[發明專利]水平井定面射孔方法及裝置

無效

• 申請號: 201210507015.8
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102996104A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 吳奇;劉合;王峰;裴曉含;高揚
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B43/11
• 分類號: E21B43/11;E21B43/116;E21B43/119;E21B43/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 穆魁良

技術領域

本發明涉及一種用于油氣井開發的射孔方法及裝置，尤其是一種水平井定面射孔方法及裝置。

背景技術

在套管完井水平井分段壓裂中，縫網系統的完善程度決定了在儲層中是否能夠獲得最大的泄油面積，而儲層裂縫的走向對縫網系統的完善程度影響很大。實踐證明，對于水平井分段壓裂，如果裂縫的走向垂直于井筒軸向并沿井筒徑向進行擴展，就可有效避免段與段之間壓裂裂縫的交叉串通，從而提高壓裂效果，進而提高泄油面積。

在水平井的分段壓裂工藝中，實施壓裂前必須對套管進行射孔作業，目前在大多數情況下射孔都是采用常規聚能射孔技術。以往，常規聚能射孔通常采用在射孔槍內彈架上螺旋狀排布射孔彈，射孔彈引爆后在井筒套管壁上形成螺旋狀排列的多個孔眼，然后再實施壓裂。由于套管上的射孔孔眼分布是呈螺旋狀均勻排布的，多數情況下壓裂裂縫只能沿垂直于巖層(儲油層)天然最小主應力的方向擴展，裂縫走向不能控制，裂縫的走向并非沿井筒徑向擴展，因而極易造成段與段之間壓裂裂縫的交叉串通，影響壓裂效果和泄油面積。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述缺點，其提供一種用于套管完井水平井分段壓裂的定面射孔方法及裝置，它可使巖層裂縫的走向盡可能地沿井筒徑向擴展，避免段與段之間壓裂裂縫的交叉串通。

本發明的基本思路是：采用定面射孔方法對水平井井筒套管及地層進行射孔，在套管同一橫截面的套管壁上形成多個孔眼并按圓周分布。這些同一截面上的多個孔眼，形成了沿井筒徑向的應力集中，可以有效引導裂縫向井筒徑向擴展，控制裂縫的走向。關于應力集中及裂縫擴展機理屬于公知常識，記載在很多公開資料中，例如可列舉出例如《材料力學教程》(機械工業出版社1993年9月出版，劉鴻文主編)中的正文第43～44頁“§2-9應力集中的概念”的內容及附圖，以及該書正文第321頁“§12-4影響持久極限的因素”中的“一、應力集中的影響”的內容，故在此不作贅述。

本發明的水平井定面射孔方法，包括以下步驟：

1)作為水平井水力壓裂工藝的前序作業，射孔作業要先根據需要實施作業的儲層特性(含各種參數)來確定射孔作業要滿足的對地層開孔的數量；

2)根據射孔作業要滿足對地層開孔的數量確定射孔彈的數量，在射孔裝置中按預定的角度設置多發射孔彈；

3)對水平井套管及地層進行射孔，射孔彈爆轟后產生的射流在套管同一橫截面的套管壁上形成多個按圓周分布的孔眼；

4)多個孔眼以及與多個孔眼對應的地層中的孔道在地層形成了沿井筒徑向的應力集中，該應力集中引導壓裂時裂縫向井筒徑向擴展，以控制裂縫的走向。

通過對多個垂直于井筒軸向的具有若干射孔孔眼的套管壁截面進行壓裂，可獲得沿井筒軸向分布的縫網系統，最終提高壓裂效果。

按照本發明水平井定面射孔方法的射孔裝置，包括射孔槍身以及設置在射孔槍身中的至少一組射孔單元，射孔單元包括彈架以及安裝在彈架上的多發射孔彈，多發射孔彈分別沿彈架軸向間隔布置，重要的是，每發射孔彈的軸線分別與射孔裝置的軸線成預定的夾角，同一組射孔單元中各射孔彈軸線的延長線與水平井套管壁的交點在套管同一橫截面上分布。

其中，對于射孔彈的安裝方式，可以使多發射孔彈沿彈架周向交錯分布，所述射孔單元中各射孔彈的軸線分別與所述射孔裝置的軸線斜交成預定的角度5°～45°。

此外，對于射孔彈的安裝方式，優選為：多發射孔彈沿彈架周向交錯分布，所述射孔單元中有一發射孔彈的軸線垂直于所述射孔裝置的軸線，其余射孔彈的軸線分別與所述射孔裝置的軸線斜交成預定的角度5°～45°。

另外為了將射孔彈更牢固地固定在彈架上，優選的技術方案為：彈架上設置有彈套，先將彈套插入后自鎖固定在彈架上。

此外，可以在彈套中插入射孔彈，彈套上設置的自鎖結構可將射孔彈固定在彈套上，來確保射孔彈不會脫落。

對于本發明的水平井定面射孔裝置，優選方案為：所述射孔裝置設有偶數組射孔單元，相鄰兩組射孔單元組成一簇射孔單元，每一簇射孔單元的第一組射孔單元的各射孔彈所產生的射流在水平井套管壁上形成的孔眼位于水平井套管的第一橫截面的半圓周上，第二組射孔單元的各射孔彈所產生的射流在水平井套管壁上形成的孔眼位于水平井套管的第二橫截面的半圓周上，沿水平井的軸向觀察：第一橫截面的半圓周和第二橫截面的半圓周組成一個整圓周，且每一簇射孔單元的各射孔彈在水平井套管壁上形成的孔眼以等分整個圓周范圍的方式均勻分布。

此外，在上述的技術方案中，所述每一組射孔單元具有3～6發射孔彈。