[发明专利]一种耦合聚波面形的能量阻隔增效装置

说明书

本发明提出一种耦合聚波面形的能量阻隔增效装置，包括：金属壳体、阻隔部分、聚波面、控制部分、放电电极、储油胶囊。所述阻隔部分包括上部隔离板、下部隔离板、上部塑性密封腔和下部塑性密封腔；所述控制部分包括控制器、伺服电机和压力泵。通过上述结构，可增大冲击波有效促进裂隙发育的水平向矢量分量；降低气体膨胀势能的损耗的同时，提升气泡脉动改善储层效果；做到密封区域的快速调整。该装置有效提高基于高压脉冲放电等小爆炸形式的储层改善技术效果，促进能源利用率及储层改善作业效率的提高。

技术领域

本发明属于油气开采装置研发领域，特别涉及一种耦合聚波面形的能量阻隔增效装置。

背景技术

我国非常规油气类型多，资源潜力大，发展前景好，近年的勘探和开发取得了突破性进展。中国石油目前已探明致密油/页岩油地质储量7.37×10⁸t，剩余控制+预测储量18.3×10⁸t，建成产能400×10⁴t/a以上，但由于页岩油气分布地区环境恶劣、水资源匮乏、埋藏地质条件复杂，所以创新非常规油气开采技术及装置是具有战略意义的。

在非常规油气开发中，主要包括水力压裂技术、无水压裂技术、基于高压脉冲的频谱共振改善技术、金属丝电爆技术及超声波增透技术。其中，水力压裂技术较为成熟，但对水资源的消耗、污染及需求限制其进一步发展；无水压裂技术已具备一定生产基础，但化学原料的使用对环境及地下水存在污染隐患；超声波增透技术目前处于实验室理论层面，未开展实地工作；基于高压脉冲频谱共振改善技术和金属丝电爆技术目前已具备工作基础，且二者改善储层方式绿色、高效，具有一定发展潜力。

频谱共振技术和金属丝电爆技术分别通过液电效应与金属丝爆炸两种形式产生冲击波，进而促进非常规储层孔隙发育，最终提高油气开采效率。该生产技术具有高频放电特性，但单次放电释放能量低于药物爆炸，同时在能量转换过程中大部分势能及冲击波发散，无法直接作用于目标储层，故高频放电优势无法得到显现。本发明能量阻隔增效装置可以可有效隔离改造目标储层中能量同外界区域的传播，减少不必要的能量损耗。

在上述两种非常规储层改善作业过程中，需要利用高压的强脉冲对目标储层进行长时间连续作用，因此对阻隔部分与聚波面材料强度要求极高。本发明隔离板选为碳纤维与高碳钢共组合的形式，塑性密封腔为高碳耐磨橡胶，最大程度保障防止能量发散的同时，提高稳定性；聚波面精度要求较高，因此在保证材料硬度的同时还应具有耐腐蚀性，故选用306不锈钢作为基材。

在井下施工作业时，设备多处在700-2000米深处，故围压较高。本发明提出一种耦合聚波面形的能量阻隔增效装置，其控制部分采用高扭矩伺服电机与压力泵耦合的方式为塑性密封圈注油，保障塑性密封圈腔体内压。同时为了防止井下高压脉冲对控制器产生干扰与击穿，用绝缘胶将控制器主板塑封，保障装置运行稳定性。

本发明涉及一种耦合聚波面形的能量阻隔增效装置，防止能量发散的同时，通过聚波面提高应力波水平向矢量分量。因此，该发明提高基于高压脉冲频谱共振和金属丝电爆改善非常规储层技术能效比的同时，增大单次作用于目标储层能量，有效提升非常规储层改善装置工作效率。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提出一种耦合聚波面形的能量阻隔增效装置。通过隔离板及塑性密封圈防止气体膨胀势能传播到外部自由水域的同时，提高气泡脉动损伤效果；利用聚波面将出射角较大的发散性冲击应力波转变成水平应力波。该装置有效提高单次作用于目标储层的能量值，提升储层改善工作效率。

本发明采用的技术方案是：

一种耦合聚波面形的能量阻隔增效装置，包括：金属壳体、阻隔部分、聚波面、控制部分、能量转换器、储油胶囊；其中，

所述阻隔部分包括上隔离板、下隔离板、上部塑性密封腔和下部塑性密封腔；

所述控制部分包括控制器、伺服电机和压力泵；