【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气井压裂试气领域，更具体地说，涉及一种基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法。
技术介绍
1、水平井是在油气井垂直或倾斜地钻达油层后，钻具沿着平行于油气层的方向钻进，在油气层中形成一个水平方向的井筒，从而保证在长井段的油层中钻进直至完井。传统的油气井往往是垂直或倾斜地穿过油气层，因此油层中的井段往往较短，采收效率较低，而水平井采油工艺通过较长的通过油层的井段，生产能力较传统油气井提升明显，在最近几年的油气田开发中得到了极为广泛的应用。伴随着优质储层的不断开发，资源含量或储层物性相对较差的储层也逐渐进入开发者的视野，但这类逐层大多需要进行压裂改造方能获得工业产能。根据压裂改造力学准则，裂缝趋于沿着垂向-最大水平应力面(垂直于最小应力方向)扩展，若射孔分布面与裂缝扩展面存在夹角，即会产生近井裂缝弯曲。
2、现场实践及岩石力学实验证明，当射孔分布面与裂缝扩展面产生夹角时，地层的破裂延伸压力会产生5-10mpa的附加值，对于深层或强挤压应力区的井来说，施工难度将显著增加。对于加砂井而言，近井裂缝弯曲过大或产生近井复杂缝，易造成近井沉砂，提高加砂难度和砂堵风险。传统的60°相位角螺旋射孔工艺，任何连续的3个射孔点均不在同一平面，射孔点的开启情况具有多解性，虽能保证2个孔位于裂缝扩展面，但易导致射孔簇的开启效率低和近井裂缝复杂的情况。传统平面射孔工艺的射孔点分布于井筒圆形横截面，当井斜角偏离90°过大或最小水平应力与井轨迹的偏离角过大时，射孔点分布面会与裂缝延伸面产生较大夹角，造成近井裂缝弯曲。
>技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，实现射孔平面与主裂缝平面相重合，极大程度避免压裂改造形成近井多裂缝和降低裂缝迂曲度。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，包括以下步骤：
3、s1、按照平面射孔的方式布孔，对射孔平面进行方位偏转，使射孔平面与裂缝平面平行；
4、s2、采用构造地质力学、测井或岩石力学的方法完成最小水平应力方向的标定；
5、s3、根据井轨迹方位角φw和最小应力方位角φs确定布孔平面沿z轴方向的偏方位角度θ1；
6、s4、根据井斜角α确定布孔平面沿y轴方向的偏方位角度θ2；
7、s5、根据θ1和θ2计算受井斜角、轨迹方位角φw和最小应力方位角φs共同影响下的布孔平面偏方位角度θ，此时的布孔面与井筒的截面为椭圆形，且这个椭圆面垂直于最小应力方向，通过定向射孔装置，实现偏方位平面射孔。
8、按上述方案，在所述步骤s2中，最小应力方位角与井轨迹方位角之间的夹角为0°且井斜角为90°时，射孔方式为传统的平面射孔，否则需要对射孔平面进行偏方位旋转，以实现射孔面平行于裂缝延伸面的目标。
9、按上述方案，在所述步骤s3-s5中，定义偏方位角度为θ，θ值与井斜角α、井轨迹方位角φw和最小应力方位角φs三个角度有关，同时定义顺时针偏方位角度为正值，逆时针偏方位角度为负值；
10、当井斜角为α≠90°或θ1＝φs﹣φw≠0时，需要通过计算，确定偏转方向和偏转角度；
11、消除应力方位影响：射孔面需沿着z轴偏转，偏转角度为θ1＝φs﹣φw；
12、消除井斜角影响：射孔面需沿着y轴偏转，偏转角度为θ2＝α-90°。
13、按上述方案，在所述步骤s3-s5中，考虑到井斜角、井轨迹方位角φw和最小应力方位角φs之后的最终偏方位角度θ满足cosθ＝cosθ1×cosθ2，θ＝arccos(cosθ1×cosθ2)＝arccos(cos(α-90°)*cos(φs﹣φw))。
14、按上述方案，在所述步骤s5中，当实施偏方位平面射孔时，射孔平面与井筒截面为椭圆截面，椭圆的短轴2a＝d，椭圆的长轴2b＝d/cosθ，射孔长度l＝dtanθ。
15、按上述方案，在所述步骤s5中，当θ≤30°时，采用120°相位角布孔，在椭圆周线上布置3孔；当θ＞30°时，采用90°相位角布孔，在椭圆周线上布置4孔；单段总孔数为24-30孔之间。
16、按上述方案，在所述步骤s5中，为实现射孔枪能按照预定方位射孔，调节好射孔枪的位置后，在射孔枪底部添加偏心配重块，在重力的作用下，添加偏心配重块的位置总能位于井筒底部，实现方位的自动调节。
17、实施本专利技术的基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，具有以下有益效果：
18、本专利技术基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法是一种对传统平面射孔方法的优化改进其优势在于避免了螺旋布孔的多面性造成近井裂缝复杂和射孔点开启效率低；其优势在于考虑了井斜角和应力-井筒夹角对裂缝延伸面的影响，采取了偏方位纠正措施，促使裂缝分布面与裂缝延伸面重合。其优势在于布孔面为椭圆面，增加了射孔长度和布孔空间，有利于平面射孔周向布置更多的射孔点。
19、本专利技术基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法的应用，对解决深井/高应力井压不开，或解决加砂难的问题具有重要的意义。
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1.一种基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，在所述步骤S2中，最小应力方位角与井轨迹方位角之间的夹角为0°且井斜角为90°时，射孔方式为传统的平面射孔，否则需要对射孔平面进行偏方位旋转，以实现射孔面平行于裂缝延伸面的目标。
3.根据权利要求1所述的基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，在所述步骤S3-S5中，定义偏方位角度为θ，θ值与井斜角α、井轨迹方位角ΦW和最小应力方位角ΦS三个角度有关，同时定义顺时针偏方位角度为正值，逆时针偏方位角度为负值；
4.根据权利要求1所述的基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，在所述步骤S3-S5中，考虑到井斜角、井轨迹方位角ΦW和最小应力方位角ΦS之后的最终偏方位角度θ满足cosθ＝cosθ1×cosθ2，θ＝arccos(cosθ1×cosθ2)＝arccos(cos(α-90°)*cos(ΦS﹣ΦW))。
5.根据权利要求1所述的基于井轨迹与应力方向的
6.根据权利要求1所述的基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，在所述步骤S5中，当θ≤30°时，采用120°相位角布孔，在椭圆周线上布置3孔；当θ＞30°时，采用90°相位角布孔，在椭圆周线上布置4孔；单段总孔数为24-30孔之间。
7.根据权利要求1所述的基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，在所述步骤S5中，为实现射孔枪能按照预定方位射孔，调节好射孔枪的位置后，在射孔枪底部添加偏心配重块，在重力的作用下，添加偏心配重块的位置总能位于井筒底部，实现方位的自动调节。
...【技术特征摘要】
1.一种基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，在所述步骤s2中，最小应力方位角与井轨迹方位角之间的夹角为0°且井斜角为90°时，射孔方式为传统的平面射孔，否则需要对射孔平面进行偏方位旋转，以实现射孔面平行于裂缝延伸面的目标。
3.根据权利要求1所述的基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，在所述步骤s3-s5中，定义偏方位角度为θ，θ值与井斜角α、井轨迹方位角φw和最小应力方位角φs三个角度有关，同时定义顺时针偏方位角度为正值，逆时针偏方位角度为负值；
4.根据权利要求1所述的基于井轨迹与应力方向的偏方位平面射孔方法，其特征在于，在所述步骤s3-s5中，考虑到井斜角、井轨迹方位角φw和最小应力方位角φs之后的最终偏方位角度θ满足cosθ＝cosθ1×cosθ2，θ＝arccos(c...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡泽文，张雨晴，胡光，钟涛，刘黎刚，曹颖，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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