定向射孔及其应用

定向射孔可减少压裂期间的流动阻力和磨阻摩压力。较宽的次生裂允许可以使用大尺寸和高浓度的支撑剂，同时用低粘度，低损害轻的流体来改善裂缝导通性，在弱胶结油藏或地层（应力变化大的地层），适当定向的射孔可增加地层中射孔孔道的稳定性以期降低出砂脱砂量。     

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超正压射孔与加砂压裂联作是在射孔的同时向地层施加超过地层破裂压力的压力，使地层产生裂缝，随即加入前置液，充分利用射孔产生的裂缝，压开地层，使裂缝尽可能沿着射孔方向延展，降低加砂压裂难度，改善储层渗流状况。文章介绍了超正压射孔与加砂压裂联作的工艺技术原理、技术特点、工艺流程，以及该联作技术在白马庙气田的应用。并提出：① 对于中、深井或老井采用油管施工井筒摩阻高，泵压高，可能超出油套管或井口安全承压值，对此类井可考虑采用环空进行联作施工，降低施工泵压及施工难度；②联作管柱可考虑采用筛管加73枪或89枪的组合，同时结合环空进行施工，不但可以满足正常加砂，并且不必进行丟枪作业，减少了施工工序，也避免了丟枪压力值可能超高的不利因素；③超正压射孔时可考虑采用60°相位角，使射孔裂缝分布比90°相位角的射孔裂缝更为合理，使加砂压裂更易进行压后评估和经济评价分析。     

射孔对水力压裂多裂缝的影响

为了深刻认识射孔方式如何影响水力压裂的多裂缝问题,在对已报道的实验结果及文献的研究基础上,采用了理论模拟、实例剖析、归纳总结等手段,得到以下结果:(1)射孔方式影响人们对压裂施工压力的大小与多裂缝条数多少的判断.不利的射孔深度、射孔方式能够增加施工压力,影响对等效裂缝条数的判断,减小裂缝的有效宽度,造成加砂压裂困难.(2)射孔方位与多裂缝的形成密切相关.对于具有不利的地应力对比的构造或改造目的层而言,能够造成同方位的多裂缝,导致加砂压裂困难,此时应根据地应力状态选择合理的射孔方式;不同的射孔方式还可能直接造成不同方位的多裂缝,影响压裂改造的效果.(3)射孔长度影响多裂缝的条数.对于裂缝性地层而言,射孔长度与多裂缝条数有着直接的关系,同样影响着加砂压裂的成功与否,而适当缩短射孔段长度对石炭系地层的压裂改造有着积极的意义.结论为:射孔对水力压裂改造中的多裂缝现象具有重要的影响和支配作用.     

水平井压裂多簇射孔孔眼动态开启过程分析

针对分簇射孔压裂水平井,研究清楚多个裂缝的起裂过程,有利于优化簇间距离;采用何种工艺措施能够降低施工压力,促进多簇射孔孔眼开启,也是水平井压裂需要解决的关键问题。本文采用理论与实例分析相结合的方法,剖析了某口水平井第一段裂缝起裂过程。分析表明:早期注液阶段,第一个射孔眼优先破裂开启后,第二个开启的射孔孔眼位于不受应力干扰的另一簇射孔上;酸蚀作用以后,破裂压力大幅度降低,使得多个射孔孔眼相继破裂;支撑剂段塞的加入有利于提高施工排量、降低施工压力。本文的研究结果有助于理解不同簇射孔的开启过程;同时提出了合理的降低施工压力的措施,对于顺利施工有指导意义。     

定向射孔陀螺工艺的讨论和研究

射孔是石油勘探与开发工程常见的技术,尤其是定向射孔在石油勘探与开发应用中越来越普及.定向射孔可以使射孔孔道和多级复合高能气体压力有效作用于最大地应力方向上,这样可以形成较宽的裂缝,可以改善裂缝导流能力,进而提高压裂效果.与此同时在特殊的地质环境中,采取定向射孔可以有效降低孔道的出砂量,该技术可以为特殊施工作业提供有效的...     

段塞式加砂技术在页岩气缝网压裂中的应用

页岩储层裂缝扩展及延伸机理不同于常规储层,且微裂缝发育,压裂液滤失量大,常规的连续阶梯状加砂压裂工艺在页岩气开发中不适用。段塞式加砂工艺采用段塞＋中顶＋段塞的不连续加砂模式,具有降低近井摩阻、提高裂缝复杂程度实现缝网压裂、提高施工成功率等作用。此技术在国内某页岩气井压裂施工中得到了应用,施工一次成功率100％,并取得了较好的产能。     

天然裂缝滤失计算和控制技术应用

引用天然裂缝滤失系数和基质滤失系数的指数关系式,对塔里木油田裂缝性K气藏小型测试压裂的压降分析,计算出K气藏天然裂缝滤失系数为10-3~10-2m/min1/2级别;净压力控制在10 MPa以内,即能将裂缝滤失系数控制在基质滤失系数的10倍以内。现场应用表明,使用多级高质量浓度段塞和大段塞量是控制K气藏加砂压裂净压力和天然裂缝滤失的有效措施之一。塔里木油田裂缝性砂岩储层加砂压裂的段塞级数为4—6级,质量浓度60~520 kg/m3,体积7~15 m3,段塞量增加1倍,平均净加砂量增加1.5倍。研究结果对类似天然裂缝发育储层的裂缝滤失规律研究和加砂压裂优化设计有很好的借鉴意义。     

涪陵页岩气田平桥区块深层气井压裂工艺优化与应用

涪陵页岩气田平桥区块深层页岩主力层位垂深约为3 900～4 100 m,地层倾角较大且位于强挤压应力区,地层压裂改造效果受限。采用实验模拟与现场工艺试验相结合的方法对深层压裂工艺优化开展研究。结果表明,工艺优化主要包括：①优化段间距,使之介于45～50 m;②采用定向3簇射孔可在一定程度上避免深层裂缝的顺层延伸问题,同时保证裂缝具有一定的复杂程度;③快速提高前置胶液的施工排量,然后在减阻水携砂阶段,呈阶梯式提高施工排量,有利于初期形成一定宽度的主缝,增加后期裂缝的复杂程度;④单段施工规模应控制在1 900～2 000 m³。研究成果所形成的新工艺与常规工艺相比,缝内净压力增加了12.5%,平均砂液比提高了75.56%,平均单段产气量提高了114.90%,具有广阔的应用前景。     

冀中凹陷高家堡地区异常破裂压力储层

针对冀中凹陷高家堡地区储层破裂压力异常高、压裂裂缝?、加砂难、易砂堵的特点,结合地层倾角测井资料、三轴岩石力学试验参数和室内kaiser地应力测试资料,从孔径、孔密、孔深、相位角、打开程度等参数进行了降低储层破裂压力的射孔优化设计,根据优化的射孔方案,配合多级段塞压裂工艺、20~40目和30~50目的中小粒径组合陶粒工艺、增大井底注液压力工艺措施,有效降低了冀中凹陷高家堡地区异常破裂压力储层的破裂压力,大大提升了该地区压裂改造的平均砂比和加砂规模。     

致密砂砾岩气藏储层改造关键技术研究

致密砂砾岩气藏储层由于岩性复杂、非均质性强,加砂压裂时面临易产生多裂缝及施工难度大等难题,以新场须四下亚段砂砾岩储层为例,通过对产生这些难点的原因进行分析,提出了具有针对性的措施.研究结果表明,可采取减小井斜度、优化射孔及段塞技术来控制多裂缝的产生,从而减少施工过程中压裂液的滤失量;针对不同特征的储层,优化了压裂施工的...     

高排量反常砂堵现象及对策分析

砂堵是严重的工程事故,长期的加砂压裂施工经验认为,通过提高排量可以提升缝内净压力从而增加水力裂缝宽度,以防止砂堵。但在国内某油田的加砂压裂施工中却出现当排量高于一定值以后,反而会比排量较低时更容易形成砂堵的情况。为此,首先归纳总结了形成砂堵的3种主要机理,即储层的地质特性、施工参数与材料的选取不合理、裂缝宽度过窄,分析认为裂缝宽度不足是形成该现象的主要原因;然后在前期研究成果的基础上,建立了同层平行多裂缝和穿隔层裂缝的宽度模型,模拟了排量上升、裂缝宽度减小的现象,分析了模型中各参数的敏感性,认为多裂缝模型中的主控因素是杨氏模量和泊松比,而穿隔层模型中的主控因素是隔层外的最小水平主应力;最后提出了安全压力区的概念,将施工压力稳定在安全压力区内可以预防反常砂堵。该研究成果对于提高裂缝型和薄隔层储层的加砂压裂施工成功率具有重要的指导意义。     

低渗油田水力压裂控缝因素FracproPT模拟分析

油气井进行水力压裂时,针对影响裂缝高度的因素,选用合理的控缝措施显得尤为重要。本文针对西北某油田,选用合理的参数进行了正交实验,对射孔段厚度、排量、应力差、杨氏模量、断裂韧性和压裂液粘度这六个影响缝高的因素利用FracproPT压裂模拟软件进行了模拟分析,得出了其影响规律,并针对此规律对该区块压裂改造施工给出了相应的控缝措施。在对该区块压裂施工参数优化模拟中,通过运用百目砂间隔注入形成人工隔层和变排量加砂技术,成功的控制了压裂裂缝的高度。     

川西地区复合射孔技术的应用研究

川西地区90%以上气井采用后期射孔完井并配合加砂压裂改造的复合技术。结合川西地区致密砂岩气藏低孔渗的地质特点，对复合技术进行了研究。通过对该技术的作用机理分析，提出了复合射孔在川西地区的主要应用目的,并结合地质条件给出了优化设计的方案。通过现场应用，提出了相关的施工注意事项。现场应用证明，复合射孔的应用克服了常规射孔穿深浅、存在压实伤害等缺点，达到了降低地层破裂压力、改善渗流条件的目的。特别是其有效降低致密砂岩地层破裂压力的特点，为川西地区高破裂压力气藏的开发提供了新的思路。     

射孔参数对水力压裂效果的影响实例分析

低孔低渗储层需要通过压裂改造才能获得产能,而射孔参数的选择直接影响到低孔低渗储层压裂改造的效果及成功率。通过研究射孔参数对压裂施工影响及现场应用实例对比,得出：射孔深度对施工压力有一定影响,但是影响较小;射孔方位影响到施工压力、裂缝转向以及裂缝形态,它影响到施工的成败;射孔高度影响压裂改造效果．尤其是对有底水的复杂储层。     

高压水射流射孔井眼应力数值模拟研究

水力射孔技术是一种新型完井方式,利用深穿透水力射孔技术辅助定向压裂,可实现油层改造和油井增产。考虑套管水泥环的影响,采用有限元理论结合ANSYS软件计算了高压水射流水力射孔井眼周围的应力,重点分析了水力射孔参数对井周应力的影响规律,初步研究了直井水力压裂时水力射孔对裂缝起裂的影响。计算结果表明,沿最大水平地应力方向布孔时,孔眼根部的周向拉应力最大,裂缝将会在孔眼根部起裂;选择合理水力射孔参数可有效降低地层破裂压力。研究结果可为高压水射流水力射孔辅助定向压裂提供参数优选的依据。     

相位对斜井射孔破裂压力的影响

斜井破裂压力是压裂设计的一个重要参数,一般只能从已知射孔方位角来预测该参数。但现场采用的是非定向射孔,缺乏相应破裂压力的预测方法,而传统的破裂压力计算方法并没有获得非定向射孔井破裂压力的变化规律。为此,针对射孔斜井的主应力与射孔夹角未知的情况,利用应力分析及裂缝起裂机理,分析相位对斜井破裂压力的影响,并分析了多缝破裂压力的变化及破裂压力与裂缝延伸条数的关系。结果表明：当射孔方位角变化,各个射孔破裂压力交替地达到最大、最小值,在某个方位角,相应有多个破裂压力;其中最小破裂压力对应射孔处裂缝最先产生,通过优化射孔参数可降低裂缝起裂压力、优化裂缝延伸参数。这为优化压裂设计、降低施工风险及提高后期改造效果提供了依据。     

水平井限流压裂射孔参数优化

水平井限流压裂主要是经过射孔孔眼产生的节流摩阻实现的,因而,裂缝所对应的射孔参数是实现限流压裂的关键。目前,国内外文献关于限流压裂的射孔优化大部分没有结合压裂模型,也没有给出各个射孔簇之间参数的定量关系。文中通过给定水平井段地层和压裂参数,使用拟三维模型计算每一条裂缝所吸收的排量和缝口压力,再结合限流压裂的流量平衡和压力平衡关系,得出了各个射孔簇有效孔眼当量直径间的关系式。计算结果表明:在压裂段储层力学性质和裂缝尺寸设计相同时,每个射孔簇的有效孔眼当量直径从水平井的跟端到趾端依次增加,在孔眼直径相同的情况下,相应的孔眼数和射孔簇的簇长也需要增加;当储层性质变化或者设计缝长不相同时,各个射孔簇的最优孔眼数和簇长可以定量确定。研究结果为限流压裂射孔参数的优化和射孔枪的选择提供了指导。     

射孔水平井爆燃气体压裂裂缝起裂研究

爆燃气体压裂技术可实现水平井的经济高效开采,压裂过程中水平井方位、射孔相位与裂缝起裂密切相关,影响施工成败和压裂效果。应用叠加原理将作用于油水井壁裂缝的复杂载荷分解为单个简单载荷,根据弹性力学、线弹性断裂力学理论,基于两孔相交应力集中的力学模型推导了射孔完井方式水平井井壁处的应力场,得到了爆燃气体压裂井壁岩层动态起裂条件,通过设定与时间相关的井筒推进剂燃烧气体压力脉冲函数,可以实现水平井方位角与射孔相位角及裂缝起裂压力、起裂角及起裂时间关系的迭代求解。算例分析表明,与裸眼井相比,射孔完井裂缝的起裂压力和起裂角受水平井方位角和射孔相位角双重制约,射孔可有效降低爆燃气体压裂水平井起裂压力,不同的水平井方位角对应于不同的最优射孔相位角使起裂压力最低。     

提高致密砂岩气藏压裂效果的定向射孔技术应用研究

由于致密砂岩气藏压裂时,普遍存在的地层高破裂压力和较大的近井筒效应,降低了水力压裂的效果,可能导致压裂施工的失败。根据理论分析,结合真三轴水力压裂模拟实验,得出平行于最大主应力方向定向射孔工艺有助于降低地层破裂压力及近井筒效应,提高压裂效果。基于降低地层破裂压力作用机理分析,对定向射孔与复合射孔等高能气体压裂类射孔工艺进行比较认为,在提高压裂效果的功效上,定向射孔更隹;基于理论分析,开展了以提高致密砂岩气藏压裂效果的定向射孔工艺现场试验,达到了有效降低试验井地层破裂压力及近井筒摩阻的目的,效果明显,为致密砂岩气藏高效压裂提供了新的思路。     

红台2-17低压气藏水平井大型压裂实践

红台2-17井是吐哈盆地台北凹陷红台构造带上的一口水平井,该井最大井斜79.3°,水平段长152m,采用(?)114mm小直径套管完井,射孔层段厚度88.5m,射孔后产量极低,火焰高度仅20cm。根据地质特征及井况条件,分别从裂缝形态及方位、射孔厚度、孔眼大小、以及压裂管柱结构等方面进行了精细充分的研究,通过优化设计,确定了小型压裂测试、前置多段塞消除孔眼摩阻、大排量造缝降排量携砂、涂敷砂防止支撑剂回流、施工方案优化等技术措施。红台2-17井大型压裂施工一次成功,施工排量8-10m~3/min,注入压裂液1001m~3,加砂180.4m~3,平均砂比达到31.6%,为国内水平井压裂提供了宝贵的经验。