阅读说明：本技术 一种油气井下微波热激解除水相损害的装置与方法 (Device and method for removing water phase damage through oil gas underground microwave thermal shock ) 是由 游利军 王阳 康毅力 唐际锐 陈一健 谢军 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种油气井下微波热激解除水相损害的装置与方法。该装置主要包括安装架、可燃气体检测变送器、双层真空石英内套、特制磁控管、隔热罩、悬吊管、供电系统、氮气系统以及采油树。该方法主要通过磁控管产生微波,加热双层真空石英内套里的水相使其变为高温蒸汽。在热激解除致密砂岩储层水相圈闭损害时开启该装置,然后通过氮气系统向井内加压注入氮气,氮气和双层真空石英内套发生强制对流换热到达储层段后被加热成高温氮气随后经射孔裂缝进入储层,并沿着储层裂缝面将热能带进储层深部。通过上述装置和方法不但可以解除储层的水相圈闭损害还可以利用高温氮气在一定程度上改善储层的渗透性提升致密砂岩气藏的采收率。(The invention discloses a device and a method for removing water phase damage by oil gas underground microwave thermal shock. The device mainly comprises a mounting rack, a combustible gas detection transmitter, a double-layer vacuum quartz inner sleeve, a special magnetron, a heat shield, a suspension pipe, a power supply system, a nitrogen system and a Christmas tree. The method mainly uses a magnetron to generate microwave to heat the water phase in the double-layer vacuum quartz inner sleeve to change the water phase into high-temperature steam. The device is started when the water phase trap damage of the compact sandstone reservoir is removed through heat shock, then nitrogen is injected into the well under pressure through a nitrogen system, the nitrogen and the double-layer vacuum quartz inner sleeve generate forced convection heat exchange to reach the reservoir section, then the nitrogen is heated into high-temperature nitrogen, the high-temperature nitrogen enters the reservoir through the perforation cracks, and heat energy is brought into the deep part of the reservoir along the crack surface of the reservoir. By the device and the method, not only can the water phase trapping damage of the reservoir be relieved, but also the permeability of the reservoir can be improved to a certain extent by utilizing high-temperature nitrogen, and the recovery ratio of the tight sandstone gas reservoir is improved.)

一种油气井下微波热激解除水相损害的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种油气井下微波热激解除水相损害的装置与方法，可以有效解除致密砂岩储层的水相圈闭损害，提升气藏采收率。

背景技术

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0.1×10-3μm2，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和方法来解除或缓解水相圈闭损害显得至关重要。

相较于中国专利公开号CN 102261238U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”，该发明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，但是该发明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。

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”，与本发明相比两者中微波的使用对象不同，该发明的使用对象是储层，本发明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，与本发明相比两者中微波的使用目的不同，该发明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，本发明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。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，上述两种发明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。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种油气井下微波热激解除水相损害的装置与方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过一种油气井下微波热激解除水相损害的装置，该装置包括：安装架、可燃气体检测变送器、双层真空石英内套、特制磁控管、隔热罩、悬吊管、供电系统、氮气系统以及采油树。

进一步的是：所述井下微波热激解除水相圈闭损害装置的核心部分是特制磁控管和双层真空石英内套。

进一步的是：所述特制磁控管用于在井下产生微波，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。

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。

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，综合考虑压力承受极限以及所需温度，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)。

进一步的是：所述安装架为金属材质，用于安装双层真空石英内套以及悬吊管，其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，其上部固定在井口主体在套管内部(详见附图3)。

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。

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。进一步的是：所述可燃气体检测变送器用于检测返排气体中可燃气体浓度。

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相连，其加热阶段用于氮气系统向井下注入氮气，返排阶段将返排气体从井口排出，并将其送向可燃气体检测变送器。

本发明还提供了一种通过上述装置实现油气井下热激解除水相圈闭损害的方法。

进一步的是：首先是井下加热阶段，此阶段特制磁控管在井内产生微波加热双层真空石英内套里的水相使其成为高温蒸汽，然后氮气系统从井口通过采油树向井内加压注入氮气，氮气在到达井底储层段之前和双层真空石英内套发生强制对流换热被加热成高温氮气经射孔孔眼进入储层，并沿着储层的裂缝面进入储层深部，当氮气的注入压力达到原始储层压力的1.05-1.10倍时保持该压力注气，持续一段时间后停止注气，关闭电源。

进一步的是：井下加热阶段结束后随即进入返排阶段，此时开启可燃气体检测变送器，当返排气体的天然气浓度达到预设标准时即可认为返排结束，水相圈闭损害解除。

本发明优点及有益效果是：

1.相较于其他井下加热装置，本发明中的井下加热装置功耗低、节能且无需长时间持续供电所以经济性很好；

2.相较于其他井下加热装置，本发明中的井下加热装置无需向深井高压供电，且本发明中的唯一耗电装置就是特制磁控管其功率很低，故安全性很好；

3.相较于其他井下加热装置，本发明中的井下加热装置结构简明、容易制造，所以制造以及维修成本十分低廉；

4.相较于其他井下加热方法，本发明中的井下加热方法，氮气在到达井下储层段的时候已经是高温氮气，所以有效避免了其他从井口直接注入热干气加热方法中第一波进入储层的气体对储层造成的冷伤害；

5.相较于其他井下加热方法，本发明中的井下加热方法，氮气到达储层段时温度已经达到了加热储层所需温度，所以避免了常规注热干气加热储层的长时间预热期，有效提升了加热效率。

附图说明

图1为本发明在井场施工过程流程图

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。

图2为双层真空石英内套的直观图与俯视图

图中：16.内层，17.外层，18.水相。

图3为安装架的直观图

图中：19.顶部固定装置，20.悬吊管固定位置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参看图1图2图3。

加热阶段：本阶段首先将安装架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，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，当注入压力达到原始地层的1.05-1.10倍时停止注入氮气，关闭供电系统15，随即进入返排阶段。

返排阶段：本阶段首先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，然后开始检测返排气体中的天然气浓度，当返排气体的天然气浓度达到预设标准时即可认为返排结束，水相圈闭损害解除。