岩石脉冲压裂的增压现象与机制

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.