水平井水力压裂射孔方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气田开发领域，具体涉及水平井水力压裂，特别是，即一种水平井水力压裂射孔方法。
【背景技术】
[0002]水力压裂是一项用于开发低品位油气资源的重要技术，而水平井多段压裂是非常规资源如页岩气，致密油气开发的关键技术之一。目前水平井分段压裂方式主要有滑套和桥塞两种，其中桥塞分压方式需要和分簇射孔技术配合使用，目的是为水力压裂施工提供通道，在地层形成被支撑的人工裂缝，为油气流动提供通道。
[0003]目前在水平井实施分簇射孔时，通过分次引爆射孔枪，在一个改造段内形成2-6个射孔簇，每簇射孔长度0.5-2m，多采用60度相位角螺旋射孔，孔眼密度8-20孔/m，因此每个射孔簇形成10-40个射孔孔眼。由于单簇射孔长度较长，孔眼数量较多，且在水平井筒中螺旋布置，压裂时易引起近井筒水力裂缝的扭曲，从而增加近井筒摩阻，加大施工砂堵风险，特别的，在异常高应力地区，由于地面施工能力的限制，增加的近井筒摩阻可能导致无法压开地层，无法在地层形成人工裂缝，从而影响改造效果。
[0004]综上所述，现有技术中存在以下问题:水平井水力压裂施工时，破裂压力较高，影响储层与井筒的连接程度。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种水平井水力压裂射孔方法，以降低水平井水力压裂施工时的破裂压力。
[0006]为此，本发明提出一种水平井水力压裂射孔方法，对水平井进行水力压裂，所述水平井水力压裂射孔方法包括:
[0007]使水平井单簇射孔内的所有射孔孔眼均位于同一平面内，且该平面平行于水平井所在地层的最大主地应力方位。
[0008]进一步地，所述水平井水力压裂射孔方法具体包括:
[0009]步骤A:根据需要实施作业的储层特征参数来确定射孔作业的射孔位置；
[0010]步骤B:根据确定的射孔位置，将射孔装置下入到预定位置；
[0011]步骤C:通过射孔，在套管壁上形成位于同一平面的射孔孔眼，该平面平行于最大主应力方位；
[0012]步骤D:通过在具有上述射孔孔眼分布的套管中进行压裂，形成平行于最大主应力方位的水力裂缝。
[0013]进一步地，步骤B中，所述射孔的装置为水力喷砂器或者射孔枪。
[0014]进一步地，步骤C中，所述射孔的方式采用地面栗注或者击发火药。
[0015]进一步地，所述射孔孔眼的相位角为60度或者90度，单簇射孔有6个或者4个所述射孔孔眼。
[0016]进一步地，每个所述射孔孔眼的穿透深度超过0.5倍水平井的井筒直径。
[0017]进一步地，所述水平井水力压裂射孔方法用于桥塞分段压裂中的桥塞与射孔连作工艺方法中。
[0018]进一步地，所述水平井水力压裂射孔方法用于水平井喷砂分段压裂中的喷砂射孔工艺方法中。
[0019]通常情况下，在裸眼井中，地层首先沿着平行于井筒方向也就是水平最小主应力方向起裂，而后转向最大主应力方向；而在螺旋布置的射孔井中，由于射孔孔眼方向各异，因而会导致同时在几个方向的孔眼进液使得地层破裂，同样裂缝起裂后就转向最大主应力方向。因此，以上方法都会导致裂缝在近井筒发生扭曲，增加近井裂缝的弯曲度。相反地，若采用本申请所述射孔方法，由于所有射孔孔眼均处于最大主应力方位，因此裂缝在近井筒不会发生或者发生很小的弯曲。该结论经大量物理模拟实验和数值模型已经得以验证。
[0020]另外，如果岩样切开观察照片:裸眼井可清晰见裂缝转向；传统裸眼射孔则引起的近井筒扭曲；本申请的平面射孔在近井筒附近形成的单一裂缝。
[0021]因而，本发明的有益效果是:可以大幅度降低水平井压裂施工时的破裂压力，且能降低近井筒裂缝的弯曲度，提高储层与井筒的连接程度，从而达到降低压裂施工压力，改善井筒与储层的沟通能力，降低施工成本，提高油气井产能的目的。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的水平井水力压裂射孔方法的射孔孔眼在空间上的分布结构示意图；
[0023]图2为本发明的水平井射孔后的射孔孔眼在最大主地应力方位的俯视示意图；
[0024]图3为本发明的水平井水力压裂射孔方法与裸眼井、传统螺旋射孔的物理模拟实验对比图。
[0025]附图标号说明:
[0026]1一水平井井筒，2一射孔孔眼，3一地层主应力状态，4一地层
【具体实施方式】
[0027]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明。
[0028]图1为水平井射孔形成的孔眼在空间上的分布示意图。在水平井的套管1内的射孔形成在套管壁上均匀分布的多个射孔孔眼2，优选的射孔孔眼数量为4个或者6个，因此射孔相位角(两个孔眼之间的夹角)为90。或者60。(射孔相位角是指相邻两射孔弹之间的空间夹角，是射孔工艺设计的关键参数);射孔形成的4个或者6个射孔孔眼2位于同一平面内，该平面与作业储层(水平井所在地层在射孔处的)水平最大主应力σΗ的方位3平行(oV为地层垂向主应力，oh为地层水平最小主应力，水平井井眼方位也就是套管的走向通常为水平最小主应力方向，压裂形成的裂缝与之垂直)。
[0029]图2为形成的射孔孔眼与套管在最大主地应力方位上的俯视图。如图2所示，所有射孔孔眼2在套管壁1周向上均匀分布，射孔孔眼2到地层4的穿透深度应该大于0.5倍的套管1直径。本发明能够有效降低水力压裂施工破裂压力，并能降低近井筒水力裂缝的弯曲度，从而降低施工砂堵风险，提高井筒与水力裂缝的连通性，最终达到提高油气产量的目的。
[0030]本发明的具体实施步骤如下:
[0031]1)作为水平井水力压裂工艺的前序作业，射孔作业应根据需要实施作业的储层特征参数(考虑水平最大主应力σ Η的方位、地层垂向主应力oV，地层水平最小主应力oh的方位，并对储层进行综合评估，优选好的位置来射孔)来确定射孔位置(确定套管的方向和射孔的方位，射孔垂直于套管方位)，即确定射孔作业在套管上对储层(地层)开孔的位置；
[0032]2)根据确定的射孔位置，将水力喷砂器或者射孔枪下入到预定位置，采用这两种射孔装置，能够保证所有射孔孔眼均位于同一平面内；
[0033]3)通过地面栗注或者击发火药的方式，能够稳定的进行射孔，在套管壁上形成位于同一平面的射孔孔眼，例如，采用射孔枪逐次定位射孔当采用射孔枪逐次定位射孔时，可以分次引爆，一次引爆1个射孔弹，然后拖动射孔管串，4次射孔即可实现；还可以每次射两个孔，然后射孔枪(相位)转动90度，并保证射孔枪的轴向或沿长度方向的位置不变(没有轴向错动)，再射出两个孔，直到套管壁上均匀布置多个射孔，此外还可以采用水力喷射射孔以及在固井套管上预制射孔孔眼手段来实现射孔；(可以采用已有套管固井滑套技术，通常通过在孔眼处充填软物质(比套管软)，压裂时压力达到一定数值即可实现压开地层)该平面平行于作业储层的水平最大主应力方位，同时射孔孔眼需穿透到地层一定深度，以便射孔孔道穿过套管壁附近的应力集中区域，对降低破裂压力有效，例如大于0.5倍的套管1直径，能够使射孔孔道穿过套管壁附近的应力集中区域；
[0034]4)通过在具有以上射孔孔眼分布的套管中进行压裂，可形成平行于最大主应力方位的水力裂缝，裂缝连通性好，能提高增产效果，最终提高压裂效果。
[0035]本发明提供的水平井射孔方法可用于桥塞分段压裂中的桥塞与射孔连作工艺，也可用于水平井喷砂分段压裂中的喷砂射孔工艺。经大型物理模拟实验证实，本发明能最大限度的降低破裂压力，图3为本发明的水平井水力压裂射孔方法(平面射孔)与裸眼井、传统螺旋射孔的物理模拟实验对比图，如图3所示，在相同条件下，本发明的水平井水力压裂射孔方法(即平面射孔)能够降低破裂压力，提高近井筒裂缝的完善程度。另外，从三种实验形成的裂缝形态看也清晰的反映了上述情况。
[0036]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种水平井水力压裂射孔方法，对水平井进行水力压裂，其特征在于，所述水平井水力压裂射孔方法包括: 射孔时，使水平井单簇射孔内的所有射孔孔眼均位于同一平面内，且该平面平行于作业储层的水平最大主地应力方位。2.如权利要求1所述的水平井水力压裂射孔方法，其特征在于，所述水平井水力压裂射孔方法具体包括: 步骤A:根据需要实施作业的储层特征参数来确定射孔作业的射孔位置； 步骤B:根据确定的射孔位置，将射孔装置下入到预定位置； 步骤C:通过射孔，在套管壁上形成位于同一平面的射孔孔眼，该平面平行于作业储层的水平最大主应力方位； 步骤D:通过在具有上述射孔孔眼分布的套管中进行压裂，形成平行于所述水平最大主应力方位的水力裂缝。3.如权利要求2所述的水平井水力压裂射孔方法，其特征在于，步骤B中，所述射孔的装置为水力喷砂器或者射孔枪。4.如权利要求2所述的水平井水力压裂射孔方法，其特征在于，步骤C中，所述射孔的方式采用地面栗注或者击发火药。5.如权利要求1所述的水平井水力压裂射孔方法，其特征在于，所述射孔孔眼的相位角为60度或者90度，单簇射孔有6个或者4个所述射孔孔眼。6.如权利要求1所述的水平井水力压裂射孔方法，其特征在于，每个所述射孔孔眼的穿透深度超过0.5倍水平井的井筒直径。7.如权利要求1所述的水平井水力压裂射孔方法，其特征在于，所述水平井水力压裂射孔方法用于桥塞分段压裂中的桥塞与射孔连作工艺方法中。8.如权利要求1所述的水平井水力压裂射孔方法，其特征在于，所述水平井水力压裂射孔方法用于水平井喷砂分段压裂中的喷砂射孔工艺方法中。9.如权利要求1所述的水平井水力压裂射孔方法，其特征在于，步骤C中，采用射孔枪逐次定位射孔、水力喷射射孔以及在固井套管上预制射孔孔眼手段来实现射孔。
【专利摘要】本发明提供了一种水平井水力压裂射孔方法，对水平井进行水力压裂，所述水平井水力压裂射孔方法包括：使水平井单簇射孔内的所有射孔孔眼均位于同一平面内，且该平面平行于水平井所在地层的最大主地应力方位。本发明可以大幅度降低水平井压裂施工时的破裂压力，且能降低近井筒裂缝的弯曲度，提高储层与井筒的连接程度，从而达到降低压裂施工压力，改善井筒与储层的沟通能力，降低施工成本，提高油气井产能的目的。
【IPC分类】E21B43/11, E21B43/26
【公开号】CN105386746
【申请号】CN201510794657
【发明人】翁定为, 付海峰, 刘玉章, 卢拥军, 毕国强, 梁天成, 梁宏波, 刘哲, 彭翼
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月18日