[发明专利]一种基于液电脉冲激波的油井解堵增产装置

说明书

技术领域

本发明属于高电压技术、脉冲功率技术及油气开采领域，更具体地，涉及一种基于液电脉冲激波的油井解堵增产装置。

背景技术

石油开采过程中，由于原油中含有大量砂石及胶类物质，长时间开采后易出现射孔堵塞，造成油井产油量下降。部分油井由于油含量低并且堵塞严重，采用常规的解堵方法成本较高，被舍弃成为枯井。目前世界上30年以上的老油田年产量约占全球产量的70％，石油新增储量中75％来自老油田。新老油田不同程度地存在因污染堵塞而减产的情况，在老油田中尤其严重。我国油井地质多沙，油层薄且开采深度较深，据统计我国已有上万口油井因堵塞无产油。

常规的油井解堵增产手段主要包括化学解堵、压裂解堵、超声波解堵等。化学解堵增产方法实施工艺复杂，化学物品存储、运输较为危险，需要较长的作业时间，以及带来的生态问题(如地下水污染等)制约了该方法的广泛应用。压裂解堵增产方法作业工艺复杂，带来严重的地下水污染，目前水力压裂解堵方法已被法国等欧盟国家禁止使用。超声波解堵方法结构较为简单，作业工艺简单，但是在深井内部难以产生强有力的超声波，解堵效果有限。

发明内容

针对现有解堵技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种结构简单、作业工艺简单、环境友好型、成本低廉的基于液电脉冲激波的油井解堵增产装置。

本发明提供了一种基于液电脉冲激波的油井解堵增产装置，包括：位于地面的供电控制装置、设置于井下的液电脉冲激波发射器、以及用于连接供电控制装置和液电脉冲激波发射器的测井电缆；液电脉冲激波发射器用于产生高强度激波并向外辐射聚焦传播，作用油井周围，实现油井增产。

其中，具体工作过程如下：根据油井状况及现场需求制定解堵增产作业规范；利用测井电缆将井下液电脉冲激波发射器输送到油层射孔处；通过地面供电控制装置控制井下液电脉冲激波发射器至少输出一次液电脉冲激波，轰击射孔堵塞及周边岩层；利用测井电缆将井下液电脉冲激波发射器升出井口，完成该次解堵增产作业。

更进一步地，液电脉冲激波发射器包括：同轴依次设置的高温电容单元、脉冲压缩单元和液电脉冲激波产生单元；其中，高电压转换单元用于将低压交流电通过全桥或半桥整流方式输出直流高压；高温电容单元用于储存液电脉冲放电的全部电能量；脉冲压缩单元用于将高温电容单元的能量瞬间施加到液电脉冲激波产生单元；液电脉冲激波产生单元用于产生高强度激波并向外辐射聚焦传播，作用油井周围，实现油井增产。

其中，高温电容单元采用脉冲电容器，能够耐受80℃以上的井下高温。在后一具体实施例中，采用金属化膜电容器，最高工作温度为120℃，对应整个油井解堵增产装置的最大作业深度为4000m。

其高温电容单元可以采用多级级联的形式，可根据不同油井的作业需求灵活选择电容量等参数，选择合适的激波强度。

更进一步地，高温电容单元包括多级级联的脉冲电容器。

更进一步地，脉冲压缩单元包括脉冲压缩开关及其控制回路；控制回路用于当高温电容单元充电至设定电压时输出使得脉冲压缩开关迅速导通的触发信号；脉冲压缩开关用于在其导通后将高温电容单元的能量瞬间施加到液电脉冲激波产生单元。

更进一步地，脉冲压缩开关为气体开关、真空触发开关或其它高电压固体开关。

更进一步地，其液电脉冲激波产生单元放电电极可以采用棒-板电极形式，电极材料可采用不锈钢、钨铜电极或其它耐烧蚀电极材料。放电间隙周围设计成旋转抛物面，可起到激波聚焦定向效果，使激波向径向传播，可提高激波解堵造缝效果。

其中，液电脉冲激波产生单元的工作过程为：液电激波放电间隙在高电压作用下击穿，通过脉冲大电流，在胶膜护套内弱压缩性的放电液体内产生强力激波，并向外传播；胶膜护套在强力激波作用下膨胀，将激波传递到油井内，作用于堵塞射孔和周边岩层。

更进一步地，所述液电脉冲激波产生单元包括同轴设置的金属外筒、棒电极、板电极、绝缘固定件、胶膜护套和放电液体；金属外筒与板电极的几何中心以棒电极的中轴线为轴心同轴分布，且板电极作为阴极恰好可置于所述金属外筒的底端内部并通过螺纹固定，金属外筒、板电极、棒电极均浸于放电液体，放电液体通过胶膜护套密封使其与外接环境可靠隔离；棒电极与绝缘固定件通过螺纹紧密连接；胶膜护套用于将所述金属外筒、棒电极、板电极和绝缘固定件严格封闭以使得所述放电液体不受油井复杂液体环境的影响。

更进一步地，金属外筒均采用同一种高强度金属材料，如不锈钢，能够承受井下高静态压强和化学物质腐蚀，并能避免由于不同金属材料导致的电化学反应腐蚀。