西安交大研发成功一种变革性的油气开采技术及装备

重复可控冲击波设备

重复可控冲击波设备作业效果示意图

重复可控冲击波设备现场作业图片

在国家863项目、973项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目等支持下，中国工程院院士、西安交通大学邱爱慈教授、张永民教授带领项目组历经10年，通过学科交叉，将电气工程与矿山开采工程、石油与天然气工程有机融合，与石油、煤炭等15家大型企业的合作，基于高电压大电流脉冲功率与放电等离子体技术，开展高强度冲击波产生新机理、小型化高功率可重复脉冲源、等离子体驱动综合能量转换系统等研究，研发成功系列化重复可控冲击波产生装备，突破传统技术难以对油气储层进行精细、均衡、可控改造及受限空间高效增透的技术瓶颈。近日，其成果——《重复可控冲击波储层改造技术与装备》通过成果鉴定。

鉴定委员会专家认为主要有4个创新点。

一是，创造性地提出了快脉冲等离子体直接驱动含能材料产生可控性强、安全性好的微秒级高强度冲击波的新方法，首次实现了冲击波强度达200 兆帕斯卡，在不损伤井筒的情况下储层渗透率提高41％。

二是，研究发现了脉冲功率源、丝爆等离子体和能量转换系统的耦合规律，研制出了高性能的能量转换器，发明了自主重复工作的能量转换推送系统，实现了井下污浊液体环境和强冲击条件下稳定重复工作。

三是，发明了满足井下受限狭小空间的小型化高功率可重复脉冲源，突破了长寿命放电开关、高长径比储能电容和高密度电源等关键核心技术，所研制的脉冲源直径小于90 毫米、电脉冲峰值功率达20亿瓦特，可连续工作6000次以上。

四是，首次研发成功系列化井下重复可控冲击波产生装备，提出了可控冲击波动力学多次、多点精细化储层改造方法，可满足不同类型储层解堵、增透、预裂等规模化生产作业的需求，使破裂压力降低了2／3，显著降低了单井开采成本。

据相关专家介绍，该成果为国际首创，具有安全、环保、节能、低成本的优势，工程应用效果好，整体技术达到国际领先水平。即可以说是一种非常规油气资源开采领域中的变革性技术。

据了解，该技术已被国家列入2016年《煤矿安全生产先进适用技术推广目录》，且在石油、煤炭等15家大型企业得到应用效果显示，在低渗透油井增产2倍，煤层气产量提高6倍，瓦斯抽采量提高11倍、钻孔工程量节约80%、抽采达标时间缩短61%，提高煤矿瓦斯治理效率50%以上等，可提高油气采收率和解决煤炭生产安全问题的世界性难题。