一种储层采油的炸药确定方法

一种储层采油的炸药确定方法、系统、设备及介质
技术领域
1.本发明涉及爆炸压裂技术领域，特别是涉及一种储层采油的炸药确定方法
、
系统
、
设备及介质
。


背景技术：

2.目前已有一些理论研究储层的炸药爆裂改造，也取得了一定成效，但针对炸药对储层改造仍处于起步阶段，离实际应用还有很大差距
。
目前研究的重点仍局限于裂缝分形性质的研究，对于炸药对储层结构改造的理论研究相对较少
。
并且，由于储层结构复杂，炸药又属于高含能材料，其爆轰条件极难控制同时由于炸药爆轰过程
、
产生冲击波的复杂性和时间尺度效应使得纳米炸药的实际爆轰实验具有很大的难度和危险性
。
同时，炸药的响应机制及其损伤过程涉及极其复杂的物理化学过程，同时涉及诸多学科，因此这一直是亟待解决的业界难题，也没有真正从原理上认识炸药对储层改造的微观本质
。
3.随着计算机技术
、
量子化学理论的发展以及模拟软件的优化，也由于炸药爆炸过程的复杂性和危险性，使得计算模拟在炸药理论和应用研究中的地位越来越重要
。
从微观本质上更好地去理解炸药的物理和化学性质已引起人们的高度重视
。
赵春风采用了显示非线性有限元程序
ansys ls-dyna
，建立了爆炸荷载作用下钢筋混凝土板计算模型，研究了混凝土结构的高应变率效应
、
爆炸冲击波与结构的相互作用
、
爆炸冲击波荷载下结构的动态响应以及混凝土板局部破坏效应
。
夏谦等采用
autodyn
软件建立了隧道衬砌-岩石-土壤的三维数值模型，并考虑炸药-空气-结构的流固耦合相互作用，以及隧道内爆炸作用对衬砌结构的动力响应和损伤机理进行了数值模拟分析
。mohammad malekan
等对爆震荷载作用下圆柱管的变形与断裂的数值与实验分析进行了综合评述
。
其在文中指出
ansys
常用于研究爆震载荷作用下管道裂纹扩展建模的耦合模拟
。
计算模拟在预测含能材料的能量
、
爆轰机理
、
环境友好等方面也取得了极大的成功
。kamlet,m.j.
给出计算炸药爆速爆压的经验式：给出计算炸药爆速爆压的经验式：和根据爆压计算出爆震荷载：
4.综上所述，计算模拟能有效地研究爆炸荷载作用下研究对象的高应变率效应
、
爆炸冲击波与结构的相互作用
、
爆炸冲击波荷载下物体结构的动态响应及其局部破坏效应
。
但是对爆炸作用下储层结构的动力响应
、
损伤机理进而引起微小地震缺乏系统的研究与分析；对不同炸药
、
不同地质条件
、
不同地下压力等因素对储层结构的损伤破坏和抗爆性能研究不够透彻
。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种储层采油的炸药确定方法
、
系统
、
设备及介质，在提高岩石破碎度和裂缝扩展聚结度的基础上，实现储层采油
。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种储层采油的炸药确定方法，所述方法包括：
8.获取材料参数；所述材料参数包括：岩石材料参数
、
炸药材料参数和空气材料参数；
9.构建页岩油储层计算模型；所述页岩油储层计算模型是根据所述材料参数，采用流固耦合的方式构建的物理仿真模型；
10.根据所述页岩油储层计算模型，采用爆破仿真的方式，确定裂纹参数；所述裂纹参数包括：裂纹条数
、
裂纹长度和压裂改造比；
11.根据所述裂纹参数，基于采油效率确定爆破时对应的炸药参数；所述炸药参数包括：炸药量和炸药间距
。
12.可选地，构建页岩油储层计算模型，具体包括：
13.基于所述岩石材料参数，构建岩石模型；
14.采用爆轰压力计算的炸药状态方程，基于所述炸药材料参数构建炸药模型；
15.采用空气状态方程，基于所述空气材料参数构建空气模型；
16.将所述岩石模型
、
所述炸药模型和所述空气模型进行流固耦合，得到所述页岩油储层计算模型；所述炸药模型设置在所述岩石模型的内部，且所述炸药模型以预设距离与所述岩石模型进行间隔；所述空气模型包围所述炸药模型
。
17.可选地，所述炸药状态方程的表达式为：
[0018][0019]
其中，
p
为爆轰压力；v为相对体积；a为无量纲的粘性强度系数；b为无量纲的压力硬化系数；
r1、r2和
ω
均为无量纲常数；e为单位初始体积的内能
。
[0020]
可选地，所述空气状态方程的表达式为：
[0021]
p
＝
c0+c1μ
+c2μ2+c3μ3+(c4+c5μ
+c6μ2)e
；
[0022]
μ
＝
1/v-1
；
[0023]
其中，
p
为爆轰压力；v为相对体积；e为单位初始体积的内能；
c0、c1、c2、c3、c4、c5、c6和
μ
均为常数
。
[0024]
一种储层采油的炸药确定系统，所述系统包括：
[0025]
参数获取模块，用于获取材料参数；所述材料参数包括：岩石材料参数
、
炸药材料参数和空气材料参数；
[0026]
模型构建模块，用于构建页岩油储层计算模型；所述页岩油储层计算模型是根据所述材料参数，采用流固耦合的方式构建的物理仿真模型；
[0027]
裂纹参数确定模块，用于根据所述页岩油储层计算模型，采用爆破仿真的方式，确定裂纹参数；所述裂纹参数包括：裂纹条数
、
裂纹长度和压裂改造比；
[0028]
炸药参数确定模块，用于根据所述裂纹参数，基于采油效率确定爆破时对应的炸药参数；所述炸药参数包括：炸药量和炸药间距
。
[0029]
一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述所述的储层采油的炸药确定方法
。
[0030]
一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行
时实现上述所述的储层采油的炸药确定方法
。
[0031]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0032]
本发明提供了一种储层采油的炸药确定方法
、
系统
、
设备及介质，通过获取材料参数；构建页岩油储层计算模型；页岩油储层计算模型是根据材料参数，采用流固耦合的方式构建的物理仿真模型；根据页岩油储层计算模型，采用爆破仿真的方式，确定裂纹参数；根据裂纹参数，基于采油效率确定爆破时对应的炸药参数；炸药参数包括：炸药量和炸药间距；由于炸药参数能够计及储层的动态响应及其局部的破坏效应，因此通过根据炸药参数进行储层采油时，能够提高岩石破碎度和裂缝扩展聚结度；因此，本发明能够在提高岩石破碎度和裂缝扩展聚结度的基础上，实现储层采油
。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0034]
图1为本发明实施例提供的储层采油的炸药确定方法的流程图；
[0035]
图2为本发明实施例提供的单孔炸药模型的示意图；
[0036]
图3为本发明实施例提供的多孔爆破的炸药模型示意图；
[0037]
图4为本发明实施例提供的炸药起爆后甜点区的响应示意图；
[0038]
图5为本发明实施例提供的甜点压碎区进一步发展示意图；
[0039]
图6为本发明实施例提供的甜点区开始产生裂纹的示意图；
[0040]
图7为本发明实施例提供的甜点区主裂缝开始产生支裂缝的示意图；
[0041]
图8为本发明实施例提供的甜点区形成最终形态裂纹的示意图；
[0042]
图9为本发明实施例提供的多孔炸药爆破第一阶段的示意图；
[0043]
图
10
为本发明实施例提供的多孔炸药爆破第二阶段的示意图；
[0044]
图
11
为本发明实施例提供的多孔炸药爆破第三阶段的示意图；
[0045]
图
12
为本发明实施例提供的多孔炸药爆破第四阶段的示意图；
[0046]
图
13
为本发明实施例提供的多孔炸药爆破第五阶段的示意图；
[0047]
图
14
为本发明实施例提供的多孔炸药爆破第六阶段的示意图；
[0048]
图
15
为本发明实施例提供的炸药设计量为
978g
时岩石裂纹扩展示意图；
[0049]
图
16
为本发明实施例提供的炸药设计量为
1653g
时岩石裂纹扩展示意图；
[0050]
图
17
为本发明实施例提供的炸药设计量为
1917g
时岩石裂纹扩展示意图；
[0051]
图
18
为本发明实施例提供的炸药设计量为
2056g
时岩石裂纹扩展示意图；
[0052]
图
19
为本发明实施例提供的炸药设计量为
2201g
时岩石裂纹扩展示意图；
[0053]
图
20
为本发明实施例提供的炸药量
、
失效单元与压裂改造比关系图；
[0054]
图
21
为本发明实施例提供的缝长与时间关系图；
[0055]
图
22
为本发明实施例提供的双孔炸药间距为
1000m
时岩石裂纹扩展示意图；
[0056]
图
23
为本发明实施例提供的双孔炸药间距为
1500m
时岩石裂纹扩展示意图；
[0057]
图
24
为本发明实施例提供的双孔炸药间距为
2000m
时岩石裂纹扩展示意图；
[0058]
图
25
为本发明实施例提供的三孔炸药间距为
1000m
时岩石裂纹扩展示意图；
[0059]
图
26
为本发明实施例提供的三孔炸药间距为
1500m
时岩石裂纹扩展示意图；
[0060]
图
27
为本发明实施例提供的三孔炸药间距为
2000m
时岩石裂纹扩展示意图；
[0061]
图
28
为本发明实施例提供的储层采油的炸药确定系统的结构图
。
[0062]
符号说明：
[0063]
参数获取模块-1、
模型构建模块-2、
裂纹参数确定模块-3
和炸药参数确定模块-4。
具体实施方式
[0064]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围
。
[0065]
为解决现有技术中的不足，本发明拟采用非线性有限元程序
ansys ls-dyna
，建立爆炸荷载作用于石油储层的计算模型，探究储层内爆炸作用对岩石结构的动力响应，分析爆炸冲击波对储层结构的损伤机理，总结损伤程度对导流能力的影响，探讨导流能力与油井增产之间的关联性
。
[0066]
本发明的目的是提供一种储层采油的炸药确定方法
、
系统
、
设备及介质，在提高岩石破碎度和裂缝扩展聚结度的基础上，实现储层采油
。
[0067]
为使本发明的上述目的
、
特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明
。
[0068]
实施例1[0069]
如图1所示，本发明实施例提供了一种储层采油的炸药确定方法，该方法包括：
[0070]
步骤
100
：获取材料参数；材料参数包括：岩石材料参数
、
炸药材料参数和空气材料参数
。
[0071]
步骤
200
：构建页岩油储层计算模型；页岩油储层计算模型是根据材料参数，采用流固耦合的方式构建的物理仿真模型
。
[0072]
其中，构建页岩油储层计算模型，具体包括：
[0073]
基于岩石材料参数，构建岩石模型
。
[0074]
采用爆轰压力计算的炸药状态方程，基于炸药材料参数构建炸药模型
。
[0075]
具体地，炸药状态方程的表达式为：
[0076][0077]
其中，
p
为爆轰压力；v为相对体积；a为无量纲的粘性强度系数；b为无量纲的压力硬化系数；
r1、r2和
ω
均为无量纲常数；e为单位初始体积的内能
。
[0078]
采用空气状态方程，基于空气材料参数构建空气模型
。
[0079]
具体地，空气状态方程的表达式为：
[0080]
p
＝
c0+c1μ
+c2μ2+c3μ3+(c4+c5μ
+c6μ2)e
；
[0081]
μ
＝
1/v-1
；
[0082]
其中，
p
为爆轰压力；v为相对体积；e为单位初始体积的内能；
c0、c1、c2、c3、c4、c5、c6和
μ
均为常数
。
[0083]
将岩石模型
、
炸药模型和空气模型进行流固耦合，得到页岩油储层计算模型；炸药模型设置在岩石模型的内部，且炸药模型以预设距离与岩石模型进行间隔；空气模型包围炸药模型
。
[0084]
步骤
300
：根据页岩油储层计算模型，采用爆破仿真的方式，确定裂纹参数；裂纹参数包括：裂纹条数
、
裂纹长度和压裂改造比
。
[0085]
步骤
400
：根据裂纹参数，基于采油效率确定爆破时对应的炸药参数；炸药参数包括：炸药量和炸药间距
。
[0086]
在实际应用中，以江陵凹陷页岩为例，基于江陵凹陷页岩气油甜点地质特征，依托现有的储层特性，采用
ansys
软件，建立江陵凹陷页岩油储层计算模型，即页岩油储层计算模型
。
[0087]
首先定义岩石，炸药，空气采用的实体单元
。
[0088]
具体地，基于表1中的参数构建岩石模型
。
可以在
ansys
软件中通过不同关键字添加岩石层
、
空气
、
炸药的物理性质
。
[0089]
关于岩石模型，岩石材料选用
hjc
模型，该模型适合在大应变，高应变率和高压力条件下使用，岩石的等效强度与压力，应变率和损伤有关，岩石材料通过在
ansys
软件中添加
*mat_add_erosion
关键字来定义岩石的抗压强度和失效主应力为岩石失效判据，使得岩石当抗压强度达到设定值或者单元主应力达到设定值时即失效，从而模拟岩石爆破失效
。
[0090]
表1江陵凹陷岩石
hjc
本构参数
[0091][0092]
令e＝
32gpa、v
＝
0.32、q
＝
5.75
％
、k
＝
29.6gpa、
[0093]
其中，
ρ0为密度
、fc为抗压强度
、e
为弹性模量
、v
为泊松比
、q
为孔隙率
、t
为抗拉强度
、g
为剪切模量
、k
为体积模量
、a
为无量纲的粘性强度系数
、b
为无量纲的压力硬化系数
、c
为应变率系数
、n
为压力硬化指数
、s
max
为岩石所能达到的最大无量纲的等效应力
、d1为起始点损伤常数
、d2为最终点损伤常数
、ef
min
为岩石断裂时最小塑性应变
、k1为第一压力常数
、k2为第二压力常数
、k3为第三压力常数
、p
crush
为静水压力
、
μ
crush
为体积应变
、p
lock
为压实后的静水压力
、
μ
lock
为压实极限状态下的体积应变
、
为参考应变率
、fs
为失效参数
。
[0094]
表2为炸药材料参数的取值
。
在实验中使用的是
tnt
炸药
。
[0095]
表
2tnt
炸药
high_explosive_burn
参数
[0096]
ρ0/kg
·
m-3
d/m
·
s-1
p
cj
/mpakgsigy163069302.7
×
104000
[0097]
其中，
p
cj
为
tnt
炸药的爆轰压力
、
ρ0为密度
、d
为爆速
、g
为剪切模量
、k
为体积模量
、sigy
为屈服应力
。
[0098]
炸药模型在软件中采用
*mat_high_explosive_burn
，采用
jwl
状态方程进行爆轰压力计算
。
[0099][0100]
式中：
p
为爆轰压力；v为相对体积；
a、b、r1、r2、
ω
均为无量纲常数；e为单位初始体积的内能
。
[0101]
关于
tnt
炸药
jwl
状态方程参数的取值见表
3。
[0102]
表
3tnt
炸药
jwl
状态方程参数
[0103]
a/mpab/mpar1r2ω
e/j
·
m-3
v3.71
×
1057.43
×
1034.150.950.37.0
×
10
91[0104]
空气材料选用
mat_null
模型及
linear_polynomial
状态方程，空气材料的相关参数见表
4。
[0105]
其中，关于状态方程，其表达式如下：
[0106]
p
＝
c0+c1μ
+c2μ2+c3μ3+(c4+c5μ
+c6μ2)e
[0107]
式中，
c0～
c6为常数；
μ
＝
1/v-1
，v为相对体积；e为单位初始体积的内能
。
[0108]
表4空气材料参数
[0109]
ρ0/kg
·
m-3
c0c1c2c31.2520000c4c5c6e/pav0.40.400.251.0
[0110]
将岩石模型
、
炸药模型
、
空气模型进行绑定，即将岩石模型
、
炸药模型
、
空气模型进行流固耦合，得到目标区域的储层模型，即页岩油储层计算模型
。
其中，炸药位于岩石内部，并与岩石间隔预设距离；空气包围炸药设置
。
[0111]
炸药模型可以时多孔爆破，也可以是单孔爆破
。
[0112]
采用
ansys
软件通过
*ale_multi-material_group
关键字将空气和炸药材料绑定在一个单元算法里
。
岩石与炸药，空气之间的相互作用采用流固耦合的方法来实现
。
[0113]
在该软件中通过
*constrained_lagrange_in_solid
来实现
。
[0114]
炸药模型的结构为条形，图2为单孔的炸药模型在岩石模型爆炸的模型示意图
。
其中炸药尺寸为
290mm
×
290mm
×
15mm
，质量为
2056g。
为方便构建模型，映射网格时选用单层实体网格，共划分
250712
个单元
。
在软件中，模型四周先使用
*set_segment
关键字创建接触面，再配合
*boundary_non_reflecting
为先前创建的接触面全部施加无反射边界条件
。
同时，应通过
*boundary_spc_set
关键字约束模型中所有节点的z方向位移
。
计算步长取
0.67
μ
s。
数值计算采用
cm-g-μs单位制
。
[0115]
炮孔间距的确定方法有很多，目前比较被认可的理论是应力波与爆炸气体的共同作用：炸药爆炸时，由于应力波的作用在孔壁周围开始产生初始径向裂缝，后在爆炸气体的楔入和膨胀作用下裂缝不断扩展，使得在炮孔连心线中点附近裂缝贯通
。
[0116]
多孔爆破的模型，如图3所示，炮孔直径为
33cm
，炸药直径为
29cm
，炮孔间距为
1000cm
；模型四周均设置为无反射边界
。
[0117]
进行仿真爆破时，获取单孔炸药在土壤内部爆炸过程
(
具体分为5个阶段
)
，获取多孔炸药在土壤内部爆炸过程
(
具体分为6个阶段
)。
[0118]
关于单孔炸药在土壤内部爆炸过程：
[0119]
流固耦合可以定义炸药单元与结构单元彼此之间的连接，可以在
ale
空间网格直观地追踪爆炸产物的流动
。
[0120]
第一阶段：图4显示在
t
＝
19.779
μs时刻，炸药起爆后，产生的冲击波直接作用于炮孔壁，距离炮孔壁很小范围内的岩石仅受压缩破坏，之后岩石的破坏受压缩和剪切共同作用使得单元应变超过设置的应变值，在炮孔壁附近开始形成压碎区
。
[0121]
第二阶段：图5显示在
t
＝
119.83
μs时刻，碎裂区会进一步发展，此时，爆炸产生的冲击波会衰减为应力波继续向前传播，此时的应力波仍小于岩石的抗压强度，不足以使岩石被压碎，但是产生的拉应力会在压碎区以外产生径向裂缝，进一步开始形成裂隙区
。
[0122]
第三阶段：图6展示了在
t
＝
779.91
μs时刻，压碎区已不再扩大，且炮孔周围径向裂纹进一步发展，可以看出除主裂缝外，其裂缝的扩展明显滞后于应力波的传播
。
[0123]
第四阶段：图7显示在
t
＝
999.76
μs时刻，两侧的裂缝继续延伸，在主裂缝上也产生了次生分支裂缝
。
此时，应力波传播至无反射面
。
[0124]
第五阶段：图8展示在
t
＝
2500
μs时刻，炮孔周围裂缝进一步延伸，贯穿整个模型，此时裂纹已经发展为最终形态
。
[0125]
通过对以上裂纹动态扩展过程的分析可以得知，当炸药起爆后，炮孔壁周围的岩石在冲击波作用下直接被压碎，在压碎区之外，岩体在切向拉应力作用下径向裂纹开始形成和发展，然后在岩层形成贯通裂缝
。
在应力波作用下，压碎圈外形成不具有方向性的放射状径向裂缝，有利于提升江陵凹陷页岩油产能
。
[0126]
关于多孔炸药在土壤内部爆炸过程：
[0127]
基于
1000cm
爆破孔间距爆破模型，描绘了爆破孔间裂纹的起始-扩展-聚结过程以及不同时间爆炸应力波传播到破碎岩石的过程，如图
9-图
14
所示
。
[0128]
第一阶段：在
t
＝
19.779
μs时刻，多孔炸药同时起爆后，产生的冲击波立即作用于炮孔壁，在距离炮孔壁很小范围内的岩石仅受压缩破坏，等效应力图上删除的失效单元反映了这一现象
。
之后岩石的破坏受压缩和剪切共同作用使得单元应变超过设置的应变值，在炮孔壁附近形成压碎区
。
第一阶段的爆破示意图如图9所示
。
[0129]
第二阶段：在
t
＝
119.99
μs时刻，压碎区形成后，爆炸产生的冲击波衰减为应力波继续传播，此时的应力波小于岩石的抗压强度不足以使岩石被压碎，而产生的拉应力使得在压碎区以外产生径向裂缝开始形成裂隙区
。
开始出现径向裂缝时，相邻炮孔应力波还未相遇，没有受到相邻炮孔的影响
。
第二阶段的爆破示意图如图
10
所示
。
[0130]
第三阶段：在
t
＝
999.66
μs时刻，相邻炮孔应力波相遇且在炮孔连心线中点附近相
互叠加，但由于应力波在传播过程中消耗部分能量，故在此处不会优先产生切向裂缝
。
与此同时，各炮孔径向裂缝继续独立延伸，其裂缝扩展滞后于应力波的传播
。
第三阶段的爆破示意图如图
11
所示
。
[0131]
第四阶段：在
t
＝
1329.8
μs时刻，相邻炮孔应力波相遇后沿各自方向继续传播，当传播至相邻炮孔径向裂缝尖端会出现径向反射拉伸作用导致裂缝贯穿
。
第四阶段的爆破示意图如图
12
所示
。
[0132]
第五阶段：在
t
＝
1669.9
μs时刻，在主裂缝上产生了次生分支裂缝
。
此时，应力波传播至自由面形成的反射拉伸波大于岩石的抗拉强度在自由面附近形成裂缝
。
第五阶段的爆破示意图如图
13
所示
。
[0133]
第六阶段：在
t
＝
2500
μs时刻，裂缝进一步延伸，炮孔之间的岩石裂缝也逐渐增多，此后裂缝将不再扩展
。
第六阶段的爆破示意图如图
14
所示
。
[0134]
基于储层的动态响应，采用除炸药设计量不同外，其他参数均一致的方法进行对比实验，通过统计裂缝条数
、
裂缝的长度
、
爆炸压裂失效时岩石内部压裂改造比，推导采油效率，获得单孔最优炸药设计量
。
[0135]
关于单孔最优炸药设计量：
[0136]
为保证不同强度岩石在爆炸载荷作用下的动态响应表现的可参考性，模拟时除炸药设计量不同外，其他参数一致
。
[0137]
如图
15
所示，炸药设计量为
978g
时，岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，共有4条主裂缝，其中最长裂缝为
3835mm。
整体失效单元总数为
12774
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.051。
[0138]
如图
16
所示，炸药设计量为
1653g
时，岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，共有5条主裂缝，其中最长裂缝为
4475mm。
整体失效单元总数为
23150
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.0923。
破碎区域比炸药设计量为
978g
时明显增多
。
[0139]
如图
17
所示，炸药设计量为
1917g
时，岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，共有5条主裂缝，其中最长裂缝为
3892mm。
整体失效单元总数为
23658
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.0947。
[0140]
如图
18
所示，炸药设计量为
2056g
时，岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，共有6条主裂缝，其中最长裂缝为
4765mm。
整体失效单元总数为
26845
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.107。
[0141]
如图
19
所示，炸药设计量为
2201g
时，岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，且覆盖面较广，共有6条主裂缝，其中最长裂缝为
5496mm。
整体失效单元总数为
28022
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.112。
[0142]
如图
20
可知，加大炸药量可以增加爆炸压裂改造储层区域的体积
。
在一定改造区域的体积阈值内，体积越大，产油量越大，但是当达到阈值时，继续增加体积对产能的提高几乎没有影响，因而改造区域体积的阈值即为产能的最大经济效益值
。
刘静华等研究发现油藏储层的最优压裂改造比为
0.1
，压裂改造比即为改造区域体积与油藏总体积的比值
。
由此可知，当炸药设计量为
2056g
时，江陵凹陷的产能能获取最好的经济效益
。
[0143]
当炸药设计量为
2056g
时对岩石层能造成的最大缝长进行研究，发现其最长可达到
12026mm(
含压碎区
)
，缝长随时间的变化如图
21
所示
。
[0144]
基于获得的单孔最优炸药设计量，采用除炸药间距不同外，其他参数一致的方法，
进行对比实验，通过统计裂缝条数
、
裂缝的长度
、
裂缝远端转向重合现象
、
爆炸压裂失效时岩石内部压裂改造比，推导采油效率，获得多孔最优炸药间距
。
[0145]
关于多孔最优炸药间距，为保证不同强度岩石在爆炸载荷作用下的动态响应表现的可参考性，模拟时除炸药间距不同外，其他参数一致，其炸药设计量取单孔最优炸药量
2056g。
[0146]
关于双孔最优炸药间距，炸药间距为
1000cm
时岩石裂纹扩展最后一刻的模拟结果如图
22。
[0147]
如图
22
所示，炸药间距为
1000cm
时，爆炸产生的爆轰波直接作用于炮孔导致在炮孔附近的岩石被压碎形成压碎区，在压碎区以外优先形成径向裂缝，随后相邻炮孔的应力波在炮孔连心线中点附近叠加形成类似垂直于炮孔连心线的裂缝
。
岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，中间形成贯穿裂缝
。
整体失效单元总数为
50771
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.1012。
[0148]
关于炸药间距为
1500cm
时岩石裂纹扩展最后一刻的模拟结果如下：
[0149]
如图
23
所示，炸药间距为
1500cm
时，岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，中间形成贯穿裂缝，但炮孔附近岩体的破碎效应明显差于炮孔间距小的效应，裂纹数量和裂缝扩展效应逐渐减小，延伸范围增大
。
整体失效单元总数为
55461
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.0885。
[0150]
关于炸药间距为
2000cm
时岩石裂纹扩展最后一刻的模拟结果如下：
[0151]
如图
24
所示，炸药间距为
2000cm
时，岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，中间形成贯穿裂缝，裂纹数量和裂缝扩展效应进一步减小，延伸范围进一步增大，且在每个装药孔附近都会形成单独的爆破区
。
整体失效单元总数为
49619
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.066。
[0152]
关于三孔最优炸药间距，炸药间距为
1000cm
时岩石裂纹扩展最后一刻的模拟结果如下：
[0153]
如图
25
所示，炸药间距为
1000cm
时，炮孔附近岩石破碎的影响
、
裂缝数量和裂缝射孔情况都非常好，炮孔之间的一条裂缝开始穿透
。
随着时间的流逝，炮孔之间的大部分裂缝实现了聚结
。
岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，中间形成贯穿裂缝
。
整体失效单元总数为
82171
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.1092。
[0154]
关于炸药间距为
1500cm
时岩石裂纹扩展最后一刻的模拟结果如下：
[0155]
如图
26
所示，炸药间距为
1500cm
时，岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，中间形成贯穿裂缝，但炮孔附近岩体的破碎效应明显差于炮孔间距小的效应，裂纹数量和裂缝扩展效应逐渐减小，延伸范围增大，裂纹沿不规则方向扩展，没有达到聚结
。
整体失效单元总数为
75461
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.0753。
[0156]
关于炸药间距为
2000cm
时岩石裂纹扩展最后一刻的模拟结果如下：
[0157]
如图
27
所示，炸药间距为
2000cm
时，岩石裂纹扩展贯穿整个岩层，中间形成贯穿裂缝，裂纹数量和裂缝扩展效应进一步减小，延伸范围进一步增大，少数裂缝出现聚结
。
整体失效单元总数为
77301
，失效时岩石内部压裂改造比为
0.0617。
[0158]
因此，当最优炸药设计量为
2056g
时，多孔最优炸药间距为
1000cm
情况时，在产业应用上能够使江陵凹陷的产能获取最好的经济效益通过数值模拟结果和理论分析发现：不同炮孔间距下岩石破碎和裂缝扩展和聚结的影响是不同的
。
如果炮孔间距小，裂缝就会致密，延伸范围会小，岩石破碎程度会高；如果炮孔间距大，裂缝就会稀疏，延伸范围会大，岩
石破碎程度会低
。
在满足最优压裂改造比的条件下，炮孔间距设置为
1000cm
更合理，并且炮孔附近岩石破碎效果和爆破孔间裂缝扩展聚结效果良好
。
[0159]
此外，关于本发明实施例提供的方法，在实际应用中还可用压裂或酸化等技术改造低渗油层，可使低渗储层形成具有高导流能力
、
有足够长度的水力裂缝，从而增强地层导油能力，增大泄油面积，提高地层渗透率，进而提高原油采收率，实现显著的增产效果；并且允许开采页岩气的非常规资源
。
[0160]
水力压裂法是将水
、
化学物质和沙子的混合物输送到高压力进入页岩地层释放石油和天然气的一种有效方法
。
水力压裂为工业提供了巨大利润，并且促进当地经济增长如创造就业等
。
[0161]
实施例2[0162]
如图
28
所示，本发明实施例提供了一种储层采油的炸药确定系统，该系统包括：参数获取模块
1、
模型构建模块
2、
裂纹参数确定模块3和炸药参数确定模块
4。
[0163]
参数获取模块1，用于获取材料参数；材料参数包括：岩石材料参数
、
炸药材料参数和空气材料参数
。
[0164]
模型构建模块2，用于构建页岩油储层计算模型；页岩油储层计算模型是根据材料参数，采用流固耦合的方式构建的物理仿真模型
。
[0165]
裂纹参数确定模块3，用于根据页岩油储层计算模型，采用爆破仿真的方式，确定裂纹参数；裂纹参数包括：裂纹条数
、
裂纹长度和压裂改造比
。
[0166]
炸药参数确定模块4，用于根据裂纹参数，基于采油效率确定爆破时对应的炸药参数；炸药参数包括：炸药量和炸药间距
。
[0167]
实施例3[0168]
本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例1中的储层采油的炸药确定方法
。
[0169]
在一种实施例中，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例1中的储层采油的炸药确定方法
。
[0170]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可
。
对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可
。
[0171]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处
。
综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制
。