[发明专利]一种页岩气水平井分段压裂变密度簇射孔方法及射孔枪

说明书

本发明提供了一种页岩气水平井分段压裂变密度簇射孔方法及射孔枪，属于油气田增产开发领域。该方法包括：S1，求取水平井筒方向地应力剖面、纵向地应力剖面和地质甜点及工程甜点；S2，初步确定簇射孔参数；S3，优化簇射孔参数；S4，在S3确定的射孔压裂位置上进行沿水平井筒周向上的射孔，这样，射孔眼分布在一个平面的圆周上；S5，不同射孔簇采用变密度射孔：若沿水平井筒的地应力剖面差异大，则在不同射孔簇采用变密度射孔；S6，如果某射孔簇所处位置处的页岩地应力高，则在周向上增加此处的射孔的数量和或扩大孔径，反之则减少射孔的数量和或缩小孔径，以保证各簇射孔能够均匀进液和获得相同的裂缝长度。

技术领域

本发明属于油气田增产开发领域，具体涉及一种页岩气水平井分段压裂变密度簇射孔方法及射孔枪，适用于非常规页岩气水平井分段压裂变密度簇射孔作业。

背景技术

在页岩气水平井分段压裂中，簇射孔参数的优化设计至关重要。目前的簇射孔优化主要集中在簇间距、簇长、每段总射孔数及射孔孔径、方位与穿透深度等方面，而簇射孔方式基本沿用直井常用的沿水平井筒轴向螺旋式射孔方式。该簇射孔方式及参数优化技术已在页岩气压裂实践中获得大量的成功应用，对提高页岩气的裂缝复杂性程度和改造体积，发挥了重要的作用。

但上述簇射孔优化技术也存在如下问题：

(1)簇长及射孔密度相同，难以保证每簇射孔处的储层得到均匀改造。由于沿压裂液的流动方向上，第一簇裂缝优先获得压裂液的注入机会，其它簇裂缝即使假设储层均质，每簇裂缝的改造程度也不同，有的簇裂缝延伸较长，有的则较短。

(2)孔径及穿深等参数也基本相同。没有考虑水平井筒不同位置处的应力及物性等的不同。实际上，应力大，物性差的位置，应当适当增加孔径及穿透深度，以保证其获得足够的改造强度。

(3)射孔方式基本是螺旋式射孔，难以充分保证压裂液集中进入地层，出现多裂缝的概率非常大，尤其是当页岩的非均质性较弱时，可能有多少个射孔眼就有多少个多裂缝，在这种情况下，每个裂缝只有一个孔眼进液，难以保证后续的充分改造和顺利加砂。

(4)簇间距设计开始是均匀分布，然后过渡到非均匀分布，都各有偏颇。均匀分布没有考虑到地质甜点与工程甜点的分布特征，而非均匀分布则不能利用相邻簇间裂缝的诱导应力干扰，对提高裂缝的复杂性程度不利。

因此，需要一种新的变参数簇射孔技术，以解决上述局限性，保证所有簇都能均匀起裂和延伸裂缝，所有射孔簇的设计都要保证水平井筒处的压力经过孔眼后的压力值相等或接近相等，如某簇页岩地应力高，应适当增加射孔密度，反之则适当降低，以保证各簇射孔能均匀进液和获得基本相同的裂缝长度。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种页岩气水平井分段压裂变密度簇射孔方法及射孔枪，优化簇射孔各种参数提高压裂裂缝的复杂程度，提高压裂增产效果，使各簇裂缝得到均衡改造。根据储层物性差异，优选合适的射孔孔径及穿透深度，以保证其获得足够的改造强度。优化射孔布孔方式充分改造和顺利加砂，优化簇间距设计提高裂缝的复杂程度和压裂增产效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种页岩气水平井分段压裂变密度簇射孔方法，包括：

S1，求取水平井筒方向地应力剖面、纵向地应力剖面和地质甜点及工程甜点；

S2，初步确定簇射孔参数；

S3，优化簇射孔参数：结合地质及工程双甜点评价结果，调整簇间距及各簇射孔的位置，在保证裂缝最大限度地覆盖地质甜点及工程甜点的基础上，使得相邻簇间的裂缝诱导应力干扰最高，以实现裂缝复杂性程度的最大化；

S4，在S3确定的射孔压裂位置上进行沿水平井筒周向上的射孔，这样，射孔眼分布在一个平面的圆周上，所有射孔眼的裂缝都会进入一个裂缝通道内；