CN111520113A - 一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，在定面射孔的基础上，调整射孔弹的安装角度，水平井筒两翼的同一定面的几发射孔弹沿垂直井筒轴线方向对称射出，相邻定面的首发射孔弹沿顺时针方向分布。此发明有利于控制压裂裂缝的延伸及扩展，促使近井筒裂缝形成缝网，增强裂缝的导流能力，沟通储层与井筒，可有效改善页岩储层体积压裂效果。

Description

一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法

技术领域

本发明涉及页岩气开发及增产技术领域，具体设计一种常压页岩储层水平井体积压裂中的射孔方法。

背景技术

页岩储层具有低孔、低渗等特点，必须经过压裂改造才能获得高产。目前多采用水平井分段水力压裂技术对页岩储层进行体积压裂改造。射孔作为水力压裂过程中的关键环节，既能联接储层与井筒，又能控制裂缝的延伸与扩展，促进复杂裂缝和裂缝网络的形成，有效完成储层体积改造。

目前应用较为广泛的射孔方式有螺旋射孔、定向射孔和定面射孔。这几种射孔方式均可以在一定程度上降低裂缝起裂压力、形成复杂的近井筒裂缝，但各自存在一定的局限。螺旋射孔形成的裂缝随机扩展，彼此之间连通性差，难以形成裂缝网络；定向射孔穿深波动，形成的孔周为裂缝和近井筒裂缝多沿平行于井筒轴线方向延伸，较难形成横向裂缝；定面射孔形成的不同裂缝面之间连通较随机，难以控制主缝延伸扩展。

发明内容

本发明提供一种页岩储层水平井的射孔方法，以控制裂缝的延伸及扩展，形成复杂裂缝及裂缝网络，改善页岩储层体积压裂。

本发明按以下技术方案实现：

一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，该施工方法如下：

获取页岩储层关键地质参数；

确定靶区，设计水平段长度，选择射孔层段及位置；

确定布缝模式；

选择射孔器；

进行定面射孔作业。

进一步，获取页岩储层关键地质参数包括：采用岩心分析的方法获取储层的孔隙度、渗透率、储层有效厚度、垂向渗透率与水平渗透率的比值参数；若没有岩心，可用测井解释的方法获取上述参数。

进一步，选择射孔位置包括：根据已获取的储层地质参数确定射孔层段及位置，选择较高的射孔密度以获取较大的产能。

进一步，确定布缝模式：根据储层地质条件，确定预期形成的裂缝类型，或建立储层地质模型优化裂缝参数，确定布缝模式。

进一步，根据储层关键地质参数，建立地质模型，设置不同的裂缝间距、裂缝长度、裂缝类型参数，优化选取预期形成的裂缝。

进一步，根据预制裂缝的类型选择射孔枪和射孔弹，包括：

由于水平井水平段长度为几百米甚至上千米，要求射孔作业成功完成，因此选用有枪身射孔枪；

若预制近井筒裂缝延伸较远为多向横切裂缝或者大型平行裂缝时，选用超深穿透射孔弹；

若预制近井筒裂缝密度较大为网状裂缝时，选用高孔密大孔径射孔弹。

进一步，根据预制裂缝类型设置同一定面相邻射孔弹之间的夹角，包括：

同一定面的不同射孔弹沿基准面对称射出；

设置相邻射孔弹之间夹角≥45°；

上述的每个射孔弹之间的夹角保持相同。

进一步，根据预制裂缝形态设置相邻定面交错的角度，包括：

跟据预制裂缝模式确定相邻定面之间的距离

每一定面的首发射孔弹垂直于井筒轴线射出，不同定面的首发射孔弹射出方向不同，顺时针方向排列；

设置首发射孔弹交错角度介于60°-90°；

每个相邻定面的交错角相同。

进一步，根据所选射孔位置进行射孔作业，包括：

下放水力压缩封隔器；

选用压力起爆装置连接射孔枪，与射孔枪同时下井，用油管输送到达预定井深后，通过地面施加一定的压力引爆；

延迟预定时间引爆点火头，点火射孔弹进行定面射孔。

本发明有益效果：

一、加强各个射孔通道的联系，增强裂缝之间的连通性，增强不同射孔定面之间的联系，改善以往常用射孔方法难以形成复杂裂缝的局限；

二、有效控制裂缝的延伸扩展及相互作用，利于形成裂缝网络；

三、能够增强裂缝的导流能力，大大提高页岩储层的改造体积，对于页岩气藏的开发有重要意义。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明的方法流程图。

图2是本发明中射孔作业的一种方法流程图。

图3是本发明的地质建模优化裂缝条数、裂缝间距示意图。

图4是本发明的相邻射孔***角示意图。

图5是本发明的相邻定面交错角度示意图。

图6是本发明实施例地质建模优化射孔密度示意图。

图7是本发明实施例射孔方向与最大水平主应力方向的夹角示意图。

图8是本发明实施例破裂压力随射孔方向与最大水平主应力的夹角变化曲线。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示为本发明的一个方法流程图，下面参考图1对本发明进行详细说明。

一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，包括以下步骤：

步骤一：获取页岩储层关键地质参数；

步骤二：确定靶区，设计水平段长度，选择射孔层段及位置；

步骤三：确定布缝模式；

步骤四：选择射孔器；

步骤五：进行定面射孔作业。

以下针对步骤一中的方法作进一步详述：

获取储层地质参数：根据地质勘探资料，通过岩心分析及测井解释等方法，获取储层的渗透率、孔隙度、储层有效厚度、泊松比、地层压力和井底流动压力等关键参数。

以下针对步骤二中的方法作进一步详述：

根据储层地质条件选择射孔层段，以准确打开压裂目的层。

按照储层参数建立页岩储层地质模型。选用Fracpro或者其他模拟软件，设置不同的裂缝参数和射孔参数，如裂缝间距、裂缝条数、射孔密度和射孔方向与最大水平主应力方向的夹角等，模拟压裂射孔过程，根据裂缝参数和射孔参数对压裂结果的影响优化选择布缝模式。

以下针对步骤三中的方法作进一步详述：

根据储层地质条件，确定预期形成的裂缝类型，或建立储层地质模型优化裂缝参数，确定布缝模式。

具体的，根据储层关键地质参数，建立地质模型，设置不同的裂缝间距、裂缝长度、裂缝类型参数，优化选取预期形成的裂缝（如图3所示）；设置不同的射孔密度和射孔方向与最大水平主应力方向的夹角，优化选取射孔方式。

以下针对步骤四中的方法作进一步详述：

根据预制裂缝类型选择射孔器。射孔器包括射孔枪和射孔弹。由于水平井水平段长度很长，一般为几百米甚至上千米，要求射孔作业一次成功，因此选用有枪身射孔枪，易于输送，同时能够保护井筒和套管；

预制裂缝的形态不同，选用的射孔弹也不同。若预制裂缝延伸较远且为大型平行裂缝或多向横切裂缝，可选用超深穿透射孔弹；若预制裂缝密度较大且为复杂的网状裂缝，则可选用高孔密大孔径射孔弹。

以下针对步骤五中的方法作进一步详述：

按照上述步骤中选取的射孔层段，采用选择的射孔器进行射孔作业。具体的，包括以下流程：

下放水力压缩封隔器；

由于水平井需要射孔的层段长，因此选用输送能力强的油管输送方式。用油管将连接有***的射孔枪输送至预定井深层段，引爆点火头。水平井的起爆方式选用压差起爆，使用压力延时***，以保证射孔瞬间的负压，同时起到保护储层的作用。

如图2为本发明的射孔作业的方法流程图，根据图2对射孔作业进行说明。

根据预制布缝模式确定射孔定面之间的距离。

调整射孔弹的安装角度，设置同一定面相邻射孔弹之间的夹角（如图4所示）。若夹角<45°，相邻射孔间易产生应力干扰，裂缝在近井筒处即发生沟通，不利于裂缝扩展。因此设置夹角≥45°，有利于减弱缝间干扰，避免裂缝过早沟通，有利于增加裂缝条数，扩大裂缝规模。同时，保证每个夹角相等。

设置相邻射孔定面的交错角度。相邻定面的首发射孔弹沿垂直于井筒轴线射出，射出方向不同且沿顺时针方向排列，首发射孔弹交错角度介于60°-90°（如图5所示），利于形成大型平行裂缝和复杂的近井筒缝网。设置各交错角度相等，使不同射孔定面既有交错又有重叠部分，有利于不同定面的裂缝相互沟通，增强裂缝的导流能力。

实施例，建立地质模型选择射孔参数，优化布缝模式。

根据获取的储层地质参数建立地质模型，在模型中预制井筒，选择射孔位置后，模拟不同射孔密度下的射孔作业（如图6所示），选取适当的射孔密度。射孔方向与最大水平主应力方向的夹角θ（如图7所示）对岩体破裂压力影响极大。当θ=0°时，即射孔方向与最大水平主应力方向一致，此时裂缝沿着最大水平主应力方向延伸不发生偏转，虽然破裂压力最小，但是不利于形成形态复杂的压裂裂缝。当θ不为0°时，裂缝朝最大主应力方向发生明显的偏转，此时则需要消耗更多的能量，因此破裂压力随着射孔方向与最大水平主应力方向的夹角的增大而增大。建立扩展有限元模型，得到破裂压力随射孔方向与最大水平主应力方向的夹角变化的趋势图（如图8所示），即可选择合适的夹角进行射孔。

综上，本发明提供了一种常压页岩储层水平井体积压裂进程中的一种射孔方法，在定面射孔的基础上，调整射孔弹安装角度，使水平井筒两翼同一定面的几发射孔弹沿垂直井筒轴线方向对称射出，不同定面的首发射孔弹沿顺时针方向分布。此发明有利于控制压裂裂缝的延伸及扩展，促使近井筒裂缝形成缝网，增强裂缝的导流能力，沟通储层与井筒，可有效改善页岩储层体积压裂效果。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，其特征在于：

获取页岩储层关键地质参数；

确定靶区，设计水平段长度，选择射孔层段及位置；

确定布缝模式；

选择射孔器；

进行定面射孔作业。

2.根据权利要求1所述的一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，其特征在于：

获取页岩储层关键地质参数包括：采用岩心分析的方法获取储层的孔隙度、渗透率、储层有效厚度、垂向渗透率与水平渗透率的比值参数；若没有岩心，可用测井解释的方法获取上述参数。

3.根据权利要求1所述的一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，其特征在于：

选择射孔位置包括：根据已获取的储层地质参数确定射孔层段及位置，选择较高的射孔密度以获取较大的产能。

4.根据权利要求1所述的一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，其特征在于：

确定布缝模式：根据储层地质条件，确定预期形成的裂缝类型，或建立储层地质模型优化裂缝参数，确定布缝模式。

5.根据权利要求4所述的一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，其特征在于：

根据储层关键地质参数，建立地质模型，设置不同的裂缝间距、裂缝长度、裂缝类型参数，优化选取预期形成的裂缝。

6.根据权利要求4所述的一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，其特征在于：

根据预制裂缝的类型选择射孔枪和射孔弹，包括：

由于水平井水平段长度为几百米甚至上千米，要求射孔作业成功完成，因此选用有枪身射孔枪；

若预制近井筒裂缝延伸较远为多向横切裂缝或者大型平行裂缝时，选用超深穿透射孔弹；

若预制近井筒裂缝密度较大为网状裂缝时，选用高孔密大孔径射孔弹。

7.根据权利要求4所述的一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，其特征在于：

根据预制裂缝类型设置同一定面相邻射孔弹之间的夹角，包括：

同一定面的不同射孔弹沿基准面对称射出；

设置相邻射孔弹之间夹角≥45°；

上述的每个射孔弹之间的夹角保持相同。

8.根据权利要求4所述的一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，其特征在于：

根据预制裂缝形态设置相邻定面交错的角度，包括：

跟据预制裂缝模式确定相邻定面之间的距离

每一定面的首发射孔弹垂直于井筒轴线射出，不同定面的首发射孔弹射出方向不同，顺时针方向排列；

设置首发射孔弹交错角度介于60°-90°；

每个相邻定面的交错角相同。

9.根据权利要求1所述的一种常压页岩储层水平井体积压裂的射孔施工方法，其特征在于：

根据所选射孔位置进行射孔作业，包括：

下放水力压缩封隔器；

选用压力起爆装置连接射孔枪，与射孔枪同时下井，用油管输送到达预定井深后，通过地面施加一定的压力引爆；

延迟预定时间引爆点火头，点火射孔弹进行定面射孔。

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