爆燃压裂关键技术介绍.doc

爆燃压裂技术简介
目录
1、爆燃压裂技术研究及应用现状 2
2、爆燃压裂增产机理 7
3、产品规格及技术参数 11
4、爆燃压裂设计 12
5、爆燃压裂施工作业程序（以LF13-1油田6井为例） 18
6、爆燃压裂联作技术 21
7、爆燃压裂测试 22
8、海上爆燃压裂酸化联作技术 25

1、爆燃压裂技术研究及应用现状
爆燃压裂技术也称为气动力造缝、气动力脉冲压裂、热化学解决、推动剂压裂等。它是运用火药或火箭推动剂迅速燃烧产生高温高压气体，使油气水井增产增注新技术。它形成缝长可达到5~8m，并顺着射孔孔眼随机形成3~8条裂缝。
它来源于19世纪60年代，向水井中开枪产生振动可以增长水量，但由于炸药燃烧速度过快(以km/s计)，破坏井身构造，岩石破碎带半径不大，且会在破碎带之外，形成压实带，增产效果不明显，因此逐渐被裁减。在当代，把推动剂用于油气井增长产量，美国约来源于20世纪70年代，这一时期重要是在研究岩石力学，提出气驱裂缝是岩石力学重要基本。进入20世纪80年代，美国开展把推动剂用于在压裂油气井进行增产研究，还对各种推动剂压裂性能进行了研究，在前苏联把这项技术称为热气化学解决，在美国也叫做脉冲压裂、多裂缝压裂。
表1-1是1980年美国人Schmidt在内华达核实验基地坑道内针对水平套管井所做实验成果。实验成果和理论计算都证明，裂缝条数取决于井筒内升压速率。爆燃压裂在油层中导致是多条径向缝。
表1-1 压力特性与裂缝性质
实验
名称
峰 压 (MPa)
升压速率
(MPa/ms)
脉冲时间
(ms)

裂缝性质

GF1
13
0.6
900
GF2
95
140
9
GF3
>～200
>10,000
～1
国内在此方面研究与应用工作稍晚于美国，自1985年西安石油学院与西安近代化学所在国内开展爆燃压裂研究与推广以来，最初将之统称为爆燃压裂技术，国内爆燃压裂技术通过近三十年研究与推广，已经发展为一项基本成熟、在各油田应用中获得了良好经济效益、正在向综合性压裂发展油气层改造增产新技术。爆燃压裂已经发展有有壳弹，无壳弹，液体药，可控脉冲等新技术，其中无壳弹爆燃压裂技术在全国各油田均得到了推广应用。近年爆燃与射孔，水力压裂，酸化等联作技术，在各个油田都得到了较普遍推广。
在火药应用方面，也由最初炸药发展为单基药（重要成分为硝化纤维素、安定剂、缓燃剂）、双基药（硝化纤维素、硝化甘油、安定剂、增塑剂）、三基药（基本上在加入固体含能材料，如黑索金），这些火药在成分上也添加了某些炸药成分，并且存在燃速、火药力和温度等方面受限范畴，近十年来，由于国内航天技术发展，需要谋求一种更大爆燃气体推力、更耐高温高能燃料，复合推动剂因而孕育而生，随后在国内开始采用复合推动剂进行爆燃压裂，在名称称谓上也多称之为“爆燃压裂”，它属于爆燃压裂一种分支，在爆燃压裂常规复合推动剂基本上，还发展了多脉冲复合推动剂，可通过火药控制，达到多次起爆效果，单次起爆火药用量更少，具备更安全、效果更佳特点。此外总装药量大，但是多脉冲中每个脉冲药量少，对套管损伤更小；对储层产生机械振动次数增长，可以冲刷射孔压实污染物。在使用上可放置于射孔枪外部，与射孔进行联作，称之为袖套式射孔技术，克服了常规外套式复合射孔，用量少、容易炸枪等缺陷。
在将来，该项技术还在不断发展创新，从火药来说，火药量越来越多，燃烧速度越来越慢；从应用范畴来说，从直井发展为水平井，从油井到注水井，再到气井，当前也在浅层气井中应用；此外也和其他技术不断复合，例如与水力压裂技术复合、与酸化技术复合、与射孔技术复合；此外从井筒也逐渐扩展到地层中，发展为爆燃压裂另一种分支“层内爆炸”技术。
（1）爆燃压裂技术普遍应用效果状况
爆燃压裂起初应用于美国、俄罗斯和中华人民共和国，当前应用地区逐渐扩大，以俄罗斯为中心，扩大到土库曼、越南、乌克兰、乌兹别克斯坦、哈萨克斯等；以美国为中心，扩大到加拿大、委内瑞拉，爆燃压裂技术在国内大庆、长庆、胜利、辽河、大港、吉林、中原、青海、吐哈、塔里木、塔河、新疆、江苏、普光、南海东部等油田上万口井中进行了应用。
例如近三年，该技术已在长庆油田、延长油田、吉林油田服务1000余井次，获得了明显效果，应用有效率达到80%。某些井应用状况如表1-2所示。

表1-2扶余采油厂老油井施工效果
序号
井号/或区块
标定产量
核算累积有效增油
日产液
核算日产油
吨
吨
吨
1
东11-8.2
3.81
0.17
57.8
2
西39-27
2.47
0.04
24.8
3
东26-17
7.63
0.78
5.2
4
中31.2
8.24
0.83
32.0
5
中48.2
9.71
1.00
32.8
6
中120.2
2.67
0.11
136.6
7
中6-10.4
1.76
0.16
118.8
8
东29-9.2
3.04
0.11
18.7
9
东12-30
2.29
0.16
4.3
10
中10-8.1
5.89
0.38
12.2
11
西33-23.4
2.27
0.42
150.5
12
西3-14.4
6.85
0.50
94.6
13
东15-23.2
1.74
0.04
22.0
14
西24-01.4
4.05
0.30
22.4
15
东20-04
1.90
0.78
21.6
16
东16-18
2.31
0.40
29.4
17
中89.3
3.87
0.13
10.8
18
东40-18.2
1.55
0.05
25.4
19
西21-25
5.55
0.74
81.8
20
东+74-9.4
2.81
0.14
241.2
21
西9-01.2
3.45
0.32
74.3
22
东11-6.2
5.77
0.28
11.2
23
西检14
6.08
0.37
128.5
24
西23-6.21
3.12
0.19
61.3
25
西31-25.2
2.70
0.56
10.7
26
东+8-5.1
2.51
0.30
52.2
27
东4-25.4
2.58
0.23
29.1
28
扶平27
1.15
0.63
134.9
29
扶平78
2.38
1.00
123.5
当前，爆燃压裂技术在中华人民共和国海上油田已成功应用两井次，5月12日，在南海东部LF13-1油田26H井进行初次爆燃压裂作业； 4月28日-29日，LF13-1油田6井再次进行爆燃压裂作业。
这两口井作业状况，如表1-3所示。特别是LF13-1油田6井，作业后，产油量为原产油量约3倍，含水保持不变，作为低渗油井一跃成为陆丰油田产量最高生产井。
表1-3 爆燃压裂酸化技术在南海东部油田应用状况（截至6月底）
序号
井号
孔隙度
-%
渗入率
-md
垂深
-m
距离底水距离
-m
爆燃前产油量
-bpd
爆燃后产油量
-bpd
已合计油量
-万方
1
LF13-1-26H
7.4-13.9
8-36.7
2500
3
0
67
0.158
2
LF13-1-6
13.5-17.1
5.9-185.8
2500
1.9
410
1115
0.656

（2）近水储层改造爆燃压裂应用状况
例如，长庆底水油层油藏具备边底水活跃，天然能量充分，且以弹性水驱为主特点，之前采用办法手段有：深穿透负压射孔、挤活性水解堵、小型水力压裂和酸化等，这些工艺虽然在一定限度上解决了底水油藏投产和增产问题，但存在一定局限性，5月，对吴起油田20口底水油帽油层油井进行爆燃压裂实验，施工成功率100%，并在胜利山、寨子河、铁边城、长官庙等油区推广，截止底合计施工1238井次，办法增油占总日产量52.4%，工艺成功率95%，在长庆油田Y8，长3，长2，长9层底水油藏（油藏埋深1700-2900m，储层上部为油藏，中间为油水层，底部位水层，仅有少某些在油层底部有0.5m左右粉、细砂岩或低渗致密砂岩，对水力压裂无法形成有效遮挡），共实行爆燃32井次，其中探井12井次，生产井20井次，最高产液53.29方/日，最高产油量14.3方/日，控制底水有效率81.25%，见效率93.75%。
控制底水办法状况如表1-4所示，爆燃压裂在陇东地区底水油藏进行了14口井应用实验，除过一口扩边井（城47-8井）和两口井产层为含油水层以外，别的11口井，爆燃压裂平均试油日产油22.07t/d，产水0m3/d；试采平均日产液15.44m3/d，日产油11.84t/d，含水11.3，有效率达78.6%，与临井对比，爆燃压裂改造井试采产量较负压射孔投产井平均日增原油4.05t，提高38.1%。在油层条件相近条件下，梁18井经爆燃压裂后日产油13.2t，较水力压裂梁19井日产油提高2.35t，含水低9.8%。同步爆燃压裂对底水油藏薄层改造效果也是明显。如元西7-2井，油水层2.8m，改造后初产油2.32t/d，含水35.7%，而其邻井元西7-3井和元西7-5井分别经压裂和负压射孔投产、试油、试采产油量均为零，含水100%。

表1-4 陇东地区底水油藏爆燃压裂施工状况
实验井区
井号
产油层位
层厚 m
平均渗入率
×10-3um2
试采初产
油层/油水层
日产液量
m3/d
日产油量
m3/d
含水
%
华78井区
华77-7
Y9
11.7
131.6
38.10
31.47
0.8
华79-2
Y8
5.6/3.2
47.6
44.9
37.5
0
华78-10
Y10
8.9
23.3
35.96
30.4
0.2
元城中区
元9-101
Y10
7.0/8.3
100.0
5.09
4.18
1.8
元9-131
Y10
5.9/16.0
72.9
7.96
6.64
1.3
元城西区
元西4-1
Y10
9.3/3.7
32.7
17.26
14.50
0
元西7-2
Y10
0/2.8
11.56
4.34
2.32
35.7
元城东区
元东8-8
Y10
7.0
48.8
10.97
3.52
12.3
元东7-8
Y10
9.8/16.0
42.8
8.55
7.26
0.4
西庆77井区
张14-13
Y10
5.6
229.2
4.63
3.70
4.9
华152井区
剖2-8
Y4+5
6.3
892.2
17.10
12.96
7.9
南梁油田
梁18
Y18
5.0/6.0
78.9
9.9
7.98
1.4

（3）深井中爆燃压裂应用状况
如表1-5所示，爆燃压裂技术曾在500~6000m 井深中应用，例如塔里木QL-101井，实行层位5669.5~5672.5m，5.5″套管5141.25-5727.71m，实测地层压力系数为0.94，射孔时压井液为清水，比重为1.02g/cm3。该井油层上下均有水层，油层上部水层离油层顶部只有2.5m，底部水层离油层底部只有17.5m。进行爆燃压裂之前，该井曾进行过两次射孔。第一次，采用102枪射孔再配合酸化，作业后日产油为0.27m3/d，办法作业后，重要出水；第二次，对出水层进行封堵后，采用102枪进行超深穿透补孔，作业后日产油0.5 m3/d。进行爆燃压裂作业时，同步采用86枪再进行补孔，作业后日产油5.89 m3/d，不含水，办法作业明显，产油效果是前两次作业12~22倍。该井实行满足深井、近水两方面条件。
表1-5 国内某些深井爆燃压裂实行状况
油田名称
井号
井类型
储层段
-m
有效厚度
-m
作业前液量-t
作业后液量-t
华北肃宁油田
宁50-43X
注水井
3485-3574.4
16.6
2.45
28
西北油田
AT9-12X井
油井
4271.0-4276.0
5
0
22.7
新疆塔河油田
TK602井
油井
5540-5548
8
17.5
23
新疆塔里木油田
QL-101井
油井
5669.5～
5672.5
3
0.5
5.89

（4）气井中爆燃压裂应用状况
国内爆燃压裂在气井中应用井例较少，曾在吉林油田m左右气井、中原油田3000-3300m气井，川南油田1500~3800m中应用，某些井应用状况，如表1-6所示。
表1-6 国内某些气井爆燃压裂实行状况
序号
油田
井号
井段
井别
施工日期
火药用量/kg
爆燃前产量/m3/d
爆燃后产量
/m3/d
1
川南
合30
3827-3831
3139-3289
气井
1995-10
50
无显示
1000
2
川南
合25
3217-3220
3234-3238
气井
1996-12
70
无显示
1
3
川西南
威92
2964-3010
气井
1997-9
100
无产量
9000
4
川西南
威111
2483-2900
气井
1995-1
60
1200

5
川西南
清1井
3239-3312
3238-3296
气井
1997-2
48
60
170
12211
6
川西南
威2
2842-2980
气井
1996-8
94.6
无气
3000

2、爆燃压裂增产机理
（1）增产机理
爆燃压裂p-t曲线图
爆燃压裂是采用特制火药在井筒中燃烧产生动态高压气体对地层进行压裂，动态压力形成过程依托特殊设计点火方式、装药构造和火药增面燃烧机理，在井筒中形成压力相比水力压裂具备压力上升速度快、压力峰值高特点，该压力作用于地层会在井筒附近地层形成不受第应力影响辐射状多条主裂缝，并穿透近井堵塞污染与原始地层沟通，形成沿井筒周向多裂缝油流通道，解除堵塞污染，实现增产目。
（2）爆燃压裂燃烧原理及与爆炸区别
爆燃压裂是运用火药或火箭推动剂在储层部位燃烧产生高温高压气体压出多条径向裂缝以获得增产、增注办法。
在表述燃烧过程，一方面阐述一下燃烧和爆炸两者概念。
燃烧：可燃物（燃烧剂）与助燃物（氧化剂）发生激烈一种发光、发热氧化反映。
爆炸：某一物质系统在有限空间和极短时间内，迅速释放大量能量或能量急剧转化物理、化学过程。物理爆炸、核爆炸、化学爆炸。
爆燃压裂是火药燃烧，是平缓压力脉冲波，燃烧时间是几百毫秒级，燃烧速度受环境温度、压力影响。而常规爆炸是尖脉冲波，作用时间是毫秒级甚至更快，且作用速度与环境无关。
例如常规射孔弹，如RDX-黑索金；HMX-奥克托金；HNS-六硝基二苯基乙烯；TACOT-塔柯特；HNDS-六硝基二苯砜都是爆炸机理。
而爆燃压裂所采用火药，如下：
单基药-硝化纤维素、安定剂、缓燃剂；
双基药-硝化纤维素、硝化甘油、安定剂、增塑剂；
三基药-基本上在加入固体含能材料，如黑索金；
复合推动剂-高分子粘合剂、固体粉末氧化剂（高氯酸盐、硝酸盐）、粉末金属燃料、聚硫橡胶、聚胺酯等。
则是爆燃原理。
（3）爆燃压裂重要作用
重要涉及机械作用、水力振荡、高温热和化学作用四项。
①机械作用（造缝）：裂缝不都是垂直于最小主应力方向，裂缝面上切应力不为0，裂缝两侧产生相对移动，再加上岩石剥落颗粒支撑，一旦裂开就会不会完全闭合。压力超过一定限度后，岩石会产生塑性变形、压力下降后仍有线性裂缝；
②水力振荡：通过起压、降压过程，可以冲刷射孔对地层导致压实堵塞；
③高温热：爆燃压裂可产生大量高温热，从而对原油产生降粘解堵作用；
④化学作用：燃烧产物（CO2，N2，HCl）在高压下溶于原油，减少粘度和表面张力。
（4）与爆炸压裂、水力压裂对比

一方面，它不会像爆炸压裂那样，产生瞬时峰值高压力，易导致地层损害，它作用时间更长，在不不大于地层破裂压力下还会稳定持续几毫秒或几百毫秒。
另一方面，它也不同于水力压裂，不受地应力控制，也不需要大量压裂液、支撑剂，以及压裂设备，大大减少作业成本，施工设备重要为点火装置、压裂管柱和压裂枪（或电缆）、复合推动剂，施工也极为简朴，对于海上油田它应用范畴更广，对于边底水活跃、厚度薄某些低渗储层，它“横向造缝”特点，使它基本不会沟通边底水、也不会紧张缝高过长。
（5）技术特点
①压裂裂缝不受地应力影响，产生辐射状裂缝局限在油井堵塞污染带和附近原始地层局部区域内。不会发生与其他水层和油层串层事故。
②形成辐射状裂缝，不变化油井渗流状态，如果压裂效果不佳，不影响其他增产办法补充实行。
③爆燃压裂是针对油井产能下降因素（近井带堵塞污染）而提出一种解决办法，目是解决近井带堵塞污染问题，疏通油流通道，恢复产能，如果效果不佳或再次堵塞，可以重复进行。也不会影响也许采用水力压裂办法进一步改造。
④随著油田开发地质状况日趋复杂，某些薄油层，特别是大量低水油帽和边水油气层相继开发。爆燃压裂所释放能量和形成辐射状裂缝局限在作业层段油井和地层局部范畴内，不会发生水串和油层串现象。
⑤对于水敏或酸敏地层，采用水力压裂也许会导致地层污染伤害，堵塞加剧，产能下降。而爆燃压裂对于水敏或酸敏地层具备较好试用性。
（6）技术适应性
①用于低渗入、特低渗入碳酸岩、砂岩油气层解堵压裂、增产改造。
②水敏、酸敏油气层改造，不会对地层产生第二次污染。
③作为探井储层评价。地层具备一定初产能力，但钻井及完井等过程导致地层污染，使用爆燃压裂可清除污染，获得试采评价成果。
④生产井解堵解决。特别是通过酸化、压裂过生产井在作业或者生产中被堵塞污染，只要地层有足够能量，爆燃压裂解堵具备较好效果。
⑤天然裂缝较为发育油气层改造。通过爆燃压裂产生径向多缝体系，与天然裂缝沟通，获得较好增产效果。
（7）技术适应范畴
压裂装置装药类型：复合推动剂
合用井深：1000~6000m
产生最大缝长：约15m
压裂装置直径：Ф95mm、Ф85mm，Ф78mm，Ф67mm， Ф51mm （可调）
装药量：3—10kg/m
工作压力：60～90MPa
有效作功时间：500～1000ms
耐 温：175℃
施工方式：油管输送，电缆输送
引爆方式：电缆引爆，油管加压引爆
（8）技术适应油藏条件
爆燃压裂由于加载速率较高，从而决定了其合用岩层是脆性地层，对于塑性地层则不合用，而对泥岩地层，反而也许产生“压实效应”，详细参数如下：
孔隙度% 3～25
渗入率μm2 ＜0.05
泥质含量% 不高于25
地层压力 不低于原始地层压力60%
孔密 孔/m 不不大于13孔/m
距水层距离m 不低于3m
固井状况 射孔段及其以上50m水泥胶结良好
3、产品规格及技术参数
当前爆燃压裂产品涉及套管井爆燃压裂、过油管爆燃压裂及水平井爆燃压裂等三种产品系列。
爆燃压裂产品系列
产品规格与技术参数
产品特点和适应性
套管井爆燃压裂
外径： Ф95mm、Ф85mm，Ф78mm，Ф67mm
火药装药量： 10kg/m、8kg/m、7kg/m、5kg/m
峰值压力：60～90MPa
有效作功时间：200～1000ms
施工方式：油管传播、电缆传播
火药直径大，装药量大，压力峰值高，有效作用时间长。合用于污染严重地层破裂压力较高井。
过油管爆燃压裂
外径：51mm
可通过油管最小内径：φ61 mm
火药装药量：2.5㎏/m
峰值压力：Pmax≤80ΜPa
有效压力作用时间：100～400ms
施工方式：电缆传播
火药直径小，装药量较小。合用于已经下放了生产管住并需要改造井。
水平井爆燃压裂
外径：Ф73mm，Ф89mm，Ф102mm
火药装药量：1.5kg/m，3kg/m，7kg/m
峰值压力：60～90MPa
有效作功时间：500～ms
施工方式：油管传播
有枪身压裂产品，合用于油管传播大斜度井或水平井

油管传播爆燃压裂产品构造

电缆传播爆燃压裂产品构造

4、爆燃压裂设计
（1）设计原则
爆燃压裂是靠火药或火箭推动剂燃烧来压裂油气层,如果控制失当,就会破坏油井,导致巨大经济损失,这一现象在国内外均有发生。
尽管爆燃压裂有四种作用机理(机械作用、热作用、化学作用、水力作用)但由于其他三种作用(热作用、化学作用、水力作用)缺少足够定量研究成果，因而爆燃压裂设计是以机械造缝作用为基本。设计总体原则有如下四个方面：
①产生径向多裂缝体系；
径向多裂缝体系是爆燃压裂作用效果重要特性，它增长了沟通地层天然裂缝机会，又是产生裂缝面之间剪切错动使之保持不闭合必要条件。研究证明在不存在天然裂缝条件下，裂缝总长度一定，裂缝条数越多，增产倍数越低。因而，在爆燃压裂设计中应当使载荷脉冲控制在产生3～8条径向多裂缝，以保证裂缝对地层有较深穿透，沟通地层天然裂缝。
②不破坏油气井；
爆燃压裂实行必要以保证油气井不受破坏为前提。
③尽量加大用药规模；
由于在施工成本中，消耗材料（火药）费用只占据较小一某些，且药量小，作用能量小，导致作用影响范畴受限。爆燃压裂规模设计原则是在不破坏油气井前提下尽量地加大用药量。
（2）脉冲压力过程设计
在爆燃压裂脉冲压力过程中，有三个重要参数：压力增长速率、压力峰值和压力持续时间，这三个参数各有其不同作用。
①压力上升时间（达到破裂压力时间）
由于当前国内外还没有裂缝条数与施工参数、地质条件、岩石性质间公认关系式。依照经验，爆燃压裂产生径向裂缝有3-8条。需要压力增长速率在103～105MPa/s范畴内。
诚然，较为抱负是获得压力增长速率与裂缝数目之间定量关系。遗憾是裂缝数目除决定于压力增长速率外，与地层机械性能、地应力分布、射孔状况以及岩层非均质性因素有着密切关系，这种裂缝数目与压力增长速率单一而精确相应关系获得是难以实现。但是无论如何，只要将压力增长速率控制在上述范畴内，径向多裂缝客观性是不容置疑。
从实用角度而言，以井内压力达到破裂压力时间来表达压力上升速率更为直观些。由于裂缝数目与射孔相位角分布形成弱线有很大关系，应依照射孔相位角将以上压力上升时间范畴进一步细分。对于采用180°相位角对射（如无枪身射孔）且未补孔情形，由于射孔只提供了两个弱线方向。要在其他方向上形成新裂缝，就需压力上升时间更短某些。在这种条件下，压力上升时间普通应控制在0.5～5ms范畴内。而对于其他相位角（如60°,90°,120°）射孔或补过孔油气层，由于射孔弱线较多，压力上升时间可以更长某些，这样有助于控制。这种情形下压力上升时间范畴普通拟定在5～20ms。
②峰值压力
对压力峰值规定是压力峰值要高于地层破裂压力而低于地层屈服权限和套管承压极限。
套管在油气井条件下承压极限不但与套管钢级、规格、射孔状况和地应力关于系，并且在一定限度上受压力增长速率影响。由于影响因素较多，不也许获得较为简朴而统一数值。美国Sandia国家实验室曾在深7.6～12.2m浅层做过套管强度实验，数据颇为分散，破裂峰值压力在70～280MPa之间。然而在有些实验中虽然峰值压力也在上述范畴内，套管却没有破坏。理论分析计算多是不计射孔对套管强度影响条件下做出，套管承压极限普通在200MPa以上。
由于套管强度在地层条件下与围岩应力大小有最直接关系，而围岩应力在现场普通又缺少数据，在设计中以同样与深度关于系地层压力来考虑围岩应力对峰值压力影响，其解决办法是控制峰值压力与地层压力差值，详细范畴如下：
(4-1)
在普通条件下，（4-1）式成果是偏于安全和保守，如果套管级别低于N80,壁厚又较小，则上述极限压差应控制得更小某些。
③压力持续时间
从增产效果角度讲，压力过程持续时间越长越好，压力过程越长，产生径向裂缝也越长。当前有壳弹压力持续时间在100～200ms之间,无壳弹压力持续时间则为200～400ms(经特殊设计,燃烧时间可达1s以上)，液体药压力持续时间为5～50s。
④脉冲压裂
通过不同燃速药柱组合，使压力发生器在不同步刻产生不同增压速率，使整个地层岩石受到一种变化加载速率，增强裂缝延伸效果。同步可使上升液柱也受到一种交变振荡力，增强其水力振荡效果。
（3）爆燃压裂设计
爆燃压裂设计主线任务是在不破坏套管状况下，尽量提高装药量压出长裂缝、克服污染、提高产量。
①基本理论
压裂弹在井内工作过程可用具有火药燃烧规律方程、考虑了压缩性和水力阻力井内流体运动方程、孔眼节流方程、驱替液体进入地层和火药气流入随之形成并延伸裂缝方程等构成微分方程组来模仿。模仿火药弹工作过程可获得不同地质不同药量所压出裂缝长度和宽度随时间变化规律。
在初始条件限制条件下,从该方程组解可以求出井内压力随时间变化规律以及挤入垂直缝流体体积。求解燃烧产物压力、套管外流体压力、上部气液界面通过距离、上部气液界面运动速度、火药弹燃烧某些相对量、裂缝长度、裂缝宽度、流入裂缝流体体积、下部气液界面向下运动距离、井内温度等十个参数随时间变化规律。依照不同地质条件和井筒条件以及上述计算办法就可进行爆燃压裂设计。
a）P-T过程设计
p-t完整数学模型以微分方程形式表达如下：

式中：
f—火药力，即单位质量火药完全燃烧所做功，J/kg；
P—爆燃室内压力，MPa；
ρ—气体密度，kg/ m3；
m—火药燃烧某些质量，kg；
ψ—火药燃烧某些相对质量；
S—井筒横截面积，m2；
v—井筒液面重心移动速度，m/s；
γ—火药燃烧产物多变指数；
VT—裂缝内液体体积，m3；
Q—燃烧产物热流量，J/s；
VTg—裂缝内气体体积，m3；
PTg—裂缝入口处压力，m3；
Vψ—火药燃烧某些体积，m3；
x—火药弹以上气液界面高度，m。
咱们可运用有限差分办法来求解上述微分方程组，以得到具备有限精度数值解。为建立差分方程，一方面将所研究时间范畴进行离散化，将区间[0,]作有限等分，取时间步长，这里差分格式咱们用显式差分格式(殴拉显式公式)，可以得到相应差分方程，然后再用数值法求解微分方程组。
由于求解过程较为繁琐，咱们运用计算机编程，即《爆燃压裂设计工程系统》软件进行求解，代入6井有关参数，可得到p-t曲线，如图4-1所示，20公斤火药，最大峰值压力50.18MPa，可持续燃烧700ms。
0
图4-1 6井P-T模仿曲线
b）裂缝条数及几何参数
爆燃压裂为动态压裂过程，可形成3~8条径向垂直裂缝，但裂缝跟常规水力压裂沿最小主应力方向向井筒两翼形成两条裂缝有本质区别。
计算在t时刻裂缝尺寸(长度/宽度) ，则以微分方程组形式表达如下：

式中：
L（t）—t时刻裂缝长度，m；
W（t）—t时刻裂缝宽度，m；
E—地层岩石弹性模量，GPa；
咱们同样采用软件模仿办法，对6井进行求解，如图4-2所示，裂缝长度1.1m，缝宽0.3mm。

图4-2 6井缝长、缝宽计算曲线
②压裂效果预测
依照径向多裂缝稳定渗流产量公式
(4-2)
式中：
q-具备多裂缝井产量；
k-渗入率；
h-地层厚度；
-井底压力；
—原油黏度；
L—缝长（由井壁至缝尖端）
n-裂缝条数。
于是很容易得到压后增产倍数
(4-3)
当前国内已开发了成套爆燃压裂设计与效果预测软件。软件界面如图4-3所示。

图4-3 爆燃压裂设计软件界面
5、爆燃压裂施工作业程序（以LF13-1油田6井为例）
n 爆燃压裂器：SGF127（7寸套管内径157.1mm）
n 起爆方式：油管加压开孔延时起爆；
n 输送方式：TCP；
n 爆燃压裂深度定位方式： 钻杆较深；
n 系统总零长:精确丈量短节如下钻杆长度，起爆器至校深短节下届零长；
爆燃压裂管柱进入斜井段前下磁定位仪测量系统总零长一次，防止下错钻杆数。
n 套管通道检测，套管刮壁；
n 爆燃压裂时井下压力状态：钻杆加压延时一段起爆；

层位
射孔井段(m)
办法方式
传播方式
装药量(Kg)
中心位置(m)
备注
SL1-5
2565-2574m
爆燃压裂
油管传播
20
2569.5

（1）作业条件准备
①井场要有足够场地，供爆燃压裂器现场组装之用。
②井场应具备完善消防设施，配备消防器材。
③通井、刮削 、洗井作业。
同步探水泥面深度，以便校正钻杆误差。洗井时先用生产水洗井，再替代成比重1.05加重海水，保证井内无沉淀物。
④测井作业，以拟定固井质量和套管壁厚等状况。
⑤套管梯度压力测试，依照测井成果拟定试压大小。并测试爆燃前地层吸取量。
⑥为防止地面喷液，作业前井筒压井液需要掏空20-100米，同步钻台提前准备充分高压软管。
⑦爆压传播用钻杆在下井前应进行仔细检查，并保证钻杆密封良好，丝扣完好，联接强度足够，承压25Mpa不泄漏；用钻杆规对每一根钻杆进行通管检查，保证钻杆内畅通，并进行内外清洗，保证钻杆内外清洁。
⑧准备如下设备及配件：泵一台，40Mpa井口压力表一只，定位短节3根及调节管柱深度短钻杆若干，备足加压引爆用压力液。
（2）现场施工程序
①爆燃压裂作业队进入井场后在指定位置停放设备，布置爆燃压裂材装配场地，摆放安全标志。
②按照设计规定自下而上依次下入全套爆燃压裂作业管柱，丝扣油要涂在公扣上。
③起下管柱要用自封，禁止井下落物。
④枪首起爆器上连数根钻杆系统总零长测量。
⑤钻杆管柱在下井前要精准丈量长度，并做好记录，计算总零长。
⑥爆燃压裂系统下井内后每10-15柱灌液一次。爆燃压裂管串在下至该井造斜点处时，要严格控制下钻速度。下钻速度平稳均匀，在直井段不不不大于300m/h，在造斜点如下不不不大于200m/h，起钻时规定相似。防止有猛放、猛刹、墩井口等现象。
⑦在爆燃压裂系统下到人工井底（井底由甲方提供）后，上提管柱至预定作业深度。
⑧上提、下放井口管串，要调节爆压管串必要要提前告知甲方监督和爆压工程师到井确认后方可进行调节。
⑨连接起爆监测设备。
⑩井口全开，注意井口不能坐卡瓦，采用双吊环。泵在钻杆内加压，加压速度应平稳，设计起爆值为12.99----17.04Mpa。密切关注泵压力表变化，压力突降为开孔起爆器起爆，等待延时起爆同步在3分钟内打开钻杆与泥浆池之间阀门，使得爆燃压裂时钻杆内液体流至泥浆池。
⑪爆燃压裂完毕后，及时将爆燃压裂枪提出射孔井段，以免发生套变、沙埋卡枪。
⑫观测4小时，记录油压及套压，如无异常，提出射孔管柱，提枪时，应注意指重计变化。
阐明：为保证爆燃压裂系统可靠性和安全性，从爆燃压裂系统下井开始至起爆压裂所占有时间应控制在24小时内。
（3）施工规定
①接到甲方下达爆压告知单后，爆压工程师设计排炮图并组织装枪，爆压操作人员必要穿戴防静电工作服、工鞋、戴安全帽。
②按甲方指令准时将爆燃压裂器材运到井场，并按危险品安全规定在井场摆存储。
③爆燃压裂操作人员须严格按我公司《HSE手册》及《射孔操作规程》《安全规定》进行操作，责任到人。
④装枪作业范畴30米内划为安全区，禁止吸烟、明火、电气焊和敲击作业。
⑤爆压后，要密切观测井口压力变化。
⑥点火起爆时，所有人员远离井口。
（4）作业安全
①人身安全
l 作业期间必要佩戴安全帽、穿工服、工鞋及其他劳动保护用品。
l 操作TCP器材时注意防震、防砸。
l 试压、加压起爆期间，人员远离井口、高压管线。
②危险品使用安全
l 爆压时，作业区范畴内无线电通讯设备必要保持关闭状态，高频设备一定要停止发射。
l 在危险品操作区域要有警戒标志，无关人员远离。
l 组装好爆压枪在起吊时一定要小心，防止剧烈撞击。
③井安全
l 三慢：仪器或TCP枪进出井口慢、到达井底慢、遇阻遇卡慢。
l 三防：防断、防卡、防喷。
l 校深时异常井况（遇阻、遇卡等）及时向甲方监督报告。
l 在井口操作时，严防井下落物。
④环保办法
提高环保意识，对工作中产生垃圾按规定放入指定垃圾箱内，决不容许乱扔、乱放，杜绝污染环境事情发生。
井内产出井液、气体不得随意排放。
6、爆燃压裂联作技术
即爆燃压裂水力压裂、酸化等联作技术。
（1）与水力压裂联作技术
爆燃压裂普通可以形成3～8条径向垂直裂缝，由于爆燃压裂所形成裂缝不受地应力控制、因此能全方位改进近井地带裂缝形态，裂缝长度虽不及水力压裂，但它突破了近井带“瓶颈”区，可以改进近井带导流能力。水力压裂普通产生一条对称于井轴垂直最小主应力长裂缝。在低渗入油层改造中，普通需要形成较长裂缝以便增大泄油面积来提高单井产量。
进行爆燃压裂与水力压裂联作，一方面进行爆燃压裂后，在近井区域形成多条长度为2～10M左右径向裂缝，减小了起裂相位与射孔相位不一致导致压力损失上升，清理了堵塞。此后再对地层进行大规模水力压裂，破裂压力明显减少，近井地层裂缝必然沿高能气体已形成多条径向裂缝延伸。当裂缝延伸到径向裂缝末端时，延伸受到自身地应力及其分布控制，而沿与最小主应力垂直方向延伸，直到停泵为止。这样就在井筒周边形成多条填砂裂缝，远离井筒地层渗入性也得到有效改进。
（2）与化学解堵联作技术
①与酸化联作技术
对于象白云岩、石灰岩和白云砂岩含钙质地层，进行常规酸化解决时，酸液一方面与地层迅速反映而被大量消耗，限制了其有效作用距离。为了增长酸液穿透深度，普通在酸液中添加缓蚀剂或者是进行酸压作业。当前将爆燃压裂与酸化结合起来，即在高温高压燃气压裂地层同步，对裂缝面及其邻近地层进行酸化解决，燃气可使酸液较好地达到活化状态。爆燃压裂与酸化联作可以产生如下几种效果：
l 增长酸化作用距离。爆燃压裂后在井内产生径向多裂缝，减小了酸液在地层中移动阻力，因而在相似注入压力下，酸液可以在有效时间内，到达更远距离，从而增大了酸液与地层作用面。
l 增长酸化效果。燃气可使酸液较好地达到活化状态，提高酸岩反映效率。
l 酸液对裂缝表面蚀刻作用，增长了裂缝表面粗糙度，有效地制止了裂缝闭合，延长了增产期。
因而爆燃压裂与酸化联作，可以达到互补作用。施工时一方面将足以浸没目层段酸液注入井中，并使酸液活化（可先引燃一级压裂弹产生热量），之后再引燃压裂地层用压裂弹，形成多条径向裂缝并将酸液压入地层。且可采用同一管柱一次下井完毕爆燃压裂和酸化解决所有工艺过程。
该项技术近年来在辽河油田得到了较广应用，被称之为雾化复合解堵增产技术。
②爆燃压裂与过氧化氢等其他化学解堵技术联作
向地层中注入具有稳定剂过氧化氢溶液后，溶液就扩散到井筒附近裂缝内。稳定剂与地层中金属反映沉淀，过氧化氢分解。过氧