（石油与天然气工程专业论文）射孔参数对压裂裂缝的影响.pdf

中文摘要 论文题目；射孔参数对压裂裂缝的影响 专业：石油与天然气工程 硕士生：刘予东( 签名) 指导教师：胥元刚( 签名) 摘要 套管射孔井压裂与裸眼井压裂有很大的不同，前者裂缝只能在孔眼处起裂。室内实 验和现场实践都表明射孔参数对压裂效果有着直接的影响。在应力分析的基础上探讨了 射孔井破裂压力的计算方法，分析了射孔参数对破裂压力的影响对于射孔井，由于受 孔眼位置的制约，裂缝只能在孔眼处起裂，因此在井筒方位和和地层条件一定时，破裂 压力就取决于射孔条件通过实例计算表明，破裂压力最小的孔眼方向不一定是裂缝的 最终延伸方向；孔眼位置设置不当时，实际的施工压力有可能不足以使所有孔眼处裂缝 起裂，从而只形成单翼裂缝，因此压裂施工前必须确定最优孔眼位置应用断裂力学理 论建立了裂缝宽度与射孔参数关系的数学模型计算表明，射孔方位、密度和孔径对裂 缝宽度都有影响当地层条件和井筒空间位置一定时，存在最优的射孔方位、密度和孔 径但当射孔密度和孔径超过一定值时，其对裂缝宽度几乎没有影响因此只有将射孔 参数的优化设计与压裂参数的优化设计结合起来，才能使射孔井的压裂效果更好分析 表明，井筒位置和孔眼方位对地应力重新分布的影响很大，既要考虑到射孔方位、密度 和孔径对压裂效果的影响，又要考虑孔眼自身的稳定性这一方法为压裂井射孔参数的 优化设计提供了一定的理论依据 关键词：射孔应力压裂裂缝宽度影响 论文类型：应用基础 英文摘要 s u b j e c t ： i n f l u e n c eo fp e r f o r a t i n gp a r a m e t e r so i lh y d r a u l i cf r a c t u r e s p e c i a l t y ： ：靠 n a m e ： i n s t r u c t o r ： o i l g a se n g i n e e r i n g a b s i r a c t t h ef r a c t u r i n gi ne a s i n gp e r f o r a t e dw e l li sg r e a t l yd i f f e r c n tf r o mt l a a ti no p e nl a o l c a n dt h e f r a c t u r e so ft h ef o r m e rs t a r t e da tt h ep e r f o r a t i o n so n l y t h r o u g hl a b o r a t o r ye x p e r i m e n ta n d 五e l dt e s t , i tw a ss h o w nt h a tt h ef r a c t u r er e s p o n s ew a sd i r e c t l ya f f e c t e db yp e r f o r a t i o n p a r a m e t e r s 1 1 圯e o m l m t i n gm e t h o do ft h ef r a c t u r i n gp r c s s l e t o p e r f o r a t i n gw e l l sw a s d i s c u s s e do i lt h eb a s i so f $ 1 t c s sa n a l y s i s i n f l u e n c eo ft h ep e r f o r a t i o np a r a m e t e r st ot h e f i 佻t u r i n gl m s s u r eh a db e e na n a l y z e d f o rt h ep e r f o r a t i n gw e l l s ，t h er e s t r i c t i o no ft h e p e r f o r a t i o n8 z i m l l t h , t h e 丘a c t l i 聪ss t a r t e da tt h ep e r f o r a t i o n so n l y s oo nt h ec o n d i t i o no ft h e g e o l o g i c a lc o n d i t i o n sa n dw e l l b o r es p a c ea 把f i x e d t h ef r a c t u r i n gp r c s s t t r ei sd e p e n d e d l 始r f o r a t i o nc o n d i t i o n i ti n d i c a t e st h a tt h em i n i m u mp e r f o r a t i o nd i r e c t i o no ff r a c t u r i n g p r e s s u r ei sn o ta l w a y st h ef i n a le x t e n dd i r e c t i o nb ye x a m p l e m p q 血舀t h ea c t u a lf r a c t u r i n g p r e s s u r em a yn o tc l l o u 曲t om a l 【c a l lt h ef t * a c t u l e ss t a r t e da tt h cl r f o r a t i o n sw h e nt h e p e r f o r a t i o na z i m u t hi sn o tp r o p e r , e o m e q u e n t l yo n l yf o r mt h es i n g l ew i n gf r a c t u r e a sar c s t t l t w em u s tm a k ec e l t a i nt h eo p t i m u mp e r f o r a t i o na z i m l l 也b e f o r ec o n s t r u c t i o n t h em a t l a e m a t i e a l m o d e le x p r e s s i n gt h er e l a t i o nb e t w e e nt h ef r a c t u r ew i d t l aa n dt h ep e r f o r a t i o np a r a m e t e r sw a s s e tu pb ya p p l y i n gf r a c t u r em e c h a n i c a lt l a e o i y t h ec a l c u l a t i o nr c s u l t si n d i c a t e dt h a tt h c f r a c t u r ew i d t l aw a sa f f e c t e db yp e r f o r a t i o n8 z i l n l l t l a ，d e n s i t ya n dd i a m e t e r w h e nt l a cg e o l o g i e a l c o n d i t i o n sa n dw e l lb o r es p a c l ：a 此f i x e d t h e r ec x i s to p t i m a lp e r f o r a t i o na z i m u t h , d e n s i t ya n d d i a m c t e r , a n dw h i l et h ep e r f o r a t i o nd e n s i t va n dd i a m e t e re x c e e dt h ec c l t a i no fv a l u e s , t h e yd o n o ta l m o s ta f f e c tt h ef i a e t u r ew i d t h t i i c r l ! f o f e o n l yi nc o m b i n i n gt h eo p t i m i z a t i o nd e s i g j ao f p e r f o r a t i o np a r a m e t e r sw i t l at h a to ff r a c t u r i n gp a r a m e t e r s 啪t h ep o s tf r a c t u r er e s p o n s eo f p e r f o r a t e dw e l lb eb e t t e r t h r o u g ha n a l y z i n g ，i tw a sp o i n l e do u tt h a tt h ei n t l u e n e eo ft h c w e l l b o r es p a t i a ll o c a t i o na n dp e r f o r a t i o n s a z i m u t ho ng r o u l i ds t r e s sr e d i s t n l u t i o na t e 固呜a t , s o t h a tn o to n l yt h ei n t l u e n e eo fp e r f o r a t i o na z i m u t h , d e n s i t ya n dd i a m c t e ro nf r a c t u r er e s p o n s e b u ta l s ot h es t a b i l i t yo fp e r f o r a t i o n ss h o u l db ea l le o m i d c r e d t h u sp r o v i d i n gac e t t a i l lo f t h e o r e t i c a lb a s i sf o r t h eo p t i m i z a t i o nd e s i g no fo e r f o r a t i o np a r a m c t c l so ff r a c t t e dw e l l 一。 、 l 珏y w o r d s = p e r f o r a t i o n ，s t r e s s ，f r a c t u r i n g ，f r a c t u r e 训沮t h ，i n f l u e n c e t h e s i s ：f u n d a m e n ts t u d y 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：= 主j 兰- 专、 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接 相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。 论文作者签名p 圭：j 彳、 导师签名： 日期：2 丝厶! r 日期：。跏友r 厂 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 水力压裂技术的发展与进步有力地推动了大批低渗和特低渗油田的高效开发，但是 现场发现的诸如近井裂缝入口处摩阻、多裂缝效应等现象说明传统的裸眼井压裂理论在 套( 尾) 管射孔井中应用受到了一定程度的限制。特别是随着定向井、水平井的广泛应 用，射孔井的压裂越来越需要有更加完善的理论作为技术支撑。 套( 尾) 管射孔井压裂和裸眼井压裂的最大不同点在于前者裂缝只能在孔眼处起裂， 因此射孔参数的优化设计就显得尤为重要。射孔参数的优化设计应包括三个方面，即防 砂井的射孔参数优化设计、压裂井的射孔参数优化设计和一般情况下的射孔参数优化设 计。通常是应用一般情况下的射孔参数优化设计方法来进行压裂井的射孔参数优化设 计，这显然是不合适的。 随着定向并、水平井应用的日益广泛，特别是2 0 世纪8 0 年代后水平井技术的迅速 发展，人们逐步认识到射孔参数对压裂效果影响的重要性，并把射孔参数对压裂效果影 响作为压裂机理研究内容的重要组成部分，从应力分析、裂缝起裂、裂缝延伸等诸方面 进行了研究。 y e w , - 3 j 开创了射孔并压裂研究的先河，h a l l i b u r t o n 、s c h l u m b e r g e 、b p 、m o b i l 、s h e l l 等国际知名石油公司，美国的t e x a s 大学、m i t 、c o r n e l l 大学、t e x a sa & m 大学、 荷兰的d e l f t 技术大学等高等院校 1 0 q 5 】也从不同角度用不同方法进行了研究。目前主要 研究手段有两类，一是理论研究，应用弹性力学、断裂力学的有关理论探讨非平面裂缝 起裂、延伸规律；二是实验研究。国内在这方面的研究报道还不多。 射孔井压裂比裸眼直井压裂的情形要复杂得多，虽然通过近几年的研究，尚未形成 比较完善的理论，但也取得了许多共识。裂缝起裂和延伸取决于时间效应( 注入速度) 、 规模效应( 岩石的非均质性) 和应力分布状态，主要特征表现为：裂缝起裂与孔眼 分布有关，且有可能是多缝起裂，并最终连接成一条主裂缝；井筒附近裂缝要转向 和扭转，并最终定向于最大主应力方向；高的注入排量有利于所有孔眼同时起裂。 1 2 研究内容 1 ) 射孔后的地应力分布研究； 射孔参数对破裂压力的影响研究； 西安石油大学硕士学位论文 3 ) 裂缝宽度变化规律研究； 射孔参数对裂缝宽度的影响研究； 5 ) 井筒附近裂缝延伸规律研究； 们射孔参数对裂缝导流能力影响研究。 1 3 技术路线 采用理论分析和现场实践相结合的方法。首先对岩石进行应力分析，探讨钻井、射 孔后的地应力分布规律。其次根据物理模型，建立射孔参数与压裂裂缝的数学关系，研 究射孔参数对压裂裂缝的影响，结合矿场试验或实践效果，分析射孔参数对压裂效果的 影响程度 2 第二章应力分析 第二章应力分析 应力分析是进行裂缝延伸规律研究的基础。应力分析的方法通常有解析法、半解析 法、有限元法和边界元法4 种。本文采用解析法。 假设未钻井前的3 个有效主应力为0 1 、d 2 、a ，相应的坐标系为0 1 2 3 ，a l 与1 轴平行，d ：与2 轴平行，吒与3 轴平行。井眼与3 轴的夹角为卢，其在1 2 平面的投影 与1 轴的夹角为a 。 为了统一起见，规定压应力为正，拉应力为负。 原始应力场在钻井和射孔后要发生变化。为了分析钻井和射孔后的岩石应力状态， 建立了不同的坐标系统，如图2 - 1 所示。绕3 轴逆时针旋转口得0 一x 。k z 。坐标系。绕k 轴逆时针旋转口得0 一x y z 坐标系。与0 一x y z 坐标系相对应的圆柱坐标为0 - r o z ， 0 角从z 轴逆时针算起。与孔眼对应的圆柱坐标系为0 一，妒z ，咖角从盯静方向逆时针算 起，如图2 - 2 所示。 为建立射孔后地应力分布的数学模型，假设： ( 1 ) 地层完整，井筒、射孔孔眼不与天然裂缝、溶洞、破碎带相交； ( 2 ) 地层为均质的各向同性的线弹性体； ( 3 ) 不考虑入井液与地层岩石的任何物理或化学作用； ( 4 )忽略射孔孔眼之间的相互影响。 图2 - 1 坐标变换 3 图2 - 2 孔眼所处的坐标系 2 1 原始地应力在0 一x y z 坐标系中的表示 考虑一般情形，在d 一1 2 3 坐标系中，原始应力为“”： c i ( a l ，d 2 ，仃，f ，f 3 1 ，f 1 2 ) r ( 2 1 ) 式中仃为正应力，f 为剪应力。为了在坐标系d x y z 中描述原始应力的大小，必须先 计算0 一x y z 各轴相对于0 1 2 3 各轴的方向余弦。 0 晴与d 1 间的方向余弦：f 1 - c o s 3 c o s a o x - 与0 2 问的方向余弦：- c o s j o s i n a o x - 与0 3 闯的方向余弦：开l 一s 洫芦 o y 与0 1 间的方向余弦：f 2 一- s i n a o y - 与0 2 问的方向余弦：r a 2 - c o s a o y - 与0 3 间的方向余弦：一2 - 0 o z 与0 1 阃的方向余弦：1 3 - s i n | 8 c o s a o z 与0 2 间的方向余弦：m 3 - s i n 卢s i a a o z 与d 3 间的方向余弦： - c o sj o 则方向余弦矩阵为： 第二章应力分析 n 隆 砰砰 砖厅； 砖厅； m 2 m 3n 2 n 3 m 3 鸭他，i l h m 2 矗2 砜 p a n 2 n 2 2 m 3 n 3 m 2 n 3 + 鸭一2 鸭 l + 鸭厅3 m l l q 2 + i n 2 j l l 若在0 一x y z 坐标系中的应力记为： 则有： 而在0 1 2 3 坐标系中， 狐f l 知2 2 2 2 n 3 z ， 以2 + ，乞 以1 + 鸭 ，1 1 如+ 2 a - p ，仃，j ：，f ，= ，t z x , t ) 7 a - b c 仃1 - j 日一6 只 仃2 口 一艿只 仃，- d r 一子c - 岛1 - 0 2 弘历2 弘m 3 乞m 3 + 1 3 m 2 m l + 鸭 + 乞鸭 ( 2 - 2 ) ( 2 - 3 ) ( 2 - 4 ) ( 2 - 5 ) ( 2 - 6 ) ( 2 - 7 ) ( 2 - 8 ) 式中仃。、分别为最大、最小水平主应力，口，为上覆岩层压力，只为地层孔隙压力， 艿为有效应力系数 在0 一x y z 坐标系中，地应力可由( 2 - i ) ( 2 8 ) 得到： 仃，一( 盯l c o s 2 a + 仃2s i n 2 a ) c o s 2 卢+ 仃，s i n 2 卢( 2 - 9 ) 仃，- 盯ls i n 2 a + 仃2 c o s 2 口 ( 2 1 0 ) 盯：_ ( 仃l c o s 2 口+ 口2s i n 2 a ) s i n 2 声+ 仃3 c o s 2 声 f ，：一p 2 一仃1 ) s i n 3 s i n a c o s a f f ，_ p 1 c o s 2 a + 仃2s i n 2 口一口3 ) s i n 3 c o s 3 f ，一p 2 一口i ) c o s 3 s i n a c o s a 2 2 钻井后地应力分布 在0 一r o z 坐标系中，可得“7 删 5 ( 2 - 1 1 ) ( 2 - 1 2 ) ( 2 - 1 3 ) ( 2 - 1 4 ) 西安石油大学硕士学位论文 一扣坞1 专2 ) + j i ”叫( 1 一垡r 2 + 酬加) 岷，o 一等+ s i n ( 2 0 ) + 蔷。 仃。- 三p 。+ 。，+ 音一i 1p ，一盯，x 1 + - 菩) c o s ( ) 1 ，( 1 + 劳蛳耻景2 己 ( 2 - 1 5 ) ( 2 - 1 6 ) c r z z 。o z 一知( 口，吖y ) 参c o s ( 2 0 ) “y f 寺8 i n ( 2 0 ) ( 2 - 1 7 ) ，一r 。_【一三p。一仃，in(20)+q，加)】(1+等一3r4)sin(20 ( 2 - 1 8 ) p _ 【一吉p 。一仃y+ q ，s ( 加) 】( 1 + 一苦) ( 2 - 1 8 ) t r z 。也：瞄r , , s i n o x l 一 r 。 - ( - r , , s i n 8 + r y , 删x 1 + 多 式中0 为孔日艮内流体压力，o 为井筒半径，v 为泊松比，r 为距井轴的距离。 当月- o 时，井壁上的应力为： 盯r - 弓 仃静。仃，+ 仃y 一0 2 ( a 。一口，) c o s ( 2 0 ) 一4 r ，ys i n ( 2 日) c r z z 一仃：一2 y ( 吒一口y ) c o s ( 2 0 ) 一4 v t ，咧2 e ) p - 0 t | 1 1 0 ：- 2 ( 一f ；：s i n o + f ，：c o s o ) 2 3 射孔后地应力分布 在d 一，毋z 坐标系中，有”1 ” 6 ( 2 。1 9 ) ( 2 - 2 0 ) ( 2 - 2 1 ) ( 2 - 2 2 ) ( 2 - 2 3 ) ( 2 2 4 ) ( 2 2 5 ) ( 2 - 2 6 ) 第二章应力分析 - ( + o o + a z ：x 1 一r 2 + j 1p 咆：x 1 一等+ - ) c o s ( 2 ) 肛等+ 警酬枷声r 2 。 位2 7 ) q - 三+ 0 z z x l + 箬) 一j l p 。一仃：x 1 + 警c o s ) ( 1 + s 域轷吾。 ( 2 2 8 ) ，r 一 仃。盯。一知p 0 # - - 0 z z ) 箬c o s ( 2 i ) - 4 v z o z 声1 , 2 咖( 劢) ( 2 - 2 9 ) f ，i 【_ 如- - o z z ) s i n ( 枷c o s ( 2 妒) 1 0 + 争等( 2 - 3 0 ) k - s 妒+ f | ：s i n x 1 一多 ( 2 - 3 1 ) - ( 1 口血妒+ f ：s m + 多 ( 2 - 3 2 ) ， 式中0 为孔眼半径， ，为距孔眼中心的距离 当r i ，时，射孔孔眼壁上的应力为： 盯。一己(2-33) q i 口+ 仃z z 一0 2 p 口p 一吒z ) s ( 却) 一4 f 口：s i n ( 却) ( 2 - 3 4 ) 仃。- 仃 - 2 v ( d 日p - - 0 z z ) c o s ( p 矽) - 4 v r p ：s i n ( 动) ( 2 - 3 5 ) f，i0(2-36) f。0 ( 2 3 7 ) f ：i2 ( 一h es i n e + f ：c ：o s 4 , ) 由此可得三个主应力为 0 1 1 。仃 7 ( 2 - 3 8 ) ( 2 - 3 9 ) 西安石油大学硕士学位论文 咿学畦瓜j 了两( 2 - 4 0 ， ”学 厉i 了瓦( 2 - 4 1 ， 仃笠与射孔孔眼轴线的夹角y 圭t 姐。1 t 亲毒) ，仃。与射孔孔眼轴线的夹角则为9 0 。一y 。 2 4 计算结果分析 孔眼壁上的应力状态决定了裂缝的可能起裂位置。s c h l u m b e r g e r 公司的研究结果表 明，由于对称性，射孔孔眼两个侧面( 人立于井筒内观看，为孔眼的左右两个侧面，即 币- 0 0 和妒- 1 8 0 4 ) 的应力状态相差很小，顶底面( 币一9 0 。和圣- 2 7 0 。) 的应力状态也基 本相同，因此当井筒和孔眼位置一定( 即g 、多、0 一定) 时，孔眼壁上的最小、最 大主应力和周向应力分别发生在妒0 。( 1 8 0 。) 和妒- 9 0 。( 2 7 0 0 ) 射孔孔眼的应力状态可 由孔眼一个侧面( 毋一0 。) 和顼面( 事- 9 0 。) 两处的应力来描述。 众多的研究表明，钻井和射孔后的地应力分布主要受井斜角卢和孔眼方位角0 决定。 因此我们主要探讨这两者对地应力分布的影响。我们对直并、水平井和斜井分别进行了 计算。计算中涉及的参数均取自安塞油田删，见表2 - 1 。 表2 1应力分布计算基础数据 垂向应力2 9 劓甲矗 岩石弹性模量2 8 8 9 6 溉 最大水平应力2 3 5 劓只4地层孔隙压力8 9 9 肛p 4 最小水平应力2 0 5 占l 尹扭井眼半径o 1 肼 泊松比0 2孔眼半径0 0 0 6 ，h 图2 3 2 4 表示直井中孔眼侧面所受应力与射孔方位的关系。图中的数字表示孔眼 的方位。当日一0 0 时，孔眼方位与原始水平最大主应力方向平行；当日- 9 0 0 时，孔眼方 位与原始水平最大主应力方向垂直。可以看出，孔眼方位对最大压应力的影响不是很大， 且此时不论孔眼方位如何，总有最大压应力等于周向应力。 图2 - 5 表示直井中孔眼顶面最大压应力与射孔方位的关系。此时，孔眼方位对最大 压应力的影响很大，当孔眼平行于原始水平最小主应力方向时，孔眼根部( 即孔眼与井 筒相交处) 的应力达到了端部( 即孔眼深入地层的一端) 的两倍以上，不同孔眼方位下， 其根部应力相差最高达到3 倍，而高的应力容易使井壁或孔眼坍塌。 8 第二章应力分析 垂直井中孔眼顶面周向应力与射孔方位的关系如图2 6 所示。如果地层破裂遵循最 大拉应力理论，那么由此可以看出，随着孔眼方位由原始水平最大地应力方向向原始水 平最小地应力方向偏移，裂缝起裂由孔眼顶底面移向孔眼侧面。由图2 - 7 还可以看出， 裂缝起裂位置或在孔眼的根部或在孔眼的端部，与射孔的方位和穿深有关。当裂缝由孔 眼侧面起裂时，很可能需要较高的作业压力 定向并、水平井的应用日益广泛，本研究也对其射孔后的应力分布进行了探讨图 2 喝图2 - 1 1 表示当水平井位于原始水平最大主应力方向( a 一0 。) 时的应力状态，图 2 一1 2 图2 - 1 5 表示当水平井垂直于原始水平最大主应力方向( 口一9 0 。) 时的应力状态， 图2 1 6 图2 - 1 9 表示小角度斜井( 卢- 1 5 。，口- 3 0 。) 的应力状态，图2 - 2 0 图2 2 3 表示大角度斜井( 口7 5 。，a 一6 0 。) 的应力状态。由这些计算结果可以看出，对定向 井和水平井也有类似的物理现象。 大量的计算表明： ( 1 ) 钻井和射孔后井筒和孔眼周围的应力要重新分布，应力集中主要发生在2 倍 井筒或孔眼半径范围内，当离井轴或孔眼中心的距离超过4 5 倍井筒或孔眼半径时，应 力场接近原始应力场，如图2 - 2 4 所示。这结果告诉我们，如果压裂裂缝存在转向和扭 曲，那么在裂缝整个的延伸过程中发生转向和扭曲的范围将很小。 ( 2 ) 井筒位置和孔眼方位对地应力重新分布的影响很大。如同样为孔眼根部顶面 的周向应力，对于垂直井，最大、最小周向应力分别为3 7 m p 和5 朋只，最大最小相差 3 2 m p , ；而对于水平井，最大、最小周向应力分别为9 1m p a 和一2 j i z 只，最大最小相差达 9 3 m p , 因此在探讨射孔参数对压裂效果影响的同时，还要考虑孔眼自身的稳定性。 ( 3 ) 裂缝的起裂位置与地层的非均质性、井筒和孔眼的位置都有关系，不易准确 确定，但从理论上讲一般都发生在孔眼根部或端部。当裂缝的起裂位置发生在孔眼端部 时，采用深穿透射孔( 射孔孔深大于0 4 m ) 可大大降低井筒对裂缝延伸的影响。 9 西安石油大学硕士学位论文 叼 山 邑 r 翅 出 斗 、心 i 1 0约2 5筠 闭合应力 m p a 图5 1 0 支撑剂导流能力与闭合压力关系 一3童一r箍爆蹄 第六章结论与建议 第六章结论与建议 1 应用弹性力学、断裂力学等理论建立了射孔方位、密度和孔径对低渗透油田压裂改 造效果影响的理论和分析方法。 2 套( 尾) 管射孔井压裂与裸眼井压裂有很大的区别。孔眼位置决定了裂缝的可能起 裂位置，而孔眼方位对破裂压力、裂缝宽度以及裂缝导流能力等都有较大影响。对 于垂直井，孔眼方位与原始水平最大主应力的夹角最好不要超过2 0 。；对于水平井， 孔眼方位与垂向的夹角最好也不要超过2 0 。当有底水时，则不能沿水平井筒底部往 下射孔。满足此条件时可以使( 1 ) 破裂压力最小；( 2 ) 裂缝宽度较大；( 3 ) 近井带 裂缝具有更高的导流能力总体上看，射孔方位对压裂改造效果的影响最大。 3 孔密、孔径对破裂压力、裂缝宽度都有影响，但对裂缝导流能力几乎没有影响。对 于垂直井，孔密取1 2 1 6 孔m ；对于斜井和水平井，孔密取1 6 2 0 孔m 较合适。 孔径取1 2 m m 左右为宜。 4 裂缝究竟在孔眼的何处起裂，不易准确确定，与地层的非均质性、并筒位置和孔眼 方位都有关系，但从理论上讲一般都发生在孔眼根部或端部。当裂缝的起裂位置发 生在孔眼端部时，采用射孔孔深大于0 4 m 的深穿透射孔可大大降低井筒对裂缝延 伸的影响。 5 通常认为破裂梯度小于0 0 1 5 0 0 1 8 咿a 时形成垂直缝，而大于0 0 2 3 m p a m 时形 成水平缝。对于射孔井，这一传统认识就受到挑战，因为不合适的射孔方位可使破 裂压力成倍增加。 6 井筒位置和孔眼方位对地应力重新分布的影响很大，既要考虑到射孔方位、密度和 孔径对压裂效果的影响，又要考虑孔眼自身的稳定性。 7 取准地应力资料是作好射孔方位、密度和孔径对压裂改造效果分析的基础，应进一 步加强对岩石力学参数的测试，特别是对地应力剖面的测试。 8 建议开展定向射孔技术的应用研究。 9 只有将射孔方位、密度和孔径优化设计与压裂参数优化设计结合起来，才能取得更 好的压裂效果。因此在本项研究的基础上，可进一步开展射孔一压裂参数整体优化设 计的研究，并开发相应的计算机软件，以进一步指导现场实践。 西安石油大学硕士学位论文 致谢 本论文是在导师胥元刚老师的悉心指导和关怀下完成的。本论文从选题，到研究内 容与研究方案的制定，导师都倾注了大量的心血与精力。导师两年来给予的谆谆教诲让 我受益终生。胥老师对我的影响不仅有高屋建瓴、创新严谨的治学风范，而且更重要的 是严己宽人、举重若轻的人格魅力。论文所取得的每一项成果和创新都与胥老师的指导 密不可分，值此论文完成之际，向导师表示由衷的感谢和崇高的敬意。 感谢研究部、石油工程学院的老师给予的帮助，使我的论文得以顺利完成。 限于时间和水平，本论文难免存在不妥之处，敬请各位专家、老师指正。 参考文献 主要参考文献 【1 】y e wch e ta 1 f r a c t u r i n go fad e v i a t e dw e l l s p e1 6 9 3 0 ，1 9 8 7 【2 】y e wch e ta 1 o nf r a c t u r ed e s i g no f d e v i a t e dw e l l s s p e1 9 7 2 2 ，1 9 8 9 p 】y e wch e ta 1 o np e r f o r a t i n ga n df r a c t u r i n go fd e v i a t e dw e l l b o r e s s p e2 6 5 1 4 ，1 9 9 3 【4 】a b a s sh he ta 1 o r i e n t e dp e r f o r a t i o n s ar o c km e c h a n i c sv i e w s p e2 8 5 5 5 ，1 9 9 4 【5 】c h e nz e ta 1 f r a c t u r i n gp r e s s u r ea n dn e a r - w e l lf r a c t u r eg e o m e 仃yo f a r b i t r a r i l yo r i e n t e d a n dh o r i z o n t a lw e l l s 。s p e3 0 5 3 1 ，1 9 9 5 【6 】c h e nz e ta 1 e f f e c to fn e a r - w e l l b o r ef r a c t u r eg e o m e t r yo nf r a c t u r ee x e c u t i o na n d p o s t 4 r e a t m e n tw e l lp r o d u c t i o no fd e v i a t e da n dh o r i z o n t a lw e l l s s p ep f , 1 4 ( 3 ) ，1 9 9 9 【7 】o l s o nje f r a c t u r i n gf r o mh i g h l yd e v i a t e da n dh o r i z o n t a lw e f t s ：n u m e r i c a la n a l y s i so f n o n - p l a n a rf r a c t u r ep r o p a g a t i o n s p e2 9 5 7 3 1 9 9 5 【8 】w e n gx f r a c t u r ei n i t i a t i o na n dp r o p a g a t i o nf r o md e v i a t e dw e l l b o r e s s p e2 6 5 9 7 ，1 9 9 3 【9 】9 r o m e r oje ta 1 t h e o r e t i c a lm o d e la n dn u m e r i c a li n v e s t i g a t i o no fn e a r - w e l l b o r ee f f e c t s i nh y d r a u l i cf r a c t u r i n g s p ep f ，1 5 ( 2 ) ，2 0 0 0 1 1 0 h a l l a msd e ta 1 g e o m e t r yo fh y d r a u l i cf r a c t u r e sf r o mm o d e s t l yd e v i a t e dw e l l b o r e s 胛j u n e1 9 9 1 【1 1 b e h r m a n ne ta 1 e f f e c to f p e r f o r a t i o n so nf r a c t u r ei n i t i a t i o n j p t ，m a y1 9 9 1 【1 2 w 嘶e 培le ta 1 f r a c