高能气体压裂技术课件
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《压裂基础培训》课件
环境保护法规的限制
随着全球对环境保护意识的提高，许多国家对压裂技术中的用水 、废弃物处理等方面提出了更严格的法规和限制。
技术更新换代的压力
随着油气开采难度的增加，对压裂技术的要求也越来越高，需要不 断更新技术和设备来满足开采需求。
高成本与低效益的矛盾
压裂技术的实施成本较高，而油气价格受市场波动影响大，导致压 裂技术的经济效益不稳定。
压裂技术的发展经历了从传统水力压裂到新型复合压裂的演变，技术不断进步和创新。
详细描述
自20世纪50年代以来，压裂技术经历了多个发展阶段。最初的传统水力压裂技术使用 单一的液体或气体来施加压力。随着技术的进步，复合压裂技术开始出现，结合了多种 液体和支撑剂来提高压裂效果。如今，新型的复合压裂技术已经成为主流，能够更有效
《压裂基础培训》ppt课件
• 压裂技术概述 • 压裂技术的基本原理 • 压裂技术的主要设备 • 压裂技术的实际应用案例 • 压裂技术的挑战与未来发展
01 压裂技术概述
压裂技术的定义
总结词
压裂技术是一种通过施加压力将岩石破碎，从而释放和增加油气井产量的技术 。
详细描述
压裂技术是一种广泛应用于油气开采领域的增产技术。通过使用高压力将岩石 破碎，形成裂缝，使油气在井筒内流动更加顺畅，从而提高油气的产量。
04 压裂技术的实际应用案例
油田开发中的应用案例
案例一
某油田采用压裂技术提高采收率 ，通过压裂改造，单井产量提高
30%，最终实现增产目标。
案例二
某油田针对低渗透油藏，采用压裂 技术实现有效开发，通过优化压裂 参数和工艺，提高了储层渗透率和 产能。
案例三
某油田在老油田二次开发中，利用 压裂技术对老井进行改造，成功挖 掘出剩余油藏潜力，提高了采收率 。
随着全球对环境保护意识的提高，许多国家对压裂技术中的用水 、废弃物处理等方面提出了更严格的法规和限制。
技术更新换代的压力
随着油气开采难度的增加，对压裂技术的要求也越来越高，需要不 断更新技术和设备来满足开采需求。
高成本与低效益的矛盾
压裂技术的实施成本较高，而油气价格受市场波动影响大，导致压 裂技术的经济效益不稳定。
压裂技术的发展经历了从传统水力压裂到新型复合压裂的演变，技术不断进步和创新。
详细描述
自20世纪50年代以来，压裂技术经历了多个发展阶段。最初的传统水力压裂技术使用 单一的液体或气体来施加压力。随着技术的进步，复合压裂技术开始出现，结合了多种 液体和支撑剂来提高压裂效果。如今，新型的复合压裂技术已经成为主流，能够更有效
《压裂基础培训》ppt课件
• 压裂技术概述 • 压裂技术的基本原理 • 压裂技术的主要设备 • 压裂技术的实际应用案例 • 压裂技术的挑战与未来发展
01 压裂技术概述
压裂技术的定义
总结词
压裂技术是一种通过施加压力将岩石破碎，从而释放和增加油气井产量的技术 。
详细描述
压裂技术是一种广泛应用于油气开采领域的增产技术。通过使用高压力将岩石 破碎，形成裂缝，使油气在井筒内流动更加顺畅，从而提高油气的产量。
04 压裂技术的实际应用案例
油田开发中的应用案例
案例一
某油田采用压裂技术提高采收率 ，通过压裂改造，单井产量提高
30%，最终实现增产目标。
案例二
某油田针对低渗透油藏，采用压裂 技术实现有效开发，通过优化压裂 参数和工艺，提高了储层渗透率和 产能。
案例三
某油田在老油田二次开发中，利用 压裂技术对老井进行改造，成功挖 掘出剩余油藏潜力，提高了采收率 。
高能气体压裂技术
高能气体压裂技术高能气体压裂（High Energy Gas Fracture ,简称HEGF）是利用火药或火箭推进剂在井筒中快速燃烧产生的大量的高温高压气体在产层上压出辐射状多裂缝体系，改善近井地带的渗透性能，从而增加油气井产量和注水井注入量的一项增产措施。
前苏联把高能气体压裂称为热气化学处理，在美国也称作脉冲压裂、多裂缝压裂。
一．高能气体压裂工艺技术1．高能气体压裂概况美国高能气体压裂是从一百多年前的井筒爆炸方法演变而来，本世纪70年代中期后，美国、前苏联等国家对爆炸压裂失败的机理作了深入的探讨而发展了高能气体压裂并在80年代中期使该项技术趋于成熟。
80年带中期，西安石油学院开始从事高能气体压裂的研究，吸取和借鉴了国外的一些先进成果，已研制和开发出自己的产品系列，如压裂弹、测试仪、设计软件等。
高能气体压裂不同于爆炸压裂和水力压裂。
爆炸压裂在井筒中产生的爆轰波作用于井壁，快速的压力脉冲把井筒周围很小范围的岩石破碎，不能形成多裂缝体系。
水力压裂是通过压裂车组从地面注入压裂液在高于岩石破裂压力下将地层压开而形成一条宽而长的裂缝，这种裂缝长度从几十米到上千米不等，裂缝垂直于岩石最小主应力方向。
高能气体压裂火药产生的压力脉冲比爆炸压裂平缓而又远远快于水力加载，因而在井壁形成多裂缝体系，但裂缝长度一般小于10米（液体药高能气体压裂裂缝可超过30米），所以可用于改善近井地带的渗流环境（解堵或改造地层）。
三种压裂的区别见下表。
从表中看出，由于升压时间及加载速率的不同，高能气体压裂是明显区别与爆炸压裂和水力压力的增产措施。
表1 三种压裂方法的主要参数2．高能气体的获得高能气体是通过固体药或液体药的快速燃烧产生的。
固体药有火药及火箭推进剂。
常用的火药有硝化棉和炮药，硝化棉是致密的硝化纤维和极少量残留溶液组成，炮药是硝化纤维在不易挥发溶剂（如硝化甘油）中的固体溶液，它比硝化棉的能量高，火药的燃烧时间以ms计。
常温固体药每公斤产气量在1028升左右，爆燃温度不超过2600 o C；高温固体药每公斤产气量不超过880升，爆燃温度在3000 o C以上。
《压裂工艺技术》PPT课件
（一）压裂的机理
利用地面高压泵， 注入液体压开缝。 填充适量支撑剂， 改善地层渗透性。
（二）压裂技术的发展
1947年在美国进行了首次水力压裂增产作业 六十年代，压裂主要作为单井的增产、增注措施 七十年代，进入低渗透油田的勘探开发领域 八十年代以后，成为提高采油速度和原油采收率 及油田开发效益的重要手段。
(二) 压裂设备
混
砂 车
一是把支撑剂与压裂液充分混合,
的
二是为泵车提供充足的液体。
作
用
最大排量15.9 m3/min,最大输 送砂量8165 Kg /min,8个泵车 接口。
(二) 压裂设备
仪
表 车
一是控制泵车和混砂车的运行参数
的 作
二是适时记录及监测分析施工参数
用
201队在用压裂设备综合性能参数表
（一）压裂施工过程
⑵ 试压
缓慢平稳启动压裂车高压泵，对井口阀 门以上的设备和地面压裂流程管线进行承受 高压性能试验，试验压力为预测泵压的1.2－ 1.5倍，稳压5min，不刺不漏，压力不降为合 格。
（一）压裂施工过程
（3） 试挤
打开井口阀门，关闭循环放空阀门，逐台 启动压裂车，按压裂施工设计规定的试挤排量 将压裂液试挤入油层，压力由低到高至稳定为 止。目的是检查井下管柱及井下工具情况，检 查压裂层位的吸水能力。
77.5 107.9 130.2 150.1 181.3 221.5 283.3
（一）压裂施工过程
1、压裂准备 (4) 连接地面压裂流程 地面管线要使用N80以上钢级的油管和短节，
禁止使用软管线，并要求保证不刺不漏。 （5） 准备好压裂材料 主要是指压裂液和支撑剂。
（一）压裂施工过程
2、压裂施工工序
压裂工艺ppt
效果分析
对选择的压裂液进行效果分析，包括性能评估、增产效果等 方面的评估。
油田开发方案中压裂液的配制及应用效果
配制方法
详细介绍所选择的压裂液的配制方法，包括配方、配比等方面的信息。
应用效果
介绍该压裂液在油田现场应用的效果，包括提高产量、降低伤害等方面的效 果。
05
压裂工艺的优势与不足
压裂工艺的优势
2
压裂工艺也可用于改造老油田或气田，提高采 收率。
3
压裂工艺还可应用于开发非常规能源，如煤层 气、天然气水合物等。
02
压裂工艺基本原理
压裂液的组成及作用
总结词
由多种化学剂复配而成，主要 作用为支撑裂缝、清洁裂缝以
及传递压力。
组成
由稠用
压裂液在地层中产生支撑裂缝 ，增大储层渗透率；同时清洁 裂缝，使地层中的流体流动更 加顺畅；并通过传递压力，形
压裂工艺发展历程
压裂工艺起源于20世纪40年代，经历了传统压裂、水力喷 射压裂、多段压裂、水平井压裂等多个阶段，目前正在向 无砂支撑剂和重复压裂方向发展。
中国自20世纪50年代开始应用压裂工艺，目前在该领域的 技术水平已经达到国际先进水平。
压裂工艺应用场景
1
压裂工艺广泛应用于低渗透油田或气田开发中 ，如页岩气、致密气等。
压裂液的配制及使用
总结词
根据实际需求进行配制，使用过程中需严格控制质量。
配制
根据不同的配方和比例，将化学剂和水混合搅拌均匀，制成压裂液。
使用
将配制好的压裂液通过泵送系统注入地层，在高压作用下压开地层并形成裂缝，同时通过清洁和支撑作用提高地层渗透率 。使用过程中需严格控制压裂液的质量和注入速度，以保证压裂效果和安全性。
对选择的压裂液进行效果分析，包括性能评估、增产效果等 方面的评估。
油田开发方案中压裂液的配制及应用效果
配制方法
详细介绍所选择的压裂液的配制方法，包括配方、配比等方面的信息。
应用效果
介绍该压裂液在油田现场应用的效果，包括提高产量、降低伤害等方面的效 果。
05
压裂工艺的优势与不足
压裂工艺的优势
2
压裂工艺也可用于改造老油田或气田，提高采 收率。
3
压裂工艺还可应用于开发非常规能源，如煤层 气、天然气水合物等。
02
压裂工艺基本原理
压裂液的组成及作用
总结词
由多种化学剂复配而成，主要 作用为支撑裂缝、清洁裂缝以
及传递压力。
组成
由稠用
压裂液在地层中产生支撑裂缝 ，增大储层渗透率；同时清洁 裂缝，使地层中的流体流动更 加顺畅；并通过传递压力，形
压裂工艺发展历程
压裂工艺起源于20世纪40年代，经历了传统压裂、水力喷 射压裂、多段压裂、水平井压裂等多个阶段，目前正在向 无砂支撑剂和重复压裂方向发展。
中国自20世纪50年代开始应用压裂工艺，目前在该领域的 技术水平已经达到国际先进水平。
压裂工艺应用场景
1
压裂工艺广泛应用于低渗透油田或气田开发中 ，如页岩气、致密气等。
压裂液的配制及使用
总结词
根据实际需求进行配制，使用过程中需严格控制质量。
配制
根据不同的配方和比例，将化学剂和水混合搅拌均匀，制成压裂液。
使用
将配制好的压裂液通过泵送系统注入地层，在高压作用下压开地层并形成裂缝，同时通过清洁和支撑作用提高地层渗透率 。使用过程中需严格控制压裂液的质量和注入速度，以保证压裂效果和安全性。
高能气体压裂
重点知识速记
高能气体压裂
心似琉璃，血如钢铁
高能气体压裂 定义
重点知识速记
心似琉璃，血如钢铁
高能气体压裂 作用
重点知识速记
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高能气体压裂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
重点知识速记
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高能气体压裂 火药压力发生器结构
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高能气体压裂
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高能气体压裂
重点知识速记
心似琉璃，血如钢铁
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心似琉璃，血如钢铁
高能气体压裂 高能气体压裂适用范围
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高能气体压裂 高能气体压裂适用范围
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高能气体压裂 高能气体压裂适用范围
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高能气体压裂 高能气体压裂施工条件
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高能气体压裂 高能气体压裂施工条件
高能气体压裂
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高能气体压裂 定义
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高能气体压裂 作用
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高能气体压裂 高能气体压裂适用范围
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高能气体压裂 高能气体压裂施工条件
重点知识速记
心似琉璃，血如钢铁
高能气体压裂 高能气体压裂施工条件
第一章 高能气体压裂增产技术
Xi’an Shiyou University
第五节 高能气体压裂的压力监测及施工工艺
两种工艺对比
项目 井深(m) 井深 耐压(MPa) 耐压 耐温(℃ 耐温(℃) 完井方式 井类型 所用主要设备 施工周期(h) 施工周期 定深方式 电缆起下 2000~6000 55 150 套管井， 套管井，裸眼井 生产井、水井、 生产井、水井、探井 修井车、水泥车、 修井车、水泥车、射孔车 3~8 磁接箍定位 油管输送 <4000 45 150 套管井
第一节 高能气体压裂增产技术
高能气体压裂、层内爆炸压裂、 高能气体压裂、层内爆炸压裂、水力压裂的区别 1.高能气体压裂 高能气体压裂
第一章
利用脉冲加载并控制压力上升速度 利用脉冲加载并控制压力上升速度，使迅速释放的高温高压气体 脉冲加载并控制压力上升速度， 在井简附近压开多方位的径向裂缝 使储层中的天然裂缝能够与 在井简附近压开多方位的径向裂缝，使储层中的天然裂缝能够与 多方位的径向裂缝， 井筒连通，从而达到增产的目的。 井筒连通，从而达到增产的目的。 2.层内爆炸压裂 层内爆炸压裂 先生成一个水力裂缝,把固体炸药送入裂缝深处 然后点燃炸药, 先生成一个水力裂缝,把固体炸药送入裂缝深处,然后点燃炸药,在 送入裂缝深处, 点燃炸药 主裂缝附近生成压碎带或剪切裂缝 同时保持井筒完好无损, 主裂缝附近生成压碎带或剪切裂缝,同时保持井筒完好无损,达到 生成压碎带或剪切裂缝, 提高油井产能的目的. 提高油井产能的目的. 3.水力压裂 水力压裂 Xi’an Shiyou University
第一章
总过程 (s) 10-6 101 104
Xi’an Shiyou University
第三节 增产机理及理论研究
第一章
压裂工艺技术.ppt
的差值，即形成的井底压力应高于所有层的破裂压力。 5)各层间不能串通，以达到分层压裂的目的。
3．孔眼摩阻计算公式 （1）美国埃索生产研究公司计算公式
(2)利用矿场资料估算孔眼摩阻公式
(四)蜡球选择性压裂 1．工作原理和作用
蜡球选择性压裂是利用高渗层与低渗层吸水能力不同，在压 裂液中加入蜡球暂堵剂将高渗层封堵，从而压开低渗层。油井 投产后，蜡球被原油逐渐溶解，而使堵塞解除。
1)控制压裂层位准确可靠； 2)施工中两个封隔器之间 拉力较大，对深井和破裂压 力高的地层，不宜采用此种 工艺技术。
(4)技术要求 1)两个封隔器之间的所有井下工具、短节的本体和螺纹抗拉
强度必须大于施工时的最大拉力； 2)喷砂器应紧接于下封隔器上部，以免施工时在下封隔器上
形成沉砂； 3)压裂层射孔段与上下层射孔段之间的距离一最不应小于5 m，
5．不同密度差、不同流量与封堵效率关系
（三）限流法分层压裂 1.限流法分层压裂工艺原理
2．限流法分层压裂工艺要点 1)根据压裂要求设计射孔方案。 2)必须保证每个孔眼畅通，可先用稀酸预处理疏通孔眼。 3)为保证尽可能多的射孔层段被压开和每层有足够的排量，
应在套管允许的条件下尽可能提高排量。 4)在允许的最大排量下，孔眼摩阻必须大于各层间破裂压力
(4)技术要求 1)水力锚的啮合力必须大于施工时作用于封隔器上的上顶力，
以免顶弯油管； 2)施工时作用于封隔器上下的压差必须小于封隔器允许的最
大压差； 3)压裂层的射孔段与上面一层射孔段之间的距离，中深井应
不小于3m，深井应不小于5m。
2．双封隔器分层压裂 (1)管柱结构图 (2)用途
在射开多层的油气井中， 对其中任意一层进行压裂。 (3)特点
2)粒度组成：
3．孔眼摩阻计算公式 （1）美国埃索生产研究公司计算公式
(2)利用矿场资料估算孔眼摩阻公式
(四)蜡球选择性压裂 1．工作原理和作用
蜡球选择性压裂是利用高渗层与低渗层吸水能力不同，在压 裂液中加入蜡球暂堵剂将高渗层封堵，从而压开低渗层。油井 投产后，蜡球被原油逐渐溶解，而使堵塞解除。
1)控制压裂层位准确可靠； 2)施工中两个封隔器之间 拉力较大，对深井和破裂压 力高的地层，不宜采用此种 工艺技术。
(4)技术要求 1)两个封隔器之间的所有井下工具、短节的本体和螺纹抗拉
强度必须大于施工时的最大拉力； 2)喷砂器应紧接于下封隔器上部，以免施工时在下封隔器上
形成沉砂； 3)压裂层射孔段与上下层射孔段之间的距离一最不应小于5 m，
5．不同密度差、不同流量与封堵效率关系
（三）限流法分层压裂 1.限流法分层压裂工艺原理
2．限流法分层压裂工艺要点 1)根据压裂要求设计射孔方案。 2)必须保证每个孔眼畅通，可先用稀酸预处理疏通孔眼。 3)为保证尽可能多的射孔层段被压开和每层有足够的排量，
应在套管允许的条件下尽可能提高排量。 4)在允许的最大排量下，孔眼摩阻必须大于各层间破裂压力
(4)技术要求 1)水力锚的啮合力必须大于施工时作用于封隔器上的上顶力，
以免顶弯油管； 2)施工时作用于封隔器上下的压差必须小于封隔器允许的最
大压差； 3)压裂层的射孔段与上面一层射孔段之间的距离，中深井应
不小于3m，深井应不小于5m。
2．双封隔器分层压裂 (1)管柱结构图 (2)用途
在射开多层的油气井中， 对其中任意一层进行压裂。 (3)特点
2)粒度组成：
压裂工艺原理课件
04
压裂工艺的优化与改 进
压裂液的优化选择
总结词
压裂液是压裂工艺中的关键因素，其 选择直接影响压裂效果。
详细描述
根据地层特性和需求，选择具有合适 粘度、滤失量、摩阻等性能的压裂液 ，以满足压裂施工的要求。
总结词
优化压裂液的配方，提高其耐温、抗 剪切、稳定性等性能，有助于提高压 裂效果。
详细描述
通过实验和研究，不断改进压裂液的 配方，使其更好地适应不同地层和施 工条件。
根据需要选择合适的压 裂液，并进行配制。
注入支撑剂
将支撑剂注入到裂缝中 ，保持裂缝的开启状态
。
返排与测试
返排压裂液，并对油气 井进行测试，评估增产
效果。
03
压裂设备与工具
压裂泵
压裂泵是压裂工艺中的核心设备，用 于提供高压液体，将地层压开裂缝。
压裂泵的规格和型号较多，根据不同 的地层和施工要求选择合适的泵型和 规格。
新型压裂技术的研发与应用
总结词
随着技术的进步，新型压裂技术不断涌现，为油气开采提供了更多可 能性。
详细描述
研究和发展适用于不同地层和需求的压裂技术，如清水压裂、重复压 裂、水平井分段压裂等。
总结词
新型压裂技术的应用需充分考虑其适用范围和局限性，并进行严格的 现场试验。
详细描述
通过现场试验验证新型压裂技术的可行性和效果，不断完善和优化技 术方案，提高油气开采的经济效益。
压裂施工参数的优化
总结词
压裂施工参数的合理选择对压裂效果至 关重要。
总结词
通过实时监测和反馈，调整施工参数 ，确保压裂施工的安全和有效性。
详细描述
根据地层和井况，优化施工排量、砂 液浓度、砂量等参数，以实现最佳的 裂缝扩展和支撑效果。
高能气体压裂技术PPT课件
电缆 压挡液柱 电缆接头 点火装置 气体发生器
水泥环
连接杆 阻尼装置
图2—1 有壳火药压力发生器示意图
高能气体压裂使用的设备
2．无壳火药压力发生器 无壳火药压力发生器的典型结构如图2—2
所示。
全部表面都涂以防水层，外表覆以防磨损 的保护层的药柱装在铝制中心管上，中心管的 两端有螺纹可以通过短节将药柱连在一起，在 最下部药柱的底部拧死堵头，电缆头内装点火 盒，在中心管内装有点火药，点火盒点燃后， 引燃点火药，加热中心管，再引燃药柱。由于 中心管为铝质，导热性很好，各药柱几乎同时 燃烧。
高能气体压裂使用的设备
3．液体火药
由于受固体火药性质的限制装药量不能太大，其总 的增产效果不及水力压裂，而液体火药压裂技术，与无 壳火药压力发生器比具有成本低、能量高、燃烧时间长， 压裂效果显著等优点。
液体火药是由氧化剂、燃烧剂和水按一定的比例
配制而成。这种液体火药抗冲击、静电、摩擦及热稳定
常规破裂可能无效的井。
高能气体压裂使用的设备
2.2.1 火药压力发生器 目前使用的压力发生器有三种类型：有壳
火药压力发生器、无壳火药压力发生器和液体 火药。 1．有壳火药压力发生器 装置见图2—1。药柱外面有金属外壳保护，用 电缆传输，磁定位确定点火位置，通过电缆地 面点火。具有施工安全、成本低、周期短、易 下井等优点。
高能气体压裂的增产原理
3．高温热作用 高能气体压裂施工后的井温测试表明，在
火药弹点燃后的一段时间内，井温可升高到 500～700℃，开始下降很快，以后在几个小时 内变慢，足以熔化沉淀在油井附近的石蜡与沥 青，同时降低油的粘度。 4．化学作用 火药燃烧后的产物主要是C02、N2和部分HCl， 这些气体在高压下都会溶于原油，从而起到降 低原油粘度和表面张力的作用，达到增产效果
高能气体压裂技术从井筒到地层-层内爆炸技术
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
起爆前压力 （MPa） 31.81 41.18 39.85 39.66 38.52 37.76 21.42
20.28
起爆后压 压力突变值 传爆情况 备注 力（MPa） （MPa）
41.0
9.19
全爆
46.12
4.14
全爆
52.96
13.11
全爆
53.53
13.87
未全爆
二、以液体火药压裂与水力压裂工艺相结合，应可成 功的进行层内爆炸施工，其关键是要一方面保证传爆 的可靠性，另一方面要尽量保证井身结构不被破坏；
三、该配方在地面运输、施工泵送及反应后的处理均 是安全可靠的；
四、该技术的理论计算模型、具体施工过程中的监测 均有待完善，这也包括施工本身。
44
4
3.0
炸药质量 炸药的质量比
（g）
（％） 粘稠性、流动性外观
3.5
70%
可成团
3.0
60%
可成团
2.0
50%
牙膏状
2.0
40%
较牙膏状稀，可挤动
20
微裂缝悬浮 爆燃技术
以氧化剂、可燃剂含能成分为主分散 于水中，将其作为液相，添加炸药敏化剂 组成悬浮药，用有机玻璃沟槽进行了常温 常压下实验。发现主炸药含量低于85%时 不可能可靠传爆，但在高温高压条件下主 炸药含量可低于20%。
早在上世纪70年代，美国就在美国和加拿大进行
了Tal-1005C药的层内爆炸实验，层内爆炸可时油井
增产1.5～7.0倍，气井增加产量1.5～14倍，平均为
5.6倍（见表4）。
TAL-1005C的炸药配方是以火箭燃料为基础，基本数
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PPT学习交流
7
高能气体压裂的增产原理
• 3．高温热作用
• 高能气体压裂施工后的井温测试表明，在 火药弹点燃后的一段时间内，井温可升高到 500～700℃，开始下降很快，以后在几个小时 内变慢，足以熔化沉淀在油井附近的石蜡与沥 青，同时降低油的粘度。
• 4．化学作用
• 火药燃烧后的产物主要是C02、N2和部分HCl， 这些气体在高压下都会溶于原油，从而起到降 低原油粘度和表面张力的作用，达到增产效果
• 4．在水力压裂或注液体前使地层破裂，用于常 规破裂可能无效的井。
PPT学习交流
9
高能气体压裂使用的设备
• 2.2.1 火药压力发生器
• 目前使用的压力发生器有三种类型：有壳 火药压力发生器、无壳火药压力发生器和液体 火药。
• 1．有壳火药压力发生器
• 装置见图2—1。药柱外面有金属外壳保护，用 电缆传输，磁定位确定点火位置，通过电缆地 面点火。具有施工安全、成本低、周期短、易 下井等优点。
• 如果用油管送弹，则用撞击点火器代替电缆头， 用投棒点火代替电缆点火。
• 另一类型的无壳火药压力发生器如图2—3， 没有密封外壳，靠药柱外表面轴向槽用钢丝绳连 接，药柱下面有托盘托住，有的药柱有中心孔， 有的无中心孔，二者都用密封的电阻丝加热点火， 有中心孔的底部还装有点火器。药柱开始是端面 燃烧，随后变成全面燃烧。这类火药压力发生器 一次用药量比装有中心孔的无壳压力发生器高 20中心管的
两端有螺纹可以通过短节将药柱连在一起，在
最下部药柱的底部拧死堵头，电缆头内装点火
盒，在中心管内装有点火药，点火盒点燃后，
引燃点火药，加热中心管，再引燃药柱。由于
中心管为铝质，导热性很好，各药柱几乎同时
燃烧。
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高能气体压裂使用的设备
腔内一样。此时压力随时间线性增加。
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高能气体压裂的增产原理
• 一般来说，炸药爆轰的增产效果远小于火药燃 烧。爆炸产生的尖压力脉冲的增产效果远小于 平缓的压力脉冲，也就是说炸药爆轰的增产效 果远小于火药燃烧。炸药的燃烧速度以km/s计， 点火后会形成爆轰波；火药的燃烧速度以mm/s 计，最大也不超过10m／s。炸药的燃烧速度与 环境条件无关，而火药的燃烧速度受环境温度 和压力的影响。火箭燃料（推进剂）近似于火 药。
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高能气体压裂的增产原理
• 常用的火药是硝化棉和炮药。硝化棉 由致密的硝化纤维。极少量残留溶剂 和水组成。炮药也叫发射药是硝化纤 维在不易挥发溶剂（一般是硝化甘油） 中的固体溶液。炮药比硝化棉的能量 高，一般含有降低燃烧温度的钝化剂 及稳定剂。
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高能气体压裂的增产原理
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电缆 压挡液柱 电缆接头 点火装置 气体发生器
水泥环
连接杆 阻尼装置
图 2 — 1 有 壳 火 药 P压PT力学习发 交生流器 示 意 图
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高能气体压裂使用的设备
• 2．无壳火药压力发生器
• 无壳火药压力发生器的典型结构如图2—2 所示。
• 全部表面都涂以防水层，外表覆以防磨损
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高能气体压裂的增产原理
• 2.1.3 高能气体压裂的优点
• 1．由于裂缝穿过伤害区域达到未伤害区域,消 除了近井地带伤害影响；
• 2． 供了连到整个待处理层的通道,使地层适于 注入增产液体（如酸液等）；
• 3．对一个或多个薄层的局部进行选择性增产作 业而不压裂不希望作业的层位,如含水水层；
高能气体压裂
• 高能气体压裂是一种较新的增产增注措施。它 是利用特定的发射药或推进剂在井的目的层段 高速燃烧，产生高温、高压气体压裂储层形成 多条自井眼为中心呈放射状的径向裂缝。由于 这些裂缝的自支撑作用，形成了一定导流能力 的通道，解除了井眼附近的堵塞，达到提高储 层产能的目的。高能气体压裂更多地用于近井 地带的储层解堵。
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高能气体压裂的增产原理
• 2.1.2 高能气体压裂的作用
• 1．机械作用
• 火药或推进剂燃烧产生的高压气体，在超 过岩石的破裂压力的条件下，在井附近产生多 条径向裂缝。由于裂缝不都是在垂直于地层的 最小主应力方向，裂缝面上的切应力不为零， 一旦裂开就会错动而不会闭合。其次，压力超 过一定限度后，岩石会产生塑性变形，所以当 压力下降后仍有残余裂缝。
• 火药的燃烧速度虽然远较炸药慢，但火药燃烧 造成的升压速率比水力压裂要快得多；水力压 裂的升压时间以分计，而高能气体压裂的升压 时间以毫秒计。随着井筒内升压速率的增高， 在井附近不仅仅是在垂直最小地应力方向产生 两条缝，而是产生多条径向缝，在离井筒较远 处，这些径向缝仍按最大主应力方向延伸。裂 缝条数主要取决于升压速率（峰值压力除以达 到峰值压力所需的时间），升压速度太高易引 起地层伤害，而太低则只能在水力压裂易于产 生裂缝的方向形成裂缝。
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高能气体压裂使用的设备
• 3．液体火药
• 由于受固体火药性质的限制装药量不能太大，其总 的增产效果不及水力压裂，而液体火药压裂技术，与无
壳火药压力发生器比具有成本低、能量高、燃烧时间长，
压裂效果显著等优点。
•
液体火药是由氧化剂、燃烧剂和水按一定的比例
配制而成。这种液体火药抗冲击、静电、摩擦及热稳定
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高能气体压裂的增产原理
• 2．水力振荡作用
• 火药压力发生器是在井中存在液柱条件下 引燃的，随着高温、高压气体的产生将会推动 井中液柱向上运动，而随着体积增大，气体压 力又会下降，从而引起液柱向下运动。液柱向 下运动压缩火药燃烧产生的气体，除部分流入 地层外，会造成压力升高，又把液柱推上去， 如此产生压力周期的衰减波动。这种压力周期 波动有助于裂缝形成和清理储层堵塞。
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高能气体压裂的增产原理
• 2.1.1 高能气体压裂的概念
• 高能气体压裂利用火药或火箭推进剂燃烧产 生的高温、高压气体压出多条径向裂缝以取得 增产效果的方法。
• 高能气体压裂工艺分为井内增压、造缝和 裂缝延伸三个阶段。在井眼增压期间，井内发 生弱性变形同时地层内的自然裂缝受到高压。 推进剂产生的气体的简单作用就象在一个密闭