1 概述
石油钻井过程在很多情况下, 都会受到地面以及其他的一些情况的影响, 这样就会限制实际钻井的过程。定向井的使用将会摆脱这种地理因素的限制, 使得相关的油气资源得到最优的开采。其中在定向井钻井过程中会有更多的有点, 其占地面积小, 在这个方面的投资也会相应的降低, 并且在钻进过程中所承担的风险也是比较低的。通过采用定向井进行钻进一方面可以有效的降低钻井实际的成本, 另一方面, 可以对周边的环境进行很好的保护具有一定的经济以及社会效益。在钻井现场当中, 对于那些具有低渗透特点的储层和一些海上的钻井平台来说, 他们向通过工作可以加快资金的回收的速度, 就采取了具有很多优势的定向井方式进行钻进, 并且都采用先进行射孔工作然后在进行压裂的方式进行投产。钻井实际当中射孔的参数是实施定向井进行钻进的关键, 若这个参数值控制不好将会给钻井施工带来极大的风险。柳贡慧他们根据对现场射孔井段的一些应力情况进行分析, 最终确定了一种能够确定合理射孔方位角的方法 (方位角指的是初始的一个值) 。并且一些资料中给出了相应的物理模拟系统及相关的理论推导方法, 并得出了相应的结论, 但是这些在定向井工作当中并不是特别的适用[1]。由于在实际中其上覆岩石压力和井轴是不重合的, 所以造成理论在实际中不适用的情况。
2 定向井射孔段模型建立
在定向井周边的应力进行分析的时候, 需要计算其中的效率, 为了能够使其得到提高, 就采用左边转换的方式建立了相关的模型进行分析。在建立的过程中, 考虑到定向井钻进实际的一些情况, 对其井场周围的应力状态进行分析的时候就要综合考虑这个地方原来的地应力值、所钻井的井眼的参数情况以及射孔段井眼的情况。以此来建立相关的模型并且进行相关的分析。
在石油钻井过程中当遇到相关的储层受到相关的影响产生破裂时这样它就会受到井周围岩石的影响, 可能会产生一些应力集中的现象。这时可以根据相关的理论确定定向井中所涉及到的一些力的情况。这里有很多的理论都与岩石起裂的现象有关, 在这些理论或者准则当中其中的一个张力破坏准则是在目前来说应用最广的。根据理论, 通过相关的分析可以得到储层的破裂压力。
3 定向井中压裂射孔当中的参数优化
在定向井钻进设计的过程中要对与之相关的破裂压力进行计算, 而其破裂压力的值也会受到其他几个参数的影响。因此, 要把它们考虑在内。这些参数包括钻井实际当中的原地应力值的大小, 与定向井钻进有关的井斜角以及相关的方位角的大小等等。对于一口油气井来说, 如果其相关的参数都确定了, 那么就很容易的得到这口井不同射孔角度下的破裂压力的值, 在这其中肯定存在一个最小的破裂压力的值, 这个所对应的射孔角度就是这口井在钻进过程中的最优射孔角度。在具体的计算过程中, 第一, 必须要给定一个钻进过程中的射孔方位角, 并且假设井筒内的液柱的压力值一定;第二, 进行相应的坐标系的转换, 从而得到油气井周围的应力场分布情况;第三, 结合实际情况对其中的拉应力值进行判断, 确定它是否满足需要。整个计算的过程需要重复以上的三个步骤, 直到在进行第三步的时候能够满足相关的需要这样才完成。在整个的过程当中不断的对比所计算的破裂压力的值, 从而选出最小的破裂压力所对应的射孔角度的值, 这个值就是在定向井钻进过程中的最优压裂射孔角度值。
4 现场应用
我国的四川盆地地区特别是它的西部地区, 那里天然气的储量非常的丰富。但是从那里相关的地层方面进行分析可以知道, 那里的形式不容乐观, 因为其储层相关的物理性质可以说是比较差。能够解决这方面的确定的方法就是要通过相关的压裂改造的工作完成。但是该地区还有这个地区的工农业都比较的发达, 并且在这里有很多普通居民居住在这里, 所以在钻进的过程中不能采用通常的那种直井来进行钻井, 这样必然就会优先考虑采用定向井。通过前期的一些改造的数据分析可以了解到, 定向井相关的特点—破裂压裂过程中的压力非常高, 更重要的是其在改造后井的产量没有达到预期的目标, 并且还是相差比较远的。这样分析其中的原因可以知道, 油气井井眼周围的应力场比较复杂这样就会产生与改造过程中相关的射孔相位不相符的情况, 正是由于这个方面的原因才会影响钻井改造的相关成果。利用相关的优化方法进行相关的优化设计, 从而能够使得工程向着预期的目标进行[2]。
5 结语
(1) 通过对设计过程中的坐标系转换情况进行相关的分析, 从而建立了相关的计算定向井地应力的三维模型, 根据相关的理论基础, 并且结合先关参数进行优化设计。
(2) 定向井当中的最优方位也会受到井斜角等几个参数的影响, 并且其与直井钻进的相关参数不一致, 它需要根据其钻井实际的相关情况进行选择。
(3) 通过对定向井钻井过程中的射孔方位进行相关的优化, 可以在实际的应用过程中大大减小其中的破裂压力值并且使得相关的改造效果更加的良好。
(4) 在对定向井的破裂压力进行预测的过程中, 考虑的因素还存在一定的不足, 需要进一步的完善研究。
摘要：现在石油钻井过程中由于各方面的问题, 越来越多的采用定向井, 但是在定向井压裂的过程中有可能会遇到压裂的压力过高和发生裂缝转向的问题, 为了能够解决以上的问题, 在坐标变换的基础上建立了相关的模型, 并且综合考虑了各个力学方面的因素, 建立了定向井射孔方位优化设计的方法, 分析了在不同条件下的最优射孔方位, 从现场的施工效果来看, 得到了明显的改善。
关键词：定向井,压裂,模型,最优射孔方位
参考文献
[1] 邓金根, 蔚宝华, 王金凤, 等.定向射孔提高低渗透油藏水力压裂效率的模拟试验研究[J]石油钻探技术, 2003, 31 (5) :14-16.
[2] 柳贡慧, 李玉顺.考虑地应力影响下的射孔初始方位角的确定[J].石油学报, 2001, 22 (1) :105-108.