[發明專利]一種預測井下脈沖電極壽命的方法

有效

• 申請號: 202010539607.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111581872B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 康忠健;聶云良;王聰;翟剛毅;龔大建;王玉芳
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種預測井下脈沖電極壽命的方法，包括：(1)獲取井下脈沖電極作業工況；(2)將井下作業深度、電極起始間隙、電極直徑、環境溫度、放電電壓、水的電導率輸入仿真模型；(3)獲取單次放電結束后，電極的燒蝕率；(4)根據燒蝕率與放電頻率，預測電極使用壽命；(5)根據預測的電極使用壽命，指導施工作業。該方法全面考慮了影響井下水中脈沖電極壽命的因素，能夠根據作業工況，快速、方便、準確的預測電極的使用壽命。根據預測的電極使用壽命，設計相關設備單次下井作業時間，為非常規頁巖油氣井施工提供指導作用。

技術領域

本發明屬于非常規頁巖油氣領域，具體的涉及一種預測井下脈沖電極壽命的方法。

背景技術

當前石油的主要產量來自于老油田，然而老油田不同程度地存在因污染堵塞而減產的情況。目前油田的解堵主要采用傳統的化學解堵和壓裂解堵方法，但是化學物品的處理、儲存運輸及帶來的生態問題已嚴重制約了該方法的應用，采用壓裂解堵也會帶來嚴重的地下水污染等問題。

基于液電效應與脈沖功率技術的油田增產裝置在近些年被廣泛研究，其通過在儲層段產生強沖擊的液電脈沖波，解除油田射孔堵塞，增加巖層裂縫，提高儲層滲透率，實現增產的目的。該方法為純粹的物理增產手段，較傳統的解堵方法而言，不存在環境污染問題，同時具有安全高效、施工工藝簡單、作業時間短等特點。

為使作用在目標儲層的沖擊波達到儲層致裂效果，井下脈沖電極的放電電壓通常高達20-30kV，電流可達5-10kA，在巨大的能量沖擊作用下，電極的燒蝕情況十分嚴重，需要在工作一定時間后，及時更換電極。然而脈沖電極的使用壽命受到多種作業工況影響，單憑施工經驗無法獲取電極的使用壽命，對施工造成一定困擾。

本發明提供了一種預測井下脈沖電極壽命的方法，該方法考慮了井下作業深度、電極起始間隙、電極直徑、環境溫度、放電電壓、水的電導率對電極壽命的影響，應用模型仿真得到電極的燒蝕率，并利用電極的燒蝕率與放電頻率預測電極的使用壽命。經過實驗比對，該方法預測的電極壽命較為準確，可以為相關工程作業提供指導。

發明內容

本發明的技術解決問題是：填補現有技術的空白，提供一種預測井下脈沖電極壽命的方法，其能夠準確、快速、方便的預測井下脈沖電極的使用壽命。

本發明的技術解決方案是：這種預測井下脈沖電極壽命的方法，其包括以下步驟：

(1)獲取井下脈沖電極作業工況；

(2)將井下作業深度、電極起始間隙、電極直徑、環境溫度、放電電壓、水的電導率輸入仿真模型；

(3)獲取單次放電結束后，電極的燒蝕率；

(4)根據燒蝕率與放電頻率，預測電極使用壽命；

(5)根據預測的電極使用壽命，指導施工作業。

其中，所述步驟(3)中，基于COMSOL有限元仿真軟件對電極模型進行仿真，得到電極的燒蝕率Q，燒蝕率為單次放電電極損失的材料體積。

其中，所述步驟(4)中，建立如下電極壽命模型

本發明的優點與效果是：目前國內外暫無預測井下脈沖電極壽命的方法，無法確定設備每次下井作業的時間，對油氣井施工造成一定困擾。本發明提供了一種預測井下脈沖電極壽命的方法，該方法考慮了井下作業深度、電極起始間隙、電極直徑、環境溫度、放電電壓、水的電導率對電極壽命的影響，應用模型仿真得到電極的燒蝕率，并利用電極的燒蝕率與放電頻率預測電極的使用壽命。經過實驗比對，該方法預測的電極壽命較為準確，可以為相關工程作業提供指導。

附圖說明