高能氣體壓裂（High Energy Gas Fracture ,簡稱HEGF）是利用火藥或火箭推進劑在井筒中快速燃燒產生的大量的高溫高壓氣體在產層上壓出輻射狀多裂縫體系，改善近井地帶的滲透性能，從而增加油氣井產量和注水井注入量的一項增產措施。前蘇聯把高能氣體壓裂稱為熱氣化學處理，在美國也稱作脈衝壓裂、多裂縫壓裂。
基本介紹
- 中文名：高能氣體壓裂
- 外文名：High energy gas fracturing
- 別稱：熱氣化學處理
- 作用：增產油氣
原理,裂縫產生,增產原理,特點,施工工藝,發展歷史,
原理
裂縫產生
裂縫的起裂：氣體發生器在目的層段引燃後，藥柱以最佳化燃燒方式進行可控燃燒，迅速產生高溫高壓氣體，對井壁形成脈衝載入，使井筒周圍的岩石受到壓縮，當井筒內的壓力超過對應載入速率下地層岩石的破裂壓力時，即在井筒周圍形成多條徑向裂縫。
增產原理
高能氣體壓裂後形成的裂縫不能完全閉合，因而裂縫本身的導流能力強；裂縫一般足以穿透傷害帶，對於裂縫性地層這種多裂縫體系又可溝通近井帶的天然裂縫；另外，由於燃燒產生高溫高壓氣體，不但可以熔化在井筒附近沉澱的瀝青及石蠟、降低原油的粘度，還可以在井筒中產生水力振盪作用延伸裂縫和清理油層堵塞，所以高能氣體壓裂後，大大降低了近井帶的滲流阻力而提高產能。
特點
（1）降低地層的破裂壓力。在水力壓裂中，為了壓開地層，必須多台壓裂車同時啟動大排量、高壓向井中擠入壓裂液，而通過高能氣體預壓後的地層，水力壓裂時壓開地層的壓力大大降低。
（2）產生裂縫的隨機性。這種隨機性使高能氣體用於多次水力壓裂不見效的井非常有效。因為重複水力壓裂往往是沿著原有的裂縫進行，而其它方向的油仍然難以流動，高能氣體產生的多裂縫體系使這些方向的滲流狀況得到改善。
（3）可提高射孔的有效穿透率。高能氣體壓裂與射孔聯作，推進劑延時燃燒後的高能氣體通過射孔孔眼泄壓，加深射孔深度，並在射孔尖端形成多裂縫，改善孔眼周圍的壓實帶，達到更好地疏通油層的效果。
（4）漏失井或近水層處理。高能氣體壓裂所產生的裂縫不遵循最小主應力規律，裂縫走向以水平方向為主。水力壓裂所產生的裂縫遵循最小主應力規律，裂縫走向以垂直方向為主。當處理層靠近漏失層或水層時，如果採用水力壓裂，其垂直裂縫很容易溝通這些層位，造成層間竄流或含水量大大增加，因而在這種情況下水力壓裂是非常危險的，在這種情況下，高能氣體壓裂就提供了一個很好的解決辦法。
（5）選擇性的增產措施。高能氣體壓裂工藝的選擇性是指可以將產生的氣體作用在整個目的層,這一特點使得在原生產層的上下無需採取隔離措施，可對一個或多個薄層的局部進行選擇性增產作業而避免將不需要壓裂的層位壓開(例如含水層)。
（6）用於油層評價。高能氣體壓裂用於油層評價是一個快速、經濟有效的方法。在決定下套管後，HEGF僅以很少的費用即可提供對油層的快速驗證。高能氣體壓裂後產生輻射狀多裂縫體系，能夠比酸化壓裂更快、更經濟地穿透污染地帶而連通油層，增加井眼導流的有效半徑。如果用此方法未能發現足夠含量的碳氫化合物，就完全可以認為地層沒有可采烴類。即使用酸化和水力壓裂也很難得出相反的結果。所以可用此措施來確定是要下套管作進一步測試還是放棄。
（7）無污染。火藥燃燒後產物主要是CO、CO2及H2O，對油層無污染。
（8）壓後的裂縫不需填入支撐劑水力壓裂後裂縫中必須加入支撐劑以使裂縫具有一定的導流能力，而高能氣體壓裂後由於殘餘應力的作用使裂縫保持一定開度，因而可不加入支撐劑。
（9）設備少，施工安全、簡便與酸化及水力壓裂措施相比，高能氣體壓裂措施不需大型設備、大量的容器及配製大量的液體，現場組裝及施工工序簡單，無需往返地搬遷設備；壓裂藥在常溫下性能穩定，大部分器材在井下，因而安全可靠。這些特點使高能氣體壓裂更能適用於戈壁、沙漠及海上平台的作業。
施工工藝
根據壓裂藥下入及點火方式的不同，高能氣體壓裂工藝分為三種：
（1）電纜下入高能氣體發生器、地面加電引燃的工藝。用中心鋁管及電纜將壓裂藥柱串接在一起，中心鋁管內裝點火藥柱，鋁管上端裝點火頭，最下部藥柱底端的鋁管端部用堵頭（堵頭可承受藥柱重量）擰死，電纜接在點火頭上，用電纜車將其下至預定層位（磁定位），地面加電引燃點火頭，點火頭引燃鋁管內引火藥，加熱中心管，再引燃藥柱。
（2）油管下入高能氣體發生器，投棒撞擊點火引燃的工藝用中心鋁管、中接頭將壓裂藥柱串接在一起，中心管內裝點火藥柱，最下端用堵頭擰死，最上端裝擊針座，擊針座下面是發火藥，用變扣將擊針座連線在油管的末端，下到目的層後，地面投棒將壓裂藥柱引燃。
（3）用固體藥點火引燃液體藥的工藝從地面按比例配製設計需要量液體藥，然後將液體藥注入管柱內，用頂替液將液體替至目的層段，然後上提管柱到一定高度，從井口投入固體點火藥等待其燃燒，或者是提出管串，用電纜下入點火藥柱地面加電引燃液體藥。在施工過程中需放入隔離器材，如水泥塞、隔離塞等。
發展歷史
美國高能氣體壓裂是從一百多年前的井筒爆炸方法演變而來，本世紀70年代中期後，美國、前蘇聯等國家對爆炸壓裂失敗的機理作了深入的探討而發展了高能氣體壓裂並在80年代中期使該項技術趨於成熟。80年帶中期，西安石油學院開始從事高能氣體壓裂的研究，吸取和借鑑了國外的一些先進成果，已研製和開發出自己的產品系列，如壓裂彈、測試儀、設計軟體等。
高能氣體壓裂不同於爆炸壓裂和水力壓裂。爆炸壓裂在井筒中產生的爆轟波作用於井壁，快速的壓力脈衝把井筒周圍很小範圍的岩石破碎，不能形成多裂縫體系。水力壓裂是通過壓裂車組從地面注入壓裂液在高於岩石破裂壓力下將地層壓開而形成一條寬而長的裂縫，這種裂縫長度從幾十米到上千米不等，裂縫垂直於岩石最小主應力方向。高能氣體壓裂火藥產生的壓力脈衝比爆炸壓裂平緩而又遠遠快於水力載入，因而在井壁形成多裂縫體系，但裂縫長度一般小於10米（液體藥高能氣體壓裂裂縫可超過30米），所以可用於改善近井地帶的滲流環境（解堵或改造地層）。
