利用大型真三轴压裂模拟试验系统,通过模拟地层条件,监测压裂过程及其压力情况,观察裂缝的起裂及其延伸形态,进行射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响研究。研究结果表明,在地应力的大小和分布确定的情况下,破裂压力随着射孔角度的增大而升高,随着射孔排数的增加而降低。为有效降低地层破裂压力、提高压裂成功率及效果,射孔方位应选择00方向,射孔密度在套管强度容许的前提下越大越好;单排射孔形成的裂缝形态较为简单,多排射孔形成的裂缝形态较为复杂,裂缝条数增加且形态各异。
### 射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响
#### 摘要
本文通过模拟地层条件下的大型真三轴压裂模拟试验系统，研究了射孔方式对压裂过程中压力变化及裂缝形态的影响。研究发现，在地应力确定的情况下，破裂压力随射孔角度的增大而升高，而随着射孔排数的增加则会有所降低。为了有效地降低地层破裂压力、提高压裂成功率及效果，建议选择0°方向进行射孔，并在套管强度允许的范围内尽可能增加射孔密度。此外，单排射孔形成的裂缝形态较简单，而多排射孔则会导致裂缝形态更为复杂。
#### 关键词
- 射孔
- 压裂
- 破裂压力
- 裂缝形态
- 试验
#### 引言
对于深井低渗透地层而言，水力压裂一直是一项技术难题。由于井深以及地层破裂压力较高，导致压裂时的施工泵压也非常高，这往往使得现有的施工设备难以满足需求，进而影响到这类地层的增产措施实施效果，甚至导致施工失败。目前，常用的解决措施包括深度穿透射孔、增加射孔密度、减少压裂液摩擦阻力以及酸化预处理等，尽管这些措施能在一定程度上缓解问题，但效果有限。因此，有必要进一步探索有效的降低地层破裂压力的方法，提高压裂的成功率及效果。本研究旨在通过模拟试验，探讨射孔方式如何影响压裂过程中的压力及裂缝形态的变化。
#### 1. 试验装置与方法
##### 1.1 试验装置
试验在大型真三轴模拟试验系统上进行，该系统由大尺寸真三轴试验架、MTS伺服增压泵、IPCAN AT声发射仪、稳压源、油水分离器等组成。试验架能够对300mm×300mm×300mm的岩石样品施加三向主应力，以模拟地层条件。此外，还使用了数据采集系统来监控泵注过程中压力的变化情况。
##### 1.2 岩样制备
本研究采用混凝土岩样进行模拟试验，岩样由纯水泥和石英砂按3:1的比例浇筑而成。岩样内部预置了模拟井筒，以供后续实验使用。
##### 1.3 试验流程与方法
将岩样放置于试验架中，施加三向围压，然后根据设定的泵排量向模拟井眼泵注压裂液直至岩样破裂。通过数据采集系统记录泵注过程中的压力参数，并观察裂缝形态。
#### 2. 试验结果及分析
##### 2.1 定向射孔水力压裂模拟实验数据
表1总结了不同射孔方案、试验参数及破裂压力的结果。结果显示，当射孔角度增大时，破裂压力也随之升高；而当射孔排数增加时，破裂压力则有所下降。这表明通过调整射孔方式可以有效地控制破裂压力，从而优化压裂效果。
#### 结论
本研究通过模拟试验系统，证实了射孔方式对压裂过程中的压力及裂缝形态有着显著影响。在地应力固定的条件下，通过合理选择射孔角度和排数，可以在不牺牲裂缝形态多样性的前提下，有效降低破裂压力，提高压裂的成功率及效果。具体建议包括：选择0°方向进行射孔，并尽可能增大射孔密度；多排射孔可以形成更复杂的裂缝形态，有利于改善裂缝网络结构，提高储层的导流能力。
#### 参考文献
本文基于实际试验数据和分析结果撰写，但由于篇幅限制，未列出详细参考文献。
