[发明专利]用于层内爆炸室内研究的微裂缝传爆装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微裂缝传爆系列装置，特别是涉及一种用于层内爆炸室内研究的微裂缝传爆装置。

背景技术

截止目前为止，油田二次增产开发研究的领域相当广阔，但主要研究的议题是指低渗透油田油气藏的增产开发。因为我国低渗油藏的石油储量十分可观，新探明的低渗油田地质储量有数十亿吨，约占我国石油总储量的1/4。低渗透油藏通常采用直井和直加密井开发、注水开发和水平井开发等方案。直井和直加密井利用地层能量开发，采收率低。注水开发和压裂开发是目前大多数低渗透油藏比较通行的开发方案，需要增加钻井井数及油层改造次数，开采成本提高。水平井开发是近十多年发展起来的一项新技术，由于钻井难度大，还没有得到普遍应用。低渗透油藏储层条件差、开发技术单一、开发水平低下，因此采收率普遍低、经济性差，制约了我国低渗透油藏的高效开发。

目前对渗透率为0.1×10^-3-50×10^-3mm²的低孔、低渗透油田开发主要采用水力压裂和酸化技术改造油层。但在渗透率很低的油气藏水力压裂只能形成垂直于最小主应力的两翼对开的一条垂直裂缝，老油层改造中的二次水力压裂，也往往只是沿老裂缝延伸，不能形成新方位的裂缝，油气只能通过原有的微小孔隙流入主裂缝产出；而离主裂缝较远的油气仍难以采出，如何提高低渗透油气田的采收率是我国石油工业面临的亟待解决的问题。如果能将适当的爆燃药压入水力或天然裂缝中，引爆那里的爆燃药，使其在主裂缝周围产生大量径向裂缝，为远离主裂缝油气提供流出通道，可以极大地提高石油采出率。越是低渗透率的油气藏，同样长度的水平裂缝比垂直裂缝增产效果更显著。在低渗透油气藏中，把爆燃药压入水力压裂的垂直裂缝中形成多条的次生裂缝将是一个高效开发的重要方式。

针对低渗油藏的地质特征，在分析和研究大量国内外相关技术文献，并运用目前相关技术发展的新技术、新方法，现有研究设计思想是：如何研究出一种新的增产技术，利用水力压裂技术将适当的爆燃药压入水力裂缝中，引爆那里的爆燃药，从而在主裂缝周围产生大量径向裂缝，为远离主裂缝油气提供流出通道。根据美国专利披露，像“Pictured dip”这样地层(0.02md)，地层压力为800Psi，裂缝导流能力3md-ft，100ft水平裂缝的生产率约较一条1000ft单一垂直裂缝大6倍。另一例是由Howard等人在《水力压裂》书中提供和分析的，对于较高渗透率(0.2md)地层，地层压力1700Psi和裂缝导流能力150md-ft，一条200ft的水平裂缝的生产率较一条200ft垂直裂缝大1.5倍。以上论述表明，越是低渗透率的油气藏，同样长度的水平裂缝比垂直裂缝增产效果更显著。在低渗透油气藏中，把爆燃药压入水力压裂的垂直裂缝中形成多条的次生裂缝更加必要。现有研究目的为进一步提高改造效果，需开展低渗油藏层内爆炸技术可行性研究，将适量的爆燃火药注入水力裂缝或油层中，实现液体火药在地层中燃爆，形成微裂缝体系。

现有研究的主要内容如下：开展液体火药配方、层内爆炸增产机理、施工工艺及安全性等研究，确定适合于层内爆炸的储层特征。通过现场试验，检验这项技术在扶余油层应用的可行性，为扶余油层储量的有效动用探索新途径。中国科学院力学研究所及渗流力度研究所近年来对低渗透油气田，“层内爆炸”增产技术进行了研究。中科院建立了小尺度模拟实验装置，在小尺度条件下论证“层内爆炸”可行性。通过模拟试验，至少找到了一组“层内爆炸”用特种火炸药基本配方；在不到200mm尺度上实现了特种火炸药的挤注、点火和爆燃的基本过程，其峰值压力在100MPa上下；该特种火炸药的经济、安全性可能达到生产要求，从而证实“层内爆炸”原理基本可行。并从理论上证实薄层药爆燃可行，提出了考虑化学反应的一维可压缩流体力学模型。

西安石油大学在层内爆炸方面也做了一定的工作，成功进行了液体药压裂的现场试验和推广工作，在液体药的配方优化，液体药点火，安全性及施工工艺等方面积累了丰富的经验和数据；另外，对爆燃药浆在水力裂缝中燃烧进行了室内点火，悬浮及安全等方面也进行了大量的工作。但是，油田二次增产开发研究是一个浩繁工程，需要投入大量的人力物力，每一口实验井的费用少则五十万元，多则数百万甚至上千万。

一些研究单位的室内模拟实验研究装置的投资费用也相当庞大，国内中国科学院力学及渗流力度研究所、中国石油大学、西南石油大学、西安石油大学均投巨资，成立相应的实验室，建立与层内爆炸有关的实验研究装置。而体积小，投资省，便于运输，使用方法简单，同时能在悬浮炸药和液体炸药研究中大显身手的微裂缝系列实验研究装置尚未出现。