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本文是针对低渗透油田“层内爆炸增产技术”开展的一项基础性研究。
“层内爆炸增产技术”是一项利用炸药化学能对低渗透油气田储层进行改造的新技术。该技术的一个核心问题是乳状炸药在水力压裂岩层窄缝中的爆燃及爆燃传播问题。本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法对该问题展开研究,目标是得到乳状炸药在窄缝中的爆燃规律。
本文主要完成了以下几方面工作:
1.设计并改建乳状炸药在窄缝中爆燃的模拟实验装置。研制出了适合高压环境下使用的热电偶传感器。该装置动压可耐300MPa,适合做高压下的炸药爆燃实验。
2.分别对五种不同RDX含量的乳状炸药进行爆燃实验,观测了乳状炸药在窄缝中爆燃的基本现象。实验结果表明:在本实验装置条件下,当乳状炸药中RDX的质量含量ψ≤40%时,燃烧过程中会熄灭;当ψ≥45%时,可以持续燃烧。
3.针对实验条件,建立了一维简化理论模型。通过与实验测得的燃速曲线的比对,拟合得出了乳状炸药的化学反应参数n以及悬浮液的裂解份额参数ψ。
4.为了预测乳状炸药在现场条件下的爆燃规律,建立了半无限长窄缝中乳状炸药爆燃的一维理论模型。分别预测了ψ=55%和ψ=60%两种不同含量的乳状炸药在半无限长窄缝中的燃烧规律。计算结果表明:在这两种含量下,随着燃烧面的向前推进,燃速逐渐减小,趋向熄灭;燃烧产物区的压力逐渐减低,并趋向一个定值。当ψ=55%时,乳状炸药的作用范围为20m左右;当ψ=60%时,乳状炸药的作用范围已达50m左右。压力幅值为百兆帕量级,这样的载荷对储层的改造应有一定的效果。