定向射孔参数对压裂裂缝扩展规律的影响探究
斜井的定向射孔压裂技术研究_于连俊
[收稿日期]20050720 [作者简介]于连俊(1958),男,1983年大学毕业,教授级高级工程师,博士生,现主要从事采油工程研究与管理工作。
斜井的定向射孔压裂技术研究 于连俊 中国地质大学(北京)能源学院,北京100083中原油田分公司采油工程技术研究院,河南濮阳457001 邓金根,曲从锋 (中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249) 赵汝新,关建庆 (中原油田分公司采油工程技术研究院,河南濮阳457001)[摘要]通过真三轴模拟试验及数值模拟研究了斜井的定向射孔压裂技术,利用弹塑性力学分析了斜井井周以及炮孔孔眼处的应力分布,制定出了一套进行射孔优化的步骤:①确定地层原始地应力的大小和方向;②利用编制的程序,确定最佳射孔方位,进行射孔的优化设计。
③采用大孔径深穿透聚能弹,高孔密进行射孔操作。
探索出了定向射孔形成一条平整大裂缝的途径,以提高压裂成功率和压裂效果。
[关键词]斜井;水力压裂;定向射孔[中图分类号]TE25711[文献标识码]A [文章编号]10009752(2005)06075304近年来各油田需进行压裂改造的斜井数大量增加,而以前所用的斜井压裂设计模型是建立在直井基础上的,其裂缝形态和模拟计算结果与实际相差较大,造成压裂效果差[1,2]。
另外水力压裂施工几乎都是在射孔井上完成,通过孔眼泵入压裂液。
国外研究表明:对欲进行水力压裂的井,在做射孔设计时必须尽量满足增产措施的特殊要求[3]。
斜井压裂成功率低的主要原因就是在不利的方位下易产生多裂缝,使得裂缝宽度降低,裂缝支撑剂过早地发生桥塞,易于产生砂堵,致使达不到理想的压裂增产效果,定向射孔技术就是通过射孔优化设计来解决这一问题的一个有效途径。
根据岩石力学,多孔弹性介质力学,渗流力学的理论分析及大量前期研究结果,可以发现射孔将直接影响水力压裂裂缝起裂位置和裂缝形态,利用定向射孔可增加裂缝与炮孔的接触表面积,大大降低地层破裂压力及改善裂缝形态,从而达到提高水力压裂效率的目的。
射孔对水力压裂的影响因素及对策
Ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ Ｆａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ Ｃｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｆｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ
射 孔对水 力压 裂的影响 因素及对策
高志荣
（ 延长油 田股份有 限公 司靖边采 油厂钻 井调度 室 ，陕西榆 林 ７ １ ８ ５ ０ ０ ）
摘 要： 水力压裂 裂缝 的形成不均和射孔 的方式有 关 系，而且和射 孔的方位 、密度有直接 的关 系。射 孔对 地层主应力场产 生作用 ，压 裂施工 时，影响到 裂缝的状态 。有 必要研 究射孔对水力压 裂的影 响，分析各种影响 因素 ，采取有 效的技术措施 ，解 决射孔对水力压 裂的影 响问题 。 关键词 ： 射孔 ；水力压 裂 ； 影响 因素 ； 对策 中图分类 号 ： Ｔ Ｅ ３ ５ ７ ． １ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ — ６ ４ ９ ０（ ２ ０ １ ７ ）０ ８ － ０ ２ ３ ９ ￣ ） ２
化
工 设
计 通 讯
钻井宪井
Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ｍｐｌ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｃｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
第４ ３ 卷第８ 期
２ ０ １ ７ 年８ 月 由于油层 的破 裂压 力和射 孔 的方位 角和射 孔密度 关系 密 切 ，射 孔压 力 随着 射孔 方位 角 的增 大而 升高 ，而且破裂 压力 随着 射孔 密度 的增 大而 降低。 因此 ，在压 裂施 工过程 中，必 须 紧密 结合 油层射 孔 的情况 ，才能 更好地 完成水 力压裂 施工 任 务，保证水力压裂施工 的效 果。 １ 油层水力压裂概述 油层 的水 力压裂 措施 ，是油气 井增 产和 注水井 增注 的技 术 措施 。通过 压裂 液的 高压循环 ，使井 下 的油层部 位形 成新 的裂缝 ，并应用 支撑 剂进 行有 效的支撑 ，提 高油层 渗透性 的 增产增注技 术措施 。 水 力压 裂 的过 程 中， 由于油层 受力 情况 发生改 变，而形 成 了新 的裂缝体 系。裂缝起裂 的方式不 同，延伸 的形态 各异 ， 可能还 存在着次 生裂缝 的形 成。 因此 ，合 理控制水 力压裂后 ， 裂 缝 的 形 成 过 程 ，有 助 于 达 到 设 计 的 增 产 增 注 效 果 。 ２ 射 孔对 水力压裂的影响 因素 由于射孔 完井 方案 的设计 和实施 ，没有 考虑 到水力 压裂 的施 工 。射孔 技 术操 作在 前 ，水 力压 裂增 产 增注 措施 在 后， 很 容 易产生 不 良的影 响，必须 有效地 克服射 孔对 水力 压裂 的 影 响，才能 最大 限度地 发挥 水力压 裂 的优 势 ，形 成稳 定 的有 效裂缝 ，提高油气井 的产 能或 者注 水井的注水量 。 射孔方 位对压裂 串联的影 响分析 ，１ ８ ０ 。的射孔 ，有利于 裂 缝 的 串联 关系 ，９ ０ 。射 孔效 果不好 。低 的水平应 力 比对 裂 缝 的 串联产 生有利 的影 响。而 高的水平 应力 比对 裂缝 串联不 利 。提 高压裂 液 的黏度和 排量 ，有利 于形成 串联 的裂缝 ，提 高裂缝 的延伸 性 。 影 响水 力压裂 的 因素一般 由于天然裂 缝 的存在 或者近 井 地 带 的高摩 擦 阻力 ，使 压裂 裂 缝发 生转 向或者 形成 多裂 缝 ， 而影 响到压 裂施 工 的效果 ，使水 力压裂 形成 的裂缝 的通道 不 畅通 ，影响 到油层 的渗透 性。 通 常油层 射孔 的方 式直接 或者 间接地 影 响到压裂 施工 的 质量 。射孔 会影 响到压 裂施 工的压 力，油层 的破 裂压 力受到 射孔 因素 的影 响。不 同的射孔 深度 决定 不 同的应 力大 小 ，油 层 水力 压裂 施工 必须克 服地应 力 的影响 ，应 用最 佳 的地 层破 裂 压力 ，使油 层形 成裂缝 ，射孔 对水 力压裂 应力 的影 响是 巨 大 的。 射 孔 的孔 眼存在 ，不利 于裂 缝结 构的 形成 。在实施 水力 压 裂 加 砂 施 工 过 程 中 ， 因 为 缝 口 宽 度 的变 化 ， 比 较 容 易 发 生 砂堵 的现 象，而堵 塞 了裂缝 ，很难达 到预 计 的支 撑效 果 。由 于射孔 的存 在 ，分 散 了井 筒压 裂液产 生 的压 力 ，导致裂 缝的
定向射孔多缝压裂工艺案例分析
裂， 这样 由于初始裂缝 转 向导致两条裂缝 在井 眼处虚 拟相交 ， 但在地 层 内不 会重 合 ， 成近 井类 似于 “ 形 形 ｘ”
４条裂缝 ， 远井形成 ２条 近于 平行 的裂缝 。提 出了一种 产生 多裂缝 的新 型压裂 工艺——定 向射孔 多裂缝 压
裂 。开展 了大量物模试验 ， 证实 了思路的可行性 ， 并且长 庆油 田在 Ａ井开展 了现场压裂试验 。井下微地震 裂 缝测试表 明： 形成 了“ ” 多裂缝 ； ｘ形 产量数据表 明： 定向射孔 多缝 压裂井相 比邻井产量提高 ３ ． ８ １％。
藏压 裂 改造技 术没 有 取 得 突 破性 进 展 ， 常规 的水 力
压裂 技术 表现 出 了明显 不足 。
近年来 ， 长庆油 田不 断探索 、 尝试 各种压裂 工
艺， 主要 以大 规模 压裂 、 伤 害压 裂 液 为 主 攻 方 向 ， 低
但 总体上没有突破。在此背景下 ， 提出了体积压裂 理念 ， 压裂 由追求 长缝 转变 为追求 多裂 缝 ， 由扩 大泄
定 向射 孔 多缝 压 裂 工 艺 案 例 分 析
唐梅 荣
（ 长庆油 田油气工艺研究院 ， 西安 ７ ０２ ） １０ １
［ 要］ 一种新型 的压裂工艺在 中国长庆油 田试验成功 ， 摘 该工艺在层 内压裂形成 了 ２条独立裂缝 ， 幅增 加 大 了裂缝与油藏 的接触面积 ， 提高 了产 量。长庆 油 田开发 的超低 渗透 油藏岩 芯分析 渗透 率一般 在 ０ ５ ｍ ． Ｄ以 下， 且受 到储 层条件 、 注采井 网、 压裂工艺等多重限制 ， 常规压裂工 艺改造难 以实现该类 油藏的有效开 发。历
入２ １世纪 长庆 油 田开 发 的三 叠 系 油 藏平 均 孔 隙 度
定向限流法射孔压裂技术及发展方向
定向限流法射孔压裂技术及发展方向摘要：研究了射孔方位角、地应力和岩石力学性质与射孔方位相关关系，为射孔方位确定和压裂施工效果提供坚实基础和可靠保障。
应用表明，定向射孔压裂可以有效减小近井摩阻，增加地层中流体的渗流能力，提高低渗油田的产能，并提出了低孔低渗储层射孔工艺发展方向及改进的建议。
关键词：定向射孔；井筒崩落；横波异性水力压裂技术是某油田绝大多数油层进行良好改造措施的有效方法。
但是有些井在压裂施工过程中由于近井筒处高摩阻，造成油层改造失败。
针对这一问题，结合地应力方向的研究，探索出了定向射孔压裂技术，这项技术解决了由于螺旋射孔形成的复杂近井筒裂缝几何形状导致高摩阻造成施工失败的问题。
定向射孔是解决近井筒处较高的摩阻一种有效途经，施工安全，针对性强。
1 理论研究定向射孔压裂技术是在与水平最小主应力方向成某一角度定向射孔，通过水力压裂造缝，使裂缝沿射孔孔眼方向起裂，然后重新定向到垂直于最小主应力方向，在同一压裂层内形成二条裂缝。
研究表明，射孔方位角对裂缝起裂方位有重要影响，裂缝的起裂位置与射孔方向一致。
地应力是压裂工程中的重要参数，其方向解释有井筒崩落地应力方向分析方法和横波各向异性地应力方向分析方法。
1.1 井筒崩落地应力1.1.1 基本原理油井钻井过程是在地应力作用下进行的。
钻井井孔的形成导致地应力在钻孔井壁上产生应力集中，当应力集中超过井孔周围岩石的破坏强度时，岩石便出现破坏而产生井孔崩落现象。
因此，井孔崩落与地应力状态即地应力大小和方向)存在内在的必然联系。
分析表明，水平最小主应力方向出现最大的应力集中，因此最容易发生井孔崩落。
也就是说，井孔崩落方向代表着水平最小主应力方向。
当考虑井孔中流体压力和岩石中孔隙流体压力时，水平最小主应力方向上最容易发生井孔崩落，即井孔崩落方向反映水平最小主应力方向。
1.1.2 基本方法井孔崩落导致崩落处的的井径增大，利用四臂、六臂地层倾角井径测井仪或FMI成像测井可以直接测定井孔井径变化特征，便可确定井径增大方向，即最小主应力方向。
射孔对致密砂岩气藏水力压裂裂缝起裂与扩展的影响
水平 井分 段 多簇 的体积 压裂方 式 开启天 然裂 缝 ， 使 它不 断 扩张并 与脆 性岩 石产 生剪切 滑 移 ， 最 终形 成天 然
裂缝 与人 工裂 缝相互 交错 的裂 缝 网络体 系 ， 从 而增 加改 造体 积 、提 高初始 产量 和最终 采 收率口 ］ ． 由于部 分
致 密砂岩 气藏 地层 破裂 压力较 高 ， 导致 压裂施 工 困难 ， 需要 采用 射孔 完井方 法 降低储 层破 裂压 力［ ２ ］ ． 另外 ，
增 加射孔 裂缝 条数 ， 以沟通 更 多 的天 然 裂 缝 和 提 高 缝 网结 构 的 复 杂性 也 是 致 密 砂 岩 气 藏 增 产 改 造 的 重
点 ． 在 射孔 井眼 中 ， 裂缝 的起 裂 和近井 筒 的裂缝 扩展 是 复 杂 的 ］ ， 对 于致 密砂 岩 气 藏 的储 层 改造 效 果 有 很 大影 响． 因此 ， 研 究 射孔对 致密 砂岩气 藏 水平井 压 裂裂 缝 起裂 与扩 展 的影 响 ， 对 于 水平 井 水 力 压裂 优 化
雷 鑫 ，张 士 诚 ，许 国庆 ，邹 雨 时 ，郭 天 魁
（１ ．中 国石 油 大 学 （ 北 京 ）教 育部 石 油 工 程 重 点 实 验 室 ， 北 京 １ ０ ２ ２ ４ ９ ； ２ ．中 国 石 油 大 学 （ 华 东 ）石 油 工 程 学 院 ， 山 东 青岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０）
长 孔 眼更低 的破 裂压 力 ， 射 孔直 径主要 影 响地层 的抗 拉 强度 ， 直径 越 大抗 拉 强 度越 低 ． 邓 金 根 等 ］ 采 用 水
泥块 预置射 孑 Ｌ 的方式 研究 不 同射孔方 式 、 方位 、 孔密 、 孔深 及孔 径对 裂缝 延伸 和破 裂压力 的影 响规 律 ， 对 川 西 南致 密气 藏压 裂井 的射孔 参 数进行 优化 ； Ｂ ｅ ｈ ｒ ｍａ ｎ ｎ Ｌ等［ ７ 使 用 砂岩 露 头进 行 射 孑 Ｌ 断裂 实 验 ， 以确 定 最
非常规储层定面射孔技术研究与应用
非常规储层定面射孔技术研究与应用作者：董淑高来源：《中国化工贸易·上旬刊》2019年第01期摘要：开发了针对非常规储层完井的定面、定向射孔工艺技术，分析了其技术原理、结构设计方法、参数优化及应用特点。
研究了定面、定向射孔对水力压裂的影响。
技术成果在非常规水平井中进行了实验应用，取得了良好的效果。
关键词：定面、定向射孔技术;非常规储层;水力压裂1引言目前，非常规水平井普遍采用六相位螺旋射孔，一方面，在最大主应力方向上有效孔眼数量较少，压裂弯曲摩阻比较大，增加了压裂施工难度。
另一方面，若储层附近存在断层，或井眼轨迹偏离主力产层，压裂导致部分缝网偏离主产层或与断层连接，影响压裂效果和效率。
基于以上问题，斯伦贝谢开发了31/2、4in和5in等一系列定面、定向射孔器，在水力压裂中取得良好效果。
2定面射孔技术2.1定面射孔技术原理岩石是典型的脆性材料，孔边应力（σ）远大于无孔的应力，孔眼周围呈现应力集中现象，如图1所示。
当岩石载荷增加时，应力集中处首先达到岩石破裂的强度极限并产生裂缝。
应力集中大小和作用范围与孔径和相位有关，同一平面内多孔眼的应力相互叠加，更利于裂缝扩展和连通。
孔眼根部起裂的裂缝更宽，裂缝通道更光滑，更利于压裂施工和控制裂缝方向。
利用有限元分析软件，在加载30MPa条件下，数值模拟孔眼周围地层应力的分布矢量图，从图2可以看出定面射孔的孔眼可形成更宽的应力分布面，增加缝网完善程度，常规射孔孔眼的应力分布是独立的，无法形成应力分布面。
定面射孔后在垂直于井筒平面上形成多个孔眼，通过孔眼间相互作用，改变地应力分布，产生沿井筒横向的应力集中，控制裂缝沿井筒横向扩展，降低地层破裂压力，避免段与段之间裂缝交叉串通，同时在射孔平面内形成较大波及面的人工裂缝，提高缝网系统完善程度和压裂效果。
2.2定面射孔器设计定面射孔器优化设计中须根据油气藏物性，综合考虑临孔夹角、射孔弹组数、射孔相位、弹间干扰等因素，确保射孔弹穿过水泥环进入储层后形成定面的孔眼。
水力喷射定向射孔与压裂联作技术在水平井压裂中的应用
方面都起到了积极 的作 用…。高压水射流 油井解
堵 技术 、 力 喷砂 射孔 技术 、 穿 透射 孔 技术 、 水 深 高压 水 射流 钻径 向水 平 井 技 术 以及 高压 水 喷 砂压 裂 技
术 都是 应 用 在 油井 增 产 方 面 的新 方 法 和 新 技 术 。
维普资讯
第 １ ４卷第 ３期 ２０ 年 ６月 ０７
文 章 编 号 ：１０ ０６—６３ （０ ＂０ —０ ８ ５ ５２ ０ ）３ ０５—０ Ｉ ３
特 种 油 气 藏
Ｓ ｅ ｉｌＯ ｌ ｎ ｓ Ｒｅ ｅｖ ｉ ｐ ｃａ ｉ ａ ｄ Ｇａ ｓ ｒ ｏｒ ｓ
中 图 分 类 号 ：Ｅ ５ Ｔ来 ， 压 水 射 流 技 术 的应 用 和发 展 越 高 来越深 入 ， 涉及 到 的领 域 也 越 来 越 广 泛 ， 在 切 割 它 破岩 、 洗 除 锈 、 能 降 耗 、 全 生 产 、 高 工 效 等 清 节 安 提
１ 水力喷射定向射孔与压裂联作技术 ． ２
该 技 术将 水 力 喷射 定 向射 孔 与 水力 压 裂 结 合
起来 ， 一次施工就 可完成 高压射流 射孔和压 裂任 务 。施工前 ， 用常规油管或连续油管将专门的喷射 工具 下人 井筒 水 平段 ， 位 于井 筒最 末 段一 个压 裂 定
位 置 。在 这个 位 置完 成 射孔 压裂 后 ， 可将 喷 射工 具 移 至 下一 个需 要 压 裂 的 区段 进 行施 工 。可 以根 据 需 要 精确 地 布置 不 同尺 寸 的多条 裂 缝 ， 由于 喷射 但 器 喷 嘴 的磨 损 ， 趟 管 柱压 裂 次 数 是 有 限 的 ， 庆 一 长 油 田一趟 管柱 最 多压 裂 ３段 。
地应力及射孔参数对水力压裂影响的研究进展
收稿日期:2005-04-26基金项目:国家/8630计划前沿探索课题(2002AA615090)和国家杰出青年基金资助(50125413)作者简介:李根生(1961-),男(汉族),安徽石台人,教授,博士,博士生导师,从事高压水射流的基础理论及应用研究。
文章编号:1000-5870(2005)04-0136-07综述地应力及射孔参数对水力压裂影响的研究进展李根生1,黄中伟1,牛继磊2,张石兴3(1.中国石油大学石油天然气工程学院,北京102249; 2.中国石油大学石油工程学院,山东东营257061;3.辽河油田钻井一公司,辽宁盘锦124010)摘要:介绍了国内外近年来地应力及射孔参数对水力压裂影响方面的理论和实验研究进展,主要包括任意方位和井斜角下井眼壁面地应力分布、地应力与裂缝走向的关系、射孔方位及间距对裂缝起裂及发展的影响、其他参数(压裂液粘度、排量等)对压裂效果的影响等研究成果,指出了目前研究中存在的不足,并对未来研究方向进行了分析与展望。
关键词:地应力;射孔;方位;水力压裂;裂缝;研究进展中图分类号:T E 357.11;T U 45 文献标识码:AResearch advance of the influence of geostress andperforation parameters on hydraulic fracturingLI Gen -sheng 1,HUANG Zhong -wei 1,NIU J-i lei 2,ZHANG Sh-i xing 3(1.Faculty of Petroleum Engineer ing in China Univer sity of Petr oleum ,Beij ing 102249,China ;2.College of Petr oleum Engineer ing in China Univ ersity of Petr oleum ,Dongying 257061,China;3.No.1D r illing Comp any ,Liaohe Oilf ield,Panj in 124010,China)Abstract :T he t heory and ex periment research advance of the influence of geostress and perfo ration parameters o n hydraulic fr actur ing was introduced.T he researched results were mainly summarized on the aspects of geostress distr ibution of w el-l bore w all w ith arbitrary bear ing and angle of deviation,the r elationship between geostress and fr actur e propag ating dir ec -tion,the influence of perforation orientat ion and interval on fr actur e initiation and propag at ion,the influence of other pa -rameters,such as fracture liquid v iscosity and flow r ate,on the fracturing effectiv eness.Based on the summarization,the questions of the pr esent study and the fur ther research orientation w er e pointed out.Key words :g eostress;per for ation;orientation;hydraulic fracturing;fr actur e;research advance1932年,美国加利福尼亚洛杉矶MO 油田首次采用炮弹射孔完井[1],70余年来,由于其独具的作业简便、成本低廉、可以分层作业等优点,该技术在国内外不断被发展完善。
射孔参数对薄煤层群压裂起裂的影响研究
文章编号：1000 − 7393(2020)06 − 0745 − 07 DOI: 10.13639/j.odpt.2020.06.013射孔参数对薄煤层群压裂起裂的影响研究綦民辉1孙伟2王倩3李明忠1甄怀宾21. 中国石油大学(华东)石油工程学院；2. 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司；3. 中石油煤层气有限责任公司引用格式：綦民辉，孙伟，王倩，李明忠，甄怀宾. 射孔参数对薄煤层群压裂起裂的影响研究［J ］. 石油钻采工艺，2020，42（6）：745-751.摘要：薄煤层气藏较高的应力敏感性和互层性导致其改造效果受射孔参数影响尤为突出。
将渗流-应力-损伤耦合模型应用于薄煤层群射孔参数优化研究中，结合现场测井与施工资料，模拟了各射孔参数下薄煤层压裂裂缝的起裂与拓展，基于储层损伤体积定量评价射孔参数对改造效果的影响；分析了影响煤层产能的因素和间接压裂的增产机理，并开展了薄煤层顶底板间接压裂的数值模拟。
模拟结果表明：射孔数对损伤体积的影响最大，射孔深度和相位角次之，射孔间距影响最小；与常规压裂相比，顶底板射孔的间接压裂需要更长的泵注时间和压力。
本研究建立的有限元数值模型可用于分析近井筒裂缝起裂问题，对现场射孔和压裂优化设计具有指导意义。
关键词：薄煤层群；水力压裂；射孔优化；有限元数值模拟中图分类号：TE257 文献标识码：AInfluences of perforation parameters on the fracture initiation in thin coal bed groupsQI Minhui 1, SUN Wei 2, WANG Qian 3, LI Mingzhong 1, ZHEN Huaibin21. School of Petroleum Engineering , China University of Petroleum (East China ), Qingdao 266580, Shandong , China ;2. National Engineering Research Center , China United Coalbed Methane Co. Ltd., Beijing 100095, China ;3. China United Coalbed Methane Co. Ltd., Beijing 100020, ChinaCitation: QI Minhui, SUN Wei, WANG Qian, LI Mingzhong, ZHEN Huaibin. Influences of perforation parameters on the fracture initiation in thin coal bed groups ［J ］. Oil Drilling & Production Technology, 2020, 42(6): 745-751.Abstract: The stimulation effect of thin-coalbed gas reservoir is particularly influenced by perforation parameters due to its higher stress sensitivity and interbeded characteristics. In this paper, the seepage-stress-damage coupling model was used to optimize the perforation parameters of thin coal bed group, and combined with field logging and construction data, the initiation and propagation of hydraulic fractures in thin coal beds was simulated under different perforation parameters. Then, based on the reservoir damage volume, the influences of perforation parameters on the stimulation effect were quantitatively evaluated. Finally, the factors influencing coal bed productivity and the stimulation mechanisms of indirect fracturing were analyzed, and the indirect fracturing of the roof and floor of thin coal bed was numerically simulated. The simulation results show that the number of perforations has the greatest influence on the damage volume, perforation depth and phase angle take the second place, and perforation spacing has the least influence. Compared with the conventional fracturing, the indirect fracturing of roof and floor perforation needs longer pumping time and higher pumping pressure. The finite element numerical model established in this study can be used to analyze the fracture initiation near the wellbore and is of instructive significance to the optimization design of field perforation and fracturing.第一作者: 綦民辉（1992-），在读博士研究生，从事储层改造方面的研究工作。
定向割缝压裂技术研究初探
成功率 的射 孔优 化设 计方案 。李 根生 ［ 用有限 元 方法研 究 了水力 喷砂 射孔 对地层 破裂 压力 的影 响规律 。 ６ 自从油 气井 割缝 技术提 出以来 ，主 要 应用 于油 气井 的增 产增 注 ＿ 。只有 Ｒ ｂ ａ １ ８ ７ ］ ａ ａ 【 在 ９ ９年提 出割 ８ 缝 井 压裂 的破裂 压力 和延伸 压力 最低 ，但 没有 提 出明确 的影 响规律 。笔者 针对 目前 仍有部 分低 渗透 油气 藏 压裂成 功 率较低 的现 实 ，利用 室 内水 力 压裂 模 拟试 验 结 合 Ｆ ＡＣ Ｄ 大 型岩 土 数值 模 拟 软件 ，初 步 研 Ｌ ３
定 向 割 缝 压 裂 技 术 研 究 初 探
郭先 敏 ，冯光 通 （ 石化胜利油田 中 分公司 钻井工 艺研究院， 东 东营 ２７０） 山 ５００
邓 金 根 （ 石油大学 （ 中国 北京）石油天然气工程学院， 北京 １２４） ２ ０ ９ 赵 秀 菊 （ 中石化胜利油田分公司 钻井工艺研究院， 山东 东营 ２７０） ５００
石Байду номын сангаас天然气学报 （ 汉石油学院学报） 江
２１ ００年 １ ０月
对 比图 １和图 ２可 以看 出 ，在最 大 主应力 方 向 ，定 向割缝相 对 于定 向射孔 可 以产生一 条更 为平 整 的
大 裂 缝 ，裂 缝 光 滑 。 ．
图 １ 直 井 。０方 位 割缝 ，裂 缝 光 滑 。
目前 ，随着全球 低渗 透油 气藏 开采力 度 的加 大 ，压 裂工 艺早 已成 为增产 的必要 手段 。为 提高低 渗 透
致密气藏压裂井定向射孔优化技术
致密气藏压裂井定向射孔优化技术
1致密气藏压裂井定向射孔技术
致密气藏被广泛用于天然气生产，它已成为能源行业中最重要的
资源。
然而，致密气藏有很高的孔隙度和渗透度，很难通过传统的方
法抽取气体，因此，压裂技术就成了可以改善油气采收率的不二之选。
此时，定向射孔技术就发挥出重要的作用。
定向射孔技术是在传统的气体压裂技术的基础之上，通过定向射
孔裂缝的形成使流体可以有效地流入和释放，不仅能有效地开发致密
气藏，还可以提高采收率。
定向射孔技术以一种更先进的方式建立气体压裂面，通过特定的
仪器完成射孔操作，射孔方向可以调整，以便精准地把压裂裂缝扩展
到所需的位置。
它具有技术上的独特优势，可以大大提高气体采收率，而投资成本却更低、风险更小。
另外，定向射孔技术还可以更有效地利用水力压裂技术。
水力压
裂技术是通过提高压力来扩大破裂面的一种技术，但它的破裂模式是
难以控制的，直接影响气体采收率。
而定向射孔技术可以使水力压裂
技术有效结合，有效控制射孔方向以及破裂裂缝，大大提高了气体采
收率。
总而言之，定向射孔技术应用在致密气藏压裂井上不仅可以提升采收率，还可以有效地节省成本。
定向射孔技术为致密气藏开发建立了新的模式，是未来资源开发的中坚力量。
新井定向射孔转向压裂裂缝起裂与延伸机理研究
维普资讯
第２ ９卷第 １ 期 Nhomakorabea石
油
学
报
Ｖｏ１ ９ Ｎｏ．１ ．２
２０ ０ ８年 １ 月
ＡＣＴ Ａ ＰＥＴＲ Ｏ ＬＥＩＳＩ Ｉ Ｎ ＣＡ
Ｊ ｎ ａ．
２ ０ ０８
文章 编 号 ： ２ ３２ ９ （ 【 ８ 【 一 １６ Ｏ ０ ５ — ６ ７ ２） ）） （ 一 ４ （ １ 】１ 】
３ ．中 国 石 油 大 学城 市 油气 输 配 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 北 京 １ ２ ４ ） ０ ２ ９
摘 要 ： 了提 高 特 低 渗 油 藏 新 井 的压 裂 效 果 ， 出 了采 用 定 向射 孔 技 术 进 行 转 向 压 裂 从 而 形 成 双 Ｓ型 水 力 裂 缝 的 新 方 法 。基 于 有 为 提
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｎｉｉ ｔｏ ｎ ｏ ａ ａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈａ ｉｍ ｆ ｆ ａ ｔ ｒ ｓ ｔ ｄ ｎ ｉ ｔａ ｉ ｎ ａ ｄ ｐｒ ｐ ｇ ｔｏ ｃ ｎ ｓ ｏ ｒ ｃ ｕ ｅ
ｉ ｒ ｅ ｅ ｒ ｏ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｗｅ ｌ ｎ ｏ ｉ ｎｔ ｄ ｐｅ ｆ ｒ ｔｏ ｆ ｎ ｗ ｌｓ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｍ ｐ ｏ ｅ ｆ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｅ ｗｅ ｌ ｏｗ— ｒ ｅ ｂｉ ｔ ｅ ｅ ｖ ｒ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ Ｏ ｉ ｒ ｖ ｒ ｃ ｕ ｅ ｎ ｎ ｗ ｌｓｏｆｌ ｐｅ ｍ ａ ｌ ｙ ｒ ｓ ｒ ｏｉｓ，ａ ｎｅ ｍ ｅ ｈｏ ｌ ｇｙ ｔ ｎｅ ａ ｅ ｄｕ ｌＳ ｆ ａ ｔ ｅ ｉ ｗ ｔ ｄｏ ｏ Ｏ ｇｅ ｒ ｔ ａ— ｒ ｃ ｕｒ ｓ ｉ ｆｅ ｔｏ ｆ ａ ｔ ｒｎｇ ｏ ｉｎｔ ｄ ｅ ｆ ａ ｉ ｗａ ｐ ｏ ｓ ｄ． Ｔｈｅ ｈｒ ｅ ｄｍ ｅ ｉ ａ ｉ ｔ ｅｅ ｅ ｅ ｈ ａ ｕ ｅ Ｏ ｔ ｄｙ ｔ ｎ ｄｅ ｌｃ ｉｎ ｒ ｃ ｕ ｉ ｆ ｏｒｅ ｅ ｐ ｒｏｒ ｔｏｎ ｓ ｒ ｐｏ ｅ ｔ ｅ － ｉ ｎｓｏｎ ｌｆｎｉｅ ｌｍ ｎｔｍ ｔ ｏｄ ｗ ｓ ｓ ｄ ｔ ｓ ｕ ｈｅ ｍ ｅ ｈ ｎｉｍ ｒ ｃ ｕｒ ｉ ｔａｔｏ ｉ ｉｎｔ ｄ ｐｅ ｆ ａ ｉ ｎ． Ｃｏｎｓｄ ｒｎ ｔ ｈａ ｅ ｏ ｒ ｉｒ ｒ ｒ ｃ ｕｒ ， ｕ ｃ ａ ｓ ｏｆｆａ ｔ ｅ ｎｉｉ ｉ ｎ ｎ ｏｒｅ ｅ ｒｏｒ ｔｏ ｉ ｅ ｉｇ ｈｅ ｓ ｐ ｆ ａ ｂ ｔａ ｙ ｆａ ｔ ｅ ｎｄｅ ｇｒ ｕｎｄ ｓ ｒ ｓ ａ ｆｕｉ ｒ ｏ ｔ ｅ ｓ ｎｄ ｌ ｄ ｐｒ ｓ ｕｒ ｉ ｔｉ ｅ ｎ ｆ ａ ｔ ｅ ｅ ｓ ｅ ｄ ｓ ｒｂｕｔ ｄ ｉ ｒ ｃ ｕｒ ｓ，ａ ｍ ｏ ｌｆ ｐｅ ｉｙ ｎ ｔｅ ｓｉ ｔ ｎｓｔ ａ ｏｒｏ ｒ ｔａ ｙ ｆ ａ ｔ ｒ ａ ｅ ｄｅ ｏｒｓ ｃｆ ｉ ｇ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ｉｙｆ ｃｔ ｆａ ｂｉｒ ｒ ｒ ｃ ｕ ｅｗ ｓ ｓ ｔｕｐ． Ｔｈｅ ｐｒ ｐａ ａ ｉｎ ｃ ｉ ｏ ｇ ｔｏ ｒ—
致密气藏压裂井定向射孔优化技术
致密气藏压裂井定向射孔优化技术致密气藏压裂井定向射孔优化技术是一种提高致密气藏压裂效果和生产能力的关键技术。
致密气藏具有孔隙度小、渗透率低的特点，通过常规钻井和裂缝压裂已经不能满足生产需求。
定向射孔技术可以在选取了适当位置后，使压裂液更加均匀地传递至致密气藏中，从而提高其储集层的渗流能力。
本文将从致密气藏特点、射孔优化技术和研究现状等方面来对这一技术进行详细讨论。
一、致密气藏的特点致密气藏又称为页岩气藏，其具有以下几个特点：孔隙度低、孔隙连通性差、渗透率低、地层应力大、储层管道效应差等。
这些特点使得致密气藏的压裂难度较大，常规压裂技术效果不佳。
因此，需要采取更加先进的技术手段来提高致密气藏的完井效果。
射孔优化技术是指通过合理选择射孔方案，使得压裂液能够更好地传递到致密气藏中，增加储集层的渗透能力。
射孔优化技术主要包括井径选择、射孔弹道控制、射孔间距和角度控制以及射孔穿透径向控制等方面。
（一）井径选择井径选择是指根据致密气藏的特点和工程需求，选择适当的井径。
井径对射孔效果有很大影响，太小的井径会导致射孔弹道偏离目标区域，降低射孔质量；太大的井径会导致压裂液在裂缝中的流动速度过快，降低压裂效果。
因此，需要根据具体情况进行合理选择。
（二）射孔弹道控制射孔弹道控制是指在射孔作业中，通过合理选择炸药种类、装药量以及射孔深度等参数，来调整射孔弹道。
通过控制射孔弹道，可以使射孔点更加集中在目标区域内，从而提高射孔质量。
（三）射孔间距和角度控制射孔间距和角度控制是指在射孔作业中，通过合理选择射孔间距和射孔角度，来控制压裂液的传递路径。
较大的射孔间距可以增加裂缝长度，提高裂缝面积；而较小的射孔间距可以使压裂液更加集中，提高渗流能力。
射孔角度的选择也是根据具体情况来确定，一般来说，射孔角度要与地层主要应力方向垂直，以便更好地控制裂缝扩展方向。
（四）射孔穿透径向控制射孔穿透径向控制是指通过调整射孔深度和射孔径向位置，来实现对储集层的穿透和裂缝扩展控制。
分段压裂井中不同井眼直径对裂缝扩展的影响研究
分段压裂井中不同井眼直径对裂缝扩展的影响研究分段压裂技术作为一种重要的油气开采技术，在现代油田开发中得到了广泛应用。
而井眼直径是分段压裂井设计中的一个重要参数，它对裂缝扩展过程产生着直接的影响。
因此，研究分段压裂井中不同井眼直径对裂缝扩展的影响对于优化裂缝扩展效果具有重要意义。
首先，对于分段压裂井中不同井眼直径对裂缝扩展的影响，我们需要了解分段压裂技术的基本原理。
分段压裂技术是通过在井筒中设置多个封隔器和压裂缝体来实现对不同产能地层的有效刺激。
在压裂作业时，压裂液从井口通过射孔枪或射孔球进入封隔器所对应的压裂缝体，从而实现对地层的压裂。
井眼直径作为分段压裂井设计的重要参数之一，直接影响着裂缝扩展的效果。
较大的井眼直径可以提供更大的压裂液流通面积和更好的载荷传递能力，有利于裂缝扩展的进程。
研究表明，较大的井眼直径可以改善裂缝的长度和宽度，并提高裂缝的破裂压力。
因此，对于较厚的地层或需要较高产量的井段，选择较大的井眼直径有助于提高裂缝扩展效果。
另一方面，井眼直径较小会限制压裂液的流动，对裂缝扩展效果产生一定的限制。
当井眼直径较小时，压裂液的流速会增加，造成流体粘度上升和摩阻增加。
这些因素会导致压裂液在井眼内流动不畅，限制了裂缝的扩展能力。
因此，在地层比较薄或产能需求较低的井段，选择较小的井眼直径可能更合适。
除了井眼直径大小，裂缝扩展还会受到其他因素的影响，例如压裂液性质、地层特性等。
这些因素与井眼直径之间也存在相互作用。
例如，在井眼直径较大的情况下，由于压裂液流通面积增大，可扩展的裂缝面积也增大，因此，对于一定的地层特性和压裂液性质，裂缝扩展的改善效果可能更显著。
相反，在井眼直径较小的情况下，这些因素对裂缝扩展的影响可能更加显著。
综上所述，分段压裂井中不同井眼直径对裂缝扩展的影响是一个复杂的问题。
较大的井眼直径有利于裂缝的扩展，可改善裂缝的长度和宽度，提高裂缝的破裂压力。
而较小的井眼直径可能会限制裂缝的扩展能力，特别是在厚度较高的地层或产能需求较高的井段。
定面射孔水力压裂影响因素研究
定面射孔水力压裂影响因素研究刘奉银;段鹏辉;苏良银;黄婷;扈勇;贺红民;孙志忠【摘要】By using Abaqus software to simulate the change laws for the rock crack of single perforation under the different azimuth Angles and crustal stresses,etc.To establish further a three-dimensional surface perforating model,and identify the crack stress of fixed surface perforation with the maximum tensile stress theory.Than crack areas are predicted to optimize perforation schemes.The simulation analysis results reachthat:①The crack stress in the stress fi eld of the normal fault is minimum,and the next is the strike-slip fault and the larges is the reverse fault under the condition of single perforation.②Under the condition of stress field with normal fault,the crack stress declines as the perforating Angle changes from 0° to 90°,when the azimuth Angle of oil well is 0°.③In contrary,the crack stress rises as the perforating Angle changes from 50° to 90° under the fixed surface perforation.④In the same included angle,the area of crack continuously extends as the growth of fracturing fluid pressure.%利用Abaqus软件模拟单一射孔在不同方位角、地应力等条件影响下,岩石起裂压力的变化规律,从而进一步建立三维定面射孔模型.采用最大拉应力理论确定定面射孔的起裂压力,预测裂缝区域,从而优化射孔方案.模拟分析结果表明:单一射孔条件下,起裂压力从小到大排列的应力场依次为正断层应力场、平移断层应力场、逆断层应力场;正断层应力场条件下,油井的方位角为0°,随射孔角的增大,起裂压力降低;定面射孔夹角增大,起裂压力增大;预测了裂纹扩展区域.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2017(033)008【总页数】6页(P71-76)【关键词】定面射孔;水力压裂;数值模拟【作者】刘奉银;段鹏辉;苏良银;黄婷;扈勇;贺红民;孙志忠【作者单位】西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;长庆油田公司油气工艺研究院,陕西西安710200;长庆油田公司油气工艺研究院,陕西西安710200;长庆油田公司油气工艺研究院,陕西西安710200;中国石油集团测井有限公司长庆事业部,陕西高陵710200;中国石油集团测井有限公司长庆事业部,陕西高陵710200;中国石油集团测井有限公司长庆事业部,陕西高陵710200【正文语种】中文【中图分类】TU43现代油田的开采和勘探技术不断进步，定面射孔水力压裂在油气钻井中应用越来越多，已成为开发非均质性油藏的一种最有效方法。
定向射孔对水力裂缝起裂与延伸的影响
第28卷第7期岩石力学与工程学报V ol.28 No.7 2009年7月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July，2009 定向射孔对水力裂缝起裂与延伸的影响姜浒1，陈勉1，张广清1，金衍1，赵振峰2，朱桂芳3(1. 中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；2. 中国石油长庆油田分公司油气工艺技术研究院，陕西西安 710021；3. 中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依 834000)摘要：射孔孔眼是沟通井筒和地层的通道，压裂施工中射孔参数影响施工效果。
采用大尺寸真三轴水力压裂物理模拟实验系统，研究定向射孔方位角、水平应力差和微环隙对裂缝起裂、延伸、转向、破裂压力及形态的影响，并建立了射孔直井在地应力条件下产生垂直裂缝的破裂压力预测模型。
实验结果表明：利用定向射孔压裂技术可以在地层中形成双翼弯曲水力裂缝；随着定向射孔方位角的增大，破裂压力越来越高，转向距离也越来越大；且水平最大主应力与水平最小主应力之间的应力差对裂缝的转向距离有很大影响；微环隙对裂缝形态及破裂压力也有影响，其使得破裂压力较从射孔孔眼起裂所需压力大幅降低，且裂缝形态与裸眼井起裂类似。
结论对于实际的射孔参数优化设计和水力压裂施工具有参考意义。
关键词：石油工程；水力压裂；破裂压力；定向射孔；裂缝转向；弯曲裂缝；微环隙；水平应力差中图分类号：TE 21 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2009)07–1321–06IMPACT OF ORIENTED PERFORATION ON HYDRAULIC FRACTUREINITIATION AND PROPAGATIONJIANG Hu1，CHEN Mian1，ZHANG Guangqing1，JIN Yan1，ZHAO Zhenfeng2，ZHU Guifang3(1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting，China University of Petroleum，Beijing102249，China；2. Institute of Oil and Gas Technology，Changqing Oil Field Company of China National Petroleum Corporation，Xi'an，Shaanxi 710021，China；3. Exploration and Development Research Institute，Xinjiang Oil Field Company of China National PetroleumCorporation，Karamay，Xinjiang834000，China)Abstract：Hydraulic fracturing is used widely in petroleum industry，which plays an important role in the production of low permeability reservoir. And hydraulic fracturing treatments are greatly affected by the selected perforation parameters. The geometric configuration is a key problem in hydraulic fracturing. The strata are simulated by a triaxial rock mechanics test system on artificial specimens with size of 300 mm×300 mm×300 mm. The fracture propagation mechanism of hydraulic fracturing is studied. Experiments are designed to investigate hydraulic fracture initiation sites，breakdown pressure and geometries，specially the tortuous fracture geometries resulting from fracture initiation and propagation through perforated vertical wellbore. The experimental results show that the tortuous fracture can be generated by using oriented perforation fracturing technology. And a model for prediction of hydraulic fracture initiation pressure from vertical wellbores with perforations has been presented under given in-situ stress condition. To investigate the sensitivity of the results to variable conditions，by changing the perforation angle and the horizontal stress difference，it is found that the breakdown pressure and hydraulic收稿日期：2008–10–09；修回日期：2009–03–08基金项目：国家自然科学基金资助项目(90510005，50274054)；国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2006AA06A109–1–1)作者简介：姜浒(1984–)，男，2005年毕业于江汉石油学院，现为博士研究生，主要从事岩石力学在石油工程应用方面的研究工作。
射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响_王祖文
文章编号:1000-2634(2005)05-0047-04射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响①王祖文1,郭大立2,邓金根1,赵金洲2,曾晓慧2(1.新疆石油管理局试油公司,新疆克拉玛依834027;2.西南石油学院,四川成都610500)摘要:利用大型真三轴压裂模拟试验系统,通过模拟地层条件,监测压裂过程及其压力情况,观察裂缝的起裂及其延伸形态,进行射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响研究。
研究结果表明,在地应力的大小和分布确定的情况下,破裂压力随着射孔角度的增大而升高,随着射孔排数的增加而降低。
为有效降低地层破裂压力、提高压裂成功率及效果,射孔方位应选择0b方向,射孔密度在套管强度容许的前提下越大越好;单排射孔形成的裂缝形态较为简单,多排射孔形成的裂缝形态较为复杂,裂缝条数增加且形态各异。
关键词:射孔;压裂;破裂压力;裂缝形态;试验中图分类号:TE357.14文献标识码:A引言深井低渗透地层的水力压裂一直是油田压裂增产措施的技术难题之一。
由于井深及地层破裂压力高,水力压裂时施工泵压高,导致施工设备满足不了要求,使得这类地层的增产措施无法实施,或者即使实施也效果差或施工失败。
为了降低破裂压力及施工泵压,常采用深穿透射孔、加密射孔、降低压裂液摩阻、酸化预处理等措施[1-4],这些措施虽然可取得一定效果,但仍不能很好地解决问题。
因此,为探索更多途径来有效降低地层破裂压力、提高压裂成功率及效果,进一步研究射孔方式对压裂压力的影响是必要的。
不仅如此,在压裂施工期间,射孔孔眼是裂缝与井筒之间的流体流动通道,水力裂缝从射孔孔眼起裂并延伸,因此,研究射孔方式对裂缝起裂和形态的影响也是十分重要的。
1试验装置和方法水力压裂模拟试验是认识裂缝起裂和延伸机制的重要手段,通过模拟地层条件的压裂试验,可以对裂缝的起裂和延伸的过程进行监测,并可对形成的裂缝进行直接观察,因此可认识射孔对裂缝的破裂压力和起裂延伸的影响。
1.1试验装置实验是在大型真三轴模拟试验系统上完成的,该系统由大尺寸真三轴试验架、MTS伺服增压泵、Locan AT声发射仪、稳压源、油水分离器及其他辅助装置组成,如图1所示。
煤系水平井定向射孔压裂裂缝扩展机制
煤系水平井定向射孔压裂裂缝扩展机制庞涛;姜在炳;惠江涛;贾秉义【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2024(52)4【摘要】复杂含煤地层顶板水平井射孔压裂是增加煤层透气性、提升瓦斯抽采效率的关键,而地层结构和射孔位置影响裂缝扩展形态。
考虑地层结构特征及射孔位置,建立压裂工程地质模型;基于有限元方法构建数值模型,研究射孔位置、地层条件、垂向应力与水平应力差对裂缝扩展的影响,并进行工程验证,提出施工建议。
结果表明:射孔孔眼位置存在全部位于煤层中、全部位于顶板岩层中和部分位于顶板部分位于煤层3种情况。
孔眼位于煤层中,裂缝受到界面的“阻隔”作用,对煤层改造有利;孔眼位于顶板,当顶板层理发育,垂向应力与最小水平主应力差大于2MPa时裂缝能够穿越层理和界面进入煤层,而顶板完整时,应力差大于-2MPa裂缝即可在孔眼诱导作用下进入煤层,顶板层理和界面对裂缝垂向扩展具有“阻挡”作用,结构完整地层有利于裂缝的垂向穿层扩展;孔眼部分进入煤层,对裂缝起裂、扩展产生明显诱导作用,形成沿界面的水平缝和进入煤层的垂直缝,无论顶板是否完整,都能形成有效改造裂缝。
当射孔孔眼距煤层较远、孔眼与煤层间弱面发育、水平应力大于垂向应力或压裂施工规模不足时,建议采用深穿透射孔、分支孔等能够沟通煤层的工程措施,以保证压裂效果。
研究结果在陕西韩城某煤矿的井下分段压裂施工中进行了应用,试验孔瓦斯抽采效果良好,可为类似地质、工程条件下的压裂施工提供借鉴。
【总页数】8页(P68-75)【作者】庞涛;姜在炳;惠江涛;贾秉义【作者单位】煤炭科学研究总院;中煤科工西安研究院(集团)有限公司;青海油田公司第五采油厂【正文语种】中文【中图分类】TE35;TD713【相关文献】1.射孔水平井爆燃气体压裂裂缝起裂研究2.定向射孔参数对压裂裂缝扩展规律的影响3.水力喷射定向射孔与压裂联作技术在水平井压裂中的应用4.定向射孔参数对压裂裂缝扩展规律的影响探究5.基于微元法的低渗透储层定向射孔转向压裂裂缝动态扩展模型因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
定向射孔转向压裂裂缝延伸形态研究
定向射孔转向压裂裂缝延伸形态研究第九采油厂赵艳波摘要：本文根据断裂力学理论，建立了基于复合应力强度因子的裂缝延伸和转向判据模型，推导确定了缝内压力分布、复合应力强度因子及裂缝扩展方向角的计算公式，编制了定向射孔转向压裂裂缝延伸形态的模拟软件，分析了射孔角度、水平最大地应力和水平最小地应力差值对转向裂缝形态影响程度，为定向射孔转向压裂的施工设计提供了理论依据。
主题词：定向射孔转向压裂断裂力学1 前言至2003年底，九厂总探明原油地质储量2.82×108t，已投入开发油气田18个，动用地质储量6533×104t，未动用探明储量2.16×108t，分为39个区块，但大部分区块都具有储层埋藏深、物性差、丰度低，渗透率低的特点，自然产能较低，在目前的技术经济条件下，开发动用难度较大，常规投产甚至不出油，必须经过油层压裂改造，而常规压裂效果也不好，所以需要研究新的压裂工艺。
如能在单个油层中压开多条裂缝，可大幅度提高地层的渗流能力，使束缚油变为可动油，增加泄油面积，提高油层的动用程度，达到经济有效开发的目的。
近年来定向射孔技术的发展，为利用射孔方向控制裂缝转向，在单个油层中压开多条裂缝，提供了现场实施的可能。
但需要对射孔参数、地应力和裂缝方向、形态的关系进行研究，以指导定向射孔转向压裂的施工设计。
我们用三维弹塑性有限元模型，对裸眼井的射孔参数对裂缝起裂方向的影响进行了理论研究，研究表明，对于裂缝的起裂方位有重要影响的射孔参数是射孔方位角，而射孔参数中孔眼直径和射孔穿深仅仅对破裂压力有影响，对于裂缝的起裂方位几乎没有影响，射孔密度对于裂缝的起裂方位影响也比较小。
对于套管完井的油井，裂缝的起裂位置与射孔方向一致。
定向射孔水力压裂裂缝延伸模型包括两部分，一是裂缝尺寸模型，用于确定裂缝的长度，平均缝宽、最大缝宽随时间的变化关系；二是裂缝形状，研究在特定射孔方案和地应力等条件下，水力裂缝的延伸形状和过程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2017年12
月
定向射孔参数对压裂裂缝扩展规律的影响探究
李晖（中石化中原石油工程有限公司地球物理测井公司射孔中心，河南濮阳457001）
摘要：本文使用扩展有限元的办法对水压致使裂岩层的流固耦合模型开展研究，根据定向射孔的方位、定向射孔的长度以及定向射孔的相位角这三个参数，分析了压裂裂缝扩展规律当中定向射孔参数对其所造成的影响。
希望能够为从事相关研究的工作人员带来有价值的参考。
关键词：定向射孔；参数；压裂裂缝；扩展规律
在使用射孔技术进行油气井勘探和挖掘的过程中，针对射孔参数的选择对于工程的顺利进行具有重要的影响。
在使用射孔技术时，地层在远场地应力、射孔位置以及井筒效应三者的共同影响之下，压裂裂缝从射孔处开始进行延伸，并逐形成一道有曲率的裂纹。
影响该裂纹的曲率大小的因素为射孔位置和平面最大应力夹角。
因此，研究射孔位置与水平应力差对压裂裂缝延展的影响，对于在日常工作当中正确指导射孔技术的数据优化起到了十分重要的作用。
1水利压裂拓展有限元模型简介
构建定向射孔裂纹拓展模型，为了保障计算的准确性，本文使用四节点矩形单元对模型开展网络划分，同时使用沙漏控制计算的收敛性。
在该模型的圆边，是呈现出封闭状态的界限，射孔入射角度的可选取值范围为0°-90°。
在岩层裂纹当中，其流体符合连续性方程。
最后，在针对实验数据进行分析的过程中，不对流体的滞后现象进行考虑。
井筒在实验的过程中，受到了孔隙压力、流体压强以及水平方向的地层应力。
2定向射孔参数对裂缝延展的影响分析
2.1实验验证
为了保障实验结果的准确，本文选择了60°的方位角射孔开展模拟实验。
从实验结果当中不难发现，实验最终结果和裂纹的形态之间有着较强的匹配性。
裂纹首先从射孔孔眼的位置进行开裂，并且沿着最大应力的方向进行延伸，构成一道拥有一定弯曲幅度的裂纹。
2.2定向射孔参数对实验结果的影响分析
2.2.1射孔位置对裂缝延展规律的影响分析从实验结果当中可以发现，射孔的入射角度对于裂纹的开裂位置以及裂纹的最后形态将会产生很大的影响。
基于该实验当中所展现出的结果，针对需要形成显著裂纹转向的裂缝，通常情况下，其有效射孔入射角角度为30°-60°范围之间。
所以，本文分析模拟了在30°以及60°入射角条件当中，地下缝隙压力、裂缝当中流体压强、裂缝宽度以及裂缝长度随时间变化之间的关联性。
从实验结果当中可以发现，在30°和60°的射入角条件下，裂纹周边以及地下压力均为出现显著的变化。
在裂纹向内侧转移时，地层压力逐渐升高，并达到最大值，与裂缝接近的区域表现出尖核状态的应力分布。
与裂缝相隔较远的区域，其应力呈现椭圆形状样式分布。
并且从实验数据当中还可以发现，如果距离裂缝越远，地层所受到的压力也会变得更低。
在裂缝当中，流体压强伴随着裂纹出现的时间增加而迅速
增长，当其达到地层破裂压力的临界点之后，流体压强便会快速下降，最终走向平衡。
详细实验数据为：在实验进入到0-15s 时，在井筒周围。
60°射孔裂纹当中的流体压强超过30°射孔裂纹当中的流体压强。
该数据直接证明了射孔入射角越大，地层产生破裂所需要的应力也就会越大。
2.2.2射孔长度对对裂缝延展规律的影响分析合理的射孔长度能够帮助其穿越污染区域，降低井筒效应对裂缝延伸所产生的影响。
选择射孔长度和井筒半径之间的比例值，计算射孔长度对裂纹延展所造成的影响。
在该实验当中，工开展了6个计算模型的模拟，其比例值以此为1.0、1.5、2.0、
3.0、
4.0、
5.0射孔入射角均为45°。
实验结果显示，射孔长度和井筒半径之间所呈现的比例值越高，需要重新进行定向的距离就会越长。
同时在转向位置产生直径较大的裂缝，能够帮助工作人员进行压裂液流入以及支撑剂的补充。
2.2.3射孔相位角对裂缝延展规律的影响分析在开展压裂施工作业时，为了让压裂效果得到保障，通常会选择相对较小的相位角。
例如在本实验当中，若相位角为30°，先延伸的裂缝会对之后延伸的裂缝产生极强的抑制效果，逼迫射孔位置较大的裂缝出现无规律性的方向变化，由此使其无法产生有效的裂缝。
若射孔相位角为45°，那么该裂缝的干扰效果便会明显减小。
在同样的施工作业周期当中，射孔方位角更低的裂缝延伸长度超过射孔相位角相对更大的裂纹。
凭借上述分析后不难发现，在针对压力进行设计的过程中，必须要基于工程的实际情况进行射孔相位角的选取。
若相位角过大或者过小，都会产生极强的摩擦阻力，不利于接下来施工作业的顺利开展。
3结语
通过对实验结果的分析，证明了定向射孔参数对压裂裂缝
扩展规律将会产生巨大的影响。
因此相关工作人员必须要谨慎进行定向射孔参数的选择，只有这样，才能达到最为理想的施工效果。
参考文献:
[1]陈军斌,魏波,王汉青.定向射孔参数对压裂裂缝扩展规律的影响[J/OL].断块油气田,2017,24(03):391-395.
[2]虞建业,沈飞,顾庆宏,任双双.水平井射孔参数对压裂起裂压力的影响[J].油气地质与采收率,2011,18(01):105-107+110+118.
[3]姜浒,陈勉,张广清,金衍,赵振峰,朱桂芳.定向射孔对水力裂缝起裂与延伸的影响[J].岩石力学与工程学报,2009,28(07):1321-1326.
作者简介：李晖（1987-）男，汉族，河北省任丘市市人，助理工程师，主要从事现场射孔工作。
175。