[发明专利]一种筛管井爆燃压裂安全控制方法

权利要求书

1.一种筛管井爆燃压裂安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选择火药：包括火药选型、火药参数初选和通过模拟模型进行火药参数终选；

(2)进行地面打靶模拟实验：

制作带有泄压孔眼的套管、外部采用水泥固结的地面模拟靶，将不同用量的爆燃压裂火药、筛管和P-T测压装置放置于不同模拟靶中，在爆燃压裂前、后分别检测筛管挡砂精度；

如果地面打靶模拟实验的筛管挡砂精度不发生变化，即判定为地面打靶模拟实验满足要求，此时火药用量即为初选火药用量，记录该用量下的每节火药质量和作用于每米筛管段的火药质量，此时P-T测压装置实测峰值压力称为筛管地面安全限制压力；如果地面打靶模拟实验的筛管挡砂精度发生变化，则逐渐降低火药用量重复实验直至满足要求为止；

(3)进行井下校核实验：

在筛管井或模拟筛管井中，采用不同用量的爆燃压裂火药、P-T测压装置置于井下，采用电缆或管柱作业方式进行爆燃压裂，爆燃压裂前、后分别检测筛管挡砂精度，其中每节火药质量和作用于每米筛管段的火药质量均小于地面打靶模拟实验值，同时采用模拟模型计算的峰值压力不超过筛管地面安全限制压力与地层压力之和；实验后读取不同用量下P-T测压装置的峰值压力，并校核模拟模型的峰值压力和P-T测压装置实测峰值压力之间的精度；

如果井下校核实验的筛管挡砂精度不发生变化，即判定为井下校核实验满足要求，此时火药用量即为复选合适火药用量，记录该用量下的每节火药质量和作用于每米筛管段的火药质量，此时P-T测压装置实测峰值压力称为筛管井下安全限制压力；如果井下校核实验的筛管挡砂精度发生变化，则逐渐降低火药用量重复实验直至满足要求为止；

(4)作业井方案确定及参数修正：采用选定的火药和模拟模型进行作业井用量、峰值压力、裂缝情况及增产效果方案的确定，同时根据地面打靶模拟实验、井下校核实验结果进行方案参数修正；

(5)作业井施工管柱安全设置：采用由现有钻杆及变扣、震击器、单流阀、减震器、丢枪装置、增压装置和启动单元组成的各项器件组合进行安全设置；

(6)作业井施工及效果跟踪：跟踪作业井施工状态、管柱起出情况、作业后出砂情况、作业后产量变化情况和有效期、筛管起出后外观及挡砂精度情况。

2.根据权利要求1所述一种筛管井爆燃压裂安全控制方法，其特征在于，步骤(1)中的火药选型是指单基药、双基药、三基药的军工火药或航天推进剂火药的选择，当作业井地层温度低于120℃时，选择军工火药，当作业井地层温度大于120℃且小于200℃时，选择航天推进剂；火药参数初选是指火药外径尺寸、火药力、燃烧速度的选择；模拟模型是指包含且不限于能量守恒、火药燃烧、压档液运动、热传导、液体流动、气体流动、裂缝、增产效果的系列方程组，用于模拟不同火药用量下的爆燃压裂峰值压力、裂缝情况、增产效果，将上述方程组进行联合求解，可得到具有有限精度的数值解，其中峰值压力模拟值大于等于P-T测压装置实测峰值压力的90％。

3.根据权利要求1所述一种筛管井爆燃压裂安全控制方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中所述的筛管挡砂精度不发生变化是指爆燃后筛管挡砂精度变化率小于等于5％，且爆燃后出砂量小于等于爆燃前出砂量，挡砂精度变化率的计算式为(爆燃后筛管挡砂精度/爆燃前挡砂精度-1)×100％。

4.根据权利要求1所述一种筛管井爆燃压裂安全控制方法，其特征在于，步骤(4)中的参数修正包括作业井火药用量和峰值压力两方面，火药用量需满足每节火药质量和作用于每米筛管段的火药质量均不超过地面打靶模拟实验和井下校核实验的实验值；峰值压力需满足根据井下校核实验精度调整后的模拟数值小于等于筛管井下安全限制压力值。

5.根据权利要求1所述一种筛管井爆燃压裂安全控制方法，其特征在于，步骤(5)中的启动单元是采用低比容的复合火药作为启动单元替换导爆索，以避免导爆索炸药造成瞬时高压破坏筛管。