岩石脉冲压裂的增压现象与机制
Abstract
脉冲压裂是实现缝网压裂的有效途径. 现场进行脉冲压裂时管路存在高频振动的现象, 同时室内实验与现场试验均发现, 与恒排量水力压裂相比, 脉冲压裂可以在较低泵注压力下将岩石压裂, 即存在脉冲低压破岩现象. 针对此现象, 本文通过原理性实验和模拟, 发现脉冲压裂中存在增压现象, 具体包括管路中的增压以及裂缝内的增压. 从管道内水波叠加、水柱振动和裂缝内水压汇聚三个角度解释了脉冲增压现象和机制. 揭示了“水波叠压增压”、“水柱共振增压”、“缝尖汇聚增压”三类增压机制, 很好地解释了岩石脉冲压裂过程中的“低压脉冲致裂”现象. 对于脉冲压裂, 多数泵注条件下, 管道内存在水波叠加增压, 只是增压幅值有差别, 且增压效果有限. 少数泵注条件下(泵注频率等于或接近水柱固有频率), 才会存在水柱共振增压, 且增压效果显著. 对于类似楔形结构的裂缝, 其内通常存在汇聚增压, 且增压效果明显.
