[发明专利]一种井眼的构造方法及一种利用井眼进行水力压裂的方法

说明书

技术领域

本发明属于石油工程技术领域，尤其涉及一种井眼的构造方法及一种利用井眼进行水力压裂的方法。

背景技术

水力压裂是一项广泛应用的油气井增产措施，对提高原油采收率和提高非常规油气藏开采的经济性起着关键作用。水力压裂通过给井筒内的压裂液加压，使岩层破裂产生裂缝，并将支撑剂挤入裂缝阻止裂缝闭合，从而令这些裂缝成为地层流体的渗流通道。

现有的水力压裂技术是在普通的圆形截面的井眼中进行的。一般是在压裂前，对目标地层进行射孔。在井壁上形成突入目标地层的孔道，以该孔道作为裂缝起裂和延伸的基础。然后进行井筒封隔，泵入压裂液并加压进行压裂。常用的射孔方法包括射孔枪射孔和射流射孔两种。这两种射孔方法各自存在一些缺陷：

1）射孔枪射孔方法，是利用射孔弹爆炸产生的定向高温高压射流造孔。因此，有可能造成孔道周围地层堵塞。同时，由于射孔枪直径必须小于井筒内径才能顺利下入井筒，因此导致在不同方向上的射孔弹与井筒内壁的距离不一，造成井筒内壁各方向的射孔质量不一致；

2）射流射孔方法，利用高压喷射的液体射流射穿井壁和地层，在地层中形成孔道。这种方法在孔道形成后，在液体射流前端会产生涡流，阻碍射孔达到预定深度，并且会使所形成的孔道的深度变宽，不利于孔道顶端应力集中，影响后续压裂过程中的裂缝生成和延伸。

采用上述这些现有的射孔方法构建出的普通井眼不能很好的控制裂缝的起裂方向，并且需要很大的起裂压力。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于水力压裂的井眼的构造方法，所述方法包括如下步骤：在要进行压裂的目标地层构建圆形普通井眼；将所述普通井眼中的一部分改造成具有非圆形的截面。

较佳的，所述非圆形的截面为椭圆形、矩形或枣核形。这些形状的边缘轮廓的一部分或多部分的曲率半径，小于同面积圆形的半径。当在井眼内部施加一定的水力压强时，在这些曲率半径较小的井壁部位，由于会发生应力集中，因此，在所述曲率半径较小的部位将承受更大的拉伸应力。并且曲率半径越小的部位，承受的拉伸应力越大，因此，曲率半径越小的部位会越容易被压裂。

较佳的，将所述普通井眼中的一部分改造成具有非圆形的截面而形成异形井眼，所述异形井眼包括设置在所述普通井眼的井壁上，并沿着所述普通井眼的轴向开设的至少两个井壁槽道，其中所述井壁槽道指向压裂裂缝的延伸方向。

较佳的，所述井壁槽道的端部的曲率半径设置为所述普通井眼的曲率半径的0.02到0.15倍。

较佳的，所述井壁槽道的端部的曲率半径为3mm到10mm。

较佳的，所述井壁槽道的宽度和深度之比为1:5到1:3，并且，所述井壁槽道的宽度为15mm到30mm，深度为45mm到300mm。

本发明还提供一种利用异形井眼来进行水力压裂的方法，包括如下步骤：

在压裂的目标地层通过所述用于水力压裂的井眼的构造方法来构建异形井眼；利用该异形井眼进行水力压裂。

根据本发明，用于水力压裂的井眼的构造方法。首先，在要进行压裂的目标地层构建普通井眼，所述普通井眼截面形状为圆形。其次，在井壁上沿着所述普通井眼的轴向开设至少两个井壁槽道，其中所述井壁槽道具有一定的截面形状，由此形成在普通井眼的圆形截面基础上附加有井壁槽道的截面形状的异形形状。由于井壁槽道的端部曲率半径较小且为3mm，井壁槽道开口宽度与深度的比例为1:5到1:3。因此，井壁槽道的宽度设为15mm到30mm，深度设为45mm到300mm。根据本发明，井壁开口宽度最优数值为30mm，深度为90mm。由于，在相同的井眼内部水力压强下，小曲率半径处井壁承受的拉伸应力较大，可以达到普通圆形井眼的井壁应力的7倍以上。因此，井壁槽道的槽道端部小曲率半径部位最先破裂，并且裂缝的延伸方向为小曲率半径部位指向的方向。利用此方法构造的异形井眼能够很好地控制裂缝的起裂方向、不仅便于施工、节能省耗并且只需要较低的起裂压力就能实现井壁的压裂，大大降低了作业工具的损坏风险。有效地减少压裂液漏失，同时减少因压裂液过多侵入地层无法完全返排而造成的储层伤害。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明异形井眼的内部整体结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。