一種井眼的構(gòu)造方法及一種利用井眼進行水力壓裂的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種井眼的構(gòu)造方法及一種利用井眼進行水力壓裂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水力壓裂是一項廣泛應(yīng)用的油氣井增產(chǎn)措施，對提高原油采收率和提高非常規(guī)油氣藏開采的經(jīng)濟性起著關(guān)鍵作用。水力壓裂通過給井筒內(nèi)的壓裂液加壓，使巖層破裂產(chǎn)生裂縫，并將支撐劑擠入裂縫阻止裂縫閉合，從而令這些裂縫成為地層流體的滲流通道。
[0003]現(xiàn)有的水力壓裂技術(shù)是在普通的圓形截面的井眼中進行的。一般是在壓裂前，對目標地層進行射孔。在井壁上形成突入目標地層的孔道，以該孔道作為裂縫起裂和延伸的基礎(chǔ)。然后進行井筒封隔，泵入壓裂液并加壓進行壓裂。常用的射孔方法包括射孔槍射孔和射流射孔兩種。這兩種射孔方法各自存在一些缺陷:
[0004]I)射孔槍射孔方法，是利用射孔彈爆炸產(chǎn)生的定向高溫高壓射流造孔。因此，有可能造成孔道周圍地層堵塞。同時，由于射孔槍直徑必須小于井筒內(nèi)徑才能順利下入井筒，因此導致在不同方向上的射孔彈與井筒內(nèi)壁的距離不一，造成井筒內(nèi)壁各方向的射孔質(zhì)量不一致；
[0005]2)射流射孔方法，利用高壓噴射的液體射流射穿井壁和地層，在地層中形成孔道。這種方法在孔道形成后，在液體射流前端會產(chǎn)生渦流，阻礙射孔達到預(yù)定深度，并且會使所形成的孔道的深度變寬，不利于孔道頂端應(yīng)力集中，影響后續(xù)壓裂過程中的裂縫生成和延伸。
[0006]采用上述這些現(xiàn)有的射孔方法構(gòu)建出的普通井眼不能很好的控制裂縫的起裂方向，并且需要很大的起裂壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述問題，本發(fā)明提出了一種用于水力壓裂的井眼的構(gòu)造方法，所述方法包括如下步驟:在要進行壓裂的目標地層構(gòu)建圓形普通井眼；將所述普通井眼中的一部分改造成具有非圓形的截面。
[0008]較佳的，所述非圓形的截面為橢圓形、矩形或棗核形。這些形狀的邊緣輪廓的一部分或多部分的曲率半徑，小于同面積圓形的半徑。當在井眼內(nèi)部施加一定的水力壓強時，在這些曲率半徑較小的井壁部位，由于會發(fā)生應(yīng)力集中，因此，在所述曲率半徑較小的部位將承受更大的拉伸應(yīng)力。并且曲率半徑越小的部位，承受的拉伸應(yīng)力越大，因此，曲率半徑越小的部位會越容易被壓裂。
[0009]較佳的，將所述普通井眼中的一部分改造成具有非圓形的截面而形成異形井眼，所述異形井眼包括設(shè)置在所述普通井眼的井壁上，并沿著所述普通井眼的軸向開設(shè)的至少兩個井壁槽道，其中所述井壁槽道指向壓裂裂縫的延伸方向。
[0010]較佳的，所述井壁槽道的端部的曲率半徑設(shè)置為所述普通井眼的曲率半徑的0.02到0.15倍。
[0011]較佳的，所述井壁槽道的端部的曲率半徑為3mm到10mm。
[0012]較佳的，所述井壁槽道的寬度和深度之比為1:5到1:3，并且，所述井壁槽道的寬度為15mm到30mm,深度為45mm到300mm。
[0013]本發(fā)明還提供一種利用異形井眼來進行水力壓裂的方法，包括如下步驟:
[0014]在壓裂的目標地層通過所述用于水力壓裂的井眼的構(gòu)造方法來構(gòu)建異形井眼；利用該異形井眼進行水力壓裂。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，用于水力壓裂的井眼的構(gòu)造方法。首先，在要進行壓裂的目標地層構(gòu)建普通井眼，所述普通井眼截面形狀為圓形。其次，在井壁上沿著所述普通井眼的軸向開設(shè)至少兩個井壁槽道，其中所述井壁槽道具有一定的截面形狀，由此形成在普通井眼的圓形截面基礎(chǔ)上附加有井壁槽道的截面形狀的異形形狀。由于井壁槽道的端部曲率半徑較小且為3mm,井壁槽道開口寬度與深度的比例為1:5到1:3。因此,井壁槽道的寬度設(shè)為15mm到30mm,深度設(shè)為45mm到300mm。根據(jù)本發(fā)明，井壁開口寬度最優(yōu)數(shù)值為30mm,深度為90mm。由于，在相同的井眼內(nèi)部水力壓強下，小曲率半徑處井壁承受的拉伸應(yīng)力較大，可以達到普通圓形井眼的井壁應(yīng)力的7倍以上。因此，井壁槽道的槽道端部小曲率半徑部位最先破裂，并且裂縫的延伸方向為小曲率半徑部位指向的方向。利用此方法構(gòu)造的異形井眼能夠很好地控制裂縫的起裂方向、不僅便于施工、節(jié)能省耗并且只需要較低的起裂壓力就能實現(xiàn)井壁的壓裂，大大降低了作業(yè)工具的損壞風險。有效地減少壓裂液漏失，同時減少因壓裂液過多侵入地層無法完全返排而造成的儲層傷害。
【附圖說明】
[0016]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中:
[0017]圖1為本發(fā)明異形井眼的內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例。
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，所述用于水力壓裂的井眼的構(gòu)造方法包括在要進行壓裂的目標地層構(gòu)建圓形的普通井眼的步驟。所述普通井眼為圓形。容易理解，由于構(gòu)建普通圓形井眼是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，因此在本發(fā)明中不再詳述。
[0021]根據(jù)本發(fā)明中的用于水力壓裂的井眼的構(gòu)造方法還包括將所述普通井眼中的一部分改造成具有非圓形的截面的步驟。根據(jù)本發(fā)明，所述非圓形的截面為橢圓形、矩形或棗核形以及不規(guī)則形狀。在一個具體的實施例中，將所述普通井眼中的一部分改造成具有非圓形的截面而形成異形井眼。所述異形井眼包括設(shè)置在所述普通井眼的井壁上，并沿著所述普通井眼的軸向開設(shè)的至少兩個井壁槽道。其中，所述井壁槽道指向壓裂裂縫的延伸方向。
[0022]其中，所述井壁槽道具有一定的截面形狀。開槽后，普通井眼的截面不再是圓形，而是在圓形截面的基礎(chǔ)上附加槽道截面形狀的異形形狀。在本實施例中，最優(yōu)選的異形形狀為不規(guī)則形狀，即在普通井眼的基礎(chǔ)上附加一條或者多條井壁槽道，由此形成截面具有異形形狀的異形井眼。
[0023]請參閱圖1，其為本發(fā)明異形井眼的內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)上述用于水力壓裂的井眼的構(gòu)造方法所形成的異形井眼10的整體結(jié)構(gòu)包括普通井眼I和井壁槽道2。其中，普通井眼I的截面形狀為圓形，井壁槽道2的槽道端部3的曲率半徑為普通井眼I的井壁曲率的0.02倍到0.15倍。
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