本发明属于稠油开采领域，具体涉及一种利用聚能脉冲进行稠油开采的设备及其使用方法。
背景技术：
稠油是指地层条件下，黏度大于50毫帕/秒，或在油层温度下脱气原油黏度为l000～10000毫帕/秒的高黏度重质原油。在油田的石油开采中，稠油具有特殊的高粘度和高凝固点特性，在开发和应用的各个方面都遇到一些技术难题。就开采技术而言，胶质、沥青质和长链石蜡造成原油在储层和井筒中的流动性变差，要求实施高投入的三次采油工艺方法。高粘、高凝稠油的输送必须采用更大功率的泵送设备，并且为了达到合理的泵送排量，要求对输送系统进行加热处理或者对原油进行稀释处理。据有关资料报道，我国稠油的储量在世界上居第七位，迄今已发现有9个大中型含油盆地和数量众多的稠油油藏区块。世界各国在石油工业的发展过程中，都是先开采较易开采的、较轻的原油。国外石油储量大的国家，因其资源丰富且开采稠油成本高、风险大，尚未将开采稠油列入议事日程。一旦打出稠油井，除部分为满足工业生产进行开采外，一般是采用封井的办法，暂时搁置，不进行开采。
随着较轻原油资源的逐渐减少，不得不开始开采一些较难开采的重质油，因此在世界石油产量中重质油的份额正在逐渐增大。近年来，中国也加速了稠油的开发，目前稠油的产量已经占全国石油年产量的十分之一左右。目前提高稠油油藏产量的思路主要是降低稠油粘度、提高油藏渗透率、增大生产压差。主要成熟技术是注蒸汽热采、火烧油层、热水+化学吞吐或携砂冷采等等。这些方法主要存在的问题就是采出率较低，更存在能耗成本巨大，环保等问题。无论采取哪种方式，稠油开采面临的最大问题就是开采成本的问题。尤其在当前国际油价变化差异较大的情况下，这个问题是当前稠油开采的主要难题。
技术实现要素：
本发明目的在提供于一种利用聚能脉冲进行稠油开采的设备及其使用方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种利用聚能脉冲进行稠油开采的设备，包括井上装置和井下装置，井上装置包括控制器、电源以及聚能脉冲发生器，井下装置包括聚能脉冲释放电极，电源分别与控制器和聚能脉冲发生器连接，聚能脉冲发生器与聚能脉冲释放电极通过电缆线连接，控制器通过光纤与聚能脉冲发生器连接以控制聚能脉冲发生器生成供聚能脉冲释放电极放出的冲击波。
优选地，井下装置还包括贮能器，贮能器位于聚能脉冲发生器与聚能脉冲释放电极之间以对聚能脉冲发生器产生的能量进行储蓄并将完成储蓄后的能量传送至聚能脉冲释放电极进行释放，贮能器还通过光纤与控制器连接。
优选地，聚能脉冲发生器为marx发生器。
优选地，marx发生器为电感隔离型marx发生器。
优选地，电源为ac/dc电源，ac/dc电源的输出功率为60kw，输出电压为30kv。
依托于上述设备，本发明还提供了一种利用聚能脉冲稠油开采的设备进行稠油开采的方法，包括以下步骤：
s1：将控制器、电源和聚能脉冲发生器布置于井上位置，并将通过电缆与聚能脉冲发生器连接的聚能脉冲释放电极放入井下稠油中；
s2：开启电源，通过控制器控制聚能脉冲发生器开启，持续输出聚能脉冲；
s3：待稠油变稀后，通过控制器控制聚能脉冲发生器关闭。
优选地，s2中通过控制器控制聚能脉冲发生器开启时，还通过控制器控制贮能器开启，使聚能脉冲能量存储于贮能器中。
优选地，当贮能器中聚能脉冲能量蓄满时，通过控制器关闭聚能脉冲发生器，并通过控制器控制贮能器将能量传递至聚能脉冲释放电极进行能量释放。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的利用聚能脉冲进行稠油开采的设备，通过聚能脉冲将稠油软化后再进行开采，大大提高了开采效率，且具有开采能耗低，成本低，对环境污染小的特点。
2、本发明在聚能脉冲发生器与聚能脉冲释放电极之间增加了贮能器，能够将聚能脉冲发生器产生的能量聚集后集中释放，极大的提升了稠油软化的效果。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的一种利用聚能脉冲稠油开采的设备结构框图；
图2是电感与匝数的关系图。
图中，1、电源；2、控制器；3、聚能脉冲发生器；4、聚能脉冲释放电极；5、贮能器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
为实现上述目的，本发明提供了一种利用聚能脉冲进行稠油开采的设备，参见图1，包括井上装置和井下装置，井上装置包括控制器2、电源1以及聚能脉冲发生器3，井下装置包括聚能脉冲释放电极4，电源1分别与控制器2和聚能脉冲发生器3连接，聚能脉冲发生器3与聚能脉冲释放电极4通过电缆线连接，控制器2通过光纤与聚能脉冲发生器3连接以控制聚能脉冲发生器3生成供聚能脉冲释放电极4放出的冲击波。
井上装置包括电源1、控制器2和聚能脉冲发生器3，电源1产生的高能高压通过电缆传递到聚能脉冲设备中，聚能脉冲发生器3聚能后通过聚能脉冲释放电极4进行释放。在高压强电场作用下，处于稠油中的聚能脉冲释放电极4发射电子，电离电极附近的液体分子。电极发射的电子和液体中被电离出的电子被电极间强电场加速电离出更多的电子。在液体分子被电离的区域形成等离子体通道。随着电离区域的扩展，在电极间形成放电通道，液体被击穿。放电通道产生后，由于放电电阻很小，将产生几十千安的放电电流。放电电流加热通道周围液体，使液体汽化并迅速向外膨胀。迅速膨胀的气腔在水介质中产生强大的冲击波。冲击波随放电电流和放电时间的不同，以冲量或者冲击压力的方式作用于周围介质。相当于使用流体脉冲对油层进行冲击使油层变得松散从而提高石油采出率。聚能脉冲产生的冲击波可产生几千倍的重力加速度，在放电通道周围,放电电流激起上万高斯的瞬变磁场，变化的磁场在稠油里导电流体中建立电场和上千安电流，强磁场对油层介质产生强烈的极化作用。聚能脉冲产生等离子体(等离子脉冲)，作用于稠油分子链。等离子脉冲技术选取基本的碳氢化合物分子，打破分子链，使自身变得更小从而通过小孔隙，稠油渗透性得以提高。控制器2可以对聚能脉冲的形状、波长和振幅进行调整，可以适用于稠油黏度不同的各种情况。
优选地，井下装置还包括贮能器5，贮能器5位于聚能脉冲发生器3与聚能脉冲释放电极4之间以对聚能脉冲发生器3产生的能量进行储蓄并将完成储蓄后的能量传送至聚能脉冲释放电极4进行释放，贮能器5还通过光纤与控制器2连接。
由于稠油位于底层下方较深处，聚能脉冲发生器3产生的能量有很大一部分消耗在了连接聚能脉冲发生器3和聚能脉冲释放电极4之间的电缆上，到达聚能脉冲释放电极4上的能量对稠油软化的效果可能有所降低。因此在聚能脉冲发生器3与聚能脉冲释放电极4之间加装了贮能器5，使能量先在贮能器5中聚集，然后在通过聚能脉冲释放电极4进行释放。从而提高稠油软化率，提升开采效率。贮能器5通过井上控制器2进行控制控制，能实时观测到能量存储状态，并跟据稠油的流动状况来决定能量释放时间和次数
优选地，聚能脉冲发生器3为marx发生器。
优选地，marx发生器为电感隔离型marx发生器。
电感隔离型marx发生器可以大大减小充电时间，更可以降低对重复频率运行时marx发生器发热的要求。电感隔离型marx发生器的充电电压需要根据电缆的最大电压值来确定，以防止电缆出现故障。且考虑一定的余量时，设定级数为3-10级，故每级电容为4.8uf。因此，电感隔离型marx发生器的隔离电感、主电容和开关都需要进行特殊设计。
隔离电感的计算：根据电感计算手册,单层螺旋管的电感：
其中n为匝数，d为螺旋管的直径，φ是随a/d变化的值，其中a是螺旋管的长度。这里，d＝154mm，a＝240mm。那么由表可以查出：φ＝4.91，代入上数值，可以得到电感与匝数的关系，如图2所示。取n为15匝。同时，令导线的直径为d,那么电感第一修正项：
其中：
其是j是与匝数相关的值,匝数n为15,j＝-0.2857。
在计算当中，如果取匝数n为15，而导线直径d为1.0mm,可以得到电感：
主电容的选取：
根据上述计算，主电容工作电压10kv，电容量为4.8uf，考虑到井下尺寸及工作状态，选取油浸式脉冲电容器，电容器为圆柱形，根据井下尺寸，选定电容器的横截面积，在轴向方向延伸，通过多个并联方式以满足电容器容量需求。相关电容器的体积为特殊定制而成。
开关的设计：
对于marx发生器中开关的设计，是保证marx发生器能够正常工作的关键，设计两种开关电极，整个marx第一级和第二级，采用i型电极，第三级至第十级采用ii级电极。i型电极为场增强电极，通过前两级采用场增强电极，可保证marx前两级的优先导通，而剩余10级采用ii型均匀电极，可以有效避免发生优先导通，从而使marx不能有效建立放电。而对于主间隙的确定，需要对击穿场强进行估计，在静态电压下空气或氮气的击穿关系式为:
式中p为开关的充气气压(0.1mpa)，deff为电极有效距离(cm)，f为场强增强因子。对于平板电极：deff/d＝1.0，f＝1.0。其中d为两电极间的距离(cm)，于是，击穿电压ubr＝eb×d(kv)可以获得。
优选地，电源1为ac/dc电源，ac/dc电源的输出功率为60kw，输出电压为30kv。
根据井下生产的需求，电源1的输出功率为60kw，输出电压为30kv。
依托于上述设备，本发明还提供了一种利用聚能脉冲稠油开采的设备进行稠油开采的方法，包括以下步骤：
s1：将控制器2、电源1和聚能脉冲发生器3布置于井上位置，并将通过电缆与聚能脉冲发生器3连接的聚能脉冲释放电极4放入井下稠油中。
s2：开启电源1，通过控制器2控制聚能脉冲发生器3开启，持续输出聚能脉冲。
s3：待稠油变稀后，通过控制器2控制聚能脉冲发生器3关闭。
优选地，s2中通过控制器2控制聚能脉冲发生器3开启时，还通过控制器2控制贮能器5开启，使聚能脉冲能量存储于贮能器5中。
优选地，当贮能器5中聚能脉冲能量蓄满时，通过控制器2关闭聚能脉冲发生器3，并通过控制器2控制贮能器5将能量传递至聚能脉冲释放电极4进行能量释放。
为验证设备效果，本实施例设计了一种适合地面实验的利用聚能脉冲进行稠油开采的实验装置。聚能脉冲发生装置的电压50kv，能量300-500j；电源1的输出功率为20kw，输出电压为30kv。通过实验装置测定的数据如下表所示：
当温度和设备功率上升时，相关实验结果逐渐变好，软化后的稠油都能够满足开采需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。