基于电磁加热激发的热源压裂方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于电磁加热激发的热源压裂方法及装置，依靠电磁加热的原理控制和激发井下含能燃料的热源产生大量气体，在相对封闭的环境中，通过气体压力的累积和快速释放对周围地层做功，在地层中产生大量裂缝，从而改造地层达成增加油气井产能的效果。与现有技术相比，本发明专利技术所达成的有益效果是：由电磁加热直接激发热源含能燃料，热效率高，可控性强，易于组成多级别压力源；各类部件便与标准化，易于生产；构造简单、不涉及点火器材，避免传统多类火工品分类管理和使用中的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
基于电磁加热激发的热源压裂方法及装置
本专利技术涉及油气井增产领域，特别涉及油气水井作业中一种基于电磁加热激发的热源压裂方法及装置。
技术介绍
随着油气井生产的进行，油流通道堵塞日趋严重，渗流阻力不断增大，从而导致油井产量或注水井注水量不断下降，必须采用相应措施来解决堵塞问题，由含能材料燃烧产生大量气体的压裂技术就是油气水井高效解堵措施之一，通常被称作高能气体压裂，又被称为热化学造缝技术、火箭推进剂增产技术、多级脉冲加载压裂等，其本质均是利用含能药剂在井底燃烧产生的高温高压气体的作用。传统的气体发生系统主要是由火工部件组成，通常有激发装置、点火部件、传火部件、主装药（含能药柱）和其他辅件，激发装置将电能或机械能，通过点火部件如各种点火头、雷管、导爆索，引燃传火部件或是主装药。专利CN93212044X常温无壳体气体发生器和CN200710143813一种提环式芯管连接高能气体压裂弹，均提及带有中心支撑管的药柱，由点火部件将中心管内传火药引燃，由此点燃整个药柱。此类技术由两类以上火工品部件协同完成，衔接中会有各种问题，甚至造成事故，也由于火工品安全的需要，必须分级管理，增加了运营成本和风险。专利CN931032938一种油气层高能气体压裂方法，采用电缆通电加热电阻丝引燃固体推进剂药柱。此项技术涉及的火工品仅有一项（固体推进剂），虽然应用了较少的火工产品，但其用电阻丝需预先铸与药柱中，其热效率，发火可靠性不及使用专用点火部件的方式。电磁加热是现今工业领域和民用设备中最广泛的一种加热方式，电磁加热器是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的装置。电磁控制器将220V/380V,50/60Hz的交流电经整流电路整流变成直流电，再经过控制电路将直流电转换成频率为20-40KHz的高频高压电，高速变化的高频高压电流流过线圈会产生高速变化的交变磁场，当磁场内的交变磁力线通过导磁性金属材料时会在金属体内产生无数的小涡流，使金属材料本身自行高速发热，从而达到加热金属材料的目的。专利技术人综合高能气体压裂研究现状，以电磁加热技术为基础，结合井下地层特定的条件开发出基于电磁加热激发的热源压裂方法及装置，该技术可控性强，热效率高，易于组成多形式压力源，便与标准化，易于生产，更为安全、可靠。
技术实现思路
为解决现有技术中的问题，本专利技术提供基于电磁加热激发的热源压裂方法及装置。本专利技术的技术方案是：地面电磁控制器将高频高压电流通过电缆输送到井下，由磁感线圈转化为交变磁场，热源燃料表面或内部的导磁性金属材料在交变磁场中迅速发热，并直接引发燃料迅速燃烧，产生大量气体，导致相对封闭的井下压力急剧升高，当压力超过地层破裂压力时对周围地层做功，在地层中产生大量裂缝，从而改造地层达成增加油气井产能的目的，此项技术由相对封闭的井下环境、电磁感应系统、热源燃料模块三个部分组成。所述热源燃料模块，主要为推进剂、发射药或其他含氧化剂的含能材料，其关键在于热源燃料模块内部或表面存在导磁性金属（铁、钴、镍）材料，通过控制导磁性金属材料的数量、形状、位置，从而控制热源产生气体的速度和数量。所述热源燃料模块，可封装成特定的形状，由电缆串在一起使用。所述电磁感应系统主要由地面电磁控制器、油井电缆和磁感线圈组件组成。所述相对封闭的环境，是由井液、封堵物、井壁共同圈闭成的空间。与现有技术相比，本专利技术所达成的有益效果是：1、构造简单，无火工品点火部件，避免传统多类火工品管理和使用中的安全隐患。2、由电磁直接激发热源燃料，热效率高，可控性强，易于组成多形式压力源。3、各类部件便与标准化，易于生产。附图说明图1为本专利技术一个实施例工作示意图。图2为本专利技术一个实施例工作示意图的局部放大图。图3为本专利技术一个实施例的热源燃料剖视图。图4为本专利技术一个实施例的不同结构的热源燃料剖视图。附图标记说明：井壁1、感应线圈组件2、热源燃料模块3、封堵物4、地层5、井液6、井身7、油井电缆8、电磁控制系统9、导磁金属材料填充物10、导磁金属材料内壁11。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步阐述。如图1、图2、图3、图4所示，本专利技术的一个实施例基于电磁激发的热源压裂工作系统，该系统由相对封闭的井下环境、电磁感应系统、热源燃料模块三个部分组成。其中，由井壁1、封堵物4、井液6圈闭成的空间构成相对封闭的井下环境；由感应线圈组件2、油井电缆8、电磁控制系统9构成电磁感应系统；由含能燃料、导磁金属（铁、钴、镍）材料填充物10或是导磁金属材料内壁11构成热源燃料模块3，含能燃料可以为固体推进剂或是发射药。具体实施方案是，含能燃料中加入导磁金属材料填充物10制成热源燃料模块3，由油井电缆8通过感应线圈组件2下到井下目的层，同时或之后下入封堵物4，这样由井壁1、封堵物4、井液6圈闭成的空间构成相对封闭的井下环境，在此条件下，开启地面电磁控制系统9，将高频高压电流通过油井电缆8输送到井下感应线圈组件2中，产生高速变化的交变磁场，交变磁场通过热源燃料模块3中的导磁性金属材料时，由于电磁感应发热，直接引发燃料的迅速燃烧，产生大量气体，使相对封闭的环境中压力急剧升高，当压力超过地层破裂压力时对周围地层做功，完成对地层5的压裂改造。作为优选的实施方案，热源燃料模块3可以固体推进剂为燃料，也可以发射药为燃料，或其他含氧化剂的燃料，其关键在于燃料模块内部或表面存在导磁性金属（铁、钴、镍）材料，通过控制导磁性金属材料的数量、形状、位置，从而控制热源燃料模块3产生气体的速度和数量。作为优选的实施方案，多节热源燃料模块3可穿挂组装在感应线圈组件2和油井电缆8上，便于使用。作为优选的实施方案，封堵物4的投入量根据井段情况确定，也可不放。在投放热源燃料模块3的同时下入封堵物4，当达到目的地层时，封堵物4与井液6共同形成阻隔层，阻止高能气体的快速逸失。当不使用封堵物4时，完全依靠井液6的压档阻止气体的逸失，需要提供足够多的井液，具体情况依据井的状况确定。本说明书中所提到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一实施例。进一步说，结合任何一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本专利技术范围内。尽管这里参照多个解释性实施例对本专利技术进行了描述，但是，应该理解，该领域技术人员可以设计出很多其他修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对本领域技术人员来说，其他的用途也是明显的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于电磁加热激发的热源压裂方法及装置，由相对封闭的井下环境、电磁感应系统、热源燃料模块三个部分组成，其特征在于由电磁加热激发热源燃料迅速产生大量气体在相对封闭的环境下对地层进行改造。

【技术特征摘要】
1.基于电磁加热激发的热源压裂方法，由相对封闭的井下环境、电磁感应系统、热源燃料模块三个部分组成，其特征在于由电磁直接加热激发热源燃料迅速产生大量气体在相对封闭的环境下对地层进行改造；所述热源燃料模块内部或表面存在导磁性金属材料，铁、...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：刘玉明，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23