基於聲波聚焦共振技術破裂巖石的油氣田增產方法及裝置的製作方法

2023-06-07 07:36:01 2

專利名稱：基於聲波聚焦共振技術破裂巖石的油氣田增產方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於聲波聚焦共振技術破裂巖石的油氣田增產方法及裝置，可在井下定位破裂巖石，產生裂縫，提高地層滲透率。
背景技術：
儲層中存在的天然裂縫對油氣田開發起到了雙重作用。儲層中存在的天然裂縫在油氣田開發中的積極作用天然裂縫增加了油層的吸水能力，彌補了滲透率的不足，在裂縫發育區，油水井一般產出和注入能力都比較高，生產效果比較好，特別是對於特低滲透油氣藏，天然裂縫的存在對於改善儲層滲流能力具有重要 作用。儲層中存在的天然裂縫在油氣田開發中的負面影響及其原因分析I、由於天然裂縫在油氣田開發之前已形成，導致在正壓差鑽井和固井作業過程中，天然裂縫會引起井漏問題，造成昂貴的鑽井液漏失，甚至有可能使井報廢；2、由於天然裂縫在空間上發育沒有一定的規律性，往往將油氣田開發不需要連通的區域(甚至是ー些危險區域)也一併連通起來，導致在鑽井、固井、完井、注水和增產改造等過程中產生事故，嚴重影響開發效果。現在的人工造縫方法已比較多且技術日益成熟，但大多數方法(即使是一次小型壓裂)的エ序和成本都比較龐大，然而其實對於一些本身地層滲透性比較好，只是在鑽完井過程中造成了較淺傷害層的油氣井，如果能在傷害區域產生一系列小規模裂縫，已足以將井筒和儲層深部的高滲區連通起來，就沒有必要運用壓裂酸化這類的大型增產改造措施了。如果能有一種簡單、方便、快速的人工造縫方法，在井下根據時間和空間的需要，創造出類似天然裂縫的人工裂縫，不僅可以達到增產的目的，也可以提前為水力壓裂等大規模人工造縫措施創造有利條件。聲波聚焦共振技術在臨床醫學上應用於體外碎石治療結石患者，原理是將體外衝擊波聚焦於結石，使結石因共振而破碎成泥砂狀，經尿道隨尿液排出體外而達到治療目的。

發明內容
本發明的目的在於提供一種基於聲波聚焦共振技術破裂巖石的油氣田增產方法，該方法利用共振原理，通過變頻和聚焦，將聲波能量聚焦在所需要破碎的巖石區域，使其因共振而破裂，產生裂縫。本發明的另一目的還在於提供利用上述方法破裂巖石的裝置，該裝置運用了聲波能量聚焦共振原理，可在井下固定位置，固定範圍內產生人工裂縫，可用於汙染井的增產，也可用於改變巖石應カ狀態，為大型增產改造措施(如水力壓裂)提供有利條件。為了達到上述技術目的，本發明採用以下技術方案一種基於聲波聚焦共振技術破裂巖石的油氣田增產方法，主要是利用聲波聚焦共振破裂巖石，供電電纜為整個裝置提供電源，電源接入電源模塊後通過AC-DC變換將寬範圍的交流電源變換為穩定的直流電源；直流電源通過驅動供電電纜提供給驅動模塊，驅動模塊產生固定頻率的高壓脈衝信號，並且此高壓脈衝信號的頻率值與待破碎巖石的固有頻率接近，高壓脈衝信號經驅動信號電纜驅動聲波聚焦換能器發射出聲波信號，聲波信號經拋物球面聚焦至焦點處；通過調整焦點的位置使其正好落在待破碎巖石上，使巖石因共振而破裂。本發明由於井下環境存在大量的水或其它液體物質便於聲波耦合，效果更佳。驅動模塊產生的高壓脈衝信號的頻率值在聲波聚焦換能器工作頻率範圍內。驅動模塊產生的高壓脈衝信號的頻率值與待破碎巖石的固有頻率接近。
利用上述方法破裂巖石的裝置，主要包括供電電纜、電源模塊、驅動模塊和聲波聚焦換能器，所述供電電纜連接電源模塊，將交流電源變換為穩定的直流電源，所述電源模塊通過驅動供電電纜連接驅動模塊，所述驅動模塊通過驅動信號電纜連接聲波聚焦換能器，所述聲波聚焦換能器面向待破碎巖石處存在一拋物球面，通過調整該拋物球面可改變聲波的聚焦焦距。該裝置的工作原理如下通過電源模塊將交流電源變換為直流電源，直流電源通過驅動供電電纜提供給驅動模塊，驅動模塊產生固定頻率的高壓脈衝信號，並且此高壓脈衝信號的頻率值與待破碎巖石的固有頻率接近，高壓脈衝信號經驅動信號電纜驅動聲波聚焦換能器發射出聲波信號，聲波信號經拋物球面聚焦至焦點，焦點的位置就是待破碎巖石，使其因共振而破裂。待破碎巖石的固有頻率的獲取方法是，採用對擬破裂巖石井段取心，在實驗室進行模擬破裂實驗，通過模擬地層壓力、溫度及流體飽和度等井下條件，對巖心進行預破裂處理，測出井下目的井段巖石的固有頻率。與現有技術相比，本發明的有益效果在於通過聲波能量聚焦，在井下根據時間和空間的需要，破裂巖石，產生裂縫，提高地層滲透率，節約成本。


圖I為本發明裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，進ー步說明本發明。如圖I所示，一種基於聲波聚焦共振技術破裂巖石的油氣田增產裝置，主要包括供電電纜I、電源模塊2、驅動模塊4和聲波聚焦換能器6，所述供電電纜I連接電源模塊2，所述電源模塊2通過驅動供電電纜3連接驅動模塊4，所述驅動模塊4通過驅動信號電纜5連接聲波聚焦換能器6，所述聲波聚焦換能器面向待破碎巖石處存在一拋物球面7，通過調整該拋物球面可改變聲波的聚焦焦距。通過電源模塊2將交流電源變換為直流電源，直流電源通過驅動供電電纜提供給驅動模塊，驅動模塊產生固定頻率的高壓脈衝信號，此高壓脈衝信號經驅動信號電纜使聲波聚焦換能器發射出聲波信號，該聲波信號經拋物球面7聚焦至焦點8，焦點的位置就是待破碎巖石，使其因共振而破裂。
權利要求
1.一種基於聲波聚焦共振技術破裂巖石的油氣田增產方法，主要是利用聲波聚焦共振破裂巖石，供電電纜為整個裝置提供電源，電源接入電源模塊後將交流電源變換為直流電源；直流電源通過驅動供電電纜提供給驅動模塊，驅動模塊產生固定頻率的高壓脈衝信號，並且此高壓脈衝信號的頻率值與待破碎巖石的固有頻率接近，高壓脈衝信號經驅動信號電纜驅動聲波聚焦換能器發射出聲波信號，聲波信號經拋物球面聚焦至焦點處；調整焦點的位置落在待破碎巖石上，使其因共振而破裂。
2.利用如權利要求I所述的方法破裂巖石的裝置，主要包括供電電纜(I)、電源模塊 (2)、驅動模塊(4)和聲波聚焦換能器(6)，其特徵在於，所述供電電纜(I)連接電源模塊(2 )，所述電源模塊(2 )通過驅動供電電纜(3 )連接驅動模塊(4 )，所述驅動模塊(4 )通過驅動信號電纜(5)連接聲波聚焦換能器(6),所述聲波聚焦換能器面向待破碎巖石處存在一拋物球面(7)，通過調整該拋物球面可改變聲波的聚焦焦距。
全文摘要
本發明涉及一種基於聲波聚焦共振技術破裂巖石的油氣田增產方法及裝置，供電電纜連接電源模塊後變換為直流電源，直流電源通過驅動供電電纜提供給驅動模塊，驅動模塊產生固定頻率的高壓脈衝信號，並且此高壓脈衝信號的頻率值與待破碎巖石的固有頻率接近，高壓脈衝信號經驅動信號電纜使聲波聚焦換能器發射出聲波信號，聲波信號經拋物球面聚焦至焦點處，調整焦點的位置使其落在待破碎巖石上。本發明利用共振原理，通過變頻和聚焦，將聲波能量聚焦在所需要破碎的巖石區域，使其因共振而破裂，本發明可在井下固定位置，固定範圍內產生人工裂縫，可用於汙染井的增產，也可用於改變巖石應力狀態，為大型增產改造措施(如水力壓裂)提供有利條件。
文檔編號E21B43/26GK102661139SQ201210142059
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月9日 優先權日2012年5月9日
發明者盧聰, 王其軍, 白翔, 郭建春 申請人:西南石油大學