水平井定向射孔压裂技术

随着钻井技术的发展 ，水平井开采技术 以其大大 提 高与 地 下油 气 的接 触面 积 的优 势 ，在 目前 的油 气钻 探 中应用 越来 越 多 ，与之 相对 应 的射 孔技 术也 在不 断 发展 ， 当前各 个 油 田通 常采 用 的是 常规 的射 孔 技术 ，但 是 由于 射 孔技 术 方 向的 定位 非常 难 掌握 ，在 油 田的 实 际开采 和 勘 探 过 程 中 ，常 规 的射 孔 技 术 就 有 很 大 的局 限 性 。 因 此 ，水 平井 定 向射 孔 技术 是 目前 的一 项 比较 先进 的射 孔 技 术 ，它 能够 解决 常 规射 孔方 向难 以掌握 的 局 限性 ，能 够 很好 地 确定 起裂 方 向 ，但 是 由于地 层 条件 的不 同 ，方 位 角和 水平 地应 力会 对 定 向射孔 技术 有 一定 的影 响 ｕ叼 。 本文首先介绍了水平井的定向射孔压裂技术原理 ，然后 分析了定向射孔的影响因素 ，最后简要介绍 了其矿场应 用 情况 。
２０１ ６年第５期
水 平井定 向射子Ｌ压裂技术

刘 青 良 中石化 江 汉石 油工 程有 限公 司测 录井 公司 ，湖 北潜 江 ４３３１ ２３
摘 要 水 平 井定 向射 孔 压 裂技 术作 为一种 新 型 的 水平 井 开采 技 术 已在 国 内外 广泛 应 用 ，但技 术还 不完 善 ，仅 立 足 于裸眼的情况 ，在开发 裂缝时 ，存在着一些因素影响起裂的方向 ，从而导致人工水力压裂的裂缝的形态分布复杂。 针 对 这些 因素 的影 响 ，通 过 实验 研 究分析 了优 化 射孔 的措 施 ，以及 确 定定 向射 孔 的方位 角和 水平 应 力差 的方 法 ，正 确 认 识 了应 力的分 布 和起 裂压 力的 范 围 ，从 而对 现场 施 工和射 孔优 化 具有 重要 的指 导意 义 。 关键 词 定 向射孔 ；压 裂技 术 ；水 平井 ；方位 角 ；水平应 力差 ：起 裂压 力 中图 分类 号 ＴＥ３ 文献 标 识码 Ａ 文 章编 号 ２０９５－６３６３（２０１６）０５－０１２３—０２
２ 水平井定向射孔的影响因素分析
定 向射 孔 技 术 广 泛 应 用 于 油 、 气井 完 井措 施 的整 个 过程 中 ，其 对 水力 压裂 以及人 工 水力 裂缝 的形态 有很 大 的影 响 。人工 水 力裂 缝在 没有 受Ｎ ＃Ｉ－界干扰 的情 况 下 ， 裂缝会沿着垂直于最小主地应力 的方向延伸 ，但是井眼 和 炮 眼这 两种 集 中应 力 也会 影 响裂 缝 的形态 分 布 。射孔 方 向 与最 大水 平 地应 力 的方 向的夹 角 以及水 平地 应 力 的 相 差 值不 同都会 对裂 缝 的形 态和 断 裂位 置产 生 不 同 的影 响 ，定 向射孔 不 能很 准确 地 找到 最 大地 应力 的方 向 ，因 此 ，很容 易产 生 一些 形态 奇怪 的弯 曲缝 、多纹路 裂 缝等 ， 会 使 压裂 液 的效 率 降低 ，出现脱 砂 困难 或压 裂 施工 过程 中净压 力 过 高等 问题 。所 以 ，针 对这 些 问题 ，结合 实验
１ 水平 井 定 向射 孔 压裂 技 术原理
定 向射 孔 技 术 是 运用 输 油管 道 传 输 射 孔 枪 的方 式 进行射孔作业的一项工程技术 ，利用油管把射孔枪输送 到 我们 要 开采 的 地层 附近 ，然后 运用 磁 定位 对射 孔 枪进 行 准确 定 位 ，让射 孔 枪准 确对 准 要开 采 的地 层 ，从 油管 的中下 方放 入 陀螺测 井仪 ，用 它测 出定 向射 孔 的方位 角 ， 如 若方 位 角不 合 适 ，得 不到 所 需数据 值 ，可 以通 过 转动 油 管来 使 射孔 枪对 准 孔 眼 ，实现 定 向射 孔 。有些 地 层 中 还存在着斜井 ，这种情况也主要是依据水平井定 向射孔 的原理进行施工 ，在施工过程中主要是依靠射孔枪 的重 力 完成 定 向 ，也 就是 在重 力 作用 下 ，装 有射 孔 弹 的弹架 会 旋转 ，通过 控 制射 孔弹 的 方 向和重 力 方 向 的夹角 来实 现 斜井 的 定 向射孔 。
由表 ｌ可 以得 出 ：在 水 平 应 力 差 不 变 的条 件 下 ， 当定 向射 孔 的射 孔方 位角 较 小 ，破裂 压 力也 较 小时 ，人 工 水 力裂 缝会 沿着 定 向射 孔 的方 向起 裂 ，产 生 的是 一条 很 整 齐规 则 的双 翼平 直缝 或双 翼 弯 曲缝 。随 着射 孔 方位 角的增大 ，破裂压力增大 ，应力集中的最大值也会变化 ， 导致 人 工水 力 裂 缝 的方 向不 沿 着 定 向射 孔 的方 向起 裂 ， 而是 沿着 最大 水 平地 应力 的方 向开始 起 裂 ，就会 产 生一 条 双翼 转 向缝 ，这条 缝是 穿过 微环 面 的一 条双 翼 的裂 缝 。 在 射孔 方 位 角从 小到 大 的变化 过 程 中 ，会 出现一 个 临界 角度 ，在 这个 临 界值 处裂 缝 会 同时在 两 个位 置起 裂 ，形 成不 对称 的 多裂 缝 。在地 应 力状 态 一定 的条 件 下 ，随着 定向射孔的射孔方位角不断增大 ，水力裂缝的起裂的困 难和弯曲程度也不断增大 ，产生水力裂缝的破裂压力也 随之 增大 ，水力 裂缝 的裂 缝转 向半径 也逐 渐增 大 ，同时 ， 在产生不对称的多裂缝的时候 ，破裂的压力和裂缝的转 向半 径也 会达 到最 大值 。
对 定 向射 孔 的影 响 因素进 行全 面 的分 析 ，从 而 改善近 井 地 层 的导 流 能力 ，提 高射 孔完 井 效率 ，有 利 于完 井和 压 裂 施 工 的进 行 。
结 合 实 际 情 况 与 相 似 标 准 ，运 用 大 型 真 三 轴 水 力 压 裂物 理 模拟 实验 进 行研 究 ，设 定 的试验 参 数水 平应 力 差 （ｏ Ｈ—ｏ ｈ）分 别 为 ３ＭＰａ、６ＭＰａ、９ＭＰａ，定 向 射 孔 的 方 向与最 大水 平 主应 力方 向之 间的夹 角 为 ０，其 值 分别 为 ０。、３Ｏ。 、４５。和 ６０。。表 １为 实验 结果 数据 表 。