[发明专利]一种促进裂隙错动提升自支撑能力的水平井施工方法

说明书

本发明公开了一种促进裂隙错动提升自支撑能力的水平井施工方法，适用于煤矿井下。首先储层参数探测，获取储层目标开采层段的岩石力学参数、地应力参数；施工竖井，竖井轴向垂直于最大与最小水平主应力方向所在平面；施工转向水平井，转向后的水平井轴向与最大水平主应力方向呈夹角；在水平井中射孔扩缝，射孔产生相间的纵向双翼裂缝，扩缝后，裂缝之间构成一个过水平井轴线且与最大、最小水平主应力所在的平面相垂直的裂缝面；裂缝错动自支撑，利用人工压裂手段促进裂缝上下断面发生错动滑移，构建立体自支撑裂缝网络。

技术领域

本发明涉及一种水平井施工方法，尤其适用于一种促进裂隙错动提升自支撑能力的水平井施工方法。

背景技术

煤层气藏、致密砂岩气藏、页岩气藏等非常规气藏的探勘开发已经成为热点。非常规油气藏储层具有埋藏深、闭合压力大、渗透率低等特点，为充分挖掘储层潜能，建立相互连通的裂缝网络是关键。然而，人工产生的裂缝在闭合压力的作用下，可能会重新闭合。为此，国内外学者对自支撑压裂增产理论进行了研究，自支撑压裂施工中不使用或者使用少量的支撑剂，直接产生裂缝，裂缝面在剪切应力作用下发生错动滑移，由于裂缝断面往往呈现不规则的凹凸形态，错动后的裂缝上下断面的微凸点能够起到相互支撑的效果，有效提高裂缝的导流能力。

水平井分段压裂已经成为致密气储层开发的重要方式，与传统钻井工艺相比，水平井钻井成本有着明显的优势，在我国有着广泛的应用空间。水平井是泛指井倾斜角处于90°左右区域内的直段井总称，水平井井深沿水平方向钻进至气储层，通过地下泵组和地面设备配合实现开采。一般情况下水平井的井身较度与90°存在一定的偏差，根据油气藏的实际情况一般会进行角度调整。

研究地下岩体的裂缝自支撑特性，必须考虑地下岩体中存在的三个主地应力，即最大水平主应力、最小水平主应力、垂直主应力，三个主地应力在方向上两两相互垂直。研究指出，采取人工压裂措施产生的裂缝，其扩展路径受储层原岩地应力场的影响。

为提升裂缝网络的自支撑能力，从促进裂隙错动的角度出发，基于原岩应力场对裂缝进行受力分析，得到裂缝面与三大主地应力之间的角度关系，并由此优化水平井转向方向选择，以期在原岩地应力场的作用下保证裂缝的错动滑移量，增加自支撑的裂缝数量。

发明内容

针对现有技术的不足之处，提供一种促进裂隙错动提升自支撑能力的水平井施工方法，从促进裂隙错动的角度出发，需要研究人工造缝时裂缝面与三大主地应力之间的角度关系，以期在原岩地应力场的作用下保证裂缝的错动滑移量，进而提升裂缝网络的自支撑能力。

为达到上述目的，本发明促进裂缝错动提升自支撑能力的水平井施工方法，其特征在于步骤为：

a首先获取储层目标开采层段的岩石力学参数、地应力参数，所述岩石力学参数包括弹性模量、泊松比、内摩擦角、黏聚力，所述地应力参数包括垂直主应力、最大水平主应力和最小水平主应力的大小与方向；

b在地面打设竖井至储层目标开采层段，竖井井段轴向垂直于最大与最小水平主应力方向所在平面；

c在竖井的端部转向施工水平井，水平井轴向与最大水平主应力方向呈夹角；

d下放射孔枪于水平井段，利用射孔枪在水平井的上下分别垂直布置两排聚能射孔，射孔的方向垂直于水平井轴线且与垂直主应力方向平行，并通过聚能射孔造缝在水平井的上下产生对称式的纵向双翼裂缝簇；射孔孔径为5-7cm，产生射孔间距为20cm的裂缝簇；

e回收射孔枪并对水平井进行封孔，利用水力压裂技术向水平井段中注入压裂液进一步对射孔造缝形成的裂缝簇进行扩缝压裂，使相邻射孔裂缝之间互相连通，构成一个过水平井轴线且与最大、最小水平主应力所在平面相垂直的平面，此平面即为纵向裂缝面，即裂缝长度方向平行于水平井轴线方向；

f裂缝错动自支撑：用高能气体燃爆压裂技术促进裂缝剪切错动滑移，构建出立体自支撑裂缝网络。