關于高能氣體壓裂技術第1頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的增產原理2.1.1高能氣體壓裂的概念

高能氣體壓裂利用火藥或火箭推進劑燃燒產生的高溫、高壓氣體壓出多條徑向裂縫以取得增產效果的方法。

高能氣體壓裂工藝分為井內增壓、造縫和裂縫延伸三個階段。在井眼增壓期間，井內發生弱性變形同時地層內的自然裂縫受到高壓。推進劑產生的氣體的簡單作用就象在一個密閉腔內一樣。此時壓力隨時間線性增加。

第2頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的增產原理一般來說，炸藥爆轟的增產效果遠小于火藥燃燒。爆炸產生的尖壓力脈沖的增產效果遠小于平緩的壓力脈沖，也就是說炸藥爆轟的增產效果遠小于火藥燃燒。炸藥的燃燒速度以km/s計，點火后會形成爆轟波；火藥的燃燒速度以mm/s計，最大也不超過10m／s。炸藥的燃燒速度與環境條件無關，而火藥的燃燒速度受環境溫度和壓力的影響。火箭燃料（推進劑）近似于火藥。第3頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的增產原理常用的火藥是硝化棉和炮藥。硝化棉由致密的硝化纖維。極少量殘留溶劑和水組成。炮藥也叫發射藥是硝化纖維在不易揮發溶劑（一般是硝化甘油）中的固體溶液。炮藥比硝化棉的能量高，一般含有降低燃燒溫度的鈍化劑及穩定劑。第4頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的增產原理火藥的燃燒速度雖然遠較炸藥慢，但火藥燃燒造成的升壓速率比水力壓裂要快得多；水力壓裂的升壓時間以分計，而高能氣體壓裂的升壓時間以毫秒計。隨著井筒內升壓速率的增高，在井附近不僅僅是在垂直最小地應力方向產生兩條縫，而是產生多條徑向縫，在離井筒較遠處，這些徑向縫仍按最大主應力方向延伸。裂縫條數主要取決于升壓速率（峰值壓力除以達到峰值壓力所需的時間），升壓速度太高易引起地層傷害，而太低則只能在水力壓裂易于產生裂縫的方向形成裂縫。

第5頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的增產原理2.1.2高能氣體壓裂的作用

1．機械作用

火藥或推進劑燃燒產生的高壓氣體，在超過巖石的破裂壓力的條件下，在井附近產生多條徑向裂縫。由于裂縫不都是在垂直于地層的最小主應力方向，裂縫面上的切應力不為零，一旦裂開就會錯動而不會閉合。其次，壓力超過一定限度后，巖石會產生塑性變形，所以當壓力下降后仍有殘余裂縫。第6頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的增產原理2．水力振蕩作用

火藥壓力發生器是在井中存在液柱條件下引燃的，隨著高溫、高壓氣體的產生將會推動井中液柱向上運動，而隨著體積增大，氣體壓力又會下降，從而引起液柱向下運動。液柱向下運動壓縮火藥燃燒產生的氣體，除部分流入地層外，會造成壓力升高，又把液柱推上去，如此產生壓力周期的衰減波動。這種壓力周期波動有助于裂縫形成和清理儲層堵塞。第7頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的增產原理3．高溫熱作用

高能氣體壓裂施工后的井溫測試表明，在火藥彈點燃后的一段時間內，井溫可升高到500～700℃，開始下降很快，以后在幾個小時內變慢，足以熔化沉淀在油井附近的石蠟與瀝青，同時降低油的粘度。4．化學作用火藥燃燒后的產物主要是C02、N2和部分HCl，這些氣體在高壓下都會溶于原油，從而起到降低原油粘度和表面張力的作用，達到增產效果第8頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的增產原理2.1.3高能氣體壓裂的優點1．由于裂縫穿過傷害區域達到未傷害區域,消除了近井地帶傷害影響；2．供了連到整個待處理層的通道,使地層適于注入增產液體（如酸液等）；3．對一個或多個薄層的局部進行選擇性增產作業而不壓裂不希望作業的層位,如含水水層；4．在水力壓裂或注液體前使地層破裂，用于常規破裂可能無效的井。第9頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂使用的設備2.2.1火藥壓力發生器

目前使用的壓力發生器有三種類型：有殼火藥壓力發生器、無殼火藥壓力發生器和液體火藥。

1．有殼火藥壓力發生器裝置見圖2—1。藥柱外面有金屬外殼保護，用電纜傳輸，磁定位確定點火位置，通過電纜地面點火。具有施工安全、成本低、周期短、易下井等優點。第10頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日第11頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂使用的設備2．無殼火藥壓力發生器無殼火藥壓力發生器的典型結構如圖2—2所示。

全部表面都涂以防水層，外表覆以防磨損的保護層的藥柱裝在鋁制中心管上，中心管的兩端有螺紋可以通過短節將藥柱連在一起，在最下部藥柱的底部擰死堵頭，電纜頭內裝點火盒，在中心管內裝有點火藥，點火盒點燃后，引燃點火藥，加熱中心管，再引燃藥柱。由于中心管為鋁質，導熱性很好，各藥柱幾乎同時燃燒。第12頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日第13頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂使用的設備如果用油管送彈，則用撞擊點火器代替電纜頭，用投棒點火代替電纜點火。

另一類型的無殼火藥壓力發生器如圖2—3，沒有密封外殼，靠藥柱外表面軸向槽用鋼絲繩連接，藥柱下面有托盤托住，有的藥柱有中心孔，有的無中心孔，二者都用密封的電阻絲加熱點火，有中心孔的底部還裝有點火器。藥柱開始是端面燃燒，隨后變成全面燃燒。這類火藥壓力發生器一次用藥量比裝有中心孔的無殼壓力發生器高20～40%。第14頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂使用的設備3．液體火藥

由于受固體火藥性質的限制裝藥量不能太大，其總的增產效果不及水力壓裂，而液體火藥壓裂技術，與無殼火藥壓力發生器比具有成本低、能量高、燃燒時間長，壓裂效果顯著等優點。

液體火藥是由氧化劑、燃燒劑和水按一定的比例配制而成。這種液體火藥抗沖擊、靜電、摩擦及熱穩定性非常強，通常條件下不會起爆，只有用點火彈才能引燃，施工時用泵車將配制好的液體火藥注入井內。液體火藥注入前后，需打入隔離液或下入隔離器，用電纜車通過磁定位把點火彈下到射孔段，地面控制電源點火。第15頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂使用的設備2.2.2高能氣體壓裂動態測試儀器1．井下存儲式p～t測試儀

測試儀由地面儀器和井下儀器兩部分組成。地面儀器包括一臺微型計算機和一個專門接口，主要實現數據的回收和處理任務；井下儀器則由撞擊導電機構、電子線路、電池組、點火系統、壓力傳感器和機械外殼等組成。高能氣體壓裂下彈過程結束后，給井下儀器通電，儀器控制模塊使點火頭與點火電源相連，引爆壓裂彈，同時啟動采集與記錄模塊，將火藥點燃后造成的井筒內壓力變化過程記錄下來。壓裂結束后，將測試儀器提出井筒，與地面儀器專用接口相連接，讀出并處理電子記錄模塊中的p～t過程數據。第16頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂使用的設備2．地面直錄式p～t測試儀。該儀器分為井下數據采集部分與地面記錄部分。井下數據采集部分包括壓力傳感器、壓力變送器及其附屬電路；地面記錄部分包括輸入阻抗放大器、轉換器、89C51單片機、打印機與點火直流高壓發生器等。當壓裂彈及p～t測試儀下到目的層位后按下點火系統，同時啟動89C51單片機控制系統開始數據采集工作第17頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日

高能氣體壓裂的適用范圍2.3.1高能氣體壓裂適用巖性

1．高能氣體壓裂由于加載速率較高，從而決定了其適用的巖層是脆性地層，對于塑性地層則不甚適用，而對泥巖地層，反而可能產生“壓實效應”。

2．適用于高能氣體壓裂技術的巖性有石灰巖、白云巖和泥質含量較低（小于10％）的砂巖。高能氣體壓裂技術不適用于的巖層有泥巖、泥質含量較高（大于20％）的泥灰巖和砂質泥巖等。此外，膠結疏松的砂巖地層，壓后可能引起嚴重的出砂問題，應慎重對待。第18頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的適用范圍3．由于高能氣體壓裂只能降低滲流阻力，所以只適用于地層壓力高、含油飽和度高的油層。4．由于注水井井底經常處于高壓狀況，高能氣體壓裂增注效果優于油井增產效果。第19頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的適用范圍2.3.2高能氣體壓裂選井選層1．探井試油探井在鉆井過程中如果由于鉆井液或完井造成油層污染，此時高能氣體壓裂比水力壓裂和酸化都方便、便宜。國內外實踐證明，不論探井鉆遇的巖性、油層物性好與壞，都可運用高能氣體壓裂技術。2．產井特別適用于處理地層能量高、含油飽和度高、井底附近被傷害的油氣層。也適用于物性差的低產層，甚至停產層。

第20頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的適用范圍3．水井利用高能氣體壓裂，一方面可解除近井地帶的污染堵塞，另一方面，產生的徑向多裂縫體系改善了注水驅替前沿，調節由層間差異造成的不合理注水剖面，從而增強油藏整體開發及注水效果。4．天然裂縫較發育油氣層改造高能氣體壓裂產生的徑向多裂縫體系，增加了與天然裂隙溝通的機會，從而可以利用地層的天然裂隙，獲得較好的增產效果。第21頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的適用范圍5．水敏、酸敏油氣層改造由于地層巖性的特征，決定了此種油氣層不適合于進行水力壓裂和酸化處理。而高能氣體壓裂對地層幾乎沒有傷害，不會產生這種負作用。6．戈壁、沙漠、海灘等區域油氣井增產在這些地區，道路、井場、水源等施工條件比較受限制，不適合工藝復雜、施工規模很大的增產措施。而高能氣體壓裂工藝簡單，施工方便，設備要求少，便于在這些地區發揮作用。第22頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的適用范圍7．地層破裂壓力異常高地區的水力壓裂和酸化預壓裂高能氣體壓裂由于其產生的最高壓力遠高于地層破裂壓力，且升壓速率高，極易在這些地層中造成多條徑向裂縫，降低破裂壓力，從而提高水力壓裂和酸化的成功率和施工效果。高能氣體壓裂和水力壓裂、酸化相結合的施工已在多個油田取得成功第23頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的適用范圍2.3.3高能氣體壓裂效果影響因素1．裂縫長度與封閉壓力成反比，與巖石的楊氏模數成正比。2．降低套管傷害主要靠增加射孔孔徑，增加射孔數量也可實現其目的。3．無論井內有無液體，其裂縫的幾何形狀都相同。第24頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂設計形成不閉合殘留垂直裂縫的條件是：(P-Pf)/σh=E2/(E2-E1)

式中P——藥柱燃燒產生的壓力；

Pf——地層壓力；

σh——水平地應力；

E1—巖石加載彈性模量；

E2一巖石卸載彈性模量。第25頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂設計一般E2/E1=3～10，只要藥柱燃燒產生的壓力等于巖石壓力就可以壓開地層。但要形成殘余縫還必須有足夠的流體進入裂縫，壓力升高時間盡量長才行。施工設計的基本參數是：最大壓力、壓裂彈燃燒時間、進入裂縫的流體、氣體數量。在井底附近形成不閉合裂縫的條件是火藥燃燒產生的壓力應不小于巖石壓力，同時應保證這個壓力小于套管的抗內壓強度。第26頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂設計高能氣體壓裂設計的根本任務是在不破壞套管的情況下，盡量提高裝藥量以壓出長裂縫、解除污染、提高產量。

藥量與火藥燃燒產生的最大壓力及擠入地層的流體體積的關系，必須用火藥燃燒規律方程、考慮了壓縮性和水力阻力的井內流體運動方程、孔眼節流方程、驅替液體進入地層和火藥氣流入隨之形成并延伸的裂縫的方程等組成的微分方程組來模擬。模擬火藥彈的工作過程，可獲得不同地質條件、不同藥量產生的最大壓力所壓出的裂縫長度和寬度隨時間變化的規律第27頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工工藝2.5.1鋼絲繩送入，水泥塞封堵，地面引燃施工工藝這種工藝見圖2—4，它是用鋼絲繩把氣體發生器和引燃導線送入設計的施工井段，在氣體發生器以上3～5m打水泥塞封堵。若施工段以下口袋較長時，就要在氣體發生器下入之前先打一個水泥塞。第28頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日第29頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工工藝水泥塞高度計算公式如下：H=KsPD/4CH=139G1/3式中H——水泥塞高度，cm;Ks——抗滑安全系數，取Ks=3～4；p——最高燃氣壓力，MPa；D——井徑，cm;C——抗剪切強度，MPa；G——火藥用量，kg。

水泥塞封堵方式安全可靠，但對深井及套管完成的井難度較大，而且施工麻煩，周期較長。因此，這項工藝僅適用于產能低的中深井。第30頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工工藝2.5.2電纜送入，液柱壓擋，地面引燃施工工藝

這項工藝是用射孔電纜車把氣體發生器送至目的層段，采用液柱（水、油或壓井液）壓檔，地面通電引燃。如圖2—5、圖2—6所示。第31頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日第32頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工工藝通過壓檔液柱高度對火藥燃氣的峰值壓力、各特征時間、造縫長度、液柱舉升位移等影響的理論分析認為：壓檔液柱的高度不得小于500m，同時考慮到氣體發生器外殼承壓及密封等問題，壓檔液柱高度不應大于1500m，實際施工建議保持在1000m左右。此項工藝適用于中深裸眼井及套管完成井的解堵。它具有動用設備少、施工時間短，安全可靠等優點，是目前國內外采用最多的一種方法。其缺點是部分火藥燃氣能量消耗在使壓檔液柱運動上。第33頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工工藝2.5.3油管輸送、封隔器加液柱復合壓檔，撞擊引燃施工工藝

這種工藝見圖2—7。此項工藝是用油管把氣體發生器、監測儀、撞擊起爆器及封隔器等輸送到設計井段。首先坐封封隔器，之后在油套環空加10～20MPa的平衡壓力，最后在井口向油管內投棒，撞擊引燃氣體發生器。此工藝適合于各類生產井、水井和氣井。它還易于進行分層及多層壓裂。施工簡便，撞擊引燃技術可靠安全。第34頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工工藝2.5.4三種高能氣體壓裂解堵施工工藝的綜合對比施工工藝鋼絲繩起下，水泥塞封檔，地面引燃施工工藝電纜起下，液體壓擋，地面引燃施工工藝油管輸送，封隔器加環壓復合壓擋，撞擊引燃施工工藝第35頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工2.6.1施工準備1．根據壓裂設計要求進行通井、洗井、沖砂、替換壓井液，降液面作業；2．井筒內壓井液柱高度及性能滿足設計要求；3．根據井眼及地層情況選擇壓裂彈體型號、規格、彈體組成、裝藥量、承壓、峰值壓力等，并做好高能氣體壓裂設計。第36頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工2.6.2施工工序1．起出原井內的生產管柱；2．用小于套管內徑（2～4mm）的通徑規通至人工井底，通徑規大端長度不小于1.5m，壁厚3～4mm；3．洗井、測井；4．下高能氣體壓裂管柱，引爆；5．起出高能氣體壓裂管柱；6．下生產管柱試生產；第37頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工2.6.3注意事項1．為了避免液體噴出井口，施工時井內液面離井口50～60m為宜。2．操作人員應經高能氣體壓裂技術培訓，身著防靜電衣服及鞋。3．現場施工時操作人員不超過3名，輕拿輕放，不碰撞或敲打鐵器。施工時井場不許有煙火，同時井場內應有相應的防火設施。4．裝配時應嚴格檢查壓裂彈及其配件質量，不符合施工要求的堅決不用。第38頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工5．采用電纜輸送式點火工藝，最后連接發火裝置前，應先放去電纜上靜電，并檢查電纜是否有漏電現象，電發火器的安全電流小于0.24A，發火電流大于1.5A.6．棒點火未燃時，應先打撈投棒，分析原因后再進行處理。7．施工結束后如有剩余壓裂彈及配套器材應嚴格回收。8．雷電、雨雪、大風等惡劣天氣情況下嚴禁施工。9．高能氣體壓裂應不造成對套管的損壞，如縮徑、變形等。第39頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工2.6.4質量要求2.6.4.1有彈殼高能氣體壓裂技術要求：1．壓裂彈體要求嚴密不漏;點火裝置要求靈敏、可靠、安全；2．現場管柱丈量準確，管柱內暢通無阻；3．控制下鉆速度，嚴禁頓、碰、砸；井口嚴禁任何落物入井。第40頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工2.6.4.2無彈殼高能氣體壓裂技術1．電纜傳輸①壓裂彈型號、規格、組合、裝藥量、壓擋方式等與設計相符；②電纜載荷（除自重外）不小于500kg，通電電流大于1.5A,絕緣值大于700MΩ，點火電源電壓小于200V；③彈體連接牢靠、電發火裝置導線短路后連接無殼彈體；第41頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工④保證電纜電源切斷，將電纜放電后與電發火裝置連接，保證點火電路和壓井液有良好的絕緣性能；⑤用磁定位或轉速器計量深度，下放速度不大于600m/min;下入深度確認無誤后，所有人員撤離井口30m以外，通電點火；壓裂過程結束后，切斷電源，起出電纜第42頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工2．油管傳輸①油管絲扣完好、無變形、內部暢通、下鉆過程中要用油管內徑規逐根通過，長度準確，油管伸長量每千米按0.7m算；②彈體連接牢固，引爆系統要作實驗，確保無誤；控制下鉆速度，嚴禁頓、碰、砸井口；下鉆過程中油管內嚴禁任何落物入井；③井筒液面要符合設計要求；彈體下入深度準確；投撞擊棒后要準確記錄引爆時間；如未引爆要先撈出撞擊棒，查明原因再決定方案；第43頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工2.6.4.3施工中其它技術要求1）施工前應洗井、沖砂、清除井壁結蠟及套管壁上的水泥。最好進行一次試井，求得表皮系數、地層滲透率及產液（吸水）剖面。2）最好先進行酸處理或酸浸。3）射孔段以上200m以內用地層水或NaCl、CaCl2、CaBr2、ZnCl2表面活性劑溶液頂替井中液體。4)若油層為裂縫性碳酸鹽巖地層，建議在射孔段替入油酸乳化液，其體積分數為：鹽酸（濃度為18～22％）占40～60％；柴油占8～59％；乳化劑——穩定劑占1～2％。乳化液的用量為每次5～6m3。若為砂巖油層，也可在射孔段替入鹽酸或土酸，用量同前。第44頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工5）井口安裝射孔閘門（電纜點火）。6）孔徑為10mm的射孔密度應達到20～30孔／m，不足的應補孔；孔徑為16mm的射孔密度也應在10孔／m以上。7）高能氣體壓裂產生的裂縫多在彈下2～4m處靠近地層界面或物性好處生成，所以最好將彈布在處理層上方2～4m處。8）如果有底水，在水泥環膠結良好的情況下，彈底距射孔段底部至少5m第45頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工2.6.5資料錄取2.6.5.1電纜輸送高能氣體壓裂1．爆壓時間、層位、層號、層段、深度值；高能氣體壓裂彈類型、數量、峰值壓力及引爆方式；壓井液名稱、密度、用量、配方。2．起出電纜描述油氣顯示情況。第46頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂現場施工2.6.5.2油管傳輸高能氣體壓裂1．爆壓時間、層位、層號、層段、深度值；高能氣體壓裂彈類型、性能、數量、設計峰值壓力及引爆方式；投棒尺寸、投棒點火時間。2．壓井液名稱、密度、用量、配方。3．油管型號、內徑，完成深度、壓裂彈位置及裝配情況，并畫出草圖和井下鉆具結構圖。4．起出電纜描述油氣顯示情況第47頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日

高能氣體壓裂測試

高能氣體壓裂過程中的峰值壓力和壓力時間過程是研究壓裂機理、判斷套管是否受損和評價壓裂效果的重要數據。測試方法可分為靜態測試和動態測試。第48頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試1．靜態測試（峰值壓力測試）

該方法是利用裝在測壓器內的銅柱的塑性變形來測定壓裂過程中的峰值壓力，因而又稱銅柱測壓。銅柱測壓因其結構簡單、使用方便，然而該方法只能近似地測出峰值壓力，而無法獲得壓裂過程中的壓力—一時間剖面，具有一定的局限性。第49頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試1）測壓蛋結構

如右圖所示為測壓蛋的結構如圖2—8。2）測壓銅柱測定銅柱在壓裂過程中的變形，即可確定峰值壓力，因而對銅柱材料、機械性能、尺寸、形狀都有嚴格的要求。目前油田壓裂過程中常用的銅柱有圓柱形和圓錐形兩種10個規格.第50頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日第51頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試當井深L＜2000m時，選用圓錐形銅柱φ5×8.1；當2000m＜L＜4500m時，選用圓柱形銅柱φ6×9.8；當L＞4500時，選用圓柱形銅柱φ8×13。

2．動態測試（井下壓力～時間過程測試）為了檢查高能氣體壓裂設計的正確性，分析壓裂效果，必須測定井內壓力隨時間的變化。這一切都基于井下壓力～時間過程數據的取得，即p～t過程測試。主要利用井下存儲儀或地面直讀式測試儀第52頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2.8復合射孔高能氣體壓裂技術2.8.1復合射孔高能氣體壓裂的特點及結構形式1.復合射孔高能氣體壓裂技術的特點它是一項新的油層改造增產技術，它的基本原理是把射孔技術和高能氣體壓裂技術有機融合，綜合改善油層，達到增產的目的。。第53頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試該技術主要作用特點是：在油層目的層首先進行射孔，射開地層隨即進行高能氣體壓裂，使地層產生裂縫，兩種工藝合二為一，一次完成，一般能加深射孔孔眼2～5倍，加大射孔孔徑0.5～1倍，在地層產生2～8m的裂縫，提高了地層滲透導流能力，以達到實現增加油氣井產量的目的。它較單一的射孔或高能氣體壓裂技術疏通地層半徑效果更為明顯。如圖2—9所示。第54頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日第55頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2.復合射孔高能氣體壓裂技術的結構形式：1)混合組裝型射孔彈與推進劑藥同裝在一個槍身里，一般射孔彈鑲嵌在做成柱狀發射藥團的彈架上，可制成整體藥芯或分段式藥芯，使用時插到配套的射孔槍身里，形成復合射孔槍，如目前較常用的深穿透復合射孔技術裝置。第56頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2)二是分體組裝型在常規的射孔槍尾部或上下聯裝高能氣體壓裂裝置，目前最常見的是射孔槍尾部下掛無殼彈，結構比較簡單，即被稱作射孔——高能氣體壓裂聯作技術。3)三是加載組裝型在第一種混合組裝型復合槍身尾部或上下再聯裝高能氣體壓裂裝置，如目前的深穿透復合射孔技術裝置，尾部下掛無殼彈第57頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2.8.2作用原理及效果分析

1.作用原理

射孔技術與高能氣體壓裂技術相結合對地層進行連續復合作用，一般通過電纜或油管下到油井設計目的層，通電或投棒引爆底火，底火引爆導爆索，導爆索引爆射孔彈，射孔彈引爆后產生高溫金屬流，穿透槍身、套管射開地層，在地層產生0.4～1m長的射孔孔眼，幾乎同時高能氣體壓裂藥被引燃，產生大量高溫高壓氣體對地層進行壓裂，產生多條徑向裂縫，大大提高了地層滲透導流能力，增加了油氣井的產量。第58頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2．作用效果分析1)混合組裝型結構，由于射孔彈與推進劑或發射藥混合裝在復合射孔槍內，其特點是發射射孔彈后，射孔彈被引爆產生的金屬熱粒子引燃發射藥團，發射藥燃燒產生大量高溫高壓氣體，從所射開的射孔孔眼高速噴出，直接噴入剛射開的地層射孔孔眼，對射孔孔眼進行很強沖刷作用，能迅速解除或改善因射孔而產生的孔眼壓實帶，并能產生微小裂縫，返排清除孔眼內的殘渣，疏通孔眼道，加大加深射孔孔眼，高壓氣體不斷泄入射孔孔眼，壓開地層，并快速擴展，沿孔眼尖端產生多條徑向垂直裂縫，綜合作用效果好，但其藥芯制作程序復雜，槍身材質要求高。第59頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2)在混合組裝型下端聯裝無殼彈或其上下聯裝高能氣體壓裂裝置就成為加載組裝型，由于高能氣體壓裂藥量大，作用時間延長，能產生更長的裂縫，可明顯改善地層的壓裂效果，是較理想的發展方向。3)分體組裝型結構其作用過程是在完成常規射孔功能后，直接進行高能氣體壓裂作用，其特點是結構簡單，綜合成本低，但作用效果不如前兩種結構。第60頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2.8.3結構配置及技術參數

與高能氣體壓裂技術聯作，可在其尾部配用無殼彈，也可在其上下端配用有殼彈，下端配用無殼彈，但目前常用的是在其下部配用無殼彈，結構比較簡單。第61頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2.8.4現場應用

1．選井選層一般用于地層巖性比較堅硬，泥質含量較低的地層，如石灰巖、砂巖等，對低滲油藏或特低滲油藏、地層水敏性或酸敏性較強的油井，也可使用該技術；而且地層應具備一定的能量，這樣使用效果才能更為明顯。該技術適用性較強，適用于探井、生產井、開發井等，尤其在低滲油層或特低滲油層使用，將會以較少的投入，取得較好的效果。

第62頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2．施工中應注意的問題1)

槍身連接不能太長，尤其是混合組裝和加載組裝結構，整層施工一般不能超過12～15m.2)

采用一級引爆工藝時,適當調整裝藥結構,如采用夾層槍時，跨隔不能太長，一般不能超過15～20m，整體槍長不能超過25～30m。3)

傳爆設計準確，使用爆炸器材一定要嚴格按標準執行，以保證傳爆的安全可靠性。第63頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試3.下井工藝主要為電纜傳輸工藝和油管傳輸工藝兩種。1）電纜輸送工藝作業時間短，施工效率高，定位準確，但每次施工聯接槍身不能太長，要在實際應用中根據不同結構和具體情況而定。在射孔槍身與高能氣體裝置聯作施工時要注意電纜的防沖，使用中應盡量避免加載組裝型和分體組裝型使用電纜施工工藝。第64頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂測試2）油管輸送工藝一次槍身聯接可適當加長，可實現跨層連續施工，在加載組裝型和分體組裝型施工時更加安全和可靠，裝藥量大，脈沖作用時間長，壓裂效果更好，但其施工作業時間較長第65頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的發展趨勢及前景

高能氣體壓裂自20世紀60年代研究以來，已經過幾十年的機理探索和試驗研究。實踐證明，該技術不僅可以應用于裸眼井中，而且也可安全地用于套管井中，是一項極為有效的增產技術。然而由于高能氣體壓裂受多種因素制約（如壓裂彈結構、藥型、套管承載能力、井身結構、地層性質等）使其壓裂效果受到一定限制。因此，高能氣體壓裂的發展方向可以概括為自身技術的改進，以及與其他增產措施或完井措施的配套復合應用。第66頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的發展趨勢及前景2.9.1高能氣體壓裂技術的改進1．新型壓裂彈——液體火藥彈

液體火藥壓裂工藝是高能氣體壓裂技術的進一步發展和深入，用于油井高能氣體壓裂的液體火藥分為自燃和非燃系統。前者是當火藥與井層內的液體（水）接觸時立即起作用，自燃點火；后者是由點火系統提供外部能量點火。第67頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的發展趨勢及前景自燃系統不受井層的高含水和漏失的影響，若加適量的緩燃劑，可控制其延遲自燃的時間，能有效地將自燃液體火藥注人目的層，實現液體火藥在油層內爆炸燃燒，使液體火藥的能量充分作用于油層。這不僅改善了現有高能氣體壓裂的效果，而且將從根本上排除了對井內套管的損壞，因此自燃液體火藥壓爆是一項先進的發展前景可觀的油層壓裂技術。目前，我國的壓裂彈產品還不很完善，還需要對其裝藥結構、點火系統等作進一步研究，研制出更適于現場應用的發生器產品。第68頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的發展趨勢及前景２．泡沫液及稠化凝膠壓擋

采用泡沫液柱壓擋，增加了井筒流體表現粘度，可控制液體漏失，有利于裂縫延伸及壓裂中所產生的巖屑在裂縫中的運移，易于洗井，不對地層造成污染。稠化凝膠壓擋可增加垂向壓擋力量，有利于增加裂縫系數和裂縫幾何尺寸，減少對井壁的傷害。第69頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的發展趨勢及前景３．多層段壓裂工藝

在油氣井的多層段或厚層段壓裂過程中，由于以前壓裂的開啟裂縫將吸收大量的能量，因而降低了多次重復壓裂的有效性。第70頁，共77頁，2023年，2月20日，星期日高能氣體壓裂的發展趨勢及前景A．R．Jennings介紹了一項多層段壓裂技術：施工時首先在較深的層段進行氣體壓裂，然后在該層段充填可固化的凝膠，再在其上部的層段進行第二次氣體壓裂，再一次充填凝膠井使之與第一段凝膠成為一體后，即可在其上部進