爆燃压裂(高能气体压裂技术)

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 (10)4．工艺设计研究 (11)5. 现场试验 (12)6．技术服务费（基本费用） (13)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。

目前主要应用油层改造，而且对地层无污染，有利于储层保护。

与常规水力加砂压裂相比，高能气体压裂能够减小对煤储层造成水敏性污染，而且裂缝的延伸方向不受地应力控制、可形成多裂缝体系，成本也低，不伤害煤层。

因此，此项研究对探索适合我国煤层气有效开发的新技术具有重要的现实意义和应用前景。

高能气体压裂技术摘要：文章介绍了高能气体压裂技术的基本原理，与普通压裂进行对比描述了裂缝特征。

就高能气体压裂过程的作用说明增产机理，分析了高能气体压裂技术的优缺点，针对高能气体压裂措施工艺的设计内容和设计方法做了具体描述，并对胜利油田现河、东辛采油厂、中原油田的应用效果进行了评估分析。

认为高能气体压裂是油田的生产开发中一个有效的增产增注手段,能获得良好的经济效益。

关键词：高能气体压裂;增产增注; 装药参数，工艺设计引言以经济而有效的技术获得地层中更高的油气产量,是油田开发的目标。

在地层中产生人工裂缝有利于油气的产出。

最先应用的爆炸压裂技术,虽然产生了比较显著的经济效益,但其损害井筒、难以控制、形成近井压实带等技术问题难以解决,逐渐被水力压裂取代。

目前,水力压裂已成为一项成熟而完善的技术,在油田开发中起着重要作用。

但其产生的裂缝受地应力限制,对一些油层的改造效果不尽人意,急需其它技术补充和完善。

高能气体压裂技术就是一种较为有效的井底处理新技术。

1 高能气体压裂技术1.1 基本原理高能气体压裂(HEGF) 是在爆炸压裂和聚能射孔的基础上发展起来的一种利用火药或火箭推进剂在井筒中高速燃烧产生大量的高温高压气体来压裂油气层的增产增注技术。

施工程序是将火药下至目的层,通过地面通电或投棒引燃,其技术关键是控制好高能气体的升压速度和最高压力。

要求这一升压速度慢于爆炸压裂而快于水力压裂,一般在1 毫秒到几百毫秒之间;同时,限制最高压力低于地层岩石的屈服压力, 一般在100MPa 以内。

这样,就能在井筒周围产生多条裂缝,并且无破碎/ 压实带,从而把天然裂缝与井筒沟通,提高油层导流能力,同时又增大了与天然裂缝沟通的机会,压裂过程中伴有压力冲击波及高温作用,因而对近井地带被污染及各种机械杂质、结腊堵塞的井具有很好的解堵作用,对中低渗透层亦有明显的改造作用,能有效降低表皮系数,并相应提高渗透率,从而达到增产增注的目的。

高能气体压裂技术高能气体压裂相关知识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。

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。

对高能气体压裂技术的看法与建议一、基本情况1、概况：高能气体压裂是利用火药或火箭推进剂燃烧产生大量高温高压气体，在超过岩石破裂压力条件下，在井壁附近形成多条径向裂缝以增加油气产量的一种技术，在井下火药点燃后的一段时间内，压力峰值（液体火药）可达50－100MPA（即500～1000大气压）之间，井温升高可达500－700C。

在这种条件下，可以形成多条径向裂缝，但裂缝长度一般小于10米，而水力压裂形成的裂缝一般可达20－30米，有的高达100米以上。

高能气体压裂技术从1993～1996年已先后在辽河、中原、胜利、长庆等油田进行现场施工367井次，其中358次采用固体火药，即无壳火药压力发生器，九次为液体火药压裂，都取得了一定效果。

这项技术的主要优点是：不需要大型设备，施工简便、成本低、操作安全可靠。

2、火药压力发生器结构1〕、有壳火药压力发生器：药柱外面有金属外壳保护，采用电缆传输，用磁性定位确定点火位置，通过电缆地面点火。

此类发生器，由于有金属外壳，装药量少，一般为40～50公斤，现已很少采用。

2）、无壳火药压力发生器：每米药柱可达12公斤，比有壳火药压力发生器装药量多达2－3倍，10米药柱可达120公斤，全部药柱表面都涂以防水层，其外壳再覆以防磨损层，将药柱装在铝制的中心管上，中心管的两端有螺纹，可以通过短节将药柱连在一起。

采用电缆传输，电缆头内装有点火盒，在中心管内装有点火药，点火盒点燃后，引燃点火药，再引燃药柱。

如果油管传输，则用撞击点火器代替电缆头，用投棒点火代替撞击点火。

目前无壳火药发生器已广泛应用，但由于受固体火药性质的限制，装药量不能太大，增产效果不及水力压裂。

3）、液体火药压裂技术：液体火药与无壳火药压力发生器相比，具有能量高、成本低、燃烧时间长、增产效果显著等特点。

液体火药是由氧化剂、燃烧剂和水按一定比例配置而成。

施工时用泵车将配置的火药注入井内。

但在液体火药注入前后，需打入隔离液，用电缆车通过磁性定位、地面接通电源点火。

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摘要：油田开发进入中后期以后，随着油水井措施的增多，不可避免的会造成油井近井地带的污染和堵塞，使油层的渗透率降低，油井产量下降或停产。

为了改善低产低渗透油井的开发效果，必须采取一种行之有效的增产措施来恢复和改善地层的渗透性。

本文介绍了高能气体压裂的增产增注机理，高能气体在压裂过程中的机械作用、脉冲冲击波作用、热效应和化学作用以及高能气体压裂的优缺点，对高能气体压裂在下寺湾采油厂的应用效果进行了对比和分析，认为高能气体压裂是油田的生产开发中一个有效的增产增注手段，能获得良好的经济效益。

关键词：高能气体固体火箭推进剂解堵效果分析一、绪论高能气体压裂技术始见于上个世纪80年代后期，最先进行可行性研究的是美国和前苏联。

在机理研究的基础，两国先后进行了现场运用，取得了较为明显经济效益和增油效果。

其后，美国将其做为储备技术，前苏联因为解体而放弃进一步的研究与运用。

80年代后期伴随改革开放和邓小平的科学技术是第一生产力的理论，国人开始走出国门，学习西方的科学技术，广泛引进现场与实用技术。

在这个大环境下，由前苏联引进了高能气体压裂技术并在大庆油田推广应用，取得了显著的效果。

但是，前苏联不能转让技术只可以在国内应用的条框极大地限制了这项技术的推广应用。

二、高能气体爆燃压裂复合解堵技术1.高能气体爆燃压裂复合解堵概况1.1 简介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），产生大量的高温高压气体，在几个毫秒到几十个毫秒之内将油层压开多条长达2-5m辐射状的裂缝，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，这种工艺就是高能气体爆燃复合解堵技术。

1.2工艺原理爆燃弹的构造：高能气体爆燃弹由点火装置、引爆系统、密封系统、火箭推进剂、氧化剂外壳五部分组成。

高能气体爆燃复合解堵原理：由雷管引爆导爆索——由导爆索引爆点火药——由点火药熔化密封系统点燃火箭推进剂做径面燃烧，使其介于燃烧与爆炸之间以毫秒级作功，产生大量的气体与高温，通过射孔孔道进入地层，在大于地层倔强系数的情况下作水平面放射状造缝，其缝隙长度受地层物性决定，高压高温气体所产生的缝隙可以对近井地带由于各种因素所造成的堵塞进行有效的解堵（如：蜡质、沥青质、结垢等），从而改善了近井地带的渗流条件，扩大了油井的泄油半径，达到了提高采收率及单井产能的目的。

高能气体压裂名词解释
高能气体压裂 (High Energy Gas Fracturing) 是一种用于开采油气层的增产增注技术。

它利用火药或火箭推进剂在井筒中高速燃烧产生大量的高温高压气体，进而将油气层压裂，增加油气产量和注入流量。

这种技术主要应用于水平井和定向井中，以提高油气开采效率。

高能气体压裂的工作原理是，将高能气体产生剂 (如火药、火箭推进剂等) 下至油气层目的层，通过地面通电或投棒引燃，产生高温高压气体，在井筒中形成一股强大的气体流，将油气层压裂，形成更多的裂缝，从而增加油气产量和注入流量。

施工过程中，需要控制好高能气体的升压速度和最高压力，以确保压裂效果和施工安全。

高能气体压裂技术早在 20 世纪 60 年代就已经开始应用于美国等国家的油气开采中，经过多年的研究和试验，这种技术已经越来越成熟和普及。

高能气体压裂技术的优点在于，它能够在油气层中产生更多的裂缝，提高油气开采效率，同时还可以降低开采成本。

此外，高能气体压裂技术还可以应用于水平井和定向井中，提高油气开采的精度和效果。

爆燃压裂技术介绍-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII爆燃压裂技术介绍目录1、爆燃压裂技术研究及应用现状 (3)2、爆燃压裂增产机理 (9)3、产品规格及技术参数 (14)4、爆燃压裂设计 (15)5、爆燃压裂施工作业程序（以LF13-1油田6井为例） (21)6、爆燃压裂联作技术 (25)7、爆燃压裂测试 (28)8、海上爆燃压裂酸化联作技术 (31)1、爆燃压裂技术研究及应用现状爆燃压裂技术也称为气动力造缝、气动力脉冲压裂、热化学处理、推进剂压裂等。

它是利用火药或火箭推进剂快速燃烧产生的高温高压气体，使油气水井增产增注的新技术。

它形成的缝长可达到5~8m，并顺着射孔孔眼随机形成3~8条裂缝。

它起源于19世纪60年代，向水井中开枪产生振动可以增加水量，但由于炸药的燃烧速度过快(以km/s计)，破坏井身结构，岩石破碎带半径不大，且会在破碎带之外，形成压实带，增产效果不显著，所以逐渐被淘汰。

在当代，把推进剂用于油气井增加产量，美国约起源于20世纪70年代，这一时期主要是在研究岩石力学，提出气驱裂缝是岩石力学的重要基础。

进入20世纪80年代，美国开展把推进剂用于在压裂油气井进行增产的研究，还对各种推进剂的压裂性能进行了研究，在前苏联把这项技术称为热气化学处理，在美国也叫做脉冲压裂、多裂缝压裂。

表1-1是1980年美国人Schmidt在内华达核试验基地坑道内针对水平套管井所做的试验结果。

试验结果和理论计算都证明，裂缝的条数取决于井筒内的升压速率。

爆燃压裂在油层中造成的是多条径向缝。

表1-1 压力特性与裂缝性质实验名称峰压(MPa)升压速率(MPa/ms)脉冲时间(ms)裂缝性质GF1 13 0.6 900GF2 95 140 9GF3 >～200 >10,000 ～1安近代化学所在国内开展爆燃压裂的研究与推广以来，最初将之统称为爆燃压裂技术，国内爆燃压裂技术经过近三十年的研究与推广，已经发展为一项基本成熟的、在各油田应用中取得了良好经济效益的、正在向综合性压裂发展的油气层改造增产新技术。

第7期爆燃压裂技术在海上油田的应用与分析刘国振，杨子，张帅，尚建佳，贾奔，于游洋（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300452）[摘 要] 爆燃压裂作为具有独特增产机理的一种油气井增产技术，已在陆地油田各油区进行了广泛应用。

文章对该技术在海上油田应用的可行性进行了综合分析和研究，并对关键技术和环节进行了严格控制，最终在海上油田生产井应用成功，且取得了良好的应用效果。

作业实践表明，爆燃压裂技术适用于海上油田低渗储层的改造作业，其具有较高的应用价值和商业价值。

后期对于井下器材的进一步改进和优选，可推广至类似井况的储改作业中。

[关键词] 海上油田；爆燃压裂；应用；关键技术；作业实践作者简介：刘国振（1983—），男，天津人，2006年长江大学石油工程专业毕业，学士学位，现主要从事海上油田大型修井管理及监督工作。

爆燃压裂技术通过爆燃药爆燃迅速产生大量高温、高压气体，对油气层形成脉冲加载，破裂油气层形成自井筒呈放射状的多条径向裂缝，提高油井的产能[1-7]。

爆燃压裂即高能气体压裂技术已成功在全国各大油田全面推广应用[8]。

该技术是于上世纪70年代兴起的一种火工技术与采油工艺相结合的增产技术，它是利用火药点燃后的急剧化学反应（处于燃烧与爆炸之间的一种反应状态）所产生的高压、高温气体迫使岩层产生多条径向裂缝[9]，进而解除地层污染，改善地层导流能力，达到油气井增产增注的目的。

该技术已在陆地多个油田进行了成功应用，但对于海上油田，该技术是否也具有一定的适用性和可行性，还需大量的调研和作业实践去验证。

经过对该技术的调研、适用性综合分析和关键技术的分析把控，最终爆燃压裂技术在海上油田得到成功应用，并取得了良好的应用效果。

1 工艺概述1.1 工艺原理爆燃压裂技术是采用高能气体压裂（HEGF ）是在爆炸压裂和聚能射孔的基础上发展起来的一种利用火药或火箭推进剂在井筒中高速燃烧产生大量高温高压气体来压裂油气层的增产增注技术。

高能气体压裂爆燃作业流程及注意事项
1、采油厂作业大队通知领取任务单。

2、及时联系作业修井队确定上井时间，等待通知。

3、接到修井队通知后明确井场路线，立即到库房领取器材。

4、根据任务单领取：压裂弹四节、撞击点火器一发、起爆器一发、转换接头一个、连接头三个、尾堵一个、点火药十只、助燃药三十只、投棒一根。

5、到达井场后同修井队、射孔队确定压裂井段等相关数据无误后，做好井场安全警示标志方可开始施工。

6、压裂弹装配程序：
（1）把连接头、转换接头和尾堵密封圈套好，检查密封圈是否有裂痕和扭曲，如有必须要更换密封圈防止漏水瞎火，然后抹上润滑剂。

（2）每一节压裂弹前后两端各装一只点火药，中间装入五只助燃药，然后拧入尾堵和连接头，剩余三节依次完成后，丈量其总共的长度并做好记录。

（3）打开撞击点火器木箱首先把假火工件拧下来，装入火工件时应注意火帽是否装配正确，然后拧紧火工件。

（4）转换接头里面装入二只点火药，用助燃药塞紧防止点火药掉出来，然后同撞击点火器连接拧紧。

（5）用约四十公分长两边带有接箍的油管和撞击点火器的油管扣拧紧后，丈量其长度并做好记录，然后和所连接好的压裂弹拧紧，再次
量其装配完成后的长度并做好记录。

7、在下入井中的时候，应注意前几根油管不能蹲钻防止压裂弹掉入井中。

8、配合射孔队校深，并提供之前所记录的相关数据。

9、校深调节好压裂井段后，切记一定座好封井器，然后把投棒投入井中，人员撤离到安全的地方等待起爆。

10、完成施工后应清理干净井场后方可离开。

高能气体压裂学习总结高能气体压裂学习总结高能气体压裂学习总结一、高能气体压裂概况高能气体压裂（HighEnergyGasFracture,简称HEGF）是利用火药或火箭推进剂在井筒中油气层部位快速燃烧产生的大量的高温高压气体在井壁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。

国外该技术最早起源于爆炸压裂，在前苏联和美国一些油田得到广泛应用，多次对比试验后，该技术从机理到工艺在８０年代已经成熟。

国内最早从事高能气体压裂研究的单位主要是西安石油学院，是在８０年代中期后。

由于笔者没有较近的资料，尚不能对整过的发展概况作介绍。

资料可通过原石油天然气总公司有关部门查询，也可通过联网的计算机查询。

国内采取的工艺主要有：１，电缆下入高能气体发生器，加电引燃的工艺；２，油管下入高能气体发生器，投棒撞击点火头引燃的工艺；３，投入固体药点火、固体药与液体药相结合的工艺。

本次作业采用的是第三种。

高能气体压裂与爆炸压裂及水力压裂是截然不同的增产措施。

从三种压裂工艺的主要参数可以看出它们的主要区别，如下表：三种压裂方法的主要参数压裂方法爆炸压裂高能气体压裂水力压裂峰值压力(Mpa)>10102104升压时间(ｓ)1010-3102-7加载速率(Mpa/s)>10102~10512,000C10,000B压力psi8,0006,0004,000D2,000A07.51527.530时间(ms)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，主要走向上的径向垂直裂缝形成并向地层中快速延伸。

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。