可控复合脉冲爆燃压裂动态加载模型

针对单级火药爆燃速度单一、延迟点燃连接装置稳定性欠佳的问题,提出高低燃速火药串联装配、中心管同步点燃新型工艺,进而基于不同爆燃速度火药的燃速方程,借助火药结构几何模型、质量守恒方程、能量守恒方程和气体状态方程建立多级脉冲组合火药爆燃加载模型,据此定量计算不同比例组合火药爆燃加载压力与时间的动态变化。结果表明:组装火药可有效协同高低燃速火药爆燃加载优势,既可用少量高燃速火药迅速产生高压破裂储层,又不会产生过大峰值压力破坏套管,同时又能利用大剂量低燃速火药长时有效延伸裂缝;在确保迅速破裂储层基础上,尽量减少高速火药量、增加低速火药量,以便建立施工安全和措施效果的有效平衡,同时可在套管安全的前提下扩大整体装药量,提高措施效果。     

长脉冲燃爆压裂复合燃速火药配方优化与应用

针对常规燃爆压裂火药类型单一、燃速偏快、难以形成峰值压力与持压时间的优势平衡,致使改造规模有限的问题,深入考察成熟火箭推进剂配方,借助密闭爆发器、燃速仪等实验设备,筛选优化了高、低两级燃速火药配方体系。测试了各自燃烧性能、安全性能。实验结果表明,实验条件下,高、低燃速火药燃爆加载速率分别为13.38 MPa/ms、2.38 MPa/ms,燃爆时间分别为11.7 ms和51.8 ms,将一定质量两种火药复合串联,利用高燃速火药爆燃轻易制裂地层,随后低燃速火药长时间持续低速燃烧,最大限度增大破裂规模和裂缝长度。经现场应用表明,该复合型火药体系燃爆压裂过程安全可控,能有效改善地层应力状态,降低井底破裂压力,提高单井产量,为燃爆压裂技术在深层、超高压地层的应用提供有利支撑。