激波对饱和水泥试样损伤破碎尺度的实验研究

论文摘要

我国低渗透油气藏的储量约占总储量的一半，是今后勘探、开发的主要对象之一。吸取井内爆炸采油的教训，借鉴高能气体压裂的成功经验，利用水力压裂增产技术，提出了适合低渗透油气藏的“层内爆炸”增产新技术。该技术可提高油气采收率，从而改善油层的渗透率，增加油田的经济效益。本文是关于低渗透油藏增产技术的室内模拟实验研究，采用水中炸药界面爆炸对饱和水泥试样损伤破坏的实验，来模拟“层内爆炸”采油中爆炸激波使岩石损伤、开裂的现象。本论文通过优化实验方案和分析实验现象，观察并描述爆炸前、后水泥试样的形貌。证实了预制剖面上的裂纹可以近似代表水泥试样内部的裂纹，并由此来推断水泥试样内部的损伤破坏规律。通过记录激波作用下试样内特定点的压力，初步得到适合试验条件下，水泥试样内部激波衰减的规律。通过对实验后试样粉碎区、损伤破碎区尺度的量纲分析，得到了粉碎区半径与激波压力及拉伸损伤区裂隙长度与激波压力的经验公式。并发现压碎区、拉伸损伤区的特征尺度分别约为集中药包尺度的2~5倊和20~30倊。激波消耗于水泥试样压碎和拉裂的能量约占炸药总能量的2%~7%。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 低渗透油田的研究现状
• 1.2.2 岩石动态破坏的研究现状
• 1.2.3 裂缝描述及参数特征
• 1.2.4 岩石爆破中炸药能量分布研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 实验准备及实验工作
• 2.1 实验方案设计
• 2.2 实验准备
• 2.2.1 塑性炸药
• 2.2.2 模具制作
• 2.2.3 水泥试样的制备
• 2.2.4 爆炸水箱
• 2.2.5 传感器的标定
• 2.3 实验数据采集系统
• 2.4 实验过程
• 2.4.1 水中激波实验
• 2.4.2 试样大小摸索实验
• 2.4.3 实验药量摸索实验
• 2.4.4 正式实验
• 第3章 水中激波实验分析
• 3.1 水中波速计算
• 3.2 水中激波波系分析
• 第4章 水泥试样破坏结果及分析
• 4.1 水泥试样形貌特征
• 4.1.1 破碎、损伤区的定义及划分
• 4.1.2 试样的形貌特征及裂纹起裂、扩展机理
• 4.2 水泥试样中激波测试分析
• 4.2.1 水泥试样中波速计算
• 4.2.2 激波压力与波速关系分析
• 4.2.3 水泥试样中激波的爆炸相似率
• 4.2.4 激波在水泥试样中衰减规律分析
• 第5章 激波压力与损伤破碎尺度建模分析
• 5.1 粉碎区经验公式
• 5.1.1 粉碎区量纲分析
• 5.1.2 粉碎区半径与激波压力建模
• 5.2 拉伸损伤区经验公式
• 5.2.1 拉伸损伤区量纲分析
• 5.2.2 拉伸损伤区裂缝长度与激波压力建模
• 第6章 能量分析
• 6.1 炸药总的化学潜能
• 6.2 粉碎区消耗能量
• 6.3 拉伸损伤区消耗能量
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果