基于交錯定面射孔的近井筒裂縫擴(kuò)展規(guī)律物理模擬

王濱，李軍，柳貢慧，李東傳，盛勇，顏輝

（1.中國石油大學(xué)（北京），北京 102249；2.北京工業(yè)大學(xué)，北京 100124；3.中國石油大慶油田采油工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶 163000；4.吉林雙林射孔器材有限責(zé)任公司，吉林吉林 132000）

0 引言

射孔技術(shù)作為壓裂完井的核心環(huán)節(jié)，近年來發(fā)展迅速，隨著油氣開發(fā)向頁巖氣、致密氣、煤層氣等非常規(guī)油氣擴(kuò)展，射孔在打開油套管、連通井筒與地層的同時，可以控制裂縫走向、促進(jìn)縫網(wǎng)形成、實現(xiàn)體積壓裂[1-6]，受到研究人員的高度關(guān)注。

進(jìn)行長直水平井大規(guī)模分段射孔壓裂時，常用的射孔方式有螺旋射孔、定向射孔和定面射孔，可起到降低起裂壓力、控制主縫形態(tài)有序擴(kuò)展、促進(jìn)縫網(wǎng)形成的作用[7-12]，如采用定面射孔技術(shù)結(jié)合等孔徑深穿透射孔彈可對壓裂縫高進(jìn)行控制，避免在近井筒區(qū)域過早穿層；采用定向射孔技術(shù)對出砂嚴(yán)重的水平井沿應(yīng)力差異最小方向射孔，可改變近井筒地層流體流動形態(tài)，使應(yīng)力均勻分布，減輕出砂。綜合以上 3種方法采用多級復(fù)合射孔技術(shù)可獲得高穿深孔縫，緩解水平井近井筒區(qū)域污染嚴(yán)重以及井筒軌跡偏離儲集層等問題。但目前由于射孔時孔周裂縫物理形態(tài)復(fù)雜、連通形式多樣、形成機(jī)理和擴(kuò)展規(guī)律不明等原因，上述方法普遍存在理論及實驗依據(jù)欠缺、使用效果穩(wěn)定性差、應(yīng)用范圍窄等諸多不足，嚴(yán)重限制了非常規(guī)油氣儲集層及復(fù)雜常規(guī)油氣儲集層資源的高效穩(wěn)定開發(fā)，因此如何通過優(yōu)化射孔方式及參數(shù)來實現(xiàn)對近井筒裂縫的控制，進(jìn)而促進(jìn)壓裂改造效果的提升仍是射孔壓裂領(lǐng)域的重要難題。

本研究首先對射孔壓裂全過程進(jìn)行了3階段劃分，并對各階段裂縫發(fā)育特點進(jìn)行分析，進(jìn)而在常規(guī)射孔方式的基礎(chǔ)上，提出交錯定面射孔的概念，然后采用兩種型號射孔彈設(shè)計并進(jìn)行大型巖靶射孔實驗，模擬頁巖中交錯定面射孔過程，對射孔“瞬間”近井筒裂縫形態(tài)、形成機(jī)理以及不同定面夾角與交錯角組合下的擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行研究，最后基于上述研究成果對近井筒裂縫控制方法進(jìn)行探討。

1 交錯定面射孔概念

1.1 射孔壓裂各階段裂縫發(fā)育特點及常規(guī)射孔方式不足

為提出交錯定面射孔的概念，首先需要對射孔壓裂各階段裂縫發(fā)育特點進(jìn)行研究。水平井射孔壓裂過程可分為 3個階段：①近井筒裂縫形成階段，射孔時伴隨孔道形成，孔周發(fā)育的大量微裂縫會通過應(yīng)力集中效應(yīng)連通擴(kuò)展，形成復(fù)雜的近井筒孔周裂縫，由于射孔時高能量會在短時間內(nèi)釋放[13-15]，近井筒裂縫的形成主要受射孔方式及參數(shù)決定，地應(yīng)力影響較??；②壓裂主裂縫形成階段[16-17]，射孔結(jié)束后進(jìn)行水力壓裂，近井筒裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展匯聚形成主裂縫，同時在地應(yīng)力作用下發(fā)生扭曲轉(zhuǎn)向，最終沿著垂直于最小主地應(yīng)力的方向延伸，此階段射孔影響減弱，地應(yīng)力影響增強(qiáng)；③壓裂縫網(wǎng)形成階段[18]，各主裂縫在水力驅(qū)動下沿垂直最小主地應(yīng)力的方向擴(kuò)展，同時受到地層局部地應(yīng)力變化、儲集層非均質(zhì)性、天然裂縫等因素影響，不斷發(fā)生分叉、轉(zhuǎn)向、交會行為，最終形成復(fù)雜縫網(wǎng)，此階段射孔影響最弱。所以，第 1階段近井筒裂縫形態(tài)和擴(kuò)展規(guī)律對壓裂主縫的形成與擴(kuò)展影響重大，為了增加泄油面積及避免壓裂主縫過早交叉串通等問題，近井筒裂縫在垂直于井筒軸線且均勻分布在井筒四周的情況下，可以在第2和第3階段壓裂時快速連通匯聚成垂直井筒軸線的橫切主縫并均勻擴(kuò)展，從而減緩近井筒效應(yīng)，實現(xiàn)“控近擴(kuò)遠(yuǎn)”。

目前常規(guī)射孔方式（如螺旋、定向、定面射孔等）難以滿足以上要求，主要原因在于采用螺旋射孔時，各射孔相對孤立，孔周微裂縫形成和擴(kuò)展隨機(jī)性強(qiáng)，彼此之間連通性差，難以形成形態(tài)及擴(kuò)展方向可控的近井筒裂縫；采用定向射孔時，隨著射孔方位角變化，射孔穿深波動劇烈，孔周微裂縫及近井筒裂縫多平行于井筒軸線方向，難以形成橫切主縫；采用定面射孔時，同一定面內(nèi)射孔聯(lián)系緊密，易形成局部扇形近井筒橫切裂縫面，但不同扇形橫切裂縫面間連通擴(kuò)展隨機(jī)性強(qiáng)，難以進(jìn)行有效控制，壓裂時常出現(xiàn)主縫擴(kuò)展失控等現(xiàn)象。

1.2 交錯定面射孔

為實現(xiàn)對近井筒裂縫的有效人工控制，加強(qiáng)各射孔之間的聯(lián)系，促使孔周微裂縫有序連通擴(kuò)展，提出了一種新的射孔概念：交錯定面射孔（見圖1）。其中定面夾角表示同一定面內(nèi)相鄰兩發(fā)射孔彈之間的角度，類似于螺旋射孔中的相位角；定面交錯角為相鄰定面首發(fā)射孔彈之間的角度。交錯定面射孔在常規(guī)定面射孔基礎(chǔ)上引入了定面交錯角，使 3發(fā)射孔所構(gòu)成的相鄰定面形成交錯，既可以保證常規(guī)定面射孔中同一定面內(nèi)射孔聯(lián)系緊密、孔周微裂縫易連通的優(yōu)勢，又可增強(qiáng)相鄰定面間射孔的聯(lián)系，促使孔周微裂縫在定面間連通，有利于形成有序連通擴(kuò)展的近井筒裂縫。

為了表達(dá)簡潔、便于理解，圖1將同一定面內(nèi) 3發(fā)射孔彈布置在同一個平面上，與實際操作不完全相符。實際布孔時，同一定面內(nèi) 3發(fā)射孔彈在射孔槍中從上到下連續(xù)布置，若將垂直于井筒的平面看作基準(zhǔn)面，則從上到下第1發(fā)射孔彈孔道向下傾斜10°～13°，與基準(zhǔn)面夾角為 10°～13°；第 2發(fā)射孔彈孔道垂直于井筒，與基準(zhǔn)面夾角為0°；第3發(fā)射孔彈孔道向上傾斜10°～13°，與基準(zhǔn)面夾角為10～13°，3發(fā)射孔彈孔道近似構(gòu)成一個平面。

2 交錯定面射孔打靶實驗

為進(jìn)一步探究交錯定面射孔近井筒裂縫形態(tài)、形成機(jī)理和擴(kuò)展規(guī)律，設(shè)計了大型射孔打靶實驗（見圖2），采用兩種型號射孔彈在 4塊巖靶上進(jìn)行射孔，模擬交錯定面射孔過程，射孔結(jié)束后劈開靶體，對射孔孔道和近井筒裂縫進(jìn)行觀測。

圖1 交錯定面射孔方式及參數(shù)示意圖

圖2 交錯定面射孔打靶實驗裝置示意圖及射孔后靶體照片

兩種射孔彈采用油田常用的吉林雙林射孔彈廠生產(chǎn)的深穿透DP44RDX38-1射孔彈和大孔徑GH46RDX43-1射孔彈，深穿透射孔彈孔徑小穿深大，大孔徑射孔彈孔徑大穿深小，射孔效果區(qū)別明顯，其中深穿透射孔彈標(biāo)準(zhǔn)靶孔徑約11 mm、穿深約1.5 m，大孔徑射孔彈標(biāo)準(zhǔn)靶孔徑約20 mm、穿深約0.8 m。

4塊巖靶編號為115#—118#，由水灰砂比為0.52∶1.00∶2.50的水泥砂漿澆筑而成，整體均質(zhì)，由于實驗條件所限，巖靶中未設(shè)置天然裂縫和層理面，巖靶均為高1.4 m、直徑2.5 m的圓柱體，有效射孔段長1 m。靶體中心預(yù)留套管，套管外徑為 139.7 mm，壁厚 9.7 mm，射孔槍在套管中居中放置，套管外壁直接和靶體相連。4塊巖靶單軸抗壓強(qiáng)度為35.2～37.6 MPa，彈性模量為39.5～41.7 GPa，泊松比為0.29～0.31，與頁巖力學(xué)性質(zhì)相近，可用來近似模擬1 000～3 000 m垂深的頁巖。

4支射孔槍編號為115#—118#，分別對應(yīng)115#—118#巖靶，每支槍有效射孔段長為1 m，均布彈15發(fā)，從上到下設(shè)置5組定面，每組定面由3發(fā)彈組成，依次編號為 1#—15#射孔；相鄰定面軸向上間距為 200 mm（定面間距為200 mm時射孔近井筒裂縫擴(kuò)展規(guī)律明顯、彈間干擾小、彈間聯(lián)系密切），所有定面均近似垂直于井筒軸向。115#槍選用大孔徑 GH46RDX43-1射孔彈，定面夾角為60°，從上到下5組定面交錯角分別為 30°、60°、90°和 120°；116#槍選用深穿透DP44RDX38-1射孔彈，定面夾角和交錯角與115#槍相同；117#槍選用大孔徑GH46RDX43-1射孔彈，定面夾角為90°，從上到下5組定面交錯角分別為45°、90°、135°和180°；118#槍選用深穿透DP44RDX38-1射孔彈，定面夾角和交錯角與 117#槍相同。實驗后劈開靶體，用紅色顏料對部分孔道進(jìn)行標(biāo)注，用黃色顏料對部分孔周裂縫進(jìn)行標(biāo)注。

3 實驗結(jié)果分析

3.1 近井筒裂縫形成機(jī)理

觀測 115#—118#靶可發(fā)現(xiàn)，射孔彈射入巖石形成孔道的同時會生成孔周微裂縫[15]，按照與射孔之間的關(guān)系可將這些微裂縫分為 3種類型：①Ⅰ型微裂縫，即徑向微裂縫（見圖3a—3c），裂縫面沿射孔孔道延伸方向（井筒徑向）擴(kuò)展，射孔孔道對其具有良好的控制作用。Ⅰ型微裂縫在孔周最為常見，砂巖靶單發(fā)射孔時會更加明顯（見圖3c）；②Ⅱ型微裂縫，即斜交微裂縫（見圖3d—3e），裂縫面與射孔孔道延伸方向成角度相交，射孔孔道對其擴(kuò)展控制作用降低；③Ⅲ型微裂縫，即射孔尖端發(fā)散微裂縫（見圖3f），當(dāng)射孔尖端有杵堵發(fā)生時生成該類型裂縫，Ⅲ型裂縫出現(xiàn)概率低、規(guī)模小、形態(tài)復(fù)雜、沒有規(guī)律，故未作示意圖。本研究中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型微裂縫有別于斷裂力學(xué)中定義的Ⅰ型張開裂縫、Ⅱ型剪切裂縫和Ⅲ型撕開裂縫。

圖3 孔周Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型微裂縫示意圖

這 3種微裂縫相互連通可形成形態(tài)復(fù)雜的近井筒裂縫及縫網(wǎng)，如圖4所示：①當(dāng)孔周Ⅰ型微裂縫相互連通時，會形成Ⅰ-Ⅰ型平整裂縫，此時射孔孔道間相互作用強(qiáng)，射孔孔道對縫面擴(kuò)展控制能力較強(qiáng)；②當(dāng)孔周Ⅰ型與Ⅱ型微裂縫連通時，會形成Ⅰ-Ⅱ型扭曲裂縫，此時射孔孔道間相互作用減弱，射孔孔道對縫面擴(kuò)展控制能力降低；③當(dāng)孔周Ⅱ型與Ⅱ型微裂縫連通時，會形成與射孔孔道成角度斜交的Ⅱ-Ⅱ型裂縫，此時射孔孔道間相互作用最弱，射孔孔道對縫面擴(kuò)展控制能力快速下降；④當(dāng)多個Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ-Ⅱ和Ⅱ-Ⅱ型裂縫共存時，會形成復(fù)雜的近井筒裂縫網(wǎng)。由于Ⅲ型微裂縫出現(xiàn)頻率低規(guī)模小，因此不作研究。

圖4 近井筒Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ-Ⅱ、Ⅱ-Ⅱ型裂縫及裂縫網(wǎng)示意圖

3.2 近井筒裂縫擴(kuò)展規(guī)律

3.2.1 深穿透射孔彈近井筒裂縫擴(kuò)展規(guī)律

深穿透 DP44RDX38-1射孔彈藥型罩開口錐角較小，形成的高能金屬液流細(xì)長，能量釋放相對集中，使各射孔孔道形成時孔周以發(fā)育Ⅰ型微裂縫為主，Ⅱ型微裂縫發(fā)育較少，孔道普遍完整，很少發(fā)生折斷，套管周圍井壁巖石基本完好。當(dāng)定面夾角為60°、定面交錯角為30°時（見圖5a—圖5c），同一定面內(nèi)的3個射孔在環(huán)向上連通性較差，彼此之間相互獨立，而相鄰定面間鄰相位上的兩個射孔會通過Ⅰ-Ⅰ型裂縫面連通，當(dāng)多個Ⅰ-Ⅰ型裂縫同時存在時則形成近似垂直井筒軸線的菱形橫切裂縫，該菱形橫切裂縫沿著孔道延伸方向向巖石深部擴(kuò)展，此過程中Ⅰ-Ⅰ型裂縫幾乎不發(fā)生扭曲，Ⅰ-Ⅱ型裂縫很少出現(xiàn)（未在圖中標(biāo)識）。

隨著定面交錯角增大為 60°、90°和 120°，相鄰定面間同相位或鄰相位射孔孔道之間的Ⅰ-Ⅰ型裂縫逐漸減少，在平行或近似平行于井筒軸線的方向進(jìn)一步向前擴(kuò)展，部分Ⅰ-Ⅰ型裂縫面會扭曲變形為Ⅰ-Ⅱ型裂縫面，或被孔周Ⅱ型微裂縫連通形成的Ⅱ-Ⅱ型裂縫所折斷，導(dǎo)致射孔孔道逐漸失去對近井筒裂縫的控制，擴(kuò)展方向更加隨機(jī)，難以形成垂直于井筒的橫切裂縫（見圖5d—圖5f）。

圖5 116#頁巖靶近井筒裂縫擴(kuò)展形態(tài)（定面夾角60°，深穿透射孔彈）

定面夾角為 90°，定面交錯角分別為 45°、90°、135°、180°時，射孔孔道間空間距離變大，使得同一定面內(nèi)3個射孔在環(huán)向上基本不再出現(xiàn)Ⅰ-Ⅰ型裂縫，相鄰定面間同相位及鄰相位射孔間的Ⅰ-Ⅰ型裂縫也大量減少，而不相鄰定面間同相位及鄰相位上射孔則開始形成平行或近似平行于井筒軸線的橫跨多定面的Ⅰ-Ⅰ型裂縫（見圖6）。

3.2.2 大孔徑射孔彈近井筒裂縫擴(kuò)展規(guī)律

大孔徑 GH46RDX43-1射孔彈由于炸藥量增加，藥型罩開口錐角增大，使得形成的高能金屬液流短粗，能量釋放相對發(fā)散。定面夾角為 60°，定面交錯角為30°和 60°時，射孔孔道空間距離較近，使得各孔道形成時呈現(xiàn)出炸碎現(xiàn)象，實驗中的明顯表征為射孔孔道被折斷、穿深減小，孔道周圍存在扭曲裂縫，套管周圍井壁巖石破碎嚴(yán)重，靶體出現(xiàn)大規(guī)模碎裂。這些現(xiàn)象說明在孔道的形成及延伸過程中，孔周發(fā)育大量Ⅰ型和Ⅱ型微裂縫，部分Ⅰ、Ⅱ型微裂縫會向巖石深部隨機(jī)擴(kuò)展，導(dǎo)致孔道折斷、裂縫扭曲，另一部分Ⅰ、Ⅱ型微裂縫則會相互連通形成Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ-Ⅱ和Ⅱ-Ⅱ型裂縫，最終三者共存形成孔周裂縫網(wǎng)，使靶體發(fā)生碎裂（見圖7a—圖7c）。個別射孔孔道發(fā)育Ⅲ型微裂縫，進(jìn)一步加劇了近井筒裂縫網(wǎng)的復(fù)雜性。

圖6 118#頁巖靶近井筒裂縫擴(kuò)展形態(tài)（定面夾角90°，深穿透射孔彈）

隨著定面交錯角增大為90°和120°，各孔道炸碎現(xiàn)象減弱，有形態(tài)完好的孔道出現(xiàn)，說明孔周Ⅱ型微裂縫減少。同時相鄰定面射孔有較為完整的與射孔孔道延伸方向重合或近似重合的Ⅰ-Ⅰ型裂縫出現(xiàn)，部分Ⅰ-Ⅰ型裂縫相互連通形成近似垂直于井筒軸線的橫切裂縫，但很快發(fā)生扭曲演變?yōu)棰?Ⅱ型裂縫（見圖7d—圖7f）。

定面夾角增大為90°，射孔孔道空間距離增大，獨立性增強(qiáng)，孔周同時發(fā)育Ⅰ、Ⅱ型微裂縫并隨機(jī)擴(kuò)展，當(dāng)交錯角為45°和90°時，相鄰兩組定面鄰相位射孔孔道會通過Ⅰ-Ⅰ型裂縫連通，裂縫沿著孔道延伸方向擴(kuò)展，并與孔周Ⅱ型微裂縫連通逐漸演變成Ⅰ-Ⅱ型裂縫，最終以隨機(jī)發(fā)散狀向巖石深部擴(kuò)展（見圖8a—圖8c）。

如圖8d—圖8f所示，定面交錯角增大為 135°和180°時，射孔孔道獨立性進(jìn)一步增強(qiáng)，大部分射孔之間不再相互連通，孔周Ⅰ型和Ⅱ型微裂縫發(fā)育擴(kuò)展更加隨機(jī)發(fā)散，個別射孔孔道間出現(xiàn)少量小型平行裂縫，近井筒裂縫更加扭曲，一些孔道被孔周Ⅱ型微裂縫所折斷。

3.2.3 不同定面夾角和交錯角組合下近井筒裂縫擴(kuò)展規(guī)律

綜合分析圖5—圖8，對兩種型號射孔彈采用不同定面夾角和交錯角組合時近井筒裂縫擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。采用深穿透 DP44RDX38-1射孔彈：①定面夾角60°、交錯角為 30°時，形成垂直井筒軸向的菱形橫切裂縫；②定面夾角60°、交錯角為60°時，相鄰定面的射孔形成平行井筒軸向的小型平行裂縫；③定面夾角60°、交錯角為90°或120°時，射孔能量釋放更加發(fā)散，孔周出現(xiàn)隨機(jī)發(fā)散裂縫，少部分射孔孔道通過Ⅰ-Ⅱ型裂縫連通，此時類似螺旋射孔；④定面夾角90°，交錯角為 45°、90°、135°、180°時，非相鄰定面射孔間形成平行井筒軸向的大型平行裂縫，類似于定向射孔，用圖9表示5組定面的擴(kuò)展規(guī)律。

采用大孔徑 GH46RDX43-1射孔彈射孔：①定面夾角60°，交錯角為30°、60°時，形成近井筒裂縫網(wǎng)，近井筒區(qū)域巖石在射孔彈爆轟時被炸碎；②定面夾角60°，交錯角為 90°、120°，以及定面夾角 90°，交錯角為 45°、90°時，出現(xiàn)垂直井筒的小型橫切裂縫，但很快發(fā)生扭曲變形；③定面夾角90°，交錯角為135°、180°時，射孔彼此獨立，射孔能量釋放更加發(fā)散，出現(xiàn)少量小型平行裂縫，類似螺旋射孔（見圖10）。

圖7 115#頁巖靶近井筒裂縫擴(kuò)展形態(tài)（定面夾角60°，大孔徑射孔彈）

圖8 117#頁巖靶近井筒裂縫擴(kuò)展形態(tài)（定面夾角90°，大孔徑射孔彈）

圖9 不同定面夾角和交錯角組合時深穿透射孔彈近井筒裂縫擴(kuò)展規(guī)律

圖10 不同定面夾角和交錯角組合時大孔徑射孔彈近井筒裂縫擴(kuò)展規(guī)律

4 近井筒裂縫人工控制方法

4.1 近井筒裂縫人工控制原理

對于不同型號射孔彈，改變定面夾角和交錯角組合時，近井筒裂縫呈現(xiàn)出特定的形態(tài)和擴(kuò)展規(guī)律，對后續(xù)壓裂改造產(chǎn)生重大影響。對于不同特點的非常規(guī)油氣儲集層，可嘗試采用交錯定面射孔方式，優(yōu)選射孔彈型號以及定面夾角和交錯角組合以形成所需的近井筒裂縫，從而最大限度影響并控制后續(xù)壓裂主縫的形成與擴(kuò)展，更好地進(jìn)行壓裂改造。

4.2 近井筒裂縫人工控制方法

①促進(jìn)形成近井筒360°橫切裂縫。對于地質(zhì)條件良好、傾角變化較小、厚度較大的頁巖儲集層，垂向上井筒軸線一般穿過儲集層中部，通常需要形成垂直井筒軸向的橫切主縫，從而減緩近井筒效應(yīng)，控近擴(kuò)遠(yuǎn)。采用深穿透射孔DP44RDX38-1射孔彈，取定面夾角60°、交錯角30°，各定面采用螺旋單向環(huán)繞井筒排布方法，可實現(xiàn)這一目標(biāo)（見圖11），射孔爆轟時近井筒附近相鄰定面間會通過菱形橫切裂縫連通并環(huán)繞井筒一周，在后續(xù)壓裂時近井筒 360°橫切裂縫更易擴(kuò)展發(fā)育成環(huán)繞井筒的大型橫切主縫。

②促進(jìn)形成近井筒定向橫切裂縫。對于地質(zhì)條件特殊、傾角變化較大或有特殊工程需求的頁巖儲集層，井筒軸線有時會從儲集層上方或下方穿過，通常需要裂縫偏向儲集層一側(cè)發(fā)育，從而最大限度利用水力能量，提高產(chǎn)能。此時采用深穿透射孔DP44RDX38-1射孔彈，取定面夾角60°、交錯角30°，各定面采用連續(xù)“之”字形在井筒一側(cè)雙向排布，可實現(xiàn)這一目標(biāo)（見圖12），射孔爆轟時近井筒附近相鄰定面間會通過菱形橫切裂縫連通并在井筒一側(cè)按照“之”字形發(fā)生扭轉(zhuǎn)，形成近井筒定向橫切裂縫，在后續(xù)壓裂時易擴(kuò)展發(fā)育成偏向井筒一側(cè)且控制一定周向角度的大型橫切主縫。

圖11 定面螺旋單向布孔及主縫發(fā)育示意圖

③促進(jìn)形成近井筒多向橫切裂縫。井筒軸線通常難以準(zhǔn)確貫穿地質(zhì)條件復(fù)雜、傾角變化劇烈的頁巖儲集層，常偏向于儲集層一側(cè)或穿出，這種情況下需要主縫擴(kuò)展方向能“緊跟”儲集層位置。此時采用深穿透射孔DP44RDX38-1射孔彈，取定面夾角60°、交錯角30°，各定面根據(jù)儲集層位置混合采用螺旋單向和連續(xù)“之”字形雙向排布方法，可實現(xiàn)這一目標(biāo)（見圖13）。

圖12 “之”字形井筒一側(cè)雙向布孔及主縫發(fā)育示意圖

圖13 混合布孔及主縫發(fā)育示意圖

④促進(jìn)形成近井筒縫網(wǎng)。對于薄差層、含邊底水油氣層、稠油油層和出砂油氣層等復(fù)雜儲集層，通常需要通過射孔直接在井壁上獲取更大的過流面積，降低儲集層破裂壓力，形成近井筒縫網(wǎng)系統(tǒng)。此時采用大孔徑GH46RDX43-1射孔彈，取定面夾角60°、交錯角30°，各定面采用螺旋單向環(huán)繞井筒排布方法，可達(dá)到該效果。該射孔參數(shù)下由于射孔彈距離較近，能量釋放集中，孔周巖石會在射孔爆轟時發(fā)生碎裂，從而直接形成近井筒縫網(wǎng)。

5 結(jié)論

通過在常規(guī)定面射孔基礎(chǔ)上引入定面交錯角這一射孔參數(shù)，使相鄰 3發(fā)射孔所構(gòu)成的定面形成交錯，同一定面內(nèi)及相鄰定面間射孔均聯(lián)系更加緊密，射孔孔道間相互作用更強(qiáng)，易形成連通裂縫并有序擴(kuò)展。

交錯定面射孔時孔周發(fā)育 3種微裂縫，分別是Ⅰ型徑向微裂縫、Ⅱ型斜交微裂縫和Ⅲ型射孔尖端發(fā)散微裂縫，這 3種微裂縫相互連通會形成形態(tài)復(fù)雜的近井筒裂縫。由于不同型號射孔彈采用不同定面夾角和交錯角組合射孔時，近井筒裂縫形態(tài)和擴(kuò)展規(guī)律不同，根據(jù)油氣藏特點調(diào)整射孔彈型號及定面夾角和交錯角組合，定面按照一定方式排布，可人工促進(jìn)形成所需的近井筒裂縫，從而增強(qiáng)了對近井筒裂縫形態(tài)及擴(kuò)展的控制能力，有利于進(jìn)一步壓裂時獲得所需的壓裂主縫。