專利名稱：用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法及裝置。
技術(shù)背景
目前，對于氣藏，尤其是低滲透致密砂巖氣藏，在鉆井、完井以及生產(chǎn)過程由于水相侵入或者水相在巖石孔道中凝聚所產(chǎn)生的水鎖損害已經(jīng)成為最重要的傷害因素，嚴重制約了儲層的及時發(fā)現(xiàn)、準確評價和經(jīng)濟有效開發(fā)。
現(xiàn)有技術(shù)中，可通過欠平衡鉆井、使用非潤濕相工作液和氣基工作液、降低界面張力等工程技術(shù)措施可以在一定程度上預防水鎖損害。在水鎖損害已經(jīng)產(chǎn)生的情況下，目前可通過深穿透射孔、壓裂、增大壓降、注干氣、延長關(guān)井時間和降低孔道中表面張力等方法來減輕或解除水鎖損害。但上述幾種解除方法，有的效率低下，有的容易產(chǎn)生二次損害，解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的效果并不理想。
另外，目前還采用了地層熱處理技術(shù)，它使用特殊的井下揉性管傳送加熱工具。 通過揉性管注氣并在井下加熱，直接處理井眼周圍，將熱氣注入地層來降低井眼周圍巖石的含水飽和度和提高滲透率。井眼附近熱氣溫度可高達500°C以上，處理半徑約ail，層厚 1. 5 ail。但這種地層加熱技術(shù)采用的是傳統(tǒng)加熱方式，是通過巖石、氣體和水的熱傳導、 對流和輻射來實現(xiàn)的，其設備復雜且需要預熱，加熱時間長，熱損失大，效率低，解除氣層水鎖并不理想。例如《西安石油大學學報》2007年5月第22卷第Sl期的文章“低滲透砂巖氣藏水鎖傷害研究進展”中對水鎖損害的機理以及解除方法進行了總結(jié)。該文章記載了現(xiàn)有的幾種用于解除水鎖損害的方法1、采用氣體或泡沫工作液；2、控制合理的作業(yè)壓差和時間；3、加入處理劑；4、加熱地層。其中加熱地層的方法是通過專用的井底傳輸油管加熱工具注入氣體，加熱使得井筒附近溫度超過500°C，運用強熱蒸發(fā)掉束縛水和圈閉水，使近井帶發(fā)生物理干化，達到消除或緩解水鎖損害的目的。這種方法需要使用的設備比較復雜， 效率低，成本高，且通過實際操作發(fā)現(xiàn)這種方法解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的效果并不理想。
此外，現(xiàn)有的地層微波加熱技術(shù)主要應用于稠油開采領(lǐng)域，也有用來嘗試開采天然氣水合物的報道，但還沒有將其應用于低滲透致密砂巖氣層水鎖損害解除的相關(guān)報道和先例。
中國專利申請201110231169. 4，公布號CN102261238A，公開了一種微波加熱地下油頁巖開采油氣的方法，該方法主要是對地下油頁巖礦層進行水平造縫和垂直造縫，分別生成橫向裂縫和縱向裂縫，在生成的縱向裂縫中注入微波強吸收介質(zhì)；對所述油頁巖礦層和所述微波強吸收介質(zhì)進行直接微波輻射加熱，并使得溫度升高的微波強吸收介質(zhì)傳導加熱所述油頁巖礦層，以及使得生成的油氣通過所述橫向裂縫導出。該文獻涉及的技術(shù)領(lǐng)域是開采油頁巖，解決的技術(shù)問題是加速油頁巖的加熱過程和降低加熱成本，應用的技術(shù)手段是通過微波將微波強吸收介質(zhì)加熱，再通過微波強吸收介質(zhì)來加熱油頁巖礦層，然后使加熱產(chǎn)生的油氣通過橫向裂縫導出。該文獻并沒有給出通過微波加熱來解決低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的技術(shù)方案或技術(shù)啟示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種可有效解除水鎖損害的用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法，包括井筒，通過微波發(fā)生裝置產(chǎn)生微波，使微波由井筒內(nèi)部向井筒周圍的低滲透致密砂巖層傳播，通過微波對低滲透致密砂巖層中的液態(tài)水進行加熱，液態(tài)水被加熱后由氣相和液相兩種形式通過低滲透致密砂巖層的縫隙進入井筒內(nèi)并通過井筒導出。進一步的是先將所述微波發(fā)生裝置設置在井筒內(nèi)部，然后通過微波發(fā)生裝置產(chǎn)生微波。進一步的是所述微波發(fā)生裝置包括微波發(fā)生器和微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)，所述微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)包括進風道和排風道，通過由進風道進入的冷卻氣流對微波發(fā)生器進行冷卻，通過排風道將與微波發(fā)生器進行熱量交換后的冷卻氣流排出。進一步的是所述微波發(fā)生裝置產(chǎn)生的微波的頻率為300MHz 3000MHz。本發(fā)明還提供了一種用于上述方法的裝置，具體為用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的裝置，包括井筒，還包括可產(chǎn)生微波并使微波由井筒內(nèi)部向井筒周圍的低滲透致密砂巖層傳播的微波發(fā)生裝置。進一步的是所述微波發(fā)生裝置包括設置在井筒內(nèi)部的微波發(fā)生器。進一步的是所述微波發(fā)生裝置還包括用于對微波發(fā)生器進行冷卻的微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)。進一步的是所述微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)包括用于向微波發(fā)生器送冷卻氣流的進風道，還包括將與微波發(fā)生器進行熱量交換后的冷卻氣流排出的排風道。本發(fā)明的有益效果是1、可以快速有效的降低低滲透致密砂巖氣層井筒周圍水鎖損害帶的含水飽和度， 恢復和改善近井區(qū)域地層氣相滲透率，實現(xiàn)發(fā)生水鎖損害氣井的產(chǎn)能提高，且不會產(chǎn)生二次損害；2、微波發(fā)生裝置設置在井筒內(nèi)部，可使微波快速進入井筒周圍水鎖損害帶，一方面減少微波因傳輸造成的不必要的損耗，另一面提高對液態(tài)水的加熱效率；3、進風道和排風道的設置可對微波發(fā)生器及時冷卻，保證微波發(fā)生器持續(xù)正常的運轉(zhuǎn)；4、通過調(diào)整微波的頻率，可提高對液態(tài)水加熱效率，進而可提高接觸水鎖損害的效率；5、一方面低滲透致密砂巖層本身就是一種多孔介質(zhì)，另一方面在微波加熱過程中巖石的膨脹、水的體積膨脹和汽化以及對井筒周圍巖石加熱分布的不均會使周圍巖石受力分布不均，從而有助于產(chǎn)生一些微裂縫，提高了地層的滲流能力，上述縫隙可作為水汽和液態(tài)水的排放通道，這樣無需通過其它手段去在低滲透致密砂巖層造縫，從而可降低成本，也可減少對低滲透致密砂巖層結(jié)構(gòu)的損害；6、本發(fā)明的上述裝置通過簡單的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)對水鎖損害快速有效的解除。


圖1為在井筒內(nèi)設置微波發(fā)生器的示意圖。
圖中標記為排風道1，進風道2，磁控管3，激勵腔4，微波輸出窗5，電磁鐵6，井筒 7，電纜8。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法，包括井筒，通過微波發(fā)生裝置產(chǎn)生微波，使微波由井筒內(nèi)部向井筒周圍的低滲透致密砂巖層傳播，通過微波對低滲透致密砂巖層中的液態(tài)水進行加熱，液態(tài)水被加熱后由氣相和液相兩種形式通過低滲透致密砂巖層的縫隙進入井筒內(nèi)并通過井筒導出。上述井筒也就是為了開采氣藏開設的井。由于井筒底部的壓力較大，進入井筒內(nèi)部的液態(tài)水和水汽可由于井筒內(nèi)部的壓力差向井筒開口處上升，進而從井筒內(nèi)導出。另外，也可通過人工方式將井筒內(nèi)部的液態(tài)水和水汽抽出。 此外，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，上述氣層優(yōu)選采用裸眼完井，以防止金屬套管、篩管、襯管等對微波的反射。
采用上述方法，一方面，水鎖損害發(fā)生在較深的地層區(qū)域，而井筒為開井，即與外界連通，發(fā)生水鎖損害的地層中具有一定的原始地層壓力，原始地層壓力大于井筒內(nèi)部壓力，并且液態(tài)水在微波加熱下體積膨脹且一部分液態(tài)水形成水汽，這樣可進一步加大地層壓力與井筒內(nèi)部壓力的壓力差，使得被加熱的液態(tài)水可以由水相和氣相兩種形態(tài)向井筒內(nèi)流動；另一方面，產(chǎn)生的水汽與地層中的天然氣同為氣體，這能夠在一定程度上重新溝通之前的水鎖區(qū)域，使之恢復一定的滲透能力，使之前不能流動的氣體能夠向井筒流動，這些氣體包括水汽和天然氣，隨著水汽不斷向井筒流動，近井地帶的水分越來越少，滲流能力不斷恢復，又能促進水相的進一步排除。
上述微波發(fā)生裝置可設置在井筒外部，然后通過波導管等結(jié)構(gòu)可將微波導入井筒內(nèi)部，但這種方式會使微波產(chǎn)生一定的損耗，為了克服上述不足，先將所述微波發(fā)生裝置設置在井筒內(nèi)部，然后通過微波發(fā)生裝置產(chǎn)生微波，上述微波發(fā)生裝置可通過電纜懸掛進入井筒內(nèi)部。如圖1所示，在井筒內(nèi)部設置微波發(fā)生裝置，該微波發(fā)生裝置可以為微波發(fā)生器，通過微波發(fā)生器產(chǎn)生微波，這樣可使微波以最短途徑進入井筒周圍的低滲透致密砂巖層，可有效減少微波發(fā)生不必要的損耗，進而可提高對液態(tài)水的加熱效率。如圖1所示，該微波發(fā)生器可包括磁控管3，磁控管3周圍環(huán)繞電磁鐵6，電磁鐵6下方為激勵腔4，激勵腔 4下方為微波輸出窗5。
在上述基礎(chǔ)上，由于微波發(fā)生器置于井筒內(nèi)且需要持續(xù)使用，因此需要對微波發(fā)生器進行有效冷卻，以保證微波發(fā)生器持續(xù)正常運轉(zhuǎn)，為了實現(xiàn)上述目的，如圖1所示，所述微波發(fā)生裝置包括微波發(fā)生器和微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)，所述微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)包括進風道2和排風道1，通過由進風道2進入的冷卻氣流對微波發(fā)生器進行冷卻，通過排風道1 將與微波發(fā)生器進行熱量交換后的冷卻氣流排出。進風道2可與井筒外部的冷卻氣源相連，排風道1的開口位于井筒7內(nèi)部，這樣排風道1排出的氣流還可將井筒7內(nèi)的水汽一同攜帶排出至井筒7外部，也就是有利于將進入井筒7內(nèi)部的水汽導出至井筒7外部。
由于微波加熱具有選擇性，為了提高對液態(tài)水的加熱效率，進而提高接觸水鎖損害的效率，所述微波發(fā)生裝置產(chǎn)生的微波的頻率為300MHz 3000MHz。實驗表明，在 300MHz 3000MHz頻段的微波，溫度為25°C時，水的相對介電常數(shù)與損耗角正切的乘積是干燥砂的49 762倍，是干燥黏土的沈 3M倍，水吸收微波能并轉(zhuǎn)化為熱能的效率遠遠高于同一微波場中的儲層骨架顆粒和黏土礦物。例如頻率為915MHz的電磁波，其波長為 32cm，它能穿透近井壁巖石內(nèi)部，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)液態(tài)水整體同時加熱，迅速升溫。這樣能實現(xiàn)微波對液態(tài)水的選擇性快速加熱，有利于提高加熱效率。本發(fā)明的用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的裝置，包括井筒，還包括可產(chǎn)生微波并使微波由井筒內(nèi)部向井筒周圍的低滲透致密砂巖層傳播的微波發(fā)生裝置。該微波發(fā)生裝置可包括設置在井筒外部的微波發(fā)生器以及用于將微波傳導至井筒內(nèi)部的波導管等，優(yōu)選實施方式為該微波發(fā)生裝置包括設置在井筒內(nèi)部的微波發(fā)生器。如圖1所示，在井筒7內(nèi)設置有磁控管3，電磁鐵6和激勵腔4，在激勵腔4下方為微波輸出窗5。在上述基礎(chǔ)上，當微波發(fā)生器置于井筒內(nèi)部時，為了保證微波發(fā)生器長期持續(xù)正常的運轉(zhuǎn)，所述微波發(fā)生裝置還包括用于對微波發(fā)生器進行冷卻的微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)。 該冷卻系統(tǒng)的實施方式有多種，例如可為空調(diào)冷卻系統(tǒng)等。為了使結(jié)構(gòu)簡化，降低使用成本，如圖1所示，所述微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)包括用于向微波發(fā)生器送冷卻氣流的進風道2， 還包括將與微波發(fā)生器進行熱量交換后的冷卻氣流排出的排風道1。
權(quán)利要求
1.用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法，包括井筒，其特征是通過微波發(fā)生裝置產(chǎn)生微波，使微波由井筒內(nèi)部向井筒周圍的低滲透致密砂巖層傳播，通過微波對低滲透致密砂巖層中的液態(tài)水進行加熱，液態(tài)水被加熱后由氣相和液相兩種形式通過低滲透致密砂巖層的縫隙進入井筒內(nèi)并通過井筒導出。
2.如權(quán)利要求1所述的用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法，其特征是先將所述微波發(fā)生裝置設置在井筒內(nèi)部，然后通過微波發(fā)生裝置產(chǎn)生微波。
3.如權(quán)利要求2所述的用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法，其特征是所述微波發(fā)生裝置包括微波發(fā)生器和微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)，所述微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)包括進風道和排風道，通過由進風道進入的冷卻氣流對微波發(fā)生器進行冷卻，通過排風道將與微波發(fā)生器進行熱量交換后的冷卻氣流排出。
4.如權(quán)利要求1所述的用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法，其特征是所述微波發(fā)生裝置產(chǎn)生的微波的頻率為300MHz 3000MHz。
5.用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的裝置，包括井筒，其特征是還包括可產(chǎn)生微波并使微波由井筒內(nèi)部向井筒周圍的低滲透致密砂巖層傳播的微波發(fā)生裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的裝置，其特征是所述微波發(fā)生裝置包括設置在井筒內(nèi)部的微波發(fā)生器。
7.如權(quán)利要求6所述的用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的裝置，其特征是所述微波發(fā)生裝置還包括用于對微波發(fā)生器進行冷卻的微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求7所述的用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的裝置，其特征是所述微波發(fā)生器冷卻系統(tǒng)包括用于向微波發(fā)生器送冷卻氣流的進風道，還包括將與微波發(fā)生器進行熱量交換后的冷卻氣流排出的排風道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于解除低滲透致密砂巖氣層水鎖損害的方法及裝置，可有效解除水鎖損害。該方法包括井筒，通過微波發(fā)生裝置產(chǎn)生微波，使微波由井筒內(nèi)部向井筒周圍的低滲透致密砂巖層傳播，通過微波對低滲透致密砂巖層中的液態(tài)水進行加熱，液態(tài)水被加熱后由氣相和液相兩種形式通過低滲透致密砂巖層的縫隙進入井筒內(nèi)并通過井筒導出。該裝置主要包括可產(chǎn)生微波并使微波由井筒內(nèi)部向井筒周圍的低滲透致密砂巖層傳播的微波發(fā)生裝置。通過上述方法和裝置可以快速有效的降低低滲透致密砂巖氣層井筒周圍水鎖損害帶的含水飽和度，恢復和改善近井區(qū)域地層氣相滲透率，實現(xiàn)發(fā)生水鎖損害氣井的產(chǎn)能提高，且不會產(chǎn)生二次損害。
文檔編號E21B36/00GK102536165SQ20121002655
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者萬里平, 孟英峰, 李永杰, 李皋, 羅兵, 陳一建 申請人:西南石油大學