CN103867166B - 一种超临界二氧化碳高压射流解堵增渗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气井增产设备技术领域，涉及一种超临界二氧化碳高压射流解堵增渗装置及方法，套管套制在油管的外侧，套管和油管之间设置有封隔器，***设置在油管内，并与油管相连；***下方设置有活塞，活塞和***之间填有推进剂；活塞下端制有缸套，活塞在缸套内向下运动；缸套下部设置有导流接头；导流接头上制有喷嘴，喷嘴的出口处制有***片或弹性体；推进剂被***引燃后产生能量推动活塞压缩超临界二氧化碳，***片破碎或弹性体弹出形成的短时间超临界二氧化碳射流波使岩石产生初始裂缝，超临界二氧化碳的低粘度使短时间超临界二氧化碳射流压力扩展裂缝；其结构简单，操作方便，原料易得，成本低，能量利用率高，环境友好。

Description

一种超临界二氧化碳高压射流解堵增渗的方法

技术领域：

本发明属于油气井增产设备技术领域，涉及一种在一次施工中实现油气井近井地层解堵、增渗的设备及工艺，特别是一种超临界二氧化碳高压射流解堵增渗装置及方法。 

背景技术：

油气开采中，油气井近井地层流体流道极易受到堵塞，泄流面积小，近井地层渗透率成为影响油气采收率的一个重要因素，特别是对于完井后受到泥浆污染的油气井和长时间开采后受到各种有机垢和无机垢堵塞的老油气井，其近井地层渗透率低，造成油气采收率下降，目前，通常采用水力酸化压裂造缝增渗，但水力压裂成本高，小则几百万，多则几千万，并且对水敏地层的致密砂岩气和页岩气井，增渗效果并不明显，若采用非水基压裂液，比如液态或泡沫的二氧化碳，虽然有好的增渗效果，但所用设备复杂，原料昂贵，成本高，此外，采用上述压裂方式，硬地层起裂压力高而易损坏油管和套管，不适用于大型卡车进入的山区、沙漠和沼泽地区。针对上述缺点，出现了成本相对低的高能气体压裂和增效射孔技术，但至今没有推广应用，高能气体压力过高易损伤套管，过低不易压裂地层；推进剂的燃烧受温度、压力影响，压力难以预测，也有人提出把强还原剂通过射流带入地层，产生乙炔或氢气，进而压入空气产生***来压裂地层，该方法存在三个问题：一是强还原剂费用昂贵；二是受地层含水量影响，乙炔或氢气的反应速度难以控制，压入的空气易把乙炔或氢气易在达到***极限前携带往地层深处，不能产生***起裂效果；三是对含水率极低的地层和含气地层，比如泥质页岩气储层，该方法不仅难以实现，而且压入的空气易与天然气反应，引起炸井事故。 

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种 超临界二氧化碳高压射流解堵增渗装置及方法，该装置结构简单，成本低，方法易于实现，能有效增加近井地层渗透率。 

为了实现上述目的，本发明涉及的超临界二氧化碳高压射流解堵增渗装置的主体结构包括油管、套管、封隔器、***、推进剂、活塞、缸套、导流接头和喷嘴；套管套制在油管的外侧形成上下通道，套管和油管之间的上下通道内均匀设置有封隔器，封隔器的个数根据实际需要设定；***设置在油管内，并与油管相连，***采用市售的无线或有线***；***下方设置有活塞，活塞和***之间形成的空腔中填有推进剂；活塞下端制有充满超临界二氧化碳的缸套，活塞在缸套内向下运动；缸套下部设置有导流接头，导流接头对缸套中的超临界二氧化碳进行分流和导向；导流接头中间自上而下均匀分布制有1～10个喷嘴，喷嘴的出口处制有***片或弹性体。 

本发明实现超临界二氧化碳高压射流解堵增渗的具体步骤为： 

（1）、***将推进剂引燃，推进剂燃烧产生的能量推动活塞压缩缸套内的超临界二氧化碳，将推进剂燃烧产生的能量转换为二氧化碳的压缩能，实现能量的聚集； 

（2）、当缸套内超临界二氧化碳压力达到10～200MPa时，喷嘴出口处的***片破碎或弹性体弹出形成短时间超临界二氧化碳射流，短时间超临界二氧化碳射流的冲击波使岩石在毫秒内产生初始裂缝，超临界二氧化碳的低粘度使短时间超临界二氧化碳射流压力在裂缝中迅速传播而扩展裂缝； 

（3）、短时间超临界二氧化碳射流射流结束后，封隔器维持3～48小时的高流体压力，使低粘度的超临界二氧化碳在地层中继续渗入和存留，并扩展经短时间超临界二氧化碳射流喷射后的地层裂缝，产生物理化学解堵、增渗作用； 

（4）、封隔器解封后，地层压力高于油气井井筒压力，高密度二氧化碳可从地层中返流，携带出近井地层二氧化碳溶解的有机堵塞物质和无机堵塞物质。 

本发明的工作原理为：一是二氧化碳在1000m以上的深井下以 超临界状态存在，具有很高的压缩性，其密度为200-1200kg/m3，能储存大量的弹性能，形成短时间射流；二是水射流冲击压力为静态压力的70%，而超临界二氧化碳射流破岩效果是水射流的3.3倍，因此超临界二氧化碳射流具有更低的起裂压力，能产生同等程度裂缝；三是超临界二氧化碳具有与水相近的密度，能产生比其它气体更大的冲击力，同时超临界二氧化碳具有与气体相近的粘度，射流压力能在孔隙和裂缝中迅速传播；四是超临界二氧化碳能萃取地层粘土中水分而使粘土收缩、增大孔隙度，表面张力低，易与有机大分子混溶而软化、分解有机垢，能在水存在下与不溶性碳酸盐等无机垢反应生成可溶性碳酸氢盐。 

本发明与现有技术相比，其结构简单，操作方便，原料易得，成本低，能量利用率高，环境友好，同时完成射孔、压裂和二氧化碳除垢排垢，在偏远山区、沙漠等地区均能使用，既实现油气井增产增渗，又实现节能减排，而且避免压力过高而损伤套管。 

附图说明：

图1为本发明涉及的超临界二氧化碳高压射流解堵增渗装置的主体结构原理图。 

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图作进一步说明。 

实施例： 

本实施例涉及的超临界二氧化碳高压射流解堵增渗装置的主体结构包括油管1、套管2、封隔器3、***4、推进剂5、活塞6、缸套7、导流接头8和喷嘴9；套管2套制在油管1的外侧形成上下通道，套管2和油管1之间的上下通道内均匀设置有封隔器3，封隔器3的个数根据实际需要设定；***4设置在油管1内，并与油管1相连，***4采用市售的无线或有线***；***4下方设置有活塞6，活塞6和***4之间形成的空腔中填有推进剂5；活塞6下端制有充满超临界二氧化碳的缸套7，活塞6在缸套7内向下运动；缸套7下部设置有导流接头8，导流接头8对缸套7中的超临界 二氧化碳进行分流和导向；导流接头8中间自上而下均匀分布制有1～10个喷嘴9，喷嘴9的出口处制有***片或弹性体。 

本实施例实现超临界二氧化碳高压射流解堵增渗的具体步骤为： 

（1）、***4将推进剂5引燃，推进剂5燃烧产生的能量推动活塞6压缩缸套7内的超临界二氧化碳，将推进剂5燃烧产生的能量转换为二氧化碳的压缩能，实现能量的聚集； 

（2）、当缸套7内超临界二氧化碳压力达到10～200MPa时，喷嘴9出口处的***片破碎或弹性体弹出形成短时间超临界二氧化碳射流，短时间超临界二氧化碳射流的冲击波使岩石在毫秒内产生初始裂缝，超临界二氧化碳的低粘度使短时间超临界二氧化碳射流压力在裂缝中迅速传播而扩展裂缝； 

（3）、短时间超临界二氧化碳射流射流结束后，封隔器3维持3～48小时的高流体压力，使低粘度的超临界二氧化碳在地层中继续渗入和存留，扩展经短时间超临界二氧化碳射流喷射后的地层裂缝，并产生物理化学解堵、增渗作用； 

（4）、封隔器3解封后，地层压力高于油气井井筒压力，高密度二氧化碳可从地层中返流，携带出近井地层二氧化碳溶解的有机堵塞物质和无机堵塞物质。 

Claims (2)

1.一种超临界二氧化碳高压射流解堵增渗的方法，其特征在于采用超临界二氧化碳高压射流解堵增渗装置实现，具体步骤为：

(1)、***将推进剂引燃，推进剂燃烧产生的能量推动活塞压缩缸套内的超临界二氧化碳，将推进剂燃烧产生的能量转换为二氧化碳的压缩能，实现能量的聚集；

(2)、当缸套内超临界二氧化碳压力达到10～200MPa时，喷嘴出口处的***片破碎或弹性体弹出形成短时间超临界二氧化碳射流，短时间超临界二氧化碳射流的冲击波使岩石在毫秒内产生初始裂缝，超临界二氧化碳的低粘度使短时间超临界二氧化碳射流压力在裂缝中迅速传播而扩展裂缝；

(3)、短时间超临界二氧化碳射流射流结束后，封隔器维持3～48小时的高流体压力，使低粘度的超临界二氧化碳在地层中继续渗入和存留，并扩展经短时间超临界二氧化碳射流喷射后的地层裂缝，产生物理化学解堵、增渗作用；

(4)、封隔器解封后，地层压力高于油气井井筒压力，高密度二氧化碳可从地层中返流，携带出近井地层二氧化碳溶解的有机堵塞物质和无机堵塞物质。

2.根据权利要求1所述超临界二氧化碳高压射流解堵增渗的方法，其特征在于所述超临界二氧化碳高压射流解堵增渗装置的主体结构包括油管、套管、封隔器、***、推进剂、活塞、缸套、导流接头和喷嘴；套管套制在油管的外侧形成上下通道，套管和油管之间的上下通道内均匀设置有封隔器，封隔器的个数根据实际需要设定；***设置在油管内，并与油管相连，***采用市售的无线或有线***；***下方设置有活塞，活塞和***之间形成的空腔中填有推进剂；活塞下端制有充满超临界二氧化碳的缸套，活塞在缸套内向下运动；缸套下部设置有导流接头，导流接头对缸套中的超临界二氧化碳进行分流和导向；导流接头上中间自上而下均匀分布制有1～10个喷嘴，喷嘴的出口处制有***片或弹性体。