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第1章 深层高温高压储层燃爆压裂技术概述1

1.1 深层高温高压气藏特征及开发难点1

1.1.1 基本特征1

1.1.2 基本开采状况2

1.1.3 多级燃爆诱导压裂技术的提出2

1.2 燃爆气体压裂基本原理3

1.3 燃爆气体压裂推进剂发展研究4

1.4 燃爆气体压裂技术适用范围5

1.4.1 适用岩性5

1.4.2 选井选层5

1.5 燃爆气体压裂与爆炸压裂和水力压裂的比较6

1.6 燃爆气体压裂与其他增产措施联作技术7

1.6.1 燃爆气体压裂与射孔复合技术7

1.6.2 超正压射孔技术8

1.6.3 燃爆气体压裂与水力压裂及酸化复合技术8

1.6.4 燃爆气体压裂与过氧化氢等其他化学解堵技术的联作9

1.7 国内外燃爆气体压裂技术现状9

1.7.1 高能火药爆燃规律研究进展9

1.7.2 强动载岩石破坏研究进展10

1.7.3 燃爆气体压裂套管安全校核研究进展11

1.7.4 燃爆气体压裂过程耦合模型研究进展12

1.7.5 燃爆气体压裂工艺技术及应用概况13

1.7.6 燃爆气体压裂技术发展趋势分析14

第2章 深层高温高压气藏储层特征及燃爆压裂可行性17

2.1 储层区域构造背景17

2.1.1 构造概况17

2.1.2 构造演化特征17

2.1.3 新场气田构造特征18

2.2 储层区域沉积背景19

2.2.1 地层特征19

2.2.2 沉积特征20

2.3 沉积相类型及特征22

2.3.1 辫状河三角洲沉积体系22

2.3.2 湖泊沉积体系23

2.3.3 沉积相平面展布特征24

2.4 储层物性特征25

2.4.1 须四段储层物性特征25

2.4.2 须四段储层孔渗关系26

2.5 储层岩石学特征26

2.5.1 岩石类型27

2.5.2 岩石结构特征28

2.5.3 碎屑组分特征28

2.5.4 填隙物特征29

2.6 深层致密储层燃爆压裂技术必要性分析29

2.6.1 预存燃爆诱导缝对原始应力场的影响29

2.6.2 诱导缝网对应力集中及水力压裂缝网体积的影响40

2.7 深层致密储层燃爆压裂技术可行性评价44

2.7.1 高能气体压裂技术的适应性分析44

2.7.2 高能气体压裂技术对深层致密储层的适应性分析45

2.7.3 深层致密储层岩石燃爆动载下的多缝起裂可行性评价51

第3章 深层高温高压储层多级燃爆压裂作用机理57

3.1 概述57

3.1.1 多裂缝成缝条件57

3.1.2 裂缝自行支撑理论59

3.2 HEGF起裂机理研究60

3.2.1 概述60

3.2.2 裂缝的力学边界条件61

3.2.3 起裂分析的动力有限元法61

3.2.4 裂纹分析63

3.3 HEGF裂缝传播能量分析63

3.3.1 裂缝扩展临界应力的确定63

3.3.2 裂缝传播过程分析64

3.3.3 破缝能量分析67

3.4 HEGF裂缝传播状态分析68

3.4.1 裂缝传播的简化模型68

3.4.2 应力场68

3.4.3 压裂机理分析73

3.5 岩心动态力学性质分析75

第4章 燃爆气体压裂压裂弹药剂体系和配套工艺技术79

4.1 新型高温高压多级燃速可控燃爆诱导压裂弹药剂体系研制79

4.1.1 火药综合性能要求79

4.1.2 多级燃速可控燃爆诱导压裂复合用药室内实验80

4.1.3 复合药剂包覆处理84

4.1.4 复合推进剂耐温性、耐压性实验85

4.2 点火控制系统技术研究85

4.2.1 点火药选择设计85

4.2.2 点火药静态点火试验86

4.2.3 延时控制点火技术86

4.3 多级燃速可控燃爆诱导压裂装置结构设计88

4.3.1 多级燃速可控燃爆诱导压裂装置结构设计88

4.3.2 泄气管强度设计及计算88

4.3.3 井筒内多级燃速可控燃爆诱导压裂装置爆燃压力计算90

4.3.4 压裂装置火药爆燃压力持压时间确定91

第5章 燃爆气体压裂火药爆燃过程动力学模型93

5.1 火药爆燃过程物理模型93

5.2 火药爆燃过程数学模型94

5.2.1 密闭空间火药爆燃段分析94

5.2.2 火药爆燃完成后散热泄压段分析97

5.3 火药爆燃过程动力学模型求解98

第6章 燃爆气体压裂压挡液柱运动规律动力学模型100

6.1 压挡液柱运动物理模型100

6.2 压挡液柱运动规律数学模型100

6.3 压挡液柱运动规律模型求解104

第7章 爆燃气体缝内流动及压裂裂缝动态响应理论分析107

7.1 爆燃气体在射孔预存裂缝内流动模型108

7.2 半解析法求解气体压力分布108

7.2.1 气体密度沿裂缝均匀分布分析109

7.2.2 气体温度沿裂缝均匀分布分析110

7.2.3 裂缝入口气体质量流速分析——q0的确定110

7.2.4 压裂装置装药模拟111

7.2.5 裂缝内爆燃气体压力半解析法求解113

7.3 数值迭代法求解气体压力分布115

7.3.1 裂缝内气体压力分布函数115

7.3.2 裂缝内气体质量守恒方程116

7.3.3 裂缝内气体状态参数相互关系117

7.3.4 裂缝、井筒及枪内气体流动关系118

7.3.5 流动求解程序及其相关边界条件和初始条件119

7.3.6 算例分析121

7.4 燃爆气体压裂裂缝系统物理模型123

7.5 射孔孔眼流体泄流模型124

7.5.1 液体泄流模型124

7.5.2 火药燃气泄流模型125

7.6 裂缝内流体流动、渗漏模型125

7.6.1 裂缝内流体压力分布125

7.6.2 高压流体在裂缝壁面的渗漏126

7.7 裂缝延伸动态响应模型研究127

7.7.1 基本假定与分析模型建立128

7.7.2 准静态裂缝扩展理论分析129

7.8 考虑裂缝尖端动态响应的裂缝扩展理论分析138

7.8.1 井壁裂缝体能量方程139

7.8.2 动能增量近似计算140

7.8.3 算例分析141

7.9 裂缝动态延伸的耦合求解142

7.9.1 质量守恒方程142

7.9.2 能量守恒方程143

第8章 燃爆气体压裂极限加载压力动力学模型146

8.1 套管射孔井井周应力分布模型研究146

8.1.1 基础数学模型146

8.1.2 套管井周围应力分布147

8.1.3 射孔孔眼周围应力分布153

8.2 高加载速率下岩石破裂压力实验156

8.2.1 实验装置及实验原理156

8.2.2 冲击峰值压力计算分析及实验方案设计157

8.2.3 实验结果分析159

8.2.4 强动载岩石破裂压力模型回归及精度验证160

8.3 套管受力分析及极限承载163

第9章 燃爆气体压裂过程耦合求解及因素敏感性分析165

9.1 燃爆气体压裂过程耦合求解165

9.1.1 合理装药量范围确定165

9.1.2 裂缝动态延伸计算168

9.1.3 应用软件研制168

9.2 燃爆气体压裂关键子系统变化规律研究171

9.2.1 火药爆燃压力变化规律172

9.2.2 压挡液柱运动规律176

9.2.3 裂缝动态延伸规律178

9.3 各因素对极限装药量和压裂效果的影响敏感性182

9.3.1 装药结构的影响敏感性182

9.3.2 装药量的影响敏感性183

9.3.3 压挡液柱高度的影响敏感性183

9.3.4 射孔参数的影响敏感性184

第10章 燃爆气体压裂措施后油井产能计算模型187

10.1 燃爆压裂油井产能模型187

10.1.1 基本假设187

10.1.2 油井裂缝模型产能分析187

10.2 燃爆压裂油井产能模型计算188

10.3 实例计算及结果分析190

10.3.1 燃爆裂缝条数对采液指数的影响190

10.3.2 燃爆裂缝长度对采液指数的影响191

第11章 燃爆气体压裂工艺参数优化设计及实例分析192

11.1 CG561井基本概况192

11.2 CG561井燃爆气体压裂施工设计194

11.3 试验效果对比分析197

11.3.1 爆燃气体压裂前施工情况分析197

11.3.2 燃爆气体压裂施工过程及措施效果分析198

参考文献200