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高能气体压裂的作用机理和增产原理 [复制链接]

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果园中坚

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只看楼主倒序阅读使用道具 0楼发表于: 2012-12-02 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网

一． 高能气体压裂的作用机理及增产原理
1．裂缝产生的机理
裂缝的起裂：气体发生器在目的层段引燃后，药柱以优化燃烧方式进行可控燃烧，迅速产生高温高压气体，对井壁形成脉冲加载，使井筒周围的岩石受到压缩，当井筒内的压力超过对应加载速率下地层岩石的破裂压力时，即在井筒周围形成多条径向裂缝。高能气体压裂压力时间过程如下图所示：

7.5 15 27.5 30 时间 (ms)

12,000 10,000
8,0006,000
4,0002,000
0

图2 某致密砂岩油层中HEGF实测P-t曲线
由图可见，当压力由A点上升至B点时，出现压力台阶，这预示着井筒周围的岩石开始起裂。此时，目的层段的容积稍有增大，但推进剂在较高的环境温度和压力下具有较高的燃速，因而压力自B点稍有下降后，又迅速上升至C点，达到峰值压力，主要走向上的径向裂缝形成并向地层中快速延伸。
裂缝的延伸：达到峰值压力后，发生器产生的大量燃气继续释放，当高速进入裂缝的燃气在缝内形成的压力超过裂缝的延伸压力时，裂缝得以延伸，井筒中的压力不断下降，至D点时，井筒压力与地层压力逐渐趋于平衡，裂缝的延伸终止。
裂缝形成后，由于径向裂缝的随机性，不都是垂直于最小主应力方向，那么缝面上的切应力不为零，在这种残于应力的作用使缝面产生错动或位移，因而裂缝不能完全闭合，国外的实验也证明裂缝确实存在，宽度在0.381~0.762之间。另外，压力超过岩石的屈服极限后，岩石会产生塑性变形，所以当压力降低后仍有残于裂缝，而破碎下来的岩屑可成为裂缝天然的支撑剂。
2．高能气体压裂的增产原理
高能气体压裂后形成的裂缝不能完全闭合，因而裂缝本身的导流能力强；裂缝一般足以穿透伤害带，对于裂缝性地层这种多裂缝体系又可沟通近井带的天然裂缝；另外，由于燃烧产生高温高压气体，不但可以熔化在井筒附近沉淀的沥青及石蜡、降低原油的粘度，还可以在井筒中产生水力振荡作用延伸裂缝和清理油层堵塞，所以高能气体压裂后，大大降低了近井带的渗流阻力而提高产能。