一種超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于油氣井增產(chǎn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲裝置，套管套制在油管的外側(cè)，套管和油管之間設(shè)置有封隔器，起爆器設(shè)置在油管內(nèi)，并與油管相連；起爆器下方設(shè)置有活塞，活塞和起爆器之間填有推進(jìn)劑；活塞下端制有缸套，活塞在缸套內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)；缸套下部設(shè)置有導(dǎo)流接頭；導(dǎo)流接頭上制有噴嘴，噴嘴的出口處制有爆破片或彈性體；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，原料易得，成本低，能量利用率高，環(huán)境友好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實(shí)用新型屬于油氣井增產(chǎn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種在一次施工中實(shí)現(xiàn)油氣井近井地層解堵、增滲的設(shè)備，特別是一種超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲裝置。
【背景技術(shù)】:
[0002]油氣開(kāi)采中，油氣井近井地層流體流道極易受到堵塞，泄流面積小，近井地層滲透率成為影響油氣采收率的一個(gè)重要因素，特別是對(duì)于完井后受到泥漿污染的油氣井和長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)采后受到各種有機(jī)垢和無(wú)機(jī)垢堵塞的老油氣井，其近井地層滲透率低，造成油氣采收率下降，目前，通常采用水力酸化壓裂造縫增滲，但水力壓裂成本高，小則幾百萬(wàn)，多則幾千萬(wàn)，并且對(duì)水敏地層的致密砂巖氣和頁(yè)巖氣井，增滲效果并不明顯，若采用非水基壓裂液，比如液態(tài)或泡沫的二氧化碳，雖然有好的增滲效果，但所用設(shè)備復(fù)雜，原料昂貴，成本高，此外，采用上述壓裂方式，硬地層起裂壓力高而易損壞油管和套管，不適用于大型卡車(chē)進(jìn)入的山區(qū)、沙漠和沼澤地區(qū)。針對(duì)上述缺點(diǎn)，出現(xiàn)了成本相對(duì)低的高能氣體壓裂和增效射孔技術(shù)，但至今沒(méi)有推廣應(yīng)用，高能氣體壓力過(guò)高易損傷套管，過(guò)低不易壓裂地層；推進(jìn)劑的燃燒受溫度、壓力影響，壓力難以預(yù)測(cè)，也有人提出把強(qiáng)還原劑通過(guò)射流帶入地層，產(chǎn)生乙炔或氫氣，進(jìn)而壓入空氣產(chǎn)生爆炸來(lái)壓裂地層，該方法存在三個(gè)問(wèn)題:一是強(qiáng)還原劑費(fèi)用昂貴；二是受地層含水量影響，乙炔或氫氣的反應(yīng)速度難以控制，壓入的空氣易把乙炔或氫氣易在達(dá)到爆炸極限前攜帶往地層深處，不能產(chǎn)生爆炸起裂效果；三是對(duì)含水率極低的地層和含氣地層，比如泥質(zhì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層，該方法不僅難以實(shí)現(xiàn)，而且壓入的空氣易與天然氣反應(yīng)，引起炸井事故。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，方法易于實(shí)現(xiàn)，能有效增加近井地層滲透率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型涉及的超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲裝置的主體結(jié)構(gòu)包括油管、套管、封隔器、起爆器、推進(jìn)劑、活塞、缸套、導(dǎo)流接頭和噴嘴；套管套制在油管的外側(cè)形成上下通道，套管和油管之間的上下通道內(nèi)均勻設(shè)置有封隔器，封隔器的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定；起爆器設(shè)置在油管內(nèi)，并與油管相連，起爆器采用市售的無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)起爆器；起爆器下方設(shè)置有活塞，活塞和起爆器之間形成的空腔中填有推進(jìn)劑；活塞下端制有充滿(mǎn)超臨界二氧化碳的缸套，活塞在缸套內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)；缸套下部設(shè)置有導(dǎo)流接頭，導(dǎo)流接頭對(duì)缸套中的超臨界二氧化碳進(jìn)行分流和導(dǎo)向；導(dǎo)流接頭中間自上而下均勻分布制有I?10個(gè)噴嘴，噴嘴的出口處制有爆破片或彈性體。
[0005]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲的具體步驟為:
[0006](I)、起爆器將推進(jìn)劑引燃，推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生的能量推動(dòng)活塞壓縮缸套內(nèi)的超臨界二氧化碳，將推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為二氧化碳的壓縮能，實(shí)現(xiàn)能量的聚集；[0007](2)、當(dāng)缸套內(nèi)超臨界二氧化碳?jí)毫_(dá)到10?200MPa時(shí)，噴嘴出口處的爆破片破碎或彈性體彈出形成短時(shí)間超臨界二氧化碳射流，短時(shí)間超臨界二氧化碳射流的沖擊波使巖石在毫秒內(nèi)產(chǎn)生初始裂縫，超臨界二氧化碳的低粘度使短時(shí)間超臨界二氧化碳射流壓力在裂縫中迅速傳播而擴(kuò)展裂縫；
[0008](3)、短時(shí)間超臨界二氧化碳射流射流結(jié)束后，封隔器維持3?48小時(shí)的高流體壓力，使低粘度的超臨界二氧化碳在地層中繼續(xù)滲入和存留，并擴(kuò)展經(jīng)短時(shí)間超臨界二氧化碳射流噴射后的地層裂縫，產(chǎn)生物理化學(xué)解堵、增滲作用；
[0009](4)、封隔器解封后，地層壓力高于油氣井井筒壓力，高密度二氧化碳可從地層中返流，攜帶出近井地層二氧化碳溶解的有機(jī)堵塞物質(zhì)和無(wú)機(jī)堵塞物質(zhì)。
[0010]本實(shí)用新型的工作原理為:一是二氧化碳在IOOOm以上的深井下以超臨界狀態(tài)存在，具有很高的壓縮性，其密度為200-1200kg/m3，能儲(chǔ)存大量的彈性能，形成短時(shí)間射流；二是水射流沖擊壓力為靜態(tài)壓力的70%，而超臨界二氧化碳射流破巖效果是水射流的3.3倍，因此超臨界二氧化碳射流具有更低的起裂壓力，能產(chǎn)生同等程度裂縫；三是超臨界二氧化碳具有與水相近的密度，能產(chǎn)生比其它氣體更大的沖擊力，同時(shí)超臨界二氧化碳具有與氣體相近的粘度，射流壓力能在孔隙和裂縫中迅速傳播；四是超臨界二氧化碳能萃取地層粘土中水分而使粘土收縮、增大孔隙度，表面張力低，易與有機(jī)大分子混溶而軟化、分解有機(jī)垢，能在水存在下與不溶性碳酸鹽等無(wú)機(jī)垢反應(yīng)生成可溶性碳酸氫鹽。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，原料易得，成本低，能量利用率高，環(huán)境友好，同時(shí)完成射孔、壓裂和二氧化碳除垢排垢，在偏遠(yuǎn)山區(qū)、沙漠等地區(qū)均能使用，既實(shí)現(xiàn)油氣井增產(chǎn)增滲，又實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，而且避免壓力過(guò)高而損傷套管。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0012]圖1為本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0013]下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]實(shí)施例:
[0015]本實(shí)施例涉及的超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲裝置的主體結(jié)構(gòu)包括油管1、套管2、封隔器3、起爆器4、推進(jìn)劑5、活塞6、缸套7、導(dǎo)流接頭8和噴嘴9 ;套管2套制在油管I的外側(cè)形成上下通道，套管2和油管I之間的上下通道內(nèi)均勻設(shè)置有封隔器3，封隔器3的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定；起爆器4設(shè)置在油管I內(nèi)，并與油管I相連，起爆器4采用市售的無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)起爆器；起爆器4下方設(shè)置有活塞6，活塞6和起爆器4之間形成的空腔中填有推進(jìn)劑5 ;活塞6下端制有充滿(mǎn)超臨界二氧化碳的缸套7，活塞6在缸套7內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)；缸套7下部設(shè)置有導(dǎo)流接頭8，導(dǎo)流接頭8對(duì)缸套7中的超臨界二氧化碳進(jìn)行分流和導(dǎo)向；導(dǎo)流接頭8中間自上而下均勻分布制有I?10個(gè)噴嘴9，噴嘴9的出口處制有爆破片或彈性體。
[0016]本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲的具體步驟為:
[0017](I)、起爆器4將推進(jìn)劑5引燃，推進(jìn)劑5燃燒產(chǎn)生的能量推動(dòng)活塞6壓縮缸套7內(nèi)的超臨界二氧化碳，將推進(jìn)劑5燃燒產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為二氧化碳的壓縮能，實(shí)現(xiàn)能量的聚集；
[0018](2)、當(dāng)缸套7內(nèi)超臨界二氧化碳?jí)毫_(dá)到10?200MPa時(shí)，噴嘴9出口處的爆破片破碎或彈性體彈出形成短時(shí)間超臨界二氧化碳射流，短時(shí)間超臨界二氧化碳射流的沖擊波使巖石在毫秒內(nèi)產(chǎn)生初始裂縫，超臨界二氧化碳的低粘度使短時(shí)間超臨界二氧化碳射流壓力在裂縫中迅速傳播而擴(kuò)展裂縫；
[0019](3)、短時(shí)間超臨界二氧化碳射流射流結(jié)束后，封隔器3維持3?48小時(shí)的高流體壓力，使低粘度的超臨界二氧化碳在地層中繼續(xù)滲入和存留，擴(kuò)展經(jīng)短時(shí)間超臨界二氧化碳射流噴射后的地層裂縫，并產(chǎn)生物理化學(xué)解堵、增滲作用；
[0020](4)、封隔器3解封后，地層壓力高于油氣井井筒壓力，高密度二氧化碳可從地層中返流，攜帶出近井地層二氧化碳溶解的有機(jī)堵塞物質(zhì)和無(wú)機(jī)堵塞物質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種超臨界二氧化碳高壓射流解堵增滲裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括油管、套管、封隔器、起爆器、推進(jìn)劑、活塞、缸套、導(dǎo)流接頭和噴嘴；套管套制在油管的外側(cè)形成上下通道，套管和油管之間的上下通道內(nèi)均勻設(shè)置有封隔器，封隔器的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定；起爆器設(shè)置在油管內(nèi)，并與油管相連，起爆器采用市售的無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)起爆器；起爆器下方設(shè)置有活塞，活塞和起爆器之間形成的空腔中填有推進(jìn)劑；活塞下端制有充滿(mǎn)超臨界二氧化碳的缸套，活塞在缸套內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)；缸套下部設(shè)置有導(dǎo)流接頭，導(dǎo)流接頭對(duì)缸套中的超臨界二氧化碳進(jìn)行分流和導(dǎo)向；導(dǎo)流接頭上中間自上而下均勻分布制有I?10個(gè)噴嘴，噴嘴的出口處制有爆破片或彈性體。
【文檔編號(hào)】E21B43/11GK203783546SQ201420153126
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】倪紅堅(jiān), 李木坤, 王瑞和, 霍洪俊 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)