強構造應力區(qū)水平井長射孔多層水平壓裂方法

隨著油氣需求的快速增加，油氣和油氣的開采列入了重要步驟。頁巖油氣與煤層氣是生于烴原巖的油氣未經(jīng)遷移而儲存于頁巖或煤層的油或氣。由于其滲透率極低,傳統(tǒng)的開采方法不能有效地開采,所以,屬于非常規(guī)油氣田。一些頁巖油氣層的滲透率低到只有納達西級,所以只有借助于水力壓裂方法才能采出油氣。國土資源部2012年3月發(fā)布的《全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區(qū)優(yōu)選》初步評價稱,中國陸域頁巖氣地質資源潛力為134.42萬億m3,可采資源潛力為25.08萬億m3(不含青藏區(qū)),位居世界第1。美國能源信息署(EIA)發(fā)布的評估結果認為,中國技術上可采的頁巖油達44億t,僅低于俄國與美國而位居世界第3。但是此儲量僅為估計值并未得到勘探的證實。所以,頁巖油氣開發(fā)的首要任務是探明儲量。中國的頁巖油氣開發(fā)正處于初期勘探階段,但是已經(jīng)取得了可喜的進展。據(jù)不完全統(tǒng)計,2008—2013年,中石油、中石化和延長石油等多家油氣公司相關部門已累計鉆探約130口頁巖氣井,其中勘探評價井約100口(水平井近30口),其余為地質調查取芯淺井,2012年與2013年頁巖氣產(chǎn)量分別為3000萬m3和2億m3。近年來殼牌每年花費至少10億美元開發(fā)中國的非常規(guī)天然氣,截至2013年10月,中石油、殼牌和中石化合資鉆井22口,至少有5口井為高產(chǎn)井。目前,重慶涪陵氣田是中國最成功的頁巖氣田:至2014年5月累計開鉆79口井,完井46口,投產(chǎn)27口,產(chǎn)氣14.3億m3。目前涪陵氣田日產(chǎn)氣量最高達303.7萬m3。中石化表示,涪陵頁巖氣田2014年將生產(chǎn)天然氣約18億m3,2015年50億m3,2017年將達100億m3。根據(jù)規(guī)劃,中石油將在2015年生產(chǎn)頁巖氣26億m3,在2020年生產(chǎn)110億m3。國家“十三五”能源規(guī)劃,到2020年,頁巖氣和煤層氣產(chǎn)量均達到300億m3。頁巖油氣開發(fā)的關鍵點是:(1)是否存在油氣儲量;(2)探明其儲量;(3)發(fā)現(xiàn)油氣的“甜點”;(4)經(jīng)濟合理地采出油氣。相對于美國持續(xù)35余年的頁巖油氣開發(fā)與研究工作,中國頁巖氣才剛剛起步,仍然存在一些問題,例如,勘探不足,頁巖油氣層處于地形地質復雜、斷層密集、高構造應力區(qū)、地震區(qū)、干旱區(qū)等。盡管存在問題與挑戰(zhàn),但是如果具有足夠的油氣儲量,借助于世界上已有的技術與經(jīng)驗,頁巖油氣開發(fā)前景依然樂觀。中國的煤層氣儲量(埋藏深度小于2000m)為36.8萬億m3,位居世界第3,相當于常規(guī)天然氣資源量的66%。此儲量基本上已經(jīng)核實,其中可采資源量為10.87萬億m3。中國的煤層氣已開采了10余年,積累了豐富的經(jīng)驗。目前,沁水盆地與鄂爾多斯盆地是中國的重要煤層氣生產(chǎn)基地,2012年全國煤層氣產(chǎn)量126.0億m3,2013年138.1億m3。頁巖油氣與煤層氣的共同特點是油氣儲層的滲透率極低。尤其是頁巖儲層,其滲透率會低至納達西級,在常規(guī)的油氣田中這些頁巖被當作蓋層。所以,開發(fā)頁巖油氣與煤層氣必須借助于水力壓裂技術。美國頁巖氣開發(fā)的經(jīng)驗表明:增產(chǎn)技術尤其是水平井壓裂技術,對于頁巖氣的開發(fā)非常重要。盡管水力壓裂是于1947年開始試驗并于1949年開始成功應用的一種成熟技術,但是已往的應用多是在砂巖等一些脆性的巖石中。該技術大面積應用于塑(韌)性較強的頁巖與煤層則是在近些年,因此仍然存在一些技術難點。原巖應力與孔隙壓力控制著水力壓裂裂縫擴展與壓裂效果,并且最大、最小水平主應力都具有巖性依賴的特點。因此,搞清原巖應力與孔隙壓力是提高塑性巖層壓裂效果的前提條件。頁巖的巖石力學性質,尤其是脆性指數(shù),也決定著壓裂的效果。頁巖油氣層的另一個特點是具有很強的不均質與各向異性,尤其是在油氣富存方面。所以如何尋找高富集的油氣區(qū)即“甜點(sweetspot)”是頁巖油氣開發(fā)的重點技術。筆者將就此展開詳細分析。1巖屑巖和儲層壓力對油藏壓裂和油氣層開發(fā)的影響1.1原巖地應力狀態(tài)原巖應力控制著水力壓裂裂縫擴展與壓裂效果。對于深部巖層,特別是孔隙介質,原巖應力和孔隙壓力與淺部巖層差異很大。深部巖層不僅存在著很高的原巖應力,而且孔隙壓力往往不再是靜水壓力,而是屬于異常壓力或超壓(overpressure)。對于深部巖層,原巖應力不僅取決于巖性,而且高度取決于孔隙壓力的變化。通常假設原巖應力由3個相互正交的主應力組成,即垂直應力(上覆巖層應力σV),最大水平主應力(σH)與最小水平主應力(σh),原巖地應力的3種狀態(tài)可以用Anderson斷層理論來描述:(1)正斷層應力狀態(tài)。當最小主應力足夠低時,垂直應力驅動正斷層的形成。在這種狀態(tài)下的垂直應力是最大主應力,即σV≥σH≥σh。(2)滑移斷層應力狀態(tài)。在這種情況下,垂直應力為中間主應力,即σH≥σV≥σh。正斷層應力與滑移斷層應力狀態(tài)比較常見。在上述2種應力狀態(tài)下的巖層,水力壓裂將產(chǎn)生垂直裂縫,即裂縫沿垂直方向與最大水平主應力方向擴展。在這2種應力狀態(tài)下,鉆進水平井并分段壓裂,增產(chǎn)幅度比垂直井大。(3)逆斷層應力狀態(tài)。主要發(fā)生在強構造區(qū)域,在這種情況下,垂直應力是最小主應力,即σH≥σh≥σV。這種應力狀態(tài)比較少見,因為此應力狀態(tài)下的巖層不穩(wěn)定,高水平應力容易造成巖層運動或破壞而釋放掉部分水平應力,從而變成第2種應力狀態(tài)。處在逆斷層應力狀態(tài)的地層,水力壓裂將產(chǎn)生水平裂縫,即裂縫沿2個水平主應力方向擴展。這種情況下,水平井可能失去其產(chǎn)生多段水力壓裂裂縫的優(yōu)越性,導致壓裂效果不佳。為了增加壓裂效果,筆者建議在水平井的每一段中射大孔徑的長射孔,然后在這些長射孔中壓裂,以產(chǎn)生多層水平裂縫,即水平井中多段長射孔多層水平壓裂方法(圖1)。1.2最小主應力方向延伸的裂縫水力壓裂技術是頁巖氣開發(fā)的核心技術之一,廣泛用于頁巖儲層滲透率改造。水平井與多級分段壓裂技術是美國目前應用在頁巖氣水力壓裂作業(yè)中最廣泛且增產(chǎn)效果顯著的技術。然而,壓裂裂縫擴展與壓裂效果取決于地層的最大與最小水平主應力。在正斷層與滑移斷層應力狀態(tài)下,當最大水平主應力與最小水平主應力差異很大時,壓裂將形成沿最大水平主應力方向的窄長裂縫,即水力壓裂將產(chǎn)生沿著垂直于最小主應力方向延伸的裂縫。當最大與最小水平主應力差異很小時,壓裂將形成復雜的、方向性較差的裂縫。圖2顯示在正斷層與滑移斷層應力狀態(tài)下,水平井不同的鉆進方向,完井壓裂后會產(chǎn)生不同的裂縫。但是,對于處于逆斷層應力狀態(tài)下的地層,壓裂將形成水平裂縫(圖1),因為此應力狀態(tài)下垂直應力是最小主應力。因此,為了優(yōu)化壓裂裂縫的組合與壓裂效果,鉆井與壓裂前應該搞清最大與最小水平主應力的大小與方向。在正斷層與滑移斷層應力狀態(tài)下,應在最小水平主應力方向鉆進水平井,這樣壓裂裂縫將沿垂直于最小水平主應力的方向擴展,并且在水平井長軸方向的不同段形成多組裂縫(圖2)。水力壓裂時巖層的起裂壓力是壓裂的重要參數(shù),可從式(1)獲得,即其中,pb為巖層水力破裂時的起裂壓力;pp為孔隙壓力;T0為巖層抗拉強度;σmin,σmax分別為作用在鉆孔橫截面上的原始或遠場最小和最大主應力。在正斷層與滑移斷層應力狀態(tài)下,對于垂直井,σmin=σh,σmax=σH;對于沿最小水平主應力方向的水平井,σmin=min(σH,σV),σmax=max(σH,σV)。水力壓裂裂縫易于在起裂壓力pb小的巖層產(chǎn)生并擴展,所以,從式(1)可知在最小主應力小的巖層,裂縫易于起始并擴展。1.3最小水平主應力不論是常規(guī)還是非常規(guī)油氣層,最大、最小水平主應力都具有巖性依賴的特點,掌握這一特點對于水力壓裂的設計與施工尤為重要。從式(1)可以看出,當最小主應力較低時,需要的水力起裂壓力pb較小,巖層更易被壓裂,即水力壓裂的裂縫易于發(fā)生在最小主應力最低的層位。例如,被兩層頁巖(或煤層)夾在中間的砂巖(約在2158m深處,圖3),其最小水平主應力比頁巖(或煤層)低很多;如果在此砂巖層中做水力壓裂,裂縫將被限制在砂巖中并且只在此層中傳播,此時的頁巖(煤層,或最小水平主應力較大的巖層)成為裂縫傳播擴張的阻隔層或壓裂屏障層。但是,如果在頁巖中壓裂時,裂縫則很易擴展到最小主應力較低的砂巖中,這是頁巖壓裂的難點之一。最小水平主應力可以從鉆孔壓裂測量中的閉合壓力獲得,例如,小型壓裂試驗(mini-frac),漏失測試(LOT),與診斷性壓裂試驗(DFIT)。當沒有測量數(shù)據(jù)時,式(2)可用于估計最小水平主應力,即其中,σV可以通過積分巖層的密度獲得;ν為泊松比,可以從聲波測井中的縱波和橫波速度(vp,vs)得到,即;b為最小主應力系數(shù)?；谇咚璧販y得的數(shù)據(jù),煤層的平均泊松比ν=0.3,則b=0.035。從式(2)可以看出,由于巖層泊松比不同,因此每層巖層的最小水平主應力不同。1.4儲層孔隙壓力下降對于多孔介質,有效應力控制著巖石力學行為以及破裂與破壞。有效應力可以從比奧有效應力定律計算得到。下面僅列出了一維有效主應力與孔隙壓力的關系:式中,σ和σ′分別為總應力和有效應力;α為比奧系數(shù),φ≤α≤1,其中φ為巖石的孔隙度。從式(3)可推斷,對于多孔介質,水平主應力高度依賴于孔隙壓力,實測數(shù)據(jù)也證實了此結論。油氣田盆地的數(shù)據(jù)表明,油氣開采造成孔隙水壓力降低,同時也引起最小和最大水平主應力降低。并且,最小水平主應力的降低值(!σh)與孔隙水壓力的降低值(!pp)成正比,即圖4給出了美國非常規(guī)油藏巴肯(MiddleBakken)3050m深處在原始狀態(tài)和生產(chǎn)造成壓力降低后孔隙壓力與原巖應力的分布。在生產(chǎn)前的原始狀態(tài),油藏的孔隙壓力為46.9MPa,處于超壓,遠遠高于其靜水壓力(32.1MPa)。經(jīng)過兩年半時間的生產(chǎn),孔隙壓力降低到了17.3MPa。即生產(chǎn)后儲層的孔隙壓力共下降了29.6MPa,此時的儲層孔隙壓力比靜水壓力還要低。生產(chǎn)后的孔隙壓力降低造成了最小與最大水平主應力大幅度減小(圖4)。應當注意,隨著孔隙壓力的降低,上覆巖層應力的一小部分會被轉移到遠離開采儲層周圍的巖層,而形成應力拱,此現(xiàn)象在此未考慮。生產(chǎn)后儲層的孔隙壓力降低造成最小水平主應力減小不僅發(fā)生在非常規(guī)油氣田也發(fā)生在常規(guī)油氣藏。圖5(a)是漏失測試(LOT)實測的北海Ekofisk常規(guī)碳酸鹽儲層生產(chǎn)后的最小水平主應力,圖中顯示生產(chǎn)后由于孔隙壓力降低造成最小水平主應力近乎線性減小,其線性回歸關系為σh=0.80pp+16.28(MPa)。圖5(b)為德克薩斯州致密砂巖原始孔隙壓力及生產(chǎn)后并重新壓裂后孔隙壓力與最小水平主應力(壓裂試驗的ISIP值)的關系。從圖中可以看出,對生產(chǎn)一段時間并重新壓裂后的巖層,孔隙壓力的降低同樣造成最小水平主應力的減小(圖5(b)),其回歸關系為σh=0.57pp+37.14(MPa)。因此,孔隙壓力的增加(例如超壓)造成最小水平主應力增加,而生產(chǎn)后儲層的孔隙壓力降低造成最小水平主應力減小。這種關系直接影響到水力壓裂裂縫的擴展層位與方向,因為最小水平主應力減小會造成起裂壓力大幅度地減小;而最小水平主應力的增加會造成起裂壓力大幅度地增大,參見式(1)。特別是對于生產(chǎn)了一段時間后需要重新壓裂的儲層,更需要搞清楚最小水平主應力與孔隙壓力的關系,以指導壓裂的設計與施工。1.5儲層破壞寬度最大水平主應力的準確預計仍然是一個未解決的難題。當巖石的抗拉強度已知時,最大水平主應力可以從壓裂試驗(LOT,XLOT或DFIT)中的起裂壓力數(shù)據(jù)估算得到,或從井壁的剪切破壞寬度來計算。重復漏失壓裂試驗XLOT能夠測量地層的起裂壓力與閉合壓力,并能估算出巖石的抗拉強度(圖6,圖中pb2為裂縫重新開裂壓力)。然而,解釋與確定地層閉合壓力是關鍵,因為閉合壓力(pc)即是地層的最小水平主應力。當存在壓裂測試數(shù)據(jù)時式(5),(6)可用來估計最大水平主應力。對于垂直鉆孔,當壓裂液不能滲透到巖層中時,有式中,σ!t為熱應力,當較小時可以忽略。當垂直鉆孔中壓裂液能滲透到巖層中時,有式中,η為孔隙彈性系數(shù),取0~0.5,η=α(1-2ν)/[2(1-ν)]。1.6儲層巖石異?？紫秹毫紫秹毫κ橇黧w在多孔介質地層中孔隙空間中的壓力。許多油氣藏位于異常高孔隙壓力地層,或超壓地層。如果異?？紫秹毫Σ荒茉阢@井前和隨鉆時準確的預計,其對鉆井會帶來嚴峻的影響和潛在的危險(如井噴,井涌)?？紫抖仁潜鎰e頁巖異常孔隙壓力或超壓的良好指標。超壓地層的孔隙度通常比正常壓實地層的孔隙度高。通過正?？紫抖扰c異常孔隙度的相關關系,可以得出孔隙壓力計算公式為式中,pn為正?？紫秹毫?c為地層壓縮系數(shù);Z為埋深;φ0為在地表面的頁巖孔隙度;φ為頁巖孔隙度,可以從密度或聲波測井數(shù)據(jù)中計算得到。一般情況下,當頁巖的聲波時差值(!t)在某一深度大于在同一深度處的正常聲波時差(!tn)時,地層形成超壓。頁巖的異常孔隙壓力可以通過以下的理論公式預計,即式中,!t為從測井或地震波速中獲得的頁巖聲波時差;!tm為頁巖巖基的聲波時差;!tml為在地表面的頁巖聲波時差。2巖石礦物成分水力壓裂技術是改造頁巖儲層滲透率的核心技術之一。但是,不同頁巖的壓裂效果差異很大。頁巖的壓裂性能與巖石物理與力學性質和礦物成分密切相關,特別是巖石的脆性指數(shù)。頁巖油氣開發(fā)的另一個核心技術是尋找油氣的高富存區(qū)(甜點)。一旦發(fā)現(xiàn)了“甜點”,并能在甜點區(qū)高效地壓裂,那么,產(chǎn)量將會大幅度提高。2.1彈性指數(shù)與泊松比頁巖與煤層作為天然氣工業(yè)儲層的一個共同特點就是必須經(jīng)過大型壓裂改造等措施才能獲得工業(yè)產(chǎn)量,應以硅質頁巖或堅硬煤層為開發(fā)優(yōu)選目標。硅質頁巖所含硅質主要為自生石英,其增加了巖石的脆性,所以易產(chǎn)生天然和誘導裂縫,增加氣存儲量和內(nèi)部微孔的連通能力。因此,高的硅質含量使頁巖的脆性增大,而頁巖的脆性對壓裂措施的實施至關重要。Rickman等提出了結合巖石的彈性模量與泊松比兩個參數(shù)來衡量巖石脆性程度,即脆性指數(shù)(brittleness):其中,B為巖石的脆性指數(shù),%;E為巖石的靜態(tài)彈性模量;Emax為最大靜態(tài)彈性模量;Emin為最小靜態(tài)彈性模量;νmax為最大泊松比;νmin為最小泊松比。在Rickman等的論文中,Emax=55.2GPa,Emin=6.9GPa,νmax=0.40,νmin=0.15。從式(9)可以看出,高彈性模量與低泊松比的巖石具有高脆性指數(shù)。而脆性指數(shù)越高,巖石脆性越大,越利于壓裂并產(chǎn)生復雜縫網(wǎng)。Rickman等根據(jù)計算的脆性指數(shù)提出了壓裂裂縫的可能類型和壓裂所需的壓裂液與支撐劑的種類。例如,對于高脆性指數(shù)(B≥70%)的巖層,壓裂將形成網(wǎng)絡型裂縫,因此可以使用水作為壓裂液,并用低集度的支撐劑。儲層的脆性程度不僅取決于彈性模量與泊松比,還取決于其巖石的礦物成分。Altamar應用巖石的靜態(tài)彈性模量與泊松比參數(shù)繪出了美國Barnett頁巖氣儲層的脆性程度(圖7(a)),并得出了脆性與韌性的界限可供壓裂設計參考。他還把密度(ρ)、拉梅參數(shù)(λ)和剪切模量(μ)與礦物成分(石英、方解石和黏土)的含量聯(lián)系在一起,并得出了脆性程度與礦物成分的關系(圖7(b))。圖7(b)中的石英、方解石和黏土礦物對應的密度、拉梅參數(shù)和剪切模量可從文獻計算得到。所以,除了巖石的彈性模量與泊松比可用于衡量巖石脆性程度外,頁巖的礦物成分也是制約壓裂效果的重要因素。石英含量高會使頁巖的脆性增大從而容易壓裂(圖7(b)中左上側的點),反之則相反。例如,中國的延長石油陸相頁巖的延長組長7段,石英含量平均僅占28%,而黏土礦物含量卻高達42%。目前對這套陸相頁巖層段的勘探基本情況是:直井產(chǎn)量低,而水平井壓裂效果差。此頁巖的高黏土礦物含量可能是本頁巖段壓裂效果不佳的原因。另外,雖然彈性模量高的巖石具有高脆性,容易壓裂,但是高彈性模量的巖石往往具有低孔隙度,或低油氣儲量,下面將論述這一問題。2.2儲層巖石質量分區(qū)與氣體富集程度如果某一區(qū)塊的頁巖具有較高的總有機質含量(TOC)與高孔隙度,很可能此處是高富集的油氣區(qū)。另外,如果此頁巖還具有低泊松比、高脆性礦物含量與高彈性模量,那么,其將具有高脆性并容易壓裂。然而,雖然彈性模量高的巖石具有高脆性、易壓裂,但是高彈性模量的巖石往往具有低孔隙度,或低油氣儲量。Kumar等通過分析美國主要頁巖氣層的頁巖樣品發(fā)現(xiàn),彈性模量與孔隙度和TOC含量以及黏土礦物含量之間成反比關系。此研究表明彈性模量可以作為衡量孔隙度以及氣體豐富性的指標,即彈性模量高的頁巖儲層具有高脆性、易壓裂,但是此儲層往往具有低孔隙度,低油氣儲量。彈性模量既用于衡量油氣儲量又用于衡量脆性指數(shù)似乎相互矛盾。為解決這一問題,可以采用λρ-μρ交匯圖來綜合分析脆性、孔隙度和頁巖氣體的富集程度(圖8)。借助于分析地震或測井數(shù)據(jù)可以在鉆井前計算出巖石的物理與力學性質,之后應用λρ-μρ交匯圖分析儲層巖石質量分級與氣體富集程度,用于指導井位的選擇。巖石的物理與力學性質,包括巖石的密度(ρ)、拉梅參數(shù)(λ)和剪切模量(μ),能從地震數(shù)據(jù)中獲得。一旦在地震數(shù)據(jù)中得到P波和S波阻抗,可以用下式計算拉梅參數(shù)和剪切模量,即式中,Ip和Is為巖石的P波和S波阻抗。當巖石的彈性模量和泊松比已知時,也可以用下式計算拉梅參數(shù)與剪切模量,即借助于地震與測井數(shù)據(jù)能夠計算出巖石的物理與力學參數(shù),如λρ、μρ、彈性模量(E)和泊松比(ν),并可以畫出λρ-μρ交匯圖用于分析油氣富集區(qū)的位置。Perez等和Alzatel與Devegowda用這一方法作為儲層巖石質量分級,水力壓裂的效果與氣體富集程度的模板,并應用于Barnett頁巖。圖8是基于地震反演的巖石屬性做出的λρ-μρ關系與儲層的質量分類圖。圖中頁巖被分為4組:第1組“脆性-豐富”;第2組“豐富-韌性”;第3組“脆性-貧乏”;第4組“韌性-貧乏”。美國Barnett頁巖儲層的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明,壓裂后的產(chǎn)量和鉆孔中的射孔群的巖石性質之間有很好的關聯(lián)性。氣體最富集的區(qū)域往往出現(xiàn)在第1組,而位于第4組只有很少的產(chǎn)量。雖然此模板已成功應用于部分頁巖氣儲層,但如果將這種方法應用到其他的頁巖,還需要認真分析巖石的物理與力學性質、地震屬性、孔隙度、TOC含量和礦物成分之間的關系。3煤層間壓裂裂縫的采排技術水力壓裂是煤層氣開發(fā)中應用最為廣泛的的技術。據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)絕大部分煤層氣日產(chǎn)量1000m3以上的垂直井都采用了壓裂技術,且通常選擇堅硬的煤層作為壓裂層。但煤層氣開發(fā)仍然存在一些技術上的挑戰(zhàn)。正常條件下,由于煤層多數(shù)是受互相垂直的面節(jié)理與端節(jié)理的切割,在煤層中的水力壓裂裂縫會沿著這些天然節(jié)理擴展,所以僅產(chǎn)生較短的壓裂裂縫,造成單井(垂直井)產(chǎn)量不高。另外,較短的裂縫將導致大量的壓裂液滲入到煤層中;當壓裂液中含有聚合物時,會堵塞煤層的節(jié)理,降低煤層的滲透性。在很多情況下,位于煤層直接頂?shù)装寤蛎簩訆A層的砂巖或石灰?guī)r往往具有較低的水平應力(圖3),更易被壓裂并能形成較長的裂縫。如果在這些砂巖或石灰?guī)r中壓裂,所形成的長裂縫與煤層及煤層的垂直節(jié)理交叉,則煤層氣會通過此壓裂裂縫流到生產(chǎn)井中。這種技術叫做間接垂直裂縫連接壓裂。煤層間接壓裂是不對煤層壓裂,而是壓裂直接位于煤層頂?shù)装寤蛎簩訆A層的砂巖或碳酸巖以形成很長的裂縫。因為煤層垂直節(jié)理的滲透性比水平節(jié)理的滲透性高,所以間接壓裂的裂縫不需要穿透到煤層的內(nèi)部,而只要接觸到煤層表面即可連通到煤層的垂直節(jié)理,以達到采排煤層氣的目的。此技術已在一些地區(qū)得到應用。對于新的區(qū)域,首先需要工程試驗來確定它的可行性。4水平井中多段長射孔多層水平壓裂的意義(1)原巖應力與孔隙壓力控制著水力壓裂裂縫的擴展與壓裂效果。水力壓裂的裂縫易于發(fā)生在最小主應力較低的層位。當最小主應力較低時,需要的水力壓裂壓力較小,即巖層更易被壓裂。原巖最大、最小水平主應力具有巖性依賴性。例如,被兩層頁巖(或煤層)夾在中間的砂巖,其最小水平主應力比頁巖(或煤層)低很多;如果在此砂巖中做水力壓裂,裂縫將被限制在砂巖中并且只在此層中傳播。此時的頁巖(煤層)成為了裂縫傳播擴張的阻隔層或壓裂屏障層。另外,水平主應力還高度依賴于孔隙壓力的變化?？紫秹毫Φ某瑝涸斐勺钚∷街鲬υ黾?而生產(chǎn)后儲層的孔隙壓力降低造成最小水平主應力減小。這直接影響到水力壓裂裂縫的擴展層位與方向,因為最小水平主應力的減小會造成起裂壓力大幅度地減小,特別是對于生產(chǎn)了一段時間