电脉冲增产技术

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－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℃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

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1.25×103kg/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——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