【2019年整理】电脉冲增产技术.docx

电脉冲增产技术-高聚能电爆震电爆震发展状况电爆震技术是采用电脉冲产生水锤效应作用于 油层的一种纯物理方法国际发展状况：美国于上世纪70年代便开展了电脉冲采油技术 的研究，但未见有产品报道前苏联于1975年开展电脉冲采油技术工作 ，并取得较好的应用效果，某些油田还将该技术作为修井 过程的常规手段俄罗斯和乌克兰均有产品出售 （国内也有引进）, 其最大储能＜1.5kJ国内发展状况：主要有井下储能式和陆地储能式两种井下储能式能量和功率偏小，陆地储能式设备复 杂、庞大，不方便携带中科院电工所从1986年开始进行电脉冲采油技 术的研究工作地矿部物化探所，清华大学，西安交通大学、河南 油田等也相继开展过类似的研究工作 ，并取得了较好的试验效果各单位的样机仅仅有进行过不多于 20 口油井实验的报道未见到各单位产品的中等规模作业 （单台设备150 口油井以上的作业量）的报道尚未发现设备在大量作业中的问题产品在参数选取上尚不够先进， 基本上参照了俄、乌两国的设备参数，适用作业油井的范 围小河南油田进行了大量的基础性研究进口俄、乌两国的设备在使用上有不配套的 问题进口设备的耗材供应和设备维护困难进口设备至少在技术服务上跟不上。

使用进口俄、乌两国的设备也未见大量作业 的报道进口设备的指标和参数并不先进电爆震的组成和工作原理地面电源控制柜.高压直流电源.高聚能电容器.能量控制开关.能量转换开关整套设备分为地面部分和井下部分 高压直流电源、高聚能电容器、能量控制开关和能量转换开关组 装成井下部分电缆车送井下部分到油层位置并连接 地面电源控制柜.地面电源控制柜将井场 220V工频电源经整流 再逆变成600V、1000HZ中频电源由射孔电缆车将中频电源送给井下中频升压 变压器.高压硅堆将中频变压器的输出再整流成 30kV直流高压直流高压经厄流圈给高聚能电容器充电待高聚能电容器充电到能量控制开关的工作阈值时，能量控制开关导通，传递电容器中的储能给能量转换开 关能量转换开关将电容器中电能转换成液体中的机械能（冲击波能量）电爆震的技术基础高聚能电爆震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.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.电爆震将高功率电能转换为机械能作用于油层电爆震的技术原理一液电效应在高压强电场作用下， 液体中的电极会发射电子，电离电极附近的液体分子。

电极发射的电子和液体中被电离出的电子被 电极间强电场加速电离出更多的电子在液体分子被电离的区域形成等离子体通 道随着电离区域的扩展，在电极间形成放电通 道，液体被击穿电爆震的作用机理脉冲放电功率可达 MW量级，产生的冲击波速度达 1000 〜4000m/s冲击波产生的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陡峭的波阵面与近井地带的油层相互作用后， 衰减为“二次脉冲”低频声波，向介质发射新的应力波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， 强电磁场对油层介质产生强生强烈的极化作用对油层岩石的的造缝作用对于油层岩石，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。

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在此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、聚集和利于排出反复转换的压力波与应力波能够改造油层原有 裂缝，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。

电磁脉冲的控水增油作用瞬间变化的放电电流所产生的强电磁脉冲使油、 水的分子强烈极化甚至电离，使原油分子的平均动能 增加，从而达到稀释作用，有利于原油的流动由于水分子是极性分子， 在强电磁场作用下， 水 分子会根据电位梯度和压力梯度所产生的电流随流体 运动方向运动，从而起到控水作用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 透性电爆震的作用结果造缝机理实验[1]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 CT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次造缝机理实验部分岩芯在约30次的作用后产生明显裂纹或炸 裂用3.0MPa压力将密度为1.25 x 103kg/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%再经电脉冲作用后渗透率恢复 66.7%。

提高渗透率实验常压下对两块被污染的岩石处理的结果如表提高渗透率实验电脉冲作用下岩心渗透率的变化情况不同压力下对被污染岩石处理的结果如表电爆震作业范围适用油井电爆震技术适用于油水井除垢、降粘、解堵、增 渗、增产、增注、改善油藏开采效果、提高原油采收 率适用油藏地质条件在处理变形具有脆性破坏特性的致密岩石效果 较好，如灰质白云岩、粉砂岩；变形具有不可逆特性 的岩石一一砂岩的效果稍差；对于纵向具有非均质性质的地层，井下放电处理 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选井原则电爆震技术对地层的处理具有选择性，可优先改 造对注水效果不明显的油层部位，达到增油降水的目 的在放电处理石灰岩或灰质白云岩时，若与酸化工 艺配合进行，在酸的作用下，在岩石内形成通道，进而改善地层的渗透性1) 地层胶结好，油层受到污染堵塞，孔隙度小于30 %渗透率大于0.001 m2 ,含油饱和度大于 10 % 原油粘度小于 10000mPa・s 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)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6) 油层以砾岩、砂砾岩、砂岩、石灰岩为主7) 井内液面离油层顶部高度不大于 500m ,液面 低于20米时应在套管内灌水补充液柱高度8) 油层温度小于100 C电爆震施工工序(1) 起出井下所有油管、油杆2) 下通井规，热洗，刮蜡等，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) 连接电缆车与电爆震解堵仪器5) 将仪器送至井下欲处理的射孔段最下端 (仪器下放速度控制在 50M min以下，当仪器进入目的层段 时，放慢仪器，下放速度约为 10E min)⑹ 放电作业由最下层开始，每 30〜50cm为一个处理 段，自下而上逐级处理，每段放电 20〜50次7) 处理完毕起出井下仪器，上提速度控制在80M min 以下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9) 按要求下生产管柱，完井。

对于储层胶结疏松，出砂严重，固井质量差，套 管严重变形，斜井以及含油饱和度低、距油水边界近 的井不宜采用该技术电爆震与其它采油技术的比较酸化.微生物.各种物理方法超声波水力振动人工地震二次压裂高能气体压裂与化学方法的比较：.电爆震属于物理方法， 与化学方法最大的区 别是不会对地层产生任何污染电爆震产生的能量是油层中液体向远井地带 传送，不需要其它介质酸化解堵后的堵塞物是要依靠地层能量排 除电爆震解堵后的堵塞物依靠自己的作用就能 排出与微生物采油方法的比较：.微生物在温度较高、盐度较大、重金属离子含量较高的油藏条件下易于遭到破坏微生物产生的表面活性剂和生物聚合物有造 成沉淀的危险原油的某些物性对微生物有毒性.理论上还有争议，试验结果还不能做出明确 的解释.国内常用 MEOF^用的油层条件还有：渗透率> 30 X 10-3 卬 m2;地层水矿化度v 150000mg/L;原油黏度v4000mPa・ s与超声波的比较：.作业工序基本相同占用井场时间短.超声波的传输距离小 2吸收衰减系数 以=A • f4散射衰减系数 ：= B,f20kHz超声波向地层渗入的有效深度不超过 3cm 电爆震释放能量有爆炸的特征，具有陡峭的压力脉冲 前沿，能量密度最高。

与水力振荡的比较：.同为声波技术，但电爆震在近井地带的强度 和能量密度高得多水力振荡造不了新缝水力振荡的功率小.水力振荡的频率低，传输距离远与高能气体压裂的比较：高能气体压裂的能量高，能量可控度差高能气体压裂能量释放相对较慢，能量密 度小爆炸物对油层可能对油层构成污染.有可能损坏岩层骨架与二次压裂的比较：.电爆震替代不了压裂，但比同层的二次压裂 有优势压裂是静压，基本上沿原裂缝伸展，造新缝 的可能小电爆震产生的冲击波是各项同性，可能造成新裂缝与人工地震的比较：人工地震设备大、耗能。