一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置

1.本实用新型涉及一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置，可以有效解除致密砂岩储层水相圈闭损害，恢复改善储层渗透率。


背景技术：

2.我国目前已经迈入非常规油气时代，非常规天然气是对产自常规储气层之外的天然气的总称，是基于油气无机生成理论勘探开发出的油气。致密砂岩气与页岩气、煤层气是世界公认的三大非常规天然气，是全球非常规天然气勘探开发的重要领域。随着开采规模不断扩大，致密砂岩气已经成为我国天然气的重要组成部分之一，并逐渐成为非常规天然气开采的主要目标。致密砂岩气的覆压基质渗透率一般小于0.1
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μm2，单井一般无自然产能或自然产能低于工业气流下限，所以一般在工业开采阶段需要水力压裂来进行增渗改造，但是压裂液进入储层后往往不能有效的返排出来，所以会有大量的压裂液滞留在储层内造成水相圈闭损害。水相圈闭损害一旦发生会严重制约气层的经济开发，目前可以通过储层高温热处理技术主动加热储层岩石和流体，使孔隙中的液相迅速蒸发，主动的排出损害带，当热处理的温度达到了岩石的热破裂阈值温度后，还会产生热裂缝，优化渗流网络，显著提升储层的渗流能力。所以研发一种有效的井下加热装置来解除或缓解水相圈闭损害显得至关重要。
3.相较于中国专利公开号cn 102261238 u公开的“微波加热地下油页岩开采油气的方法及其模拟实验系统”，该专利中使用了微波对页岩储层加热，主要是通过向储层中注入微波强吸收介质，使得储层可以有效吸收微波并发热，利用热能来造缝以此提升页岩油气的采收率，但是该专利并没有给出通过微波加热来解决致密砂岩储层水相圈闭损害的技术方案或者技术启示。
4.相较于中国专利公开号cn 102536165 u公开的“用于解除低渗透致密砂岩气层水锁损害的方法及装置”，与本实用新型相比两者中微波的使用对象不同，该专利的使用对象是储层，本实用新型的使用对象是安装在套管内部的双层真空石英内套里的水相；与本实用新型相比两者中微波的使用目的不同，该专利中微波的使用目的是直接加热储层内部的水相，受限于微波发生器功率，该方法的加热范围十分有限，本实用新型的使用目的是利用微波组成井内加热装置加热氮气，最后利用高温氮气加热储层，高温氮气在储层中随着注入压力的增加可以加热的储层范围很广。
5.此外现有的完井方式中绝大部分的完井方式都有金属套管，而金属有屏蔽微波的特点，上述两项专利并没有给出解决方法，所以直接使用微波加热储层仅能在采用裸眼完井的井下使用局限性很大。


技术实现要素：

6.本实用新型解决的技术问题是提供一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：通过一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置，该装置包括：采油树、特制磁控管、隔热罩、悬吊管、双层真空石英内套、安装架、氮气系统、供电系统以及可燃气体检测变送器。
8.进一步的是：所述井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置的核心部分是双层真空石英内套。
9.进一步的是：所述双层真空石英内套外形为管柱形，长度与井深成正比，外径略小于安装架直径，内外两层的真空部分含水，含水量为真空部分容积的1/10左右，通过安装架安装在套管内部(详见附图2)。
10.进一步的是：所述安装架用于安装双层真空石英内套以及悬吊管，其整体金属材质，外形轮廓为圆柱形直径介于套管内径和双层真空石英内套外径之间，其顶部固定在井口主体在套管内部(详见附图3)。
11.进一步的是：所述特制磁控管用于在井下产生超高频电磁波，其外部安装有隔热罩，通过悬吊管以悬挂的方式安装在双层真空石英内套之中
12.进一步的是：所述悬吊管用于将特制磁控管悬挂在双层真空石英内套之中，悬吊管上部固定在安装架的顶部，此外其内部还有供电电缆。
13.进一步的是：所述氮气系统包括氮气发生器和增压泵，二者通过高压管道相连，采用机械密封。
14.进一步的是：所述采油树安装在井口分别与氮气系统和可燃气体检测变送器通过高压管道相连，与采油树相连的系统或装置均采用机械密封。
15.进一步的是：所述供电系统位于地面，包括电缆和电源，电缆从悬吊管内部走线对特制磁控管供电。
16.本实用新型优点及有益效果是：
17.1.相较于其他需要供电的井下加热装置，本实用新型中的井下加热装置功耗低，无需大量供电，无需长时间持续供电，故经济性很好；
18.2.目前已有的一些井下加热装置，由于需要向深井高压供电所以在安全方面风险极高，而本实用新型中的唯一耗电装置就是特制磁控管其电功率相当于家用微波炉，故安全性很高；
19.3.相较于其他的一些井下加热装置，本实用新型中的井下加热装置结构简明，制造方便，所以制造以及维修成本十分低廉；
20.4.目前已有的一些注热干气加热装置，第一波进入储层的气体由于温度不够高很容易对储层造成的冷伤害，本实用新型中的井下加热装置，氮气在到达井下储层段的时候已经是高温氮气，有效避免了上述缺点；
21.5.相较于目前已有的一些注热干气加热装置，本实用新型中的井下加热装置，氮气到达储层段时其温度已经达到了加热储层所需温度，避免了常规注热干气加热的长时间预热期，有效提升了加热效率。
附图说明
22.图1为本实用新型装置的系统示意图
23.图中：1.增压泵，2.氮气发生器，3.氮气系统，4.可燃气体检测变送器，5.采油树，
6.安装架，7.悬吊管，8.套管，9.特制磁控管，10.隔热罩，11.双层真空石英内套，12.储层段，13.射孔裂缝，14.电缆，15.供电系统。
24.图2为双层真空石英内套的直观图与俯视图
25.图中：16.内层，17.外层，18.水相。
26.图3为安装架的直观图
27.图中：19.顶部固定装置，20.悬吊管固定位置。
具体实施方式
28.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
29.参看图1图2图3。
30.加热阶段：将安装架6通过上部固定安装好，然后将双层真空石英内套11安装在安装架6上，将安装有隔热罩10的特制磁控管9通过悬吊管7悬挂在安装架6顶部的悬吊管固定位置20，接下来将采油树5安装至井口，使氮气系统3与采油树5密封连接，最后开启供电系统15对特制磁控管9通电，此时双层真空石英内套11中的水相18被快速加热并蒸发成为高温蒸汽，开启氮气系统3使其通过采油树5向井内加压注入氮气，氮气在到达储层段12以后变为高温氮气经射孔裂缝13进入储层开始加热储层，加热完成后进入返排阶段。
31.返排阶段：开启可燃气体检测变送器4并与采油树5中的返排通道密封连接，随后就可以开始检测返排气体中的天然气浓度。


技术特征：
1.一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置，其特征在于，所述装置包括采油树、特制磁控管、隔热罩、悬吊管、双层真空石英内套、安装架、氮气系统、供电系统以及可燃气体检测变送器，所述双层真空石英内套为整个装置的核心，其主体为两层高强度石英玻璃构成的圆柱管，长度与井深成正比，外径略小于安装架直径并通过安装架安装在套管内部，在两层石英玻璃之间的部分是真空密封的，且内部含有真空容积1/10体积的水。2.如权利要求1所述的一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置，其特征在于，所述安装架为金属材质，外形为圆柱形，直径介于套管内径和双层真空石英内套外径之间，其顶部固定在井口主体在套管内部。3.如权利要求1所述的一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置，其特征在于，所述特制磁控管外部安装有隔热罩，通过悬吊管以悬挂的方式安装在双层真空石英内套之中，所述悬吊管上部固定在安装架的顶部。4.如权利要求1所述的一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置，其特征在于，所述氮气系统包括氮气发生器和增压泵二者通过高压管道相连，采用机械密封。5.如权利要求1所述的一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置，其特征在于，所述采油树安装在井口分别与氮气系统和可燃气体检测变送器通过高压管道相连，与采油树相连的系统或装置均采用机械密封。6.如权利要求1所述的一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置，其特征在于，所述供电系统位于地面，包括电缆和电源，电缆从悬吊管内部走线对特制磁控管供电。

技术总结
本实用新型公开了一种井下超高频电磁波热激解除水相圈闭损害的装置。装置主要包括采油树、特制磁控管、悬吊管、双层真空石英内套、安装架、氮气系统、供电系统以及可燃气体检测变送器。装置以特制磁控管和双层真空石英套管作为加热的核心部分使得常温氮气变为高温氮气。在致密砂岩储层受到水相圈闭损害时，利用该装置在井下加热氮气并通过高温氮气将热量带入储层以此解除水相圈闭损害。本装置结构简明、使用方便、施工成本低而且十分的节能，不仅能有效解除致密砂岩储层水相圈闭损害恢复渗透率，还能利用热能改善并提升储层渗透性。还能利用热能改善并提升储层渗透性。还能利用热能改善并提升储层渗透性。


技术研发人员：王阳 游利军 康毅力 唐际锐 陈一健 谢军
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2021.09.28
技术公布日：2022/3/8