高能气体压裂技术

高能气体压裂作业指导书一、基本施工步骤及技术要求1、施工准备（1）根据压裂设计要求进行通井、洗井、冲砂、替换压井液，降液面作业。

（2）井筒内压井液柱高度及性能满足设计要求。

（3）根据井眼及地层情况选择压裂弹体型号、规格、弹体组合、装药量、承压、峰值压力等，并做好高能气体压裂设计。

2、有壳弹高能气体压裂技术要求（1）压裂弹体要求严密不漏。

（2）点火装置要求灵敏、可靠、安全。

（3）现场管柱丈量准确，管柱内畅通无阻。

（4）控制下钻速度，严禁顿、碰、砸。

（5）井口严禁任何落物入井。

3、无壳弹高能气体压裂要求（1）电缆传输①压裂弹型号、规格、组合、装药量、压挡方式等与设计相符。

②电缆载荷（除自重外）不小于500Kg，通电电流大于1.5A,绝缘值大于700MΩ,点火电源电压小于200V.③弹体连接牢靠,密封可靠。

④电发火装置导线短路后连接无壳弹体。

⑤保证电缆电源切断，将电缆放电后与电发火装置连接，保证整个点火电路和压井液有良好的绝缘性能。

⑥用磁定位或转速器计量深度，下放速度不大于600m/min．⑦下入深度确认无误后，所有人员撤离井口30m外，通电点火。

⑧压裂过程结束后，切断电源，起出电缆。

（2）油管传输①油管丝扣完好、无变形、内部畅通、下钻过程中要用通管规逐根通过，长度准确。

油管伸长量每千米按0.7米算。

②弹体连接牢固，引爆系统要作实验、确保无误。

③控制下钻速度，严禁顿、碰、砸、井口。

④下钻过程中油管内严禁任何落物入井。

⑤井筒液面要符合设计要求。

⑥投撞针后要准确记录引爆时间。

⑦如未引爆要先捞出撞针，查明原因后再决定方案。

⑧弹体下入深度准确。

二、质量、安全、环保1、压裂井准备不充分不施工。

2、操作人员应经过高能气体压裂技术培训，身着防静电服、防静电鞋。

3、操作人员不超过3名，操作时不携带火种，轻拿轻放，不碰撞或敲打铁器。

4、装配时应严格检查压裂弹及其配件质量，不符合施工要求的坚决不用。

5、采用电缆输送式点火工艺，最后连接发火装置前，应先放去电缆上静电，并检查电缆是否有漏电现象；电发火器的安全电流≤0.2A，发火电流≥1.5A。

煤层气高能气体压裂开发技术摘要：我国煤气层具有特低渗、低压、煤气层构造复杂等特征,煤气层地层环境复杂,开发难度较大,其中煤层气吸附性较强是煤层气开发的主要难点。

关键词：煤层气井高能气体压裂技术工艺设计煤层气存在于煤的双孔隙系统中，煤的双孔隙系统为基质孔隙和裂缝孔隙。

水力压裂是目前较常用的煤气层改造措施，由于在压裂过程中压力上升缓慢,产生的裂缝受到地层主应力约束，一般只能形成两翼对开的两条垂直裂缝。

而离主裂缝较远的煤气层中难以再产生裂缝,煤气层的渗透性和空隙度基本不受影响,地应力、温度基本不改变，而压力变化仅限于主裂缝附近，难以在离主裂缝较远的煤气层中形成煤层气解吸环境和条件，这部分煤层气也难以解吸出来，所以有些井水力压裂后衰减较快，重复压裂改造也难以改变。

如何有效提高煤气层渗透性和基质空隙的连通性，创造有利煤层气解吸的环境和条件，促进煤层气有效解吸的方法是研究问题的关键。

一、煤层气高能气体压裂开发技术1.高能气体压裂技术高能气体压裂技术是利用固态、液态火药或推进剂在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于地层基质，综合改善和提高地层渗透导流能力，扩大有效采油(气)范围，达到提高产量的目的。

其主要作用特点：①对地层无伤害，有利于储层保护；②能使地层产生和形成多裂缝体系及脉冲震荡作用，沟通了更多的天然裂缝，提高地层渗透性，扩大有效泄流范围；③起裂压力高，产生的起始裂缝不受地应力约束，地层产生剪切破坏形成的裂缝难以闭合，有利于泄流生产周期的延长；④与水力压裂技术复合应用,在产生较长多裂缝的同时，也有利于产生更长的主裂缝,大大提高油气层渗流能力；⑤综合成本低，有利于现场推广应用.其研究的主要方向是如何进一步在地层产生和形成更长的多裂缝体系，及层内或裂缝内产生和形成裂缝网络等。

2.作用机理高能气体压裂技术改造煤气层作用机理是通过高能气体压裂装置在煤气层产生大量高温、高压气体压裂煤气层，促使煤气层产生较长的多裂缝体系，并沟通更多的天然裂缝，以形成网络裂缝改善煤气层泄气通道；同时伴随较强的多脉冲震荡作用，提高和改善了煤气层基质空隙间的连通性和渗透性。

辽河油田胜-21井高能气体压裂作业总结4月5日，杨学政、陈月飞二人于辽河油田对胜-21井进行了高能气体压裂施工。

该井是稠油井，井深3331米，射孔段3321-3261米，层厚60米注，岩性为玄武岩。

该次作业采用固体药与液体药相结合的工艺，也就是将配好的液体药注入目的层段，然后下投固体点火药至目的层段让其静置反应将液体药引燃。

一、作业步骤1、通井，并用高温（80o C以上）水正洗井，直至返出液清澈为止。

2、向2方罐内加入180公斤水，加热并保持在70~80o C，加入360公斤固体药、60公斤液体药，配成600公斤混合液体药，加热，直至所有药完全溶解，测量温度和密度，密度要求为1.3左右。

3、用热水正洗井以保持井温。

4、向油管投入第一个隔离塞。

5、将配置好的液体药注入油管中。

6、向油管投入第二个隔离塞。

7、按设计要求的量用水将液体药正替入目的层段。

8、上提油管80米。

9、向油管投入第三个隔离塞。

10、投入固体点火药。

11、向油管投入第四个隔离塞。

12、按设计要求的量用水将点火药推到目的层段。

13、打开井口所有阀门，让其静置反应。

二、作业结果此次作业，投入固体药后四个半小时将液体药引燃，作业是成功的，但与预计的引燃时间（40分钟）不符，原因分析如下：由于点火药的密度（1.25）与液体药的密度（1.30）相差不大，所以点火药在液体药中下落缓慢，这是造成点火滞后的主要原因，其它方面如井深、油稠、实际井温与我方所知道的井温有差别也有影响。

是否点燃的地面判断：四小时后，听到“噗”的响声，井口有液柱喷出，证明液体药爆燃后一部分能量作用在液柱上，将液柱上推而喷出井口。

由于后续作业是压裂，所以本次高能气体压裂的增产效果尚无法评价。

注：井的数据待查三、该井的作业目的用高能气体压裂将地层压开几条径向裂缝，改变地应力，为后续的水力压裂作准备。

四、该井高能气体压裂的设计过程及技术细节1、获取该井的关键参数。

a，井要求不溢不漏；b，井深、射孔段、层厚；c，井身结构及固井质量；d，油套的基本数据，如钢材、壁厚、内径；e，射孔参数，如枪型、孔密等。

高能气体压裂技术在油田增产增注中的应用效果评价【摘要】本文比较详细地论述了高能气体压裂技术的机理、施工工艺、技术特点及适用范围，并结合其在胡尖山油田的现场应用进行了增产增注效果评价，认为高能气体压裂在油田的生产开发中是一个很好的增产增注手段，具有良好的应用前景。

【关键词】高能气体压裂压裂机理施工工艺适用范围应用效果评价1 前言高能气体压裂（high energy gas fracture，简写hegf）技术以其施工简单、费用低廉的特点在改善油水井近井地带渗流能力的增产增注中取得了很好的效果，具有良好的应用前景。

2 高能气体压裂技术2.1 压裂机理高能气体压裂是利用火药或火箭推进剂，在井下有规律地燃烧，产生大量高温高压气体，以一定的升压速度加载于地层，将地层压开，在近井地带形成多条不受地应力控制的径向多裂缝体系，提高井筒附近地层的导流能力，达到增产增注的目的[1]。

火药及火箭推进剂产生的高温高压气体对压裂处理基于四个方面的作用：机械作用、热作用、化学作用和水力作用[2]。

2.1.1 机械作用高能气体压裂的机械作用即岩石破裂多条裂缝造逢作用，指高能气体压裂过程中压力增值快，高能气体瞬间产生的各项冲力大于地层破裂压力值，造逢方位不受地应力控制，在近井地带造逢机会均等，是改善近井地带导流能力的有效方法。

机械作用过程可分为井内增压、岩石破裂和裂缝延伸三个阶段。

2.1.2 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。

对解除近井地带和射孔孔眼的堵塞以及清蜡起着重要的作用。

2.1.3 化学作用火药燃烧后产生co2、co、n2、no及hcl气体。

no及hcl溶于水生成腐蚀性较强的酸液，配合以燃气的高温作用对油层起到一定的酸化解堵作用。

2.1.4 水力作用在高能气体压裂过程中，伴随着高压脉冲压力作用，井中液体会产生液体振荡作用，液体振荡对地层的振动作用可以破坏堵塞颗粒与储油岩层之间的凝集力，使输油孔道毛细孔径发生变化，同时也有助于裂缝形成和清理储层堵塞。

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。

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。