تُعد تقنية التكسير بالاحتراق الديناميكي للميثان في تكوينات الصخر الزيتي كطريقة تكسير جديدة بدون استخدام الماء، تتميز بقدرتها على التسبب في تكسير عالي الضغط العابر وسرعة التعديل القريبة من البئر، ولكن في ظل قيود البئر الحقيقية وأخذ ظروف الضغط المحيطة في الاعتبار، لا تزال آلية تأثير طرق الاختراق المختلفة على إطلاق طاقة الاحتراق، ونشوء وتوسع الشقوق، وسلامة الغلاف غير واضحة. لمعالجة هذه المشكلة، قامت هذه الدراسة بالاستفادة من منصة التجارب الفيزيائية الكبيرة للتكسير ثلاثي المحاور الحقيقية، وبناء نظام محاكاة فيزيائية متكامل “الغلاف - الاختراق - التكوين - الاحتراق الديناميكي”، وأجريت تجربة تكسير بالاحتراق الديناميكي الكبير الحجم بأبعاد 2 م × 2 م × 1 م للميثان. تم تصميم حالتين نموذجيتين للاختراق؛ اختراق موجه بزاوية 180° واختراق لولبي بزاوية 60°، وتم مقارنة استجابة ضغط الاحتراق، وحالة فتحات الاختراق، وشكل الشقوق بعد التكسير وسلامة الغلاف تحت ظروف العمل المختلفة. أظهرت النتائج: ① يمكن للاحتراق الديناميكي للميثان توليد ضغط عابر عالي القيمة في وقت قصير جداً، حيث وصل الضغط الأقصى داخل أسطوانة العمل في مجموعتي التجارب إلى 1219.00، و967.13 ميجا باسكال، إلا أن الضغط المنتقل إلى جدار الغلاف سرعان ما انخفض إلى 316.97، و256.63 ميجا باسكال، مع نسبة انخفاض ذروة الضغط حوالي 74% و73% على التوالي؛ ② يمكن للتكسير بالاحتراق أن يخفف بدرجة معينة التحكم الأحادي لاختلاف الإجهاد الأفقي على اتجاه الشقوق، مما يجعل الشقوق الرئيسية تتمدد على طول محور البئر؛ ③ بعد الاحتراق، ظهر تآكل خفيف عند بعض فتحات الاختراق فقط في مجموعتي الغلاف ولم يتم ملاحظة انحناء واضح، أو توسيع، أو تمزق، أو تشوه بلاستيكي، مما يشير إلى أن غلاف P110 يتمتع بقدرة جيدة على مقاومة صدمات الاحتراق تحت ظروف الضغط المحيطة ومعلمات الاختراق في هذه التجربة؛ ④ معلمات الاختراق هي العامل الحاسم في تنظيم مسار إطلاق غاز الاحتراق وشكل الشقوق الهندسي، حيث أن الاختراق الموجه بزاوية 180° يشكل شبكة شقوق معقدة ذات فروع متعددة، طولية بشكل رئيسي وعرضية بشكل ثانوي، في حين أن الاختراق اللولبي 60° ينتج شقوق رئيسية متصلة بشكل عالي، وطويلة، ومنتظمة الشكل. تكشف هذه الدراسة عن تأثير نوع الاختراق في تقييد الضغط المحيط على إطلاق طاقة تكسير الاحتراق الديناميكي للميثان وتكوين الشقوق، وهو ما يقدم أساساً تجريبياً لتحسين معلمات تقنية التكسير بالاحتراق الديناميكي للميثان، وتقييم سلامة البئر، وتقييم ملاءمة الهندسة.

تكوينات الصخر الزيتي; التكسير بالاحتراق الديناميكي للميثان; التكسير ثلاثي المحاور الحقيقية الكبير; طريقة الاختراق; توسع الشقوق