本實(shí)用新型涉及油井解堵技術(shù)，尤其是一種基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置。

背景技術(shù)：

隨著油井采收時(shí)間的增加，許多油井的出油孔由于雜質(zhì)聚集和長時(shí)間注入聚合物，造成滲油通路堵塞，井底壓力升高，注入聚合物效果下降，導(dǎo)致油井產(chǎn)量降低，甚至部分停產(chǎn)。

現(xiàn)有的解堵方法有物理解堵、化學(xué)解堵和生物解堵等等；物理解堵方法施工步驟較為繁瑣，化學(xué)解堵方法成本高，解堵有效期短，對(duì)油井造成二次傷害，容易造成環(huán)境污染等突出問題，生物解堵方法對(duì)環(huán)境要求較高，技術(shù)不夠成熟。

中國石油大學(xué)(華東)的專利號(hào)為201510172608.7的發(fā)明專利申請(qǐng)文件中公開了一種油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置及其增滲解堵方法，利用二氧化碳流體作用在地層的射流沖擊壓力和溫差應(yīng)力使井壁巖石產(chǎn)生裂縫，實(shí)現(xiàn)增滲解堵的目的；這種解堵方法成本較高，且易對(duì)地層產(chǎn)生損害。

有鑒于此，特提出本實(shí)用新型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置，通過進(jìn)行液電效應(yīng)產(chǎn)生沖擊波作用在油氣儲(chǔ)層液體介質(zhì)周圍，達(dá)到改善地層條件、快速疏通滲油通路的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

一種基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置，包括

地面充電裝置：被配置為用以向井下輸送電能；

井下裝置：被配置為儲(chǔ)存地面充電裝置輸送的電能并能夠發(fā)生液電效應(yīng)以產(chǎn)生沖擊波；包括至少由井下變壓儲(chǔ)能裝置和井下電極構(gòu)成的井下沖擊波發(fā)生裝置；

所述井下變壓儲(chǔ)能裝置：被配置為將地面充電裝置輸電電壓降至充電電壓后儲(chǔ)存地面充電裝置輸送的電能，并能夠瞬間將充電電壓提升若干倍后加載到井下電極使其發(fā)生液電效應(yīng)。

進(jìn)一步的，上述基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置中，所述井下變壓儲(chǔ)能裝置包括依次電連接的降壓變壓器、第二整流電路以及具有Marx發(fā)生器功能的電容器組；電容器組包括若干組儲(chǔ)能電容，每組儲(chǔ)能電容通過充電電阻并聯(lián)起來構(gòu)成電容器組后再并聯(lián)至所述井下電極，每組儲(chǔ)能電容兩端均連接有觸發(fā)開關(guān)。

進(jìn)一步的，上述基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置中，所述電容器組為同軸圓柱狀，軸徑不大于70mm。

進(jìn)一步的，上述基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置中，所述井下裝置包括套設(shè)在負(fù)電極內(nèi)的正電極，兩電極同軸同心設(shè)置且二者之間設(shè)有電介質(zhì)材料層進(jìn)行絕緣隔離；正、負(fù)電極的一端分別連接電容器組輸出端；正、負(fù)電極的另一端共同構(gòu)成放電端，正、負(fù)電極的另一端之間設(shè)置距離以保證能夠建立合適的放電通道。

進(jìn)一步的，上述基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置中，所述放電端的正電極長于負(fù)電極，放電端的負(fù)電極中央設(shè)有環(huán)繞正電極的儲(chǔ)液槽，放電端的電介質(zhì)材料層與儲(chǔ)液槽槽底平齊。

進(jìn)一步的，上述基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置中，所述地面充電裝置包括依次電連接的第一整流電路、濾波電路以及主電源回路和升壓變壓器；地面充電裝置還包括連接至主電源回路的控制單元用來實(shí)時(shí)控制主電源回路輸出電流。

所述觸發(fā)開關(guān)為空氣間隙開關(guān)，在電壓達(dá)到額定值時(shí)擊穿導(dǎo)通。

采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

本實(shí)用新型裝置基于液電效應(yīng)在井下電極之間形成電火花爆炸，對(duì)周圍地層激發(fā)出周期性沖擊波，沖擊波隨放電電流和放電時(shí)間的不同，以沖量或者沖擊壓力的方式作用于周圍介質(zhì)，多次反復(fù)沖擊波的作用下，可以達(dá)到改善地層條件、快速疏通滲油通路、提高油井滲透率的作用，從而提高堵塞油井產(chǎn)油量。與以往單純采用酸化解堵相比,拓寬了解堵技術(shù)的應(yīng)用范圍，可以作為在低滲、特低滲油層解堵措施效果不佳情況時(shí)的一種有效的補(bǔ)充手段。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置的工作原理示意圖；

圖2是圖1中所示地面充電裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是圖1中所示井下沖擊波發(fā)生裝置的電路圖；

圖4是圖1中所示井下電極的局部剖視圖；

圖5是圖2中所示第一整流電路和濾波電路的一個(gè)具體實(shí)施例；

圖6是圖2中所示控制單元的具體實(shí)施例；

圖7是同軸圓柱狀電容器組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

1、正電極；2、負(fù)電極；3、電介質(zhì)材料層；4、液體介質(zhì)；5、放電通道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，以助于理解本實(shí)用新型的內(nèi)容。

如圖1-4所示，一種基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置，包括：

地面充電裝置：被配置為用以向井下輸送電能；

井下裝置：被配置為儲(chǔ)存地面充電裝置輸送的電能并能夠發(fā)生液電效應(yīng)以產(chǎn)生沖擊波。

其中，所述地面充電裝置包括依次電連接的第一整流電路、濾波電路以及主電源回路和升壓變壓器，地面充電裝置將380V工頻電通過第一整流電路和濾波電路整流濾波后，經(jīng)主電源回路進(jìn)入升壓變壓器升壓至2kV輸出，然后通過2000-5000米的傳輸電纜將電能輸送至井下裝置為其充電；

其中，第一整流濾波電和濾波電路的實(shí)現(xiàn)方式如圖5所示，但并不局限于此，也可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其他適合整流濾波電路；所述主電源回路屬于變壓器調(diào)理電路，可采用市場有的商用充電設(shè)備，此處不再做多余贅述。

地面充電裝置還包括連接至主電源回路的控制單元，用來實(shí)時(shí)控制主電源回路輸出電流以進(jìn)行充電時(shí)間和充電能量的調(diào)整，進(jìn)而調(diào)節(jié)電爆參數(shù)，產(chǎn)生不同的沖擊壓力波。如圖6所示的控制單元是一個(gè)掌上遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，由儲(chǔ)能電容C、電極E、觸發(fā)點(diǎn)d以及控制觸發(fā)模塊構(gòu)成，通過輔助電路和充電設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電。

地面充電裝置設(shè)有接地保護(hù)。

如圖2、3所示的，所述井下裝置主要包括井下沖擊波發(fā)生裝置；井下沖擊波發(fā)生裝置包括井下變壓儲(chǔ)能裝置和井下電極，所述井下變壓儲(chǔ)能裝置被配置為將地面充電裝置輸電電壓降至充電電壓后儲(chǔ)存地面充電裝置輸送的電能，并能夠瞬間將充電電壓提升若干倍后加載到井下電極使其發(fā)生液電效應(yīng)。

所述井下變壓儲(chǔ)能裝置包括依次電連接的降壓變壓器、第二整流電路(可以是本領(lǐng)域常用的適合的任意整流電路)以及具有Marx發(fā)生器功能的電容器組，通過微型降壓變壓器將地面充電裝置輸送的2kV高壓電流降壓至380V電壓電流，經(jīng)第二整流電路轉(zhuǎn)換為直流電后供給電容器組；電容器組包括若干組儲(chǔ)能電容(C₁，C₂……C_n)，每組儲(chǔ)能電容通過充電電阻R并聯(lián)起來構(gòu)成電容器組后并聯(lián)至井下電極，每組儲(chǔ)能電容兩端均連接有觸發(fā)開關(guān)G，觸發(fā)開關(guān)(G₁，G₂……G_n)可以是空氣間隙開關(guān)，在電壓達(dá)到額定值時(shí)擊穿導(dǎo)通；充電電阻在電容器組充電狀態(tài)下起電路連接作用，放電狀態(tài)下又可以起到隔離作用；儲(chǔ)能電容數(shù)量可以根據(jù)井下實(shí)際情況在下井之前配置安裝，形成同軸圓柱狀如圖7所示，結(jié)構(gòu)緊湊，回路分散電感小，其軸徑H約50-70mm，長度L約為6-10m長的空間內(nèi)放置所述若干組儲(chǔ)能電容。

所述井下電極包括套設(shè)在負(fù)電極2內(nèi)的正電極1，兩電極(1、2)同軸同心設(shè)置且二者之間設(shè)有電介質(zhì)材料層3進(jìn)行絕緣隔離；正、負(fù)電極(1、2)的一端分別連接電容器組輸出端；正、負(fù)電極(1、2)的另一端共同構(gòu)成放電端，正、負(fù)電極(1、2)的另一端之間設(shè)置距離以保證能夠建立合適的放電通道5與放電能量，產(chǎn)生合適的壓力沖擊波達(dá)到優(yōu)化的解堵目的；本實(shí)施例中放電端的正電極1長于負(fù)電極2，長度差即為弧光放電距離h；放電端的負(fù)電極2中央設(shè)有環(huán)繞正電極的儲(chǔ)液槽，放電端的電介質(zhì)材料層3與儲(chǔ)液槽槽底平齊。

具體工作時(shí)，放電端的正電極1和負(fù)電極2之間的儲(chǔ)液槽等空間內(nèi)充斥油氣儲(chǔ)層的油水混合物等液體介質(zhì)4，經(jīng)降壓變壓器將井下輸電纜傳送的2kV的電壓電流降壓至380V，然后通過第二整流電路為具有Marx發(fā)生器功能的電容器組充電儲(chǔ)能，當(dāng)充電電壓達(dá)到觸發(fā)開關(guān)(G₁，G₂……G_n)的觸發(fā)電壓時(shí)，觸發(fā)開關(guān)(G₁，G₂……G_n)均導(dǎo)通，使得所有的并聯(lián)的儲(chǔ)能電容(C₁，C₂……C_n)瞬間變?yōu)榇?lián)，從而將充電電壓提升n倍，可以達(dá)到30kV，30kV的高電壓載加載到井下電極兩端，將井下的液體介質(zhì)(油水混合物)瞬間擊穿進(jìn)入等離子體狀態(tài)，產(chǎn)生等離子放電，能量釋放形成爆炸；本實(shí)用新型裝置產(chǎn)生的放電電流峰值大、上升沿陡、產(chǎn)生的沖擊波強(qiáng)度大以實(shí)現(xiàn)更好的解堵效果；其通過井下變壓儲(chǔ)能裝置在充滿水或油水混合物的油井里產(chǎn)生高壓場強(qiáng)，在高壓強(qiáng)電場作用下，井下電極間液體介質(zhì)中的電子被加速，并電離電極附近的液體分子。液體介質(zhì)中被電離出的電子被電極間強(qiáng)電場加速電離出更多的電子，形成電子雪崩。在液體分子被電離的區(qū)域形成等離子體通道，隨著電離區(qū)域的擴(kuò)展，在電極間形成放電通道，液體被擊穿。放電通道產(chǎn)生后，由于放電電阻很小，將產(chǎn)生幾十千安的放電電流；放電電流加熱通道周圍液體，使液體汽化并迅速向外膨脹，迅速膨脹的氣腔外沿在液體介質(zhì)中產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，沖擊波隨放電電流和放電時(shí)間的不同，以沖量或者沖擊壓力的方式作用于周圍介質(zhì)，這種在電極之間形成的電火花爆炸，對(duì)周圍地層激發(fā)出周期性沖擊波；在多次反復(fù)的沖擊波作用下，各層面間產(chǎn)生較強(qiáng)的切向剪切力而發(fā)生挫動(dòng)生成新的滲流孔道，原有孔道也將在沖擊波作用下延伸，沖擊波在地層介質(zhì)和油水介質(zhì)中的波束差產(chǎn)生的剪切力以及不規(guī)則邊界引發(fā)的旋流應(yīng)力場，將有效剝離、清除原滲流孔道中的堵塞物，可以達(dá)到改善地層條件、快速疏通滲油通路、提高油井滲透率的作用，從而提高堵塞油井產(chǎn)油量。

在低滲、特低滲區(qū)塊,對(duì)于因儲(chǔ)層物性較差采用酸化等措施容易損害油氣層,利用本實(shí)用新型裝置發(fā)生液電效應(yīng)產(chǎn)生沖擊波可以減少地層損害。與以往單純采用酸化解堵相比,拓寬了解堵技術(shù)的應(yīng)用范圍?？梢宰鳛樵诘蜐B、特低滲油層解堵措施效果不佳情況時(shí)的一種有效的補(bǔ)充手段。

另一方方面，本實(shí)用新型還提供利用上述基于液電效應(yīng)的油氣儲(chǔ)層增滲解堵裝置實(shí)現(xiàn)的增滲解堵方法，具體包括：

通過地面充電裝置向井下輸送電能；

用井下裝置儲(chǔ)存地面充電裝置輸送的電能并發(fā)生液電效應(yīng)以產(chǎn)生沖擊波；井下裝置包括至少由井下變壓儲(chǔ)能裝置和井下電極構(gòu)成的井下沖擊波發(fā)生裝置；由井下變壓儲(chǔ)能裝置將地面充電裝置輸電電壓降至充電電壓后儲(chǔ)存地面充電裝置輸送的電能，并瞬間將充電電壓提升若干倍后加載到井下電極使其發(fā)生液電效應(yīng)。

其中井下變壓儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存所述地面充電裝置輸送的電能，并瞬間將充電電壓提升若干倍是通過具有Marx發(fā)生功能的電容器組實(shí)現(xiàn)的。

Marx發(fā)生功能的電容器組利用多級(jí)電容器并聯(lián)充電達(dá)到觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)電壓，使得觸發(fā)開關(guān)導(dǎo)通，多級(jí)電容器瞬間變?yōu)榇?lián)放電，提高放電電壓加載到井下電極兩端，使其在液體介質(zhì)中發(fā)生液電效應(yīng)產(chǎn)生沖擊波作用在油氣儲(chǔ)層介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)解堵。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。