2011年高能气体压裂极限压力模型与合理药量确定方法

本文档主要探讨了高能气体压裂（High-Energy Gas Fracturing, HEGF）中合理火药质量设计的关键问题，尤其是在复杂地质条件下确保压裂储层岩石破裂的同时，避免对套管造成破坏。作者吴飞鹏、蒲春生和陈德春在2011年的《中国石油大学学报(自然科学版)》发表了这篇论文，针对高能气体压裂技术中的挑战，他们提出了一种创新的方法。 首先，作者通过进行岩石动态损伤模拟试验，考察了在不同加载条件下的岩石响应，这些试验有助于理解在高压下岩石的破裂模式和临界状态。他们利用这些实验数据为基础，建立了确保储层岩石破裂而不会超过套管承受极限的压力计算模型。这个模型考虑了压裂过程中的关键力学参数，如径向位移和周向应力，确保操作的安全性。 接着，他们将已有的火药爆燃加载模型和压挡液柱运动模型结合起来，构建了一个极限装药量的动力学模型。这个模型允许研究人员预测在特定条件下最合适的火药用量，以达到最佳的压裂效果，同时防止过度压裂导致的套管损坏。通过数值求解方法，他们能够优化药量设计，使之更为精确和有效。 在深入研究中，论文特别关注了火药弹的装药结构对极限火药质量的影响，以及压挡液柱高度如何影响最终的药量选择。这两方面因素对于确保施工过程中既高效又能控制风险至关重要。 论文的应用结果显示，在实际的11次高能气体压裂施工中，没有出现因药量设计不当导致的套管损坏案例，其中有8次作业达到了预期的增产效果。这证明了作者提出的计算模型和方法在实践中的有效性，为高能气体压裂技术的操作提供了科学依据。 该论文不仅解决了高能气体压裂中合理火药质量设计的难题，也为提升这项技术的经济效益和安全性做出了重要贡献。它强调了在压裂工程中，精确的载荷计算和药量控制是确保作业成功并保护基础设施的关键要素。