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高能气体压裂技术发展与现状
一、高能气体压裂技术的发展
在其发展过程中不同的人从不同的角度出发，因而其名称也有差异。在文献中所看到的名称有：高能气体压裂（HEGF）、气动脉冲压裂、热化学处理、爆燃压裂、推进剂压裂、无壳粉末装药压力发生器等名称，但大体上意思是一样的。
追根溯源，推进剂压裂起源于19世纪60年代，当时是向水井中开枪产生振动可以增加水量。但在当代，是把推进剂用于油气井，增加油气井产量。以当前可以看到的资料来分析，美国约起源于20世纪70年代，这一时期主要是研究岩石力学，提出气驱裂缝是岩石力学的重要基础。
在此基础上,N.R.Warpinski 等说明了在井筒爆炸中气驱裂缝同样起重要作用，高压气体进入裂缝对裂缝的延长起很大影响。进入20世纪80年代，美国开展把推进剂用于压裂油气井，还对可能应用于压裂的大量高能化学源,主要是各种推进剂的压裂性能进行了研究[10]。我国研究与应用工作稍晚于美国，俄罗斯（包括前苏联）的研究与应用大体上与美国同步。
20多年来，推进剂压裂技术在持续稳定发展。纵观推进剂压裂在美国的发展，共计有会议论文、期刊论文、专利、科技报告等文献约150篇(已经看到的约有100篇),突出的研究人员有：J.F.Cuderman; J.F.Schatz;U.Mohaupt等。大体分两个阶段:第一阶段约到上世纪90年代中期，重点在于原理研究；从此以后，重在实际应用研究。
二、高能气体压裂技术（推进剂压裂技术）的现状
1 从应用地域上看，走向全球
推进剂压裂技术起初应用于美国、俄罗斯和中国，随着油气上游工业的发展，应用的地域逐步扩大。以俄罗斯为轴心，扩大到土库曼、越南、乌克兰、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦等；以美国为轴心，扩大到加拿大、委内瑞拉(Halliburton Energy Services. Inc)，这些文献的团体作者中都有美国的公司；唯独中国的推进剂压裂技术没有推向国外（据说中国某公司在土库曼进行了压裂施工，但未见文字报道）。
2． 应用范围扩大
2.1 从井的结构看，扩大到水平井、分支井
推进剂压裂一开始仅用于垂直井，但不久就探索在水平井运用推进剂压裂技术开发老油田，改善已有的激励方法，延缓水锥的不良影响的可行性。1991年5月至1992年1月运用TORPEDO（爆燃弹）在任意形状的Wilson25水平井段
进行了三次爆燃压裂试验，2号弹和3号弹压裂后的稳定增产率分别增长458%和349%,说明推进剂压裂水平井，甚至任意轨迹水平井均可，
但要解决两个问题，一是推进剂爆燃弹装药，二是下井工具。1992年Oryx能量公司在裸眼水平井用推进剂压裂，压裂前总产液量不足6桶/日，处理后总产液量达到300桶/日，处理后原油产量为30~40桶/日，而此前的水力压裂产量无明显改进；1996年在碳酸盐岩裸眼、Bakker页岩，砂岩、含砂石灰岩、石灰岩、硅藻土、Austia 白垩土地层用预先钻孔的松散衬管和割缝衬管完井的水平井上作的DGPL激励，主要关心的问题是如何把推进剂放入水平段，7次作业都显示产量提高。一个典型的例子是，酸化处理不成功，再用DGPL激励，处理后油增产30%；在阿拉斯加和北海的井使用应力压裂(STRESSFRAC)从12英尺（3.65米）产层增产量为50~200桶油/日（7900~31600公斤/日）；在主井和分支井可同时应用应力压裂也可分别单个处理。
2.2 从井的用途看，扩大到注气井
在委内瑞拉的Ei Furria油田，用高能气体压裂处理该气井，明显增加了产气量。该油田采油层为砂岩地层，块状砂岩内夹有页岩层面，砂粒大小为中等到粗大。根据生产测井结果，为改善注入剖面,增加注气量，拟定了5种方案最后决定用固体推进剂。
2001年5月，用81英尺(24.69米)长固体推进剂压裂FUC-361G井, 处理前注气量为7×106标准英尺3/日（0.198×106米3）/日， 处理后注气量增加到55×106英尺3（1.557×106米3）/日。 2001年11月对Ful—671G井进行了7次作业， 每次用10英尺长（3.048米）推进剂，
处理前注气量为10×106标准英尺3（0.0283×106米3）/日， 处理后注气量65×106标准英尺3（1.84×106米3）/日。 两个案例说明压开了射孔，注入量增加6~8倍。
实践证明，在注入量下降时，推进剂高能气体压裂是改进储层和井间连通性，改进注入剖面的极好技术。
2.3 适用的储层类型扩大 2.3.1应用于高温高压储层
委内瑞拉的Pirital油田属于(cretaceous)白垩系的高压高温油田,压力为12300psia(84.806×106帕)，温度为291°F。在21000英尺的测量深度及储层孔隙度小于4~6%，渗透率低于0.3~0.6md，属于致密的硬岩石。对两个勘探井PIC-25与PIC-26完井的挑战是研究出一种能穿过损伤区使井筒与天然裂缝连通的射孔器。采用工业上当时用的射孔枪不能达到所要求的穿深，故经评估后决定运用推进剂辅助的射孔。
采用 2 3/4英寸，6孔/英尺超深穿透射孔枪在两个井中不同的层（共5个层）进行射孔。对PIC-25井Naricual-5层深孔后，在20英尺射孔段稳定产率为100桶油/日。整个试验证明推进剂辅助的射孔能有效改善低渗、高温高压的近井区条件，试验层不必再作水力压裂，作业过程安全。由于高速记录仪限制温度为250°F，在该井高温条件下不能使用高速记录仪，未能对作业过程进行证实。
2.3.2 应用于多层含砂储层
埃及Raml和Ei-Faras油田的Bahariya地层是一个垂向和侧向都是层状，富含海绿石砂岩、石灰岩和大量页岩的非均质地层。研究表明，钻井过程中，钻井液进入地层，因微粒沉淀、泥土膨胀、化学物质沉淀，在井筒周围引起损伤，使液体流动的孔隙尺寸减少；射孔过程中在孔道周围形成了压碎和致密区降低了孔道周围渗透率。研究表明普通射孔周围损伤区为1/4 到1/2英寸，渗透率仅为未损伤区渗透率的7% 到20%，由于进入射孔的流动为收敛流，这个损伤层大大地影响了通过射孔的产率。例如，如果压实损伤层渗透率为原渗透率的10%，射孔的表皮系数高达15。在这样的情况下，要尽快收回投资，选用最佳射孔技术至为关键。
先用常规射孔，结果表皮系数达到23，井流效率只有0.27。于是采用推进剂/射孔相结合射孔方法，采用4 5/8英寸、12孔/英尺、深穿透过油管射孔枪与推进剂筒穿过7英寸、29磅/英尺套管及400Psi地层欠压进行射孔。射孔后压力瞬态分析表明，井筒周围确实经过了激励，表皮系数为-4.08，流动效率1.19；另一个井RamlSW-2X采用4-5/8英寸、12孔/英尺、深穿透过油管射孔枪与推进剂相结合射孔，射孔后压力瞬态分析表明，井筒周围确实经过了激励，证实表皮系数为-2.29，流动效率 1.25。[12]推进剂辅助射孔能有效提高低压砂岩储层井筒附近流动条件。
2.4 功能扩大
2.4.1 水力压裂前的预处理，降低起裂压力或控制起裂点
水力压裂是一项非常有效的激励措施，但有时候过高的起裂压力不仅使压裂设备难以承受也使成本大大上升，会让工程技术人员望而却步。因此，人们在寻找一种水力压裂前的预处理措施，以使降低破裂压力。阿尔及利亚的Hassi Hessaound油田用推进剂压裂作预处理，是解决这一问题的范例。
该油田是一个厚砂岩油层。最初采用水力压裂，整个油田大部产量采自经水力压裂处理的井。可是，由于水力压裂的破裂压力太高，以及压裂后裂缝几何形状超出了目标层，使得可进行水力压裂的井大大减少，产量急剧下降。于是决定采用推进剂激励和双压裂技术解决这些问题。
在该油田的MD-265b井，采用2英寸直径、2米长的推进剂压裂，第一次作业，
峰值压力为20000Psi（1.379×108帕），第二次作业峰值压力为15000Psi(1.034×108帕)，第二次作业峰值压力降低，表明推进剂处理已使原来的某些射孔破裂。紧接着用水力压裂设备做破裂和注入试验。在9300Psi（0.641×108帕）地面压力下，注入速度为38桶/分，比1997年的注入压力（约14000Psi即0.965×108帕）减少了许多。这是推进剂辅助起裂的例子。
在该油田的MD-473井上，用推进剂激励和双压裂技术进行了控制起裂和防止裂缝向下扩展的试验研究。推进剂激励用于促进从射孔的底层起裂，即控制裂缝起裂位置。原准备作两次激励，但第一次激励时测得峰值压力仅16000Psi（1.103×108帕）,由于峰值。
压力较低，取消了第二次压裂作业。其后所作的测试表明了压裂液通过射孔的底部进入地层，推进剂激励控制起裂点取得了成功。
在MD-122井上用推进剂激励和双压裂技术辅助裂缝起裂防止裂缝向下延伸。推进剂激励后峰值压力仅为14500Psi（0.9997×108帕），故取消了第二次压裂作业。其后在该井作注入试验，在9000Psi（0.6205×108帕）地面压力下，注入速度为25桶/分，而以前的最大注入速度仅为15桶/分，证明推进剂辅助起裂是有效的。
这些案例说明了推进剂激励在极硬的岩石上也能起到降低破裂压力或者在多层被射孔时产生局部弱点控制起裂点的作用。
三．推进剂压裂技术发展的新动向
2003年8，9月份，几种石油杂志，如Offshore、 JPT等，简短报道了
激励管（Stim Tube）技术，所采用的推进剂为高氯酸钾。2000年，报道过激励枪(StimGun)也采用高氯酸钾，这跟现在已广泛应用的推进剂压裂技术究竟是一回事，还是另劈蹊径，值得我们注意思考。
四．几点体会
1）推进剂压裂技术是一项应用较为广泛的技术，应用地域与应用对象
都在扩大，我们应充分发挥这项技术的作用，走出国门；
2）计算机模拟软件和井下高速记录仪是扩大推进剂压裂技术的两项重要
工具，这是我们的弱点；
3）推进剂压裂技术与其他技术配合使用，迫使我们必须更多地了解油
层全面情况以及相关配合使用技术的概况，以便更好地综合运用。