多脉冲气动压裂技术
多脉冲气动压裂技术
特点与优势
特点
多脉冲气动压裂技术通过施加多个脉冲压力，在地层中形成多个裂缝，增加了油气的渗 流通道。同时，该技术可以根据地层特性和油气藏特点，灵活调整脉冲参数，实现最佳
的压裂效果。
优势
多脉冲气动压裂技术具有高效、环保、低成本等优点。与传统的压裂技术相比，该技术 可以大幅度提高油气采收率，降低开采成本，同时减少对环境的破坏和污染。此外，多
05 案例分析
成功案例一
美国得克萨斯州
地点
压裂效果
通过多脉冲气动压裂技术，提高了储层渗透率， 增加了单井产量，取得了显著的经济效益。
ABCD
地质条件
低渗透砂岩储层
结论
多脉冲气动压裂技术在低渗透砂岩储层中具有很 好的应用效果。
成功案例二
地点
中国新疆地区
地质条件
碳酸盐岩储层
压裂效果
采用多脉冲气动压裂技术，有 效沟通了天然裂缝，提高了压 裂效果，降低了生产成本。
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优化效果
通过合理选择脉冲参数和 压裂液，可以优化压裂效 果，提高油气开采效率。
应用范围
多脉冲气动压裂技术适用 于不同地层条件和油气田 开发阶段，具有广泛的应 用前景。
03 技术应用
石油工业
01
提高石油开采效率
02
降低开采成本
03
扩大开采范围
多脉冲气动压裂技术能够通过产 生多个脉冲压力，有效破碎岩石， 提高石油开采效率。
地层破裂规律
由于地层破裂的规律难以掌握，因此 需要进一步研究地层破裂的机理和规 律。
裂缝扩展方向控制
多脉冲气动压裂技术产生的裂缝方向 难以控制，需要进一步研究裂缝扩展 的规律和控制方法。
多级脉冲高能气体压裂裂缝动态扩展分析
摘
要 ： 分 析 高能 气体 井 下 流动 规 律 的 基 础 上 ， 立 了裂 缝 内 高 能 气体 流 动 质 量 、 量 守 ・ 程 ， 确 定 了其 边 界 在 建 动 照方 并
缝 扩展 长 度 ， 得 到 裂 缝 起 裂 、 裂 压 力 与 时 间。 算 例 分 析 进 一 步表 明 ： 级 脉 冲 高 能 气体 压 裂 裂 尖 动 态 响 应 对 裂 缝 并 止 多
扩 展 结 果 影 响 的 显著 性 ， 准 静 态结 果相 比 ， 裂 时 间提 前 ， 裂 压 力升 高 ， 缝 长 度 明显 减 少 。 与 止 止 裂 关 键 词 ：多级 脉 冲 ； 能 气体 ： 态响 应 ； 缝 形 态 ； 拟 高 动 裂 模
中 图分 类 号 ： Ｅ １ Ｔ ３９ 文献 标 识 码 ：Ａ Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ６ ４—５ ８ ． ０ ０ ０ ． ２ Ｏ ：１ ． ８ ３ ｊ ｉ ｎ １ ７ ｓ ０ ６ ２ １ ．６ ０４
作 为水力 压 裂 的一 种 补 充 措 施 ， 能 气 体 压 裂 体 ， 高 因高 能气 体压 裂作 用过 程极 短 ， 裂缝 内气 体 流 故 技术 已在 各类 油 气 田开 发 中得 到 应 用 ， 它 也 存 在 动可 认 为 与 周 围无 热 交 换 且 对 地 层 无 滤 失 ， 据 但 根
着作 用 时间短 、 造缝 不 足 的问题 ， 这 种情 况 下 就产 在 生 了多级 脉 冲高能 气体 压裂 技术 ， 原 理 是 ： 其 通过 快 速 火 药爆燃 压 开 地层 ， 面 的 各 种 慢 速 火 药 依 次 燃 后 Ｎ ｌ ｎ研 究成果 Ｊ 建立 裂缝 气体 流动 基本方 程 为 ｉｏ ｓ ，
多脉冲加载压裂技术在重质超稠油油藏新井上的应用
合匹配 ， 使其燃烧产生的大量高温高压气体 ， 通过特
种控制技术合理控制压 裂用药 的燃烧速度 ， 形成多
个高压脉冲波 （ 多个 缝值压力 ） 图 １通过射孔层 如 ，
段的孔眼通道进入地层 ， 对地层实施多次连续高压
ｐ —推 进剂 药柱 的密 度 ，ｇ ｍ。 — ｋ／ ；
根 据 酸化 解堵 剂 的需 要 关井 ， 井相应 时 间 ， 焖 化 学 药剂 与 地层 进行 充 分 的反 应 ， 到 预期 的效果 。 达 ２５ 气 举 反排 （ 个 步骤 视 具 体 情 况 可采 用 ， 可 ． 这 也
省略）
脉冲波冲击加载压裂 ， 快速压开地层 ， 并促使地层裂 缝 陕速拓展和延伸 ， 使地层形成较长 的径向多裂缝
体系， 并选 择 能产 生较 高 热量 的多种 复合药 剂 ， 地 对
最高达 １ ． Ｐ 。注汽压力高导致注汽干度低 ， ６５Ｍ ａ 油 井吸汽能力差 ， 油层不能得到充分动用 。 实践证明： 该项油层预处理技术实施效果 明显 ， 有效地改善了新井注汽条件 ， 降低了注汽压力、 提高 了注汽干度 ， 使新井实现顺利投产。该项技术方兴 未艾 ， 具有 良 的现场应用前景 。 好
１ 技术 内容
层产生较强的热化学作用 ， 以达到进一步提高和改
善地层渗透性的目的。
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矗
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多脉 冲加载 压裂 技术 的研 制成 功 有效 地解 决上
述 问题 ， 避免 了盲 目 增加药量伤害套管、 重复进行单
级脉冲气体压裂所带来 的增加成本 ， 压裂 效果差 的 现场实际。通过系列的延 时控制方式 ， 达到对不 同
gaonengqitiyalie
详细内容：高能气体压裂技术，就是用固体火箭推进剂或液体的火药，在井下油层部位引火爆燃(而不是爆炸)，产生大量的高压高温气体，在几个毫秒到几十毫秒之内将油层压开多条辐射状，长达2～5m的裂缝，爆燃冲击波消失后裂缝并不能完全闭合，从而解除油层部分堵塞，提高井底附近地层渗透能力，这种工艺技术就是高能气体压裂。
高能气体压裂具有许多优点，主要的有以下几点，不用大型压裂设备；不用大量的压裂液；不用注入支撑剂；施工作业方便快速；对地层伤害小甚至无伤害；成本费用低等。
下面就高能气体压裂技术予以简单介绍。
一、高能气体压裂技术的基本原理高能气体压裂技术（HEGF）是利用火药或火箭推进剂快速燃烧产生的高温高压气体，形成脉冲加载并控制压力上升速度，在井筒附近压开多方位的裂缝，沟通天然裂缝，从而使油气水井增产增注的技术。
在前苏联把高能气体压裂称热气化学处理，在美国也叫做脉冲压裂、多裂缝压裂。
国内高能气体压裂技术经过近二十年的研究与推广，已经发展为一项基本成熟的，在各油田广泛应用并取得了良好的经济效益，正在向综合性压裂发展的油气层改造增产新技术。
高能气体压裂已经发展有有壳弹、无壳弹、可控脉冲等高能气体压裂技术，其中无壳弹高能气体压裂技术在全国各油田均得到了大量的推广应用。
二、高能气体压裂技术的发展趋势火药量越来越多，燃烧速度越来越慢，单脉冲→可控多脉冲发展。
从应用地域上看，走向全球。
起初应用于美国、俄罗斯和中国，随着油气上游工业的发展，应用的地域逐步扩大，以俄罗斯为轴心，扩大到独联体各国；以美国为轴心，扩大到加拿大、委内瑞拉。
从应用的储层、井型看，应用范围扩大。
①从井的结构看，扩大到水平井、分支井；②从井的用途看，油井、注水井到气井，，应用于高温高压储层及多层含砂储层。
从应用的方式看，走向与其他多项技术综合运用。
HEGF技术一开始是单项运用，随着对该技术的研究与开发，逐步与其他技术结合运用，与射孔、水力压裂、酸化、控砂等相结合。
多脉冲加载压裂技术在锦州油田的应用
从 而影 响 油井 的正 常 生产 。要 保 持 油 田的 稳产 、 增
产， 必须恢复和改善地层的渗透性 ， 多年来一直采用 传 统 的酸 化 、 裂等 常 规方 法 ， 仅 成本 高 ， 且 可 压 不 而 能会 给油 层带 来新 的污 染 。 此 ， 为 我们研 究 了多脉 冲 加载 压裂 技术 。 目的是提 高 总装药 量 ， 高能 量利 用 提 率， 延长 对地 层 的作用 时 间 ， 控制 其在井 筒 内有规 律 的燃 烧 ， 生 的大 量 高 温 、 压气 体 压裂 岩 层 ， 生 产 高 产 径 向多裂 缝体 系 ， 增加 与天然 裂缝 沟通 的机率 ， 善 改
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图 １ 单脉冲 Ｐ —Ｔ 曲 线 示 意 图
图 ２ 多脉冲加载压裂 Ｐ —Ｔ 曲线 示 意 图
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图 ３ 单 脉 冲 压 裂 裂 缝 长 度
１２ ７
内 蒙古 石 油化 工
２１ 年第 ８ ００ 期
多脉 冲加 载 压 裂 技 术在 锦 州 油 田的 应 用
廖 洪 波
（ 油 辽 河 油 田分 公 司 ， 宁 盘 锦 １ ４ １ ） 中 辽 ２ ０ ０
摘 要 ： 多脉 ， 加 载压 裂技术 是采 用 多种不 同种火 药经过特 殊 装 药设 计 ， 制使 其在 井 筒 内有规 律 中 控 的燃 烧 ， 产生 的 高温、 所 高压 气体 形成 多个脉 冲波 冲击 油层 ， 岩石 产生 多条微 裂缝 ， 而增加 了与地 层 使 从 孔 隙 沟通的机 率 ， 大大提 高油层 导流能 力 ， 增加 产量 。在 锦州 油田 的现 场应 用取 得 了较好 的增 油效 果 。
煤层气高能气体压裂技术简介
煤层气高能气体压裂技术简介目录1．前言 (1)2．煤层气高能气体压裂原理 (2)3．煤层气多级脉冲加载压裂技术 .................................... 1..0 4．工艺设计研究. (11)5. 现场试验...................................................... 1..2. 6．技术服务费（基本费用） ........................................ 1..3/ 、八1．前言我国是世界上煤炭生产和消费大国 ,煤层气资源储量非常丰富。
但煤气层为低渗透率、低压力、低含水饱和度，富含煤层气的煤田大都具有构造复杂、煤体破坏严重、软煤发育、高塑性和煤层渗透率极低等特点，开发难度较大。
目前提高煤层渗透率主要有洞穴法和水力压裂法，主要包括：垂直井套管射孔完井、清水加砂压裂、活性水加砂压裂、洞穴完井等工艺；应用空气钻井,氮气泡沫压裂 ,清洁压裂液、胶加砂压裂 ,注入二氧化碳，以及欠平衡钻井、欠平衡水平钻井和多分支水平井钻井完井技术等技术[1-5]，以提高煤层气井产量和采收率，积累了很多经验。
但从煤层气改造看，至目前还缺少适合我国煤层气有效开发的较成熟的技术。
针对煤气层的地质特点及开发现状，在分析了高能气体压裂技术研究的基础上，提出并开展了煤层气多级脉冲加载压裂开发技术的试验研究与应用。
高能气体压裂技术是利用固态、液态火药或推进剂在油层目的层快速燃烧产生的大量高温高压气体，对地层脉冲加载压裂，使地层产生并形成多裂缝体系，同时产生较强的脉冲震荡作用地层基质，综合改善和提高地层渗透导流能力，扩大有效采油（气）范围，以达到提高产量的目的。
其特点是 :能在地层产生不受地应力约束的多裂缝体系，有利于沟通天然裂缝，扩大泄流面积，同时产生较强的脉冲震荡传播作用有利于改变地层岩性基质微错动变化，沟通基质通道，延伸地层深处，提高了地层渗透性，提高了油气井产量。
多脉冲造缝技术
施工效果 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 未达到配注 达到配注 达到配注 达到配注
井号 地225-82 地235-68 塬103-45 塬103-48 塬115-33 塬51-87 塬51-85 塬53-87 地171-13 塬51-89 塬63-85 塬121-29 安156-71 安156-65 安82-16 胡307 胡241-37 胡310-14
并伴随大量的热化学作用于地层，以
提高地层渗透性能，解除地层堵塞， 达到提高油井产量、水井增注的目的。
推进剂
延时器
多脉冲气动力造缝造缝过程
首先在射孔层段产生第一级高压脉冲波，其压力是地层破裂压 力的1.5-2.0倍，快速起裂压开地层，形成3-8条裂缝，后续脉冲 波（等于地层破裂压力）连续补充能量，对地层再实施2-3次高压 冲击波加载压裂，促使裂缝快速延伸，以进一步延伸地层裂缝， 从而在地层形成较长的多裂缝体系。
●
● 与其它技术的复合（与射孔相结合；与水力压裂相结合；与酸化结合）
● 从井筒到地层
二、多脉冲气动力造缝技术
多脉冲气动力造缝作用机理
该技术对多种不同燃速的火药进行 优化匹配，通过特殊控制技术，使火 药燃烧有序燃烧，形成多个高压脉冲
波（多个峰值压力），对地层实施多
次连续高压脉冲波冲击加载压裂，使 地层产生和形成多条较长的裂缝体系，
多脉冲气动力造缝对套管无损害
施工工层段：1860.0-1875.0m ，套管无明显变化
施工工层段：1864.0-1869.0m ，套管无明显变化
多脉冲气动力造缝现场应用
近三年来，我公司已在长庆油田、延长油田、吉林油田等进行
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。
多级脉冲气体加载压裂技术
Ｔｅ ｈ ｑｕ ｆｍ ｕ ｔ— ｌｅ ｇ ｓ ｌ ａ ｒ ｃ ｕ ｉ ｇ ｃ ｎｉ ｅ ｏ ｌｉｐｕ ｓ ａ ｏ ｄ ｆ ａ ｔ ｒ ｎ
ＰＵ Ｃｈｕ － ｈ ｎｇ ，ＳＵＮ ｉｙ ，Ｗ ＡＮＧ ａ ｇ ｚ ｎｇ ｎｓ ｅ Ｚｈ — ｕ Ｘｉ ｎ — ｅ ，ＬＵＯ ｉ ｇ—ｉｎｇ Ｍ ｎ ｌ ａ
件 ， 条 件 可 以反 映 裂 缝 内 随 时 间 变 化 的 气体 压 力 梯 度 对 裂 缝 形 态 的 影 响 。 算 例 分 析 和 现 场 对 比 试 验 结 果 表 明 ， 该 多级 脉 冲 气体 加 载 压 裂 与单 级 高 能 气 体 压 裂 相 比 ， 裂 压 力 升 高 ， 裂 压 力 降 低 ， 地 层 作 用 时 间 显 著 延 长 ， 到 的 岩 层 裂 缝 长 起 止 对 得 度 是 后者 的 ２ ～３倍 ， 水 力 压 裂 联 作 可 显 著 降低 地 层 破 裂 压 力 ， 一 步提 高 和 改善 地 层 渗 透 性 。 图 ３表 １参 ｌ 与 进 １ 关 键 词 ：多级 脉 冲 ；加 载 压 裂 ； 燃 气体 ；裂缝 延伸 爆
（ ．Ｃ ｉ ｎ ｖｒｉ ｆ Ｐ ｔ ｌ ｍ，Ｄ ｎ ｙｎ ５ ０ １ Ｃ ｉ ２ １ ｈ ｎ Ｕ ｉ ｓ ｙ ｏ ｅｒ ｅ ａ ｅ ｔ ｏｕ ｏｇ ｉ ２７ ６ ， ｈｎ ｇ ａ； ．Ｘｉａ ｅ ｏｅｍ ｎｖ ｒ ｔ Ｘｉａ １ ０ ５ Ｃ ｉａ ’ｎＰ ｔ ｌ ｒ ｕ Ｕ ｉｅｓ ｙ， ’ｎ ７ ０ ６ ， ｈｎ ） ｉ
ｃ ａ ｋ ｉ ｔａ ｉｎ ｉ ｏｒ ｈｏ ｅ ｒ ｃ ｒ ｏ ｌ ｅ ｒ ｃ ｎｉｉｔｏ ｎ ｂ ｅ ｌ ｏ ｋｓ ａｅ ｃ ｎｃｕｄ ｄ． Ｔ ｈ ｏｎ ｔｏ ｅ ｌｃ ｈ ｎ ｌ ｎ ｅ ｏ ｓ ｒ ｓ ｕｒ ｒ ｄ ｅ ｒ ｎｇ ｗｉｈ ｅ ｃ ｄｉｉ ｎｓ ｒ ｆｅ ｔ ｔ ｅ ｉｆｕｅ ｃ ｆ ｇａ ｐ ｅ ｓ ｅ ｇ ａ ｉｎｔｖａ ｙｉ ｔ
水平井多级脉冲气体加载压裂及产能评价
引 言
与推 进剂爆 燃共 同作 用 的结 果 。 在射 孔 弹作 用下 ， 井
使油井 增产 、 水井 增注 ， 该技 术受 到 了越来 越广 泛 的 较长 ） 而 归为准静态 过程 Ｊ 设水 平井 井 眼 的垂 深 ， 。 重视 Ｊ 目前 ， 。 直井 多 级 脉 冲气 体 加 载 压 裂 施 工 为 ｈ受 ３ 原地主应力分量控 制 ， ， 个 它们分别 是上覆岩
第３ ０卷
２０ ０ ８年
第５ 期
ｌ Ｏ月
西南 石油大 学学报 （自然科 学版 ）
Ｊｕｎ ｌ）Ｓｍｔｗ ｓ １ ｔ， Ｉ ｉｖｉｉ （ ｏ ｒａ ｆ （ ｈ ｅｔ ） ｆ Ｕｉ （。 Ｉ ｅｒ （ １ ３ ｉ￣ Ｌ ｓｙ ｛＆ ・ ・ｎ ｔｇ ｄ ｔ ｌ ） ｈ ｏｏ ￣Ｅ ｉ ￣１ ｉ『
．
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ． １３ ５ Ｏｃ ． ２ ｔ ００８
文 章 编 号 ： ００— ６ ４ ２０ ）５— １４— ４ １０ ２ ３ （ ０ ８ ０ ００ ０
水平井 多级脉冲气体加载压裂及产能评价
孙志宇 ， 蒲春 生 ， 明 良， 敏 罗 周
（ 国 石油 大 学 石 油 工 程 学 院 ， 东 东 营 ２ ７６ ） 中 山 ５ ０ １
工艺 已基 本成 熟 ， 在水 平 井 上 进 行 多级 脉 冲气 体 层压 力 （ ） 最大水平地 应力 （ｒ） 最小 水平地 应力 但 ， Ｏ ， 加 载压裂 技术 在 我 国却 并 不 多见 ， 相关 的研 究 也 仅 （ ）井眼轴线沿着 最大水平地应 力方 向。 ，
仅 停 留在试验 阶段 ｊ 。水平 井技术 已成 为油 田增 加
Ｋ １≥ Ｋ】 ｃ （） ６
√ ｒ 一 矿 ／
多 级脉 冲高 能气体 压裂 通 常产 生 多于 ２条 的径
高能气体压裂技术
高能气体压裂技术高能气体压裂（HighEnergyGaFracture,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m计。
常温固体药每公斤产气量在1028升左右，爆燃温度不超过2600oC；高温固体药每公斤产气量不超过880升，爆燃温度在3000oC以上。
多脉冲高能气体压裂_二氧化氯复合解堵技术研究
2003年5月第18卷第3期 西安石油学院学报(自然科学版)Jo urnal of Xi ′an Petr oleum Inst itute(N at ur al Science Edition) M ay 2003V ol.18N o.3 收稿日期:2002-09-08 作者简介:张杰(1970-),男,湖北随州市人,硕士,工程师,主要从事高能气体压裂的研究. 文章编号:1001-5361(2003)03-0021-04多脉冲高能气体压裂-二氧化氯复合解堵技术研究C ombination plug -removing technology of multi -pulse high -energygas f racturing with C lO 2treatment liquid张杰1,张伟峰2,宋和平3,董凤鸿4(1.西安石油学院压裂中心,陕西西安 710065; 2.胜利油田孤岛采油厂,山东东营 257000;3.延长油矿下寺湾钻采公司,陕西延安 716000; 4.长庆油田分公司勘探开发处, 陕西西安 710021)摘要:对多脉冲高能气体压裂—二氧化氯复合解堵的作用机理进行了研究,该技术是在多脉冲高能气体压裂产生多条裂缝的同时,用二氧化氯解堵剂进一步解除因压裂液、碳酸钙和硫化亚铁等酸溶性垢、铁细菌、硫酸盐还原菌的代谢产物等对地层的堵塞,以达到最大限度地增强油气层导流能力.现场试验表明这项油层改造技术对提高油气井的产量是可行的.关键词:多脉冲高能气体压裂;二氧化氯;复合解堵中图分类号:TE 357.28 文献标识码:A 高能气体压裂增产技术成本低、施工简便,与酸化、压裂、射孔[1]等作业技术组成的复合作业技术,在油井增产、水井增注上都已取得了良好的效果.为了进一步提高高能气体压裂的作用效果和更广泛的实用性,特别是对近井地带受压裂液、无机垢、细菌等严重污染,导流能力下降的油气井[2],进行了多脉冲高能气体压裂—二氧化氯复合解堵技术的研究与试验工作,2000年在陕北共施工5口井,取得了较好的效果.1 多脉冲高能气体压裂机理与试验研究1.1 多脉冲高能气体压裂机理多脉冲高能气体压裂—二氧化氯复合解堵技术是利用多脉冲高能气体压力,使地层产生多条裂缝并使裂缝延伸,在裂缝产生的同时或产生之后将二氧化氯解堵液通过裂缝挤入地层,对裂缝面以及地层进行清洗,从而大大增加了近井地带地层中的天然裂缝,这样既很好地沟通又解除了油层中有机物、无机物、细菌等对油层的堵塞,扩大油气渗流通道,提高油层导流能力.国内外实践证明,药量逐步提高的多次重复的高能气体压裂可以显著降低峰值压力,提高压裂效果.例如在西西伯利亚,第一次施工药量仅为20kg ,产生的峰值压力低于岩石破裂压力的10%～15%,所以不会破坏套管.第二次施工药量为40～50kg ,第三次为50～70kg ,这样使产量增加4～14倍.而一次用药70～80kg ,不仅有一半的井套管受损并且增产仅为0.5～1.0倍.多脉冲高能气体压裂技术是在单脉冲高能气体压裂技术基础上发展起来的一种压裂技术,是将原高能气体压裂技术中的压裂弹一次发火燃烧,改进为不同燃速药的组合或多节弹分级点火的延时燃烧.该技术既增加了药量,延长压裂的作用时间,又形成一种随时间振荡的对地层作用力.该技术既继承了高能气体压裂对油层污染小、成本低廉、施工简便的特点,又吸收了振动对油流孔道的解堵、疏通、导流作用,具有降低油水界面张力、解除毛管力束缚作用的优点,同时,又延长了压力对地层的作用时间.因而增长了压裂裂缝的长度(图1,图2),提高了井筒与天然裂缝沟通的可能,可更加有效地增加油井的产量.1.2 二氧化氯解堵效果实验二氧化氯是一种中性强氧化剂,它能使大分子有机物断链降解为小分子有机物或无机物;可解除油田开采过程中硫化铁、细菌群落、高聚物、结垢物等所造成的地层堵塞[3],实现油水井的增产增注.另外,对采用高聚物或微生物增产、驱油的油田,应用二氧化氯处理储层,可消除这类物质在地层捕集、滞留而造成的渗流孔道堵塞问题,将进一步延长老油井的开采年限.表1是二氧化氯对胍胶压裂液的降解实验数据,实验中使用的胍胶压裂液黏度为200mPa・s.从表1的第5组数据可以看出:在室温条件下,100 mL初始黏度为200mPa・s的胍胶在300mL(24 mg/L)二氧化氯溶液中可以全部溶解,由于在活化过程中,有二氧化氯损失,因此有25mg/L就可以完全满足具体实施要求.表2是二氧化氯对聚丙烯酰胺的降解实验配方组数据.实验是在室温条件下进行的,将静置2h、完全膨胀溶解、黏度为150m Pa・s的聚丙烯酰胺与不同浓度的二氧化氯的混合物进行实验.从实验结果可以看出:将100mL聚丙烯酰胺溶胶与100mL 体积分数为350mL/m3的二氧化氯进行1∶1的混合,其黏度从47mPa・s可降到5mPa・s.图1 单脉冲高能气体压裂裂缝长度示意图图2 多脉冲压裂裂缝长度示意图表1 二氧化氯对胍胶压裂液的降解实验序号ClO2浓度/(mg・L-1)C lO2用量/m L加入胍胶量/g溶解时间/h黏度/mPa・s 1403001000.54 2953001000.54 32003001000.54 42563001000.54 5243001000.546113001000.5有絮状沉淀,黏度未测表2 二氧化氯对聚丙烯酰胺的降解实验序号实验配方黏度/(mPa・s) 1100mL,2%聚丙烯酰胺+100mL水482100mL,2%聚丙烯酰胺+100m L,120mg/L二氧化氯423100mL,2%聚丙烯酰胺+200m L,120mg/L二氧化氯274100mL,2%聚丙烯酰胺+250m L,120mg/L二氧化氯155100mL,2%聚丙烯酰胺+300m L,120mg/L二氧化氯96100mL,2%聚丙烯酰胺+100m L,350mg/L二氧化氯57100mL,2%聚丙烯酰胺+100m L,346mg/L二氧化氯9(放置30min后黏度降为5) 从表3、表4[4]数据可以看出:二氧化氯具有极强的杀菌能力.在浓度很低的情况下,短时间内就可杀灭细菌,从而清除地层中微生物菌体及其代谢物形成的黏稠物,并且可在相当长时间内破坏细菌滋生环境,彻底消除细菌对地层渗透性的损害.2 技术设计2.1 多脉冲高能气体压裂弹的结构多脉冲高能气体压裂技术可在目前无壳弹高能气体压裂基础上,对其结构进行改进即可.具体结构如图3所示,药柱1由其内的中心管2连接,中心管2以短节3彼此连接,中心管内彼此连通且密封形成密封腔4,中心管内装有点火药,中心管由延时器6将其分隔成几节7,每节至少有一个药柱和点火药,延时器可依次点燃每一节内的点火药,点火药燃烧将其外面的药柱点燃,直到所有的药柱都完全燃烧.每一节的药量、节数可根据处理井的地质、技术条件用专门的计算机程序进行计算,这样就可以增加药量,从而延长了火药柱的燃烧时间,解决了高能—22—西安石油学院学报(自然科学版)气体压裂的作用时间问题.表3 二氧化氯对硫酸盐还原菌的(SRB)杀菌效果ClO2浓度/(mg・L-1)接触时间/min加剂前SRB个/m L加药后S RB个/mL杀菌率/% 20090≥1.1×1030100.020060 5.0×1040100.020030 5.0×1040100.03030 2.5×1042599.9表4 二氧化氯对腐生菌(TGB)的杀菌效果ClO2浓度/(mg・L-1)接触时间/min加药前T GB个/mL加药后TGB个/mL杀菌率/% 10060≥1.1×1070.61003060 7.0×10501003030≥1.1×10601003015≥1.1×1060.61001030≥1.1×1060.6100105≥1.1×106 1.3100515≥1.1×1060.6100图3 多脉冲高能气体压裂弹结构1—药柱;2—中心管;3—短节;4—密封腔;5—防水膜;6—延时器;7—一个压裂弹单元2.2 装药和延时计算管状药的燃烧过程可用相对燃烧厚度的概念(z =e/e0)和火药燃烧规律(u=Aõp)来描述[5]:d z d t=d(e/e0)d t=u/e0=Aõp/e0,0≤z≤1;z(0)=0.(1)这里,z=e/e0是管状药的相对燃烧厚度.弹的点燃部分的相对质量为7=z[1+K(z-1)],式中e0是弹的肉厚.当内面燃烧时K=e0/(e0+d0);当外面燃烧时K=-e0/(e0+d0);当双面燃烧时K=0.d0是管状药的内孔径.第一节药燃烧产生脉冲的振幅和时间必须满足在岩层中打开天然裂缝和压出新的微裂缝.而在井内产生的压力取决于药柱的比容,压力上升的时间取决于每节药柱的质量和形状;第二节燃烧产生脉冲的作用时间和迭加后的脉冲的振幅应使裂缝延伸.每节之间的延时时间由上一节药燃烧的降压时间和下一节药燃烧的升压时间来确定,可通过改变延时器内装药成分和药量来控制.2.3 二氧化氯处理液的配方和用量计算二氧化氯溶液的质量分数应以所要处理井取样的室内实验为依据,一般质量分数应在0.1%～0.5%左右,同时在处理液里还应加缓蚀剂、防膨剂、表面活性剂等.用量应根据施工工艺和要处理层的厚度、孔隙度、处理范围等因素确定.2.4 技术施工工艺2.4.1 二氧化氯解堵同多脉冲高能气体压裂同时进行 在目的层及其以上30m井段注入配好的、适合于本地层的二氧化氯解堵液,在目的层段上面4m左右位置下入多脉冲高能气体压裂弹,压裂弹燃烧后,产生脉冲加载在地层中形成多条裂缝,在裂缝产生的同时,火药燃烧产生的温度及压力使二氧化氯液温度升高,又在压力作用下被挤入地层.在火—23—张杰等:多脉冲高能气体压裂-二氧化氯复合解堵技术研究药燃烧产生的高温高压环境下,解堵液以高速湍流的状态通过裂缝壁向地层泄流,其泄流量跟火药燃烧所维持压力的时间有关,压力维持时间越长,进入地层的液量也就越多,解堵效果也就越好.解堵液的反应速率决定了该液在流动过程中浓度变化大小,由于火药产生的压力很高,其泄流速度也很高,因此,解堵液在随着压力变化向地层泄流过程中,其浓度变化并不显著,这样就可以使解堵液以较高的活性,在裂缝产生后作用于地层.火药燃烧产生的压力维持时间较短,进入地层的液量有限,解堵的作用范围有限,使该工艺对于处理近井地带污染严重的井是非常有效的.2.4.2 先进行多脉冲高能气体压裂再注入二氧化氯解堵液 在目的层先进行多脉冲高能气体压裂,促进地层内产生多条裂缝并使裂缝延伸,压裂一段时间后,再把适合于地层的二氧化氯液在不高于地层破裂压力下注入地层.由于多脉冲加载产生的裂缝较长,这样就能把解堵液注入到离井筒较远的地层中.由于该解堵液对浓度的要求不高,在浓度较低的情况下仍能反应,所以可以对较大区域的油层进行解堵处理.该工艺适合污染严重,污染范围较广的油气井,如水力压裂液的浸入而造成的污染,注水井由于上期注水在地层中产生有机和无机垢而造成的污染等,都可以采用此种工艺.3 技术措施优点及适用范围3.1 多脉冲高能气体压裂—二氧化氯复合解堵技术的优点(1)适用范围广泛,成功率高,解堵效果比单一高能气体压裂或单一的二氧化氯解堵好;(2)施工方便,施工规模小,不需要压裂车组;(3)对油气层无污染,不受水敏、酸敏地层的限制,不会对油气层造成新的伤害.3.2 适用范围(1)因水力压裂,压裂液残渣或压裂液没完全降解而对储层造成堵塞的油气井.(2)被污染的注水井及注水压力过高的井.(3)对准备进行聚合物或微生物驱油的井,可用此技术对储层进行预处理.(4)油层致密、坚硬、破裂压力高而难以实现水力压裂的井,可用多脉冲高能气体压裂方法进行预处理,降低破裂压力.4 现场实验结果2000年在陕北下寺湾油田、甘谷峄油田进行了5口井的多脉冲高能气体压裂—二氧化氯复合解堵实验,成功率100%,有效率100%.以陕甘宁盆地甘泉地区65-39井为例,该井1997年6月完钻,目的层为延9油层,厚度9.0m,渗透率25×10-3L m2,该层射孔后无自然产能,1997年6月27日采用胍胶压裂,由于地层温度只有25℃左右,压裂液没有完全降解,反排不彻底,压裂后仍无产能,2000年11月采用多脉冲高能气体压裂-二氧化氯复合解堵技术对该层进行处理,处理后获得了工业油流,日产油2m3以上,解堵效果非常明显,取得了较好的结果.5 结论(1)多脉冲高能气体压裂—二氧化氯复合解堵技术解除物性好,对供液能力强的储层近井地带污染堵塞效果显著.(2)用于解除注水井堵塞,降低注水压力,提高注水能力效果很好.(3)用于具有一定产能,经一段时间后产量大幅下降的油井,效果较好.(4)用于水力压裂压死或严重污染的井,解堵效果明显.参考文献:[1] 王安仕,吴晋军.射孔-高能气体压裂复合技术研究[J].西安石油学院学报,1997,12(4):12-18.[2] 王江宽,罗艳红.水力冲击压裂-化学复合解堵技术的研究与应用[J].油田化学,1999,11(3):220-223. [3] Jennifer R.Applicat ion of chlo rine diox ide as an o il-field-felicit ies-tr eatment fluid[C].SP E P ro duction&Facilities,1996.18-21.[4] 赵晓东.二氧化氯在注水采油中的应用[J].西南石油学院学报,1999,24(3):66-69.[5] 王爱华,李汤玉,赵锋洛.用高能气体压裂模型研究裂缝条数[J].断块油气田,2000,7(5):56-59.编辑:国伍玲—24—西安石油学院学报(自然科学版)Ⅳa better effect after datuming than before datum ing in migr ation.Key words:seism ex plo ratio n;w av e equatio n;datum;continuation;irreg ular surface;migr ation imagingCH EN Shu-w en,L I U H ong,L I Ya-guang(Institute of Geolog ical Geo physics,Chinese Academ y of Sciences,Beijing100101,China)JXAPI2003V.18N.3p.13-15,20Application of fuzzy analysis to oil-gas reserves productivity prediction:the development data of Pangu-liang area in Jing'an oilfield being taken as exampleAbstract:In accor dance with the pro blems ex isting in the application of conventional metho ds,the ap-plication o f fuzzy analysis to o il-gas reserv es pro ductivity predictio n is studied and the theoretic characteris-tics and mathematic model the m ethod are discussed.T he facto rs of influencing pro ductivity ar e obtained by m ultifactor asso ciatio n analy sis,and they are permeability,reservo ir thickness,sand proportion,sand volume,po rosity etc.(fr om main to secondary).Key words:fuzzy analysis;gray system;association factorL I U L i-li(Ex ploratio n and Dev elo pment Institute,Chang qing Oilfield Company,Xi'an710021, Shaanxi,China)JXAPI2003V.18N.3p.16-20Combination plug-removing technology of multi-pulse high-energy gas fracturing with ClO2treatment liq-uidAbstract:Some fractures are pr oduced near w ellbore zone by m ulti-pulse high energ y gas fracturing, and they link up w ith natural fr actur es.At the same time as fracturing or after fractur ing,ClO2treatment liquid is squeezed into form ation to rem ove the o rganic matter,inorganic matter and bacteria in oil reser-voir,so the perm eability of the o il reservo ir is improved.T his tr eatment technolo gy of o il reserv oir g ives full play of bo th high energy g as fracturing and ClO2treatment.It w as applied to5w ells in Shanbei oilfield in2000,and the results sho w that this technolog y can effectively remove the po llution of fracturing fluid, dirt and bacter ia to oil reservo ir near w ellbor e zone.Key words:multi-pulse hig h energy g as fracturing;ClO2;com bination plug-remov ingZH A N G J ie,ZH A N G Wei-f eng,SON G H e-p ing(Center o f High Ener gy Gas Fracturing,Xi'an Petroleum Institute,Xi'an710065,Shaanx i,China)JXAPI2003V.18N.3p.21-24Application of nonlinear decoupling to the control of a three-phase separator of crude oil,natural gas and waterAbstract:According to the operating principle o f a three-phase separ ator fo r cr ude oil mix ed w ith w a-ter and natural gas,the dynamic mathem atical m odel of it is established.Because of the coupling am ong thr ee output variables of the separ ator,proportion-integ ratio n(PI)control can no t get satisfied perfor-mance.For this reason,a nonlinear controller is desig ned based on the principle of feedback linearization. Simulation result show s that nonlinear and PI hy brid contr ol can effectively elim inate the co upling am ong thr ee o utput v ariables.Key words:three-phase separator;decoupling;feedback linear ization;no nlinear co ntrolH U Zhi-gang(Gudong Pro duction Plant,Sheng li Oilfield,Dongying257237,Shandong,China) JXAPI2003V.3N.3p.25-27Study on evaluation method of increasing oil production by polymer flooding in Henan Oilfield Abstract:T he amo unt of oil pro duction increased by po lymer flooding is the difference betw een the oil pr oduction obtained by po lymer flooding and by traditional water flo oding.Calculating the oil production obtained by po lymer flooding is the key to the evaluation o f developm ent effect and econo mic benefit of po lymer flo oding.T here is difference betw een the results calculated by numerical simulatio n and practical results in Henan Oilfield.For this reason,a"three-stage pr ediction model"is put forw ard.In the mo del, the pro duction process of po lymer floo ding is div ided into three stages:productio n rising stage,production stabilizing stag e and productio n descending stage.T he application results of the prediction metho d to thr ee blocks in Henan Oilfield show that it is easy and accurate,and the predicted results tally w ell w ith practi-。
多脉冲压裂综合解堵技术在海外河油田的应用
多脉冲压裂综合解堵技术在海外河油田的应用【摘要】海外河油田属注水开发的稠油油田，共有注水井119 口，随着开发的不断深入，部分注水井因注水井段污染严重或储层物性差、胶结致密等原因存在着注不进或无法达到配注要求的问题，针对以上原因实施了多脉冲压裂综合解堵技术，通过实施有效解决了近井地带污染及堵塞，达到了注水井解堵增注的目的。
【关键词】海外河油田注水井多脉冲压裂水井增注海外河油田已进入开发后期，部分注水井受注入水质的影响，油层污染严重，同时部分水井还存在着油层物性差、胶结致密。
这些井在目前的11.5～12.0mpa注水系统压力下，全井段或部分低渗层注不进或达不到地质配注要求。
海外河油田119口注水井中有11口注不进或达不到配注要求，占水井总数的10%，直接影响了该区块的注水开发效果。
为了解决以上问题，曾在一些井上配备了高压增注泵，但增注效果并不理想，如整体提高注水系统压力，费用较大。
为此，提出了对部分注水井实施多脉冲压裂综合解堵技术，通过实施解除了近井地带的污染及堵塞，从而达到了注水井解堵增注的目的。
1 注水井油层损害因素分析注水是开采油气藏的重要方式之一。
在注水过程中，外来注入水不断地被注入到油气层中，随着注入量的逐渐增大，这些注入水又会随着油气的开采被采出。
在这个动态过程中，注入水必然要与油气层的岩石和流体接触，并发生各种物理、化学变化，这些变化常导致渗透率恶化，即地层遭到损害。
引起油层损害的原因有三个方面：a、地层岩石和流体本身特性具有潜在的损害因素；b、注入水质不合格，即注入水与岩石或流体不配伍或注入水不达标；c、不合理的工作制度，如注水强度过大、地面水质保证体系不完备等。
结合注水井油层损害机理，分析海外河油田注水油层损害原因主要有如下几个方面：（1）油层粘土矿物含量高、渗透率低，在外来流体的作用下发生膨胀与运移造成油层伤害；（2）受注入水质和注水系统的影响，杂质及铁锈等机杂堵塞油层孔隙，造成油层伤害；（3）油层残余油与注入水中表面活性剂作用产生的乳状液堵塞油层，造成油层伤害；（4）措施残留杂质损害。
多脉冲式压裂装置在井下作业施工中的应用
多脉冲式压裂装置在井下作业施工中的应用作者：高峰山来源：《环球市场信息导报》2013年第04期辽河油田经过40多年的开发建设，油井情况越来越复杂，开采难度逐年增大。
我们在井下低渗透储层压裂改造的作业过程中，经常会遇到因岩性致密异常、特殊坚硬、井筒附近发生污染现象，综合分析，近井地带应力比较集中、孔眼与裂缝方向呈相对较为大的角度偏差等原因，都会引起裂缝压裂的压力较高，从而造成施工泵压较高，有时会出现现有条件下压裂无法出缝的情况。
所以，如果井筒产生向径的轻微裂缝，我们就要在压裂施工开始的前期作好准备，采取适宜的多脉冲破岩起裂措施，这样就可以有效地减小地层的压力，这个时候如果进行压裂的施工，其成功率和有效率将会得到明显的提升。
装置原理。
我们所采用的这种启裂是通过不同的多种复合炸药进行优化匹配，在燃烧后会产生大量的温度极高、压力巨大，且难以控制的气体，我们必须使它们在井下装置中得到控制和释放，这样才能形成多个有效的高压脉冲，使井筒周围地层产生和形成径向多裂缝体系，对地层实施多次连续高压冲击加载压裂，能够达到降低压裂启裂压力的目的，其综合耐温程度可以达到150℃以上，能够同时产生径向的3～8条裂缝，裂缝长度4～10cm。
压裂点火装置。
我们所研究的全隔断式延时控制点火装置，主要想要解决的问题，就是合理对压裂能量的控制，它的工作原理，是通过延长对地层脉冲加载压裂的作用时间，能够达到针对不同种类、不同燃烧速度的药型或同一药型不同装药结构的合理的配装，从而实现更合理、更有效的延时控制引燃，保证多脉冲多级控制的得到合理的实现，进一步提高压裂效果。
这种装置主要由辅助点火药、起爆组合药、点火组合药、喷火管、本体、延时点火药、等组件组成。
这种装置的作用原理分为四个步骤：燃烧转为爆轰；爆轰进行传递的过程；爆轰转为燃烧的过程；多组合延时喷火的过程。
由于延时点火药能够有效控制延迟点火时间，通过喷火管的喷出，它就能有效保证有足够长的喷火距离和点火压力，完成延时点火从而能够引燃下级辅助点火。
水平井多级脉冲气体加载压裂机理研究与应用的开题报告
水平井多级脉冲气体加载压裂机理研究与应用的开题报告一、选题背景与意义近年来，随着气价的不断上涨，致使煤层气勘探与开发进入了快速发展的阶段。
而煤层气开发技术的进步又是保障煤层气行业健康发展的关键。
其中，压裂技术是提高煤层气产量的重要手段之一。
传统的水平井单级压裂技术由于注入压裂液的能力受限，其增产效果与成本效益比相对较低，而多级压裂技术能够利用驱动能量来攻破更多小裂缝，从而达到最大化的增产效果，故而备受关注。
目前，国内多级压裂技术的研究较多集中在传统的深孔多级压裂技术上，而在水平井较浅层的压裂增产技术方面研究还较为薄弱。
本文旨在研究水平井多级脉冲气体加载压裂技术的机理及其应用，为提高煤层气产量提供一种有效的技术手段。
二、研究内容及方法本文将从多级压裂的原理出发，探究脉冲气体对多级压裂的增产效果。
研究内容主要包括：1、多级脉冲气体加载增产机理研究。
通过数值模拟、实验数据的对比分析和理论推导等方法，研究多级脉冲气体加载增产机理，探究不同参数对增产效果的影响以及最优参数选取等问题。
2、多级脉冲气体加载技术的应用研究。
在研究上述问题的同时，本文将探究多级脉冲气体加载技术在水平井多级压裂中的应用情况。
通过实验数据的分析，验证其效果，并且得出优化工作参数的结论。
三、预期成果通过本文研究，预期得到以下成果：1、探究多级脉冲气体加载增产机理，定量分析关键工艺参数的影响，优化工艺参数，提高压裂效果。
2、基于上述研究成果，提出一种水平井多级脉冲气体加载压裂技术，并验证其在实际工程中的应用效果。
3、进一步提高国内压裂技术的研究水平，推动煤层气行业健康有序发展。
四、研究方案及进度安排1、文献综述与理论分析（一个月）。
2、多级脉冲气体加载增产机理模拟与实验研究（两个月）。
3、水平井多级脉冲气体加载压裂技术的应用与验证（两个月）。
4、结果分析与总结，撰写论文（一个月）。
五、预期研究成果的应用前景本研究成果对于提高水平井多级压裂技术的效率与成本效益比，缓解煤层气产能瓶颈，促进国内煤层气行业的健康发展等方面具有重要的现实意义和应用前景。
多级脉冲爆燃压裂作用过程耦合模拟
多级脉冲爆燃压裂作用过程耦合模拟吴飞鹏;蒲春生;陈德春;任山;刘斌【摘要】针对多级脉冲爆燃压裂作用过程瞬态性、多场耦合复杂性,建立多级脉冲爆燃压裂过程耦合求解方法,并进行模拟计算和矿场应用分析.将多级脉冲爆燃压裂作用过程分解为火药爆燃加载、压挡液柱运动、射孔孔眼泄流、裂缝起裂和裂缝延伸5个子系统,基于给定的基本假设建立各子系统的动力学模型,并借助节点系统分析方法得出多级脉冲爆燃压裂过程耦合求解方法,既可定量计算合理装药量,又可对爆燃压力、裂缝形态进行定量动态预测.通过模拟计算分析了多级脉冲爆燃压裂过程中爆燃压力、压挡液气液界面位移、裂缝长度的变化规律,并将全过程按时间分为5个阶段.矿场应用结果表明:基于该方法开展的多级脉冲爆燃压裂在设计药量下可成功压裂油层并降低破裂压力,确保后期措施顺利进行.图6表1参30【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2014(041)005【总页数】7页(P605-611)【关键词】多级脉冲爆燃压裂;高能气体压裂;破裂压力;裂缝;动力学模型【作者】吴飞鹏;蒲春生;陈德春;任山;刘斌【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石化西南分公司工程技术研究院;中国石化西南分公司工程技术研究院【正文语种】中文【中图分类】TE357.3多级脉冲高能气体压裂技术是一种基于多种燃速火药的可控脉冲压裂技术，既可压开高破裂压力油层，形成不受地应力控制的多条裂缝，又可形成长时间高压震荡式脉冲，扩大裂缝延伸规模，且不需大型设备，对环境适应性强、无污染，在当前油气开发形势下越来越受到重视[1-3]。
但由于该技术作用过程瞬态性、子系统耦合复杂性、火药燃烧及岩石破裂偶然性等因素，难以对其建立一种高精度数值模拟技术，致使压裂工艺参数设计以经验方法为主，措施效果稳定性欠佳，成为制约该技术进一步发展的关键瓶颈[4-9]。
多脉冲高能气体压裂-热化学解堵综合增产技术
多脉冲高能气体压裂-热化学解堵综合增产技术李伟翰;颜红侠;王世英;吕晓权;刘金义【期刊名称】《油田化学》【年(卷),期】2005(22)3【摘要】报道了题示油井增产技术的原理、所用化学剂性能、现场施工工艺及效果.该技术将多脉冲高能气体压裂(HEGF)和热化学技术(TCT)融合为一体.固体推进剂放置于射孔段,TCT药剂注入地层并充满射孔段,点火后产生的高温高压氯化氢气体在地层造缝,低频高压水振荡波清洗近井地带和射孔,氯化氢溶于TCT药剂引发药荆反应生热、发气(主要为氮气),清洗有机无机堵塞物.所用固体推进剂型号为P-1,其产氯化氢量高达0.3 g/g.TCT药剂含降粘刺,有适用于10～50℃到10～80℃井温、生热发气量递增的5个型号即H-1～H-5.辽河稠油与H-1作用后,25～55℃粘度降低96%以上.P-1+H-1体系点火后的压力发展曲线反映氯化氢产生、溶解及氮气产生过程.辽河曙光油田8口深部有机物堵塞井、2口钻井液污染井、1口注水井改采油井实施HEGE/TCT综合处理,除1口井固体推进剂用量不足、施工无效外,其余10口井的产液量和产油量均大幅度上升,有效期至少超过45天.图1表4参3.【总页数】4页(P223-226)【关键词】高能气体压裂(HEGF);热化学生热发气;压裂.解堵综合技术;油藏增产措施;固体推进剂;生热发气化学剂;稠油井;辽河曙光油田【作者】李伟翰;颜红侠;王世英;吕晓权;刘金义【作者单位】西北工业大学理学院应用化学系;西安航天化学动力厂;辽河石油勘探局纯义石油技术开发有限公司【正文语种】中文【中图分类】TE357.28;TE358.5【相关文献】1.多脉冲高能气体压裂—二氧化氯复合解堵技术研究 [J], 张杰;张伟峰;宋和平;董凤鸿2.高能气体爆燃复合解堵技术在旧井挖潜增产中的应用 [J], 安淑萍;高月泉;陈刚;邓强3.下寺湾油田高能气体爆燃压裂复合解堵技术的应用与效果分析 [J], 张兵毅;曹元强;王建霞;王改平4.高能气体爆燃压裂复合解堵技术在下寺湾油田的应用与效果分析 [J], 任延河5.高能气体压裂复合解堵技术应用效果好 [J], 王海全;王玉龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
煤层气储层多脉冲压裂开发机理及工艺研究
煤层气储层多脉冲压裂开发机理及工艺研究我國煤层气储层一直存在单井产量低的难题，因此需要利用多脉冲压裂技术进行破岩处理，通过多级脉冲压裂破岩的理论建立是力学模型。
为多级脉冲下的煤层破裂提供了理论基础，多级脉冲压裂开发在进行过程中，会产生多条裂缝，形成有效的渗流过程，从而提升了煤层气储层的单井产量。
标签：煤层气储层;多脉冲;压裂我国煤层气储层的含量比较大，但是由于具有低渗、低压、低孔等特征，在开采方面往往会出现很多技术难题。
提高煤层渗透性的方法主要有洞穴法和水力压裂法，在实际运用过程中，对煤层产生裂缝而增加煤层的渗透性，但是这两种方法在使用的过程中会有一定的局限性。
为此提出了多脉冲压裂开发技术，这种技术取决于火药产生的高能气体总量控制与作用地层的能量利用率，该方法能够在很大程度上提升储层裂缝，因此建立全封闭性多脉冲压裂装置和工艺，能够进一步提升煤层气储层的开采量。
1煤层气储层开发现状目前我国的常规石油和天然气储量一直在不断减少，并且随着开采的不断深入，会增加开采成本和难度。
而煤层气作为一种非常规能源在我国能源消费结构中的地位越来越重要，另外由于我国的煤层多为结构性煤层，在成煤后会对煤层构造产生严重的破坏，这种情况的出现阻碍了煤层气的解析，从而在开采过程中不会形成渗流能力，同时煤层中的低渗透率，低孔隙度、低压力的存在，也对煤层气的开采造成了难度，目前我国主要运用的开发技术为水力压裂技术，但由于该技术在实际运用的过程中会存在一定的局限性，并且开采成本比较高，严重制约了我国对煤层气的开发。
2煤层气储层多脉冲压裂开发机理2.1煤层气储层裂缝的破岩依据（1）假设煤层气储层为同性弹性介质，煤层气储层中会存在大量的割理结构，但是多极脉冲压力引起的应力波长会大于其宽度，当应力波传送至微裂缝时，会发生衍射现象，煤层气储层中的应力分布不会产生明显的变化，因此可以确定煤层气储层为同性弹性介质。
（2）假设位移会沿重力的方向发生变化，动力会处于平面应变状态。
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延Hale Waihona Puke 器三、技术原理首先在射孔层段产生第一级高压脉冲波，其压力 是地层破裂压力的1.5-2.0倍，快速起裂压开地层，形 成3-8条裂缝，后续脉冲波（等于地层破裂压力）连 续补充能量，对地层再实施2-3次高压冲击波加载压 裂，促使裂缝快速延伸，以进一步延伸地层裂缝， 从而在地层形成较长的多裂缝体系。
造缝过程
2012年以来，我公司先后在长庆油田、吉林油 田、南阳油田、华北油田施工近1000口井，施工 井98%达到了设计要求，取得了良好的增产效果 和经济效益，受到了客户的广泛认可和好评。
七、现场应用情况
老井注水井多脉冲气动力造缝降压增注效果表（1）：
施工前 井号 施工层段（m） 注水压力(MPa) 7.5 11.0 10.5 11.0 10.5 14.5 注水量(m3) 0 5 0 7 0 10 施工后 注水压力(MPa) 7.5 10.5 9.0 10.0 10.5 12.0 注水量(m3) 20 25 20 25 17 30
旗011-27
塞405-27 冯64-71
13.0
12.5 9.0
0
5 0
13.0
12.0 9.0
18
20 14
七、现场应用情况
老井注水井多脉冲气动力造缝降压增注效果表（2）：
施工前 井号 郭49-106 元106 新73-100 新57-106 施工层段（m） 2276-2282 1822-1825 1989-1995 2010-2014 施工后
杨19-20 罗32-38 盘33-26 盘43-22 柳90-30 姚012-24
1221-1227 1706-1709 1717-1719 1920-1926 2092-2098 2074-2080 1928-1932 2422-2428 2417-2421 2034-2042 2028-2033 2130-2132 2122-2128 1276-1278
里3-91
河376 河371-1 河348-1
1574-1576
672-676 543-546 516-518
达到配注
达到配注 达到配注 达到配注
塬97-47
塬100-9 塬97-49 塬85-27
达到配注
达到配注 达到配注 达到配注
杨47-11
1054-1057
达到配注
地239-86
2548-2554
多脉冲气动压裂技术
陈永昌
中国石油测井公司华北事业部 2015年3月4日
内容
一、技术起源 二、发展趋势
三、技术原理
四、施工工艺
五、适用范围
六、技术优势 七、现场应用情况
一、技术起源
该技术起源于 19 世纪 60 年 代，向水井中开枪产生振动 可以增加水量。 20 世纪 80 年代中后期，我
国开始把推进剂用于压裂油
6
0 5 0 5 0 0 0 0 0 0 1
11.5
8 9 13 8 8.7 9.0 14.0 12.5 9.5 25 22.2
10
15 18 21 25 20 20 7 20 18 60 45
七、现场应用情况
新水井多脉冲气动力造缝施工效果（1）：
井号 王98-43井 杏250-23 丹105-2 王48-015 王9-111 王52-011 山037-52 高42-20 高42-22 王398-9 河1-2 城31-13 里12-7 陈298-296 施工层段（m） 1205-1215 1254-1259 1497-1500 1488-1494 1514-1522 1258-1268 1496-1504 1911-1918 1885-1890 1739-1742 1339-1405 1357-1362 1225-1227 1674-1676 2259-2264 施工效果 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 未达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 井号 塬97-35 塬98-3 塬92-17 塬108-04 塬104-5 塬37-91 塬44-19 塬90-21 塬95-45 塬85-25 地221-58 地175-11 地213-74 地221-74 地227-82 施工层段（m） 2644-2652 2666-2676 2510-2516 2710-2726 3670-2679 2656-2663 2638-2644 2611-2617 2824-2830 2802-2807 2788-2794 2581-2587 2855-2845 2638-2644 2708-2714 2715-2720 2609-2616 2521-2531 2570-2573 2575-2581 2626-2632 2634-2638 2632-2640 2632-2672 2670-2680 施工效果 达到配注 达到配注 达到配注 未达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注
2070-2076
2013-2019 1923-1928.5 1934-1941 1958-1952 2310-2316 2265-2271 2017-2023 2003-2009 1920-1928 2160-2173.6 1999.5-2017.2
11.5
10.5 11 13 8 14.8 11 14 13.0 9.5 25 22.0
七、现场应用情况
七、现场应用情况
华北采油五厂爆燃压裂解堵技术稳油控水 本报讯 （通讯员王新成 苑顺仓）截至4月20日，华北油田采油五厂经过 爆燃压裂解堵技术后恢复生产的5口油井从去年9月开始已累计产油2635.7吨， 措施后效果良好。其中，效果最好的晋93-19井累计增油1462.2吨。 随着油田开发进入中后期，要对低效生产井进行挖潜，而压裂费用高的难 题，一直困扰着采油厂。这个厂引进压裂成本相对较低的爆燃压裂解堵技术， 提高低渗透油藏的动用程度，提高采收率，实现稳油控水。 爆燃压裂解堵技术是利用高能气体压裂弹在目的层处点燃进行可控燃烧， 产生大量高温高压气体，井筒高压燃气通过射孔孔道以脉冲加载的方式向油 气层加压，井眼周围地层的岩石被压缩，当井筒内压力超过对应加载速率下 岩石的破裂压力时，即在井眼周围形成辐射状的多条径向裂缝，改善油层的 渗流能力，从而达到地层解堵的目的。 这项技术具有工艺简便、不污染油层的特点，适用于油井后期挖潜和长停 井恢复产能，特别适于处理地层能量高、含油饱和度高、井底附近被伤害的 油气层，也可为低渗透性底层造缝，降低地层的破裂压力值。
三、技术原理
增产机理 1、气动力产生多条造缝（3-5条）
实验 峰 压 加压速率 脉冲时间 名称 (106 Pa) (107Pa/μ (ms) 裂缝特性
s)
GF1 13 0.6 900
GF2
95
140
9
GF3 >～200 >10,000
～1
实验 E
250
430
裂缝条数取决于峰值压力及升压速率两个因素
三、技术原理
增产机理 2、水力振荡：压挡液注井筒内多次上下运
动；
3、高温热：60000千卡热量； 4、化学作用：燃烧产物CO2 在高压下溶于 原油，降低粘度和表面张力。
三、技术原理
造缝特点
总装药量大：（单一脉冲的1-2倍）； 作用时间长：（单一脉冲的2-3倍）；
机械振动多：对储层产生机械振动次数增加； 套管损伤小：多脉冲中每个脉冲药量少，对套管 损伤更小。
五、适用范围
1、砂岩、碳酸盐岩； 2、注水压力高的井；
3、原有射孔质量不好的井； 4、压裂时降低地层破裂压力；
5、消除污染，解堵：
• 固相颗粒堵塞污染 • 化学性质不配伍引起的污染 • 射孔过程挤压成孔形成的压实带污染
六、技术优势
1、软件模拟
近年来开发出多脉冲气动力造缝技术模拟软件，该软件
可根据施工井的储层特征、射孔参数、油井参数等进行优化，
从而选出适合的火药类型及施工药量。
六、技术优势
2、施工工艺进一步完善 由原来的单一油管传输、地面投棒施工工艺发展到油管传 输和电缆传输两种施工工艺。 3、产品更丰富、适用范围更广
该技术已能满足储层深度500-5000米、储层温度40℃-150℃ 的各种不同储层需要的药型种类及组合。
七、现场应用情况
注水压力(MPa)
11.0 10.5 11.0 12.0
注水量(m3)
8 0 6 0
注水压力(MPa)
11.0 10.5 9.5 12.0
注水量(m3)
25 15 23 20
新77-96
新73-100 新77-91 新57-107 新51-97 阳58-48 阳56-47 新49-106 新75-100 新73-98 新泌56 H13-12
达到配注
七、现场应用情况
新水井多脉冲气动力造缝施工效果（2）：
井号 杨46-12 杨41-9 杨44-14A 席21-43 席21-42 镰34-34 席23-43 席22-43 杨40-151 定50-048 定50-052 化53-41 席24-44 化55-41 塬59-35 塬101-35 塬89-43 地197-39 黄126-119 施工层段（m） 1017-1019 1134-1144 1035-1038 1125.5-1123 1128-1129 1381-1387 1376-1378 1198-1199 1126-1129 958-960 1892-1895 1897-1900 1950-1954 1955-1959 1342-1348 1198-1200 1345-1351 2647-2655 2514-2521 2738-2752 2656-2666 2637-2642 2452-2457 2470-2472 施工效果 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 未达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 井号 地225-82 地235-68 塬103-45 塬103-48 塬115-33 塬51-87 塬51-85 塬53-87 地171-13 塬51-89 塬63-85 塬121-29 安156-71 安156-65 安82-16 胡307 胡241-37 胡310-14 施工层段（m） 2609-2619 2860-2870 2543-2548 2531-2536 2587-2589.5 2610-2602 2591-2581 2693-2703 2598-2608 2634-2644 2695-2703 2660-2670 2688-2698 2576-2588 2426-2436 2404-2393 2276-2288 1566-1569 1792-1795 1577-1580 1596-1599 施工效果 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注 达到配注