比较快、油藏动用程度差、油井供液能力低、裂缝连通性差、注水水窜严重、水驱油效率低及原油乳化物堵塞严重的区块。适用油藏地质条件27第27页，共49页，2022年，5

16、月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置作业范围（1）地层胶结好，油层受到污染堵塞。（2）油井具有一定的地层能量。油井静压高于区块平均静压，静压上升而产量不增加，或者与相同条件的邻井相比产量明显偏低。（一般初期具有一定产能，但产量下降较快的地层效果较好）。选井原则28第28页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置作业范围（3）试井解释表明油层有污染。如因结垢、结蜡造成堵塞，以及在钻井或其它作业中污染造成减产的油水井。（4）对注水井，一般选择不吸水或吸水能力下降的井。（5）对水、酸有敏感性的油气层。选井原则29第29页，共49页，2022年，5月20日，0

17、点39分，星期五WXEB电爆震装置施工工序(1) 起出井下所有油管、油杆。(2) 下通井规，洗井，以保证下井仪器通行无阻（如需要）。(3) 探砂面，冲砂至人工井底(如需要)，磁定位测定射孔段。(4) 连接电缆车与井下装置。(5) 将仪器送至井下欲处理的射孔段最下端。30第30页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置施工工序(6)放电作业由最下层开始，每3050cm 为一个处理段，自下 而上逐级处理，每段放电3050 次。(7)处理完毕起出井下仪器。(8)下洗井管柱彻底洗井，排出振松击碎的堵塞物，将井筒内 杂质清洗干净（如需要）。(9)按要求下生产管柱，并检泵，

18、完井。31第31页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置施工工序 对于储层胶结疏松，出砂严重，固井质量差，套管严重变形，含油饱和度低、距油水边界近的井不宜采用该技术。32第32页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置施工现场组装好的井下部分 井下部分一般分解成两部分携带，在井场现场组装，约需20分钟 33第33页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置施工现场能量转换器34第34页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置施工现场利用修井车的支架起吊电脉冲装置35第

19、35页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置施工现场吊装好准备下井的设备 36第36页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五WXEB电爆震装置施工现场电爆震装置对准井口 37第37页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五与国内其它电脉冲装置的比较：WXEBWXEB电爆震装置的特点.设备长期应用中的问题已解决，与油田配套设备的 兼容性高。.单台设备已经经过800口井的考验，技术成熟度高。.采用了正确的高聚能方式，储能密度高。.放电功率比其它设备高510倍。.产生的冲击波峰值压力更高。38第38页，共49页，2022年，5月20日，

20、0点39分，星期五WXEBWXEB电爆震装置的特点39第39页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五近期在延长油田的应用 ：WXEB电爆震装置的应用典型油井增产情况 40第40页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五在延长油田的应用 ：WXEBWXEB电爆震装置的应用井号作业前产量（液/油）吨作业后产量（液/油）吨作业时间监测日期正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页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五在延长油田的应用 ：WXEBWXEB电爆震装置的应用井号作业前产量（液/油）吨作业后产量（液/油）吨作业时间监测日期寨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页，共49页，2022年，5月20日，0点39分，星期五在延长油田的应用 ：WXEBWXEB电爆震装置的应用井号作业前产量（液/油）吨作业后产量（液/油）吨作业时间监测日期寨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