水平井定面射孔水力壓裂數(shù)值模擬研究.pdf

1、水平井定面射孔技術(shù)是一種新型的射孔技術(shù)。水平井可以通過改變穿過油層的方位來避免穿透復(fù)雜地形，從而降低了實施的難度，定面射孔技術(shù)可以通過調(diào)節(jié)射孔彈的布彈方式，從而獲得最優(yōu)破裂面，擴大裂紋區(qū)域，降低巖石的起裂壓力，科學(xué)的引導(dǎo)裂縫走向。與常規(guī)射孔和單一射孔相比，定面射孔可以減小巖石的破裂壓力，增加巖石的破裂區(qū)域，減小地層的破壞，增加其穩(wěn)定性，提高石油的產(chǎn)量。本文采用最大拉應(yīng)力原理結(jié)合數(shù)值模擬的方法，對水平井定面射孔水力壓裂巖石起裂進行研究。<

2、br>　　本文主要從以下幾個方面進行研究分析：
　　首先，本文利用有限元軟件Abaqus6.14對不同地應(yīng)力，射孔夾角（15°，30°，45°，60°，75°，90°），射孔尺寸（射孔直徑，射孔深度）等影響因素的研究以及對預(yù)測裂紋區(qū)域（1.同一夾角，不同壓裂液壓力；2.同一壓裂液壓力，不同夾角）的分析，得出不同影響因素下，巖石起裂壓力的變化規(guī)律。通過模擬得出：（1）在不同的地應(yīng)力狀態(tài)下，巖石的起裂壓力不同，第一種地應(yīng)力場情況下所需

3、要的起裂壓力最大，第三種地應(yīng)力場次之，第二種地應(yīng)力場情況下所需要的起裂壓力最小，其中，最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力的變化對巖石的起裂壓力也有所影響。（2）地應(yīng)力大小相同的情況下，三種地應(yīng)力狀態(tài)所得出的結(jié)果相同，巖石的起裂壓力都是隨著射孔夾角增大而增加。（3）只改變射孔直徑增加，起裂壓力呈減小趨勢，隨著射孔長度的減小起裂壓力也呈減小趨勢。（4）同一壓裂液壓力，改變射孔間的夾角，當射孔夾角為60°時，射孔間裂縫擴展區(qū)域、射孔間距、相鄰射孔

4、裂縫擴展融合區(qū)域都是最合適的，最終裂縫擴展融合面積最大，45°時較次之；同一射孔夾角，由于壓裂液壓力的增大，應(yīng)力在射孔孔眼之間相互作用，裂縫最初發(fā)生在射孔與井筒的交界處，隨后相互貫通，最后形成扇形預(yù)測破裂面。
　　其次，三種射孔彈型從巖石的起裂壓力與預(yù)測裂紋區(qū)域兩方面進行對比分析，三種射孔彈類型分別為：1＃射孔彈：孔徑10.4mm，孔深660mm；2＃射孔彈：孔徑11.0mm，孔深876mm；3＃射孔彈：孔徑16.9mm，孔深64

5、6mm。得出2＃射孔彈型最優(yōu)。
　　最后，采用有限元軟件Abaqus6.14對單一射孔、常規(guī)射孔和定面射孔進行對比分析。（1）對不同射孔方式下巖石的起裂壓力進行對比：單一射孔，主要研究了角度由0°變化到90°時，巖石的起裂壓力；常規(guī)射孔，只對射孔孔眼間距沿Y軸分別為6cm/24cm/6cm的一種情況進行研究；（2）對比三種射孔在同一壓裂液壓力（40MPa，60MPa）下，預(yù)測裂紋區(qū)域面積的對比。結(jié)果表明：定面射孔相對于前兩種射孔方