帶有固有頻率測量單元的頁巖氣井增產(chǎn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于頁巖氣井井下開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有固有頻率測量單元的頁巖氣井增產(chǎn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國頁巖氣資源豐富，可采儲量居世界前列，隨著天然氣供給缺口的持續(xù)擴(kuò)大，我國政府越來越關(guān)注頁巖氣的勘探和開發(fā)。頁巖氣井是頁巖氣的采集、生產(chǎn)場所，目前，由于國內(nèi)頁巖氣井勘探開發(fā)技術(shù)尚處于起步階段，與美國等世界發(fā)達(dá)國家有較大差距；同時(shí)，我國頁巖巖層的構(gòu)造、組成與其它國家有較大差異，許多技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)無法直接借鑒和引進(jìn)，導(dǎo)致國內(nèi)頁巖氣井單井產(chǎn)量普遍偏低，成為制約中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
[0003]電脈沖、電爆振、超聲波、水力振蕩、等離體脈沖等傳統(tǒng)的油氣井單井增產(chǎn)方法都是通過物理介質(zhì)直接作用于井下頁巖層，從而提高油氣采收率，如專利“基于重復(fù)頻率沖擊波的地面抽采煤層氣井改造方法”(申請?zhí)?201110027312.8)，就是通過水介質(zhì)火花開關(guān)在煤層的水中進(jìn)行重復(fù)頻率高電壓脈沖放電，通過液電效應(yīng)在煤層水中激起高強(qiáng)沖擊波并作用于煤層，從而創(chuàng)造新的煤層裂縫，解除堵塞，提升煤層氣采收率，但是這類現(xiàn)有技術(shù)有效距離通常較短，只能作用于近井地帶的地層，因此采收率提升有限。
[0004]研究發(fā)現(xiàn)，影響頁巖氣富集及成藏的因素與泥頁巖本身的孔隙度、滲透率、楊氏模量、泊松比等各項(xiàng)參數(shù)有關(guān)，特別地，若能夠以固有頻率向井下泥頁巖層發(fā)射大功率機(jī)械波，使巖層內(nèi)的微孔隙、微裂隙數(shù)量因共振而增加，提高泥頁巖的滲透率和解吸力，將是提升頁巖氣采收率，增加單井產(chǎn)量最直接、有效的方法，與傳統(tǒng)方法相比，能夠作用于泥頁巖巖層深部，且不易對巖層造成損傷。專利“基于聲波聚焦共振技術(shù)破裂巖石的油氣田增產(chǎn)方法及裝置”(申請?zhí)?201210142059.5)公開了一種基于聲波共振技術(shù)的油氣田增產(chǎn)方法和裝置，但是在該專利中，井下巖層固有頻率的測量仍需要事先進(jìn)行鉆井取心作業(yè)，然后在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行模擬破裂實(shí)驗(yàn)，通過模擬地層壓力、溫度及流體飽和度等井下條件，對巖心進(jìn)行預(yù)破裂處理，測出采樣巖石的固有頻率，測量分析過程不僅復(fù)雜、低效，而且成本昂貴，不能滿足頁巖氣井的實(shí)際生產(chǎn)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種帶有固有頻率測量單元的頁巖氣井增產(chǎn)裝置，能夠在井下直接測定泥頁巖層的固有頻率，然后以此頻率向巖層發(fā)射大功率機(jī)械波以形成共振，從而有效改善泥頁巖層的滲透率和解吸力，解決現(xiàn)有技術(shù)效率低、成本高，不能滿足頁巖氣實(shí)際生產(chǎn)需要的問題，實(shí)現(xiàn)頁巖氣井單井的增產(chǎn)增效。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種帶有固有頻率測量單元的頁巖氣井增產(chǎn)裝置，主要包括地面控制單元、井下裝置和鎧裝電纜，地面控制單元包括電源模塊、控制模塊、工控機(jī)，地面控制單元在井口對井下裝置實(shí)施控制;井下裝置置于井下，豎直居中，地面控制單元和井下裝置間通過鎧裝電纜實(shí)現(xiàn)信號傳輸和供電，其特征在于:所述井下裝置由固有頻率測量單元和大功率聲波發(fā)射單元組成，固有頻率測量單元安裝在大功率聲波發(fā)射單元下部；固有頻率測量單元包括聲波發(fā)射換能器、聲波接收換能器、掃頻聲發(fā)射模塊、基于DSP芯片或ARM技術(shù)的嵌入式數(shù)字信號采集分析模塊;大功率聲波發(fā)射單元包括大功率聲波發(fā)射換能器、基于DSP芯片或ARM技術(shù)的嵌入式聲發(fā)射激勵(lì)模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊;所述固有頻率測量單元通過頁巖氣井壁上的射孔孔眼測量井下泥頁巖層的固有頻率并傳輸給大功率聲波發(fā)射單元;所述大功率聲波發(fā)射單元通過射孔孔眼以固有頻率向泥頁巖層發(fā)射大功率機(jī)械波，使巖層產(chǎn)生共振。
[0008]如上所述一種帶有固有頻率測量單元的頁巖氣井增產(chǎn)裝置，其特征在于:所述聲波發(fā)射換能器和聲波接收換能器處于同一徑向平面并對稱設(shè)置，聲波發(fā)射換能器以一定傾角對準(zhǔn)射孔孔眼，向泥頁巖層發(fā)射聲波;聲波接收換能器以相同傾角對準(zhǔn)同一射孔孔眼，接收泥頁巖層的反射聲波。
[0009]如上所述一種帶有固有頻率測量單元的頁巖氣井增產(chǎn)裝置，其特征在于:所述聲波發(fā)射換能器和聲波接收換能器為同一聲波換能器，既可發(fā)射聲波，也可接收聲波，在徑向和軸向上均對準(zhǔn)射孔孔眼。
[0010]如上所述一種帶有固有頻率測量單元的頁巖氣井增產(chǎn)裝置，其特征在于:所述掃頻聲發(fā)射模塊的頻率范圍為30?300Hz。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:在井下直接測定泥頁巖層的固有頻率，然后以此頻率向巖層發(fā)射大功率機(jī)械波以形成共振，能夠作用于泥頁巖巖層深部，且不易損傷巖層，有效改善了泥頁巖層的滲透率和解吸力，使頁巖氣井增產(chǎn)增效，滿足頁巖氣的實(shí)際生產(chǎn)需要。
【附圖說明】
[0012]本發(fā)明【附圖說明】如下:
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為固有頻率測量單元第一實(shí)施例的工作示意圖；
[0015]圖3為固有頻率測量單元第二實(shí)施例的工作示意圖；。
[0016]1地面控制單元;2井下裝置;21大功率聲波發(fā)射單元;22固有頻率測量單元;3銷裝電纜;4射孔孔眼;5頁巖氣井井壁;6泥頁巖層;7聲波發(fā)射換能器;8聲波接收換能器;9可發(fā)可收的聲波換能器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0018]—種帶有固有頻率測量單元的頁巖氣井增產(chǎn)裝置，主要包括地面控制單元1、井下裝置2和鎧裝電纜3，地面控制單元1包括電源模塊、控制模塊、工控機(jī)，地面控制單元1在井口對井下裝置2實(shí)施控制;井下裝置2置于井下，豎直居中，井中的水充當(dāng)了井下裝置2與井下泥頁巖層6間的耦合劑，地面控制單元1和井下裝置2通過鎧裝電纜3實(shí)現(xiàn)信號傳輸和供電，其特征在于:所述井下裝置2由固有頻率測量單元22和大功率聲波發(fā)射單元21組成，固有頻率測量單元22安裝在大功率聲波發(fā)射單元21下部；固有頻率測量單元22包括聲波發(fā)射換能器7、聲波接收換能器8、