[發(fā)明專利]一種促進(jìn)裂隙錯(cuò)動(dòng)提升自支撐能力的立井施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110598928.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113107362B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊威;魏則寧;翟成;張文曉;薛佳凱;白海鑫;陳慶賀;梁德郎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B43/267;E21B49/00;E21B43/117
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

本發(fā)明公開了一種促進(jìn)裂隙錯(cuò)動(dòng)提升自支撐能力的立井施工方法，適用于油氣井致裂增透時(shí)使用。首先儲(chǔ)層參數(shù)探測，獲取儲(chǔ)層目標(biāo)開采層段的巖石力學(xué)參數(shù)、地應(yīng)力參數(shù)；立井施工，立井軸向垂直于最大與最小水平主應(yīng)力方向所在平面；射孔造縫，利用射孔槍進(jìn)行聚能射孔造縫，射孔方向?yàn)榕c最大水平主應(yīng)力方向呈夾角；擴(kuò)縫壓裂，利用水力壓裂對射孔裂縫進(jìn)行擴(kuò)縫壓裂，使之相互連通形成扁平狀裂縫面；裂縫錯(cuò)動(dòng)自支撐，利用高能氣體燃爆技術(shù)促進(jìn)裂縫剪切錯(cuò)動(dòng)滑移，構(gòu)建立體自支撐裂縫網(wǎng)絡(luò)。通過對射孔造縫方向的選擇，利用儲(chǔ)層原巖應(yīng)力場作用，使裂縫面最大程度地發(fā)生錯(cuò)動(dòng)滑移，從而實(shí)現(xiàn)自支撐效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種立井施工方法，尤其適用于油氣井致裂增透時(shí)使用的一種促進(jìn)裂隙錯(cuò)動(dòng)提升自支撐能力的立井施工方法。

背景技術(shù)

煤層氣藏、致密砂巖氣藏、頁巖氣藏等非常規(guī)氣藏的探勘開發(fā)已經(jīng)成為熱點(diǎn)。非常規(guī)油氣藏儲(chǔ)層具有埋藏深、閉合壓力大、滲透率低等特點(diǎn)，為充分挖掘儲(chǔ)層潛能，建立相互連通的裂縫網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵。然而，人工產(chǎn)生的裂縫在閉合壓力的作用下，可能會(huì)重新閉合。為此，國內(nèi)外學(xué)者對自支撐壓裂增產(chǎn)理論進(jìn)行了研究，自支撐壓裂施工中不使用或者使用少量的支撐劑，直接產(chǎn)生裂縫，裂縫面在剪切應(yīng)力作用下發(fā)生錯(cuò)動(dòng)滑移，由于裂縫斷面往往呈現(xiàn)不規(guī)則的凹凸形態(tài)，錯(cuò)動(dòng)后的裂縫上下斷面的微凸點(diǎn)能夠起到相互支撐的效果，有效提高裂縫的導(dǎo)流能力。

研究地下巖體的裂縫自支撐特性，必須考慮地下巖體中存在的三個(gè)主地應(yīng)力，即最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力、垂直主應(yīng)力，三個(gè)主地應(yīng)力在方向上兩兩相互垂直。研究指出，采取人工壓裂措施產(chǎn)生的裂縫，其擴(kuò)展路徑受儲(chǔ)層原巖地應(yīng)力場的影響。比如，水力壓裂裂縫易沿垂直于最小水平主應(yīng)力的方向擴(kuò)展，即最大水平主應(yīng)力方向的平行方向往往是裂縫集中延展的方向。但是此方向下多產(chǎn)生拉張型破壞，與自支撐所需要的滑開型裂紋不相符，不能夠產(chǎn)生足夠的錯(cuò)動(dòng)滑移量，撤去壓裂措施后不利于水力裂縫的自支撐。

錯(cuò)動(dòng)滑移量的增加、自支撐的裂縫數(shù)量增加，對提高裂縫的導(dǎo)流能力具有積極作用。為此，從促進(jìn)裂隙錯(cuò)動(dòng)的角度出發(fā)，需要研究人工造縫時(shí)裂縫面與三大主地應(yīng)力之間的角度關(guān)系，以期在原巖地應(yīng)力場的作用下保證裂縫的錯(cuò)動(dòng)滑移量，進(jìn)而提升裂縫網(wǎng)絡(luò)的自支撐能力。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種促進(jìn)裂隙錯(cuò)動(dòng)提升自支撐能力的立井施工方法，從促進(jìn)裂隙錯(cuò)動(dòng)的角度出發(fā)，需要研究人工造縫時(shí)裂縫面與三大主地應(yīng)力之間的角度關(guān)系，以期在原巖地應(yīng)力場的作用下保證裂縫的錯(cuò)動(dòng)滑移量，進(jìn)而提升裂縫網(wǎng)絡(luò)的自支撐能力。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明促進(jìn)裂縫錯(cuò)動(dòng)提升自支撐能力的立井施工方法，其步驟為：

a首先進(jìn)行儲(chǔ)層參數(shù)探測：通過探測獲取儲(chǔ)層目標(biāo)開采層段的巖石力學(xué)參數(shù)、地應(yīng)力參數(shù)，從而確定聚能射孔造縫的水平射孔方向參數(shù)；其中巖石力學(xué)參數(shù)包括彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角、黏聚力，地應(yīng)力參數(shù)包括垂直主應(yīng)力、最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力的大小與方向；

b施工立井：于地表下鉆立井至儲(chǔ)層目標(biāo)開采區(qū)域，立井井段軸向垂直于最大與最小水平主應(yīng)力方向所在平面；

c利用射孔槍在立井中進(jìn)行聚能射孔造縫，沿立井的鉆進(jìn)方向垂直布置一列射孔，每個(gè)射孔的方向均與目標(biāo)開采區(qū)域內(nèi)最大水平主應(yīng)力方向呈夾角，射孔孔徑為5-7cm，產(chǎn)生射孔間距為20cm的裂縫簇；

d回收射孔槍并對立井進(jìn)行封孔，利用水力壓裂技術(shù)向立井中注入壓裂液進(jìn)一步對射孔造縫形成的裂縫進(jìn)行擴(kuò)縫壓裂，從而使擴(kuò)縫后的射孔造縫之間相互連通，形成沿射孔裂縫方向的扁平狀裂縫面；

e裂縫錯(cuò)動(dòng)自支撐：利用高能氣體燃爆壓裂技術(shù)促進(jìn)裂縫剪切錯(cuò)動(dòng)滑移，構(gòu)建出立體自支撐裂縫網(wǎng)絡(luò)。