基于体积压裂下缝网形成的工艺方法技术领域
本发明涉及油气藏储层改造技术领域，特别涉及一种基于体积压裂下缝网形成的
工艺方法。
背景技术
页岩储层改造的核心技术为水平井分段压裂技术，目前现场应用的一般技术为桥
塞座封分隔分段压裂技术，图1为现有技术中页岩储层桥塞座封分隔分段压裂施工工序的
流程示意图，如图1所示，压裂顺序为从水平井趾端到跟端的一段一段的压裂。当进行万第
一段射孔压裂后，其余每段的施工顺序均是通过下桥塞座封—射孔—压裂这几个步骤完
成，直至完成整个储层，最终再进行钻磨储层内的所有桥塞，如此便能够进行排液生产操
作。
但是，普通分段压裂技术不具有体积压裂的理念，没有考虑裂缝间的应力干扰影
响，也没有考虑如何使地层水平主应力差减小甚至翻转进而形成缝网，所以形成的缝网结
构规模较小或没有形成缝网结构，最终导致压裂改造效果不够理想，储层改造体积小。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种
基于体积压裂下缝网形成的工艺方法，其能够有效增加储层改造体积。
本发明实施例的具体技术方案是：
一种基于体积压裂下缝网形成的工艺方法，它包括以下步骤：
在水平井内的套管上进行射孔以形成第一穿孔；
对所述第一穿孔进行压裂以形成第一条裂缝；
向所述水平井内下入桥塞并对所述桥塞进行坐封以对第N穿孔与所述水平井井口
之间进行分隔；
对所述桥塞靠近井口方向一侧的水平井的侧壁上进行射孔以形成第N+1穿孔；
对所述第N+1穿孔靠近井口方向一侧的水平井的侧壁上进行射孔以形成第N+2穿
孔；
对所述水平井内进行压裂以使第N+2穿孔处形成第N+1条裂缝；
在形成所述第N+1条裂缝后，在压裂过程中向水平井内投入封堵件以对所述第N+1
条裂缝进行封堵；
继续对所述水平井进行压裂以使所述第N+1穿孔处形成第N+2条裂缝；其中N＝1、
3、5、7……、1+2M，M为大于等于0的整数。
优选地，它还包括以下步骤：对所有桥塞进行钻磨以使得所述水平井内畅通。
优选地，在对所述水平井内进行压裂以使第N+2穿孔处形成第N+1条裂缝至继续对
所述水平井进行压裂以使所述第N+1穿孔处形成第N+2条裂缝之间，压裂过程为持续压裂。
优选地，所述封堵件为封堵球。
优选地，所述第N条裂缝和所述第N+1条裂缝长度相同。
优选地，所述第N条裂缝的长度大于所述第N+2条裂缝长度。
优选地，所述第N+1条裂缝长度大于所述第N+2条裂缝长度。
优选地，形成所述第N+2条裂缝的压裂压力大于形成所述第N条裂缝的压裂压力。
优选地，形成所述第N+2条裂缝的压裂压力大于所述第N+1条裂缝的压裂压力。
优选地，在所述对所有桥塞进行钻磨以使得所述水平井内畅通步骤中，通过在所
述水平井内下入磨铣工具，通过所述磨铣工具对所桥塞进行钻磨以使裂缝与井口之间连
通。
本发明的技术方案具有以下显著有益效果：
1、与普通分段压裂相比，本发明中的基于体积压裂下缝网形成的工艺方法能够产
生复杂的缝网，大幅提高压裂改造效果和储层动用程度。
2、本基于体积压裂下缝网形成的工艺方法只需在一般的桥塞座封分隔分段压裂
的基础上对操作步骤进行改动，根据现场已具备的施工条件和装置即可实施，不会增加额
外的机械设备、施工成本以及施工复杂程度。同时，本方法大幅减少了桥塞的数量，达到一
半左右，降低了施工成本和施工时间，且本方法中除第一循环阶段压裂施工外，其余循环阶
段压裂都是两段一起压裂，大幅提高了压裂效率，减少了压裂施工时间。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范
围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并
不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可
以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为现有技术中页岩储层桥塞座封分隔分段压裂施工工序的流程示意图。
图2为本发明基于体积压裂下缝网形成的工艺方法在实施例中的流程图。
图3为水力裂缝的产生引起的应力场变化示意图。
图4为裂缝诱导应力随距离裂缝面长度变化趋势图。
图5为压裂形成复杂缝网的结构图。
图6为本发明实施例中压裂生成第一条裂缝的示意图。
图7为本发明实施例中压裂生成第二条裂缝的示意图。
图8为本发明实施例中压裂生成第三条裂缝的示意图。
图9为本发明实施例中进行又一循环阶段压裂施工的示意图。
图10为本发明实施例中最终形成的缝网区域图。
图11为普通分段压裂方法最终形成的缝网区域图。
以上附图的附图标记：
1、第一穿孔；2、第一条裂缝；3、桥塞；4、第二穿孔；5、第三穿孔；6、第二条裂缝；7、
第三条裂缝；8、第四穿孔；9、第五穿孔；10、压裂液；11、套管；12、复杂缝网。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但
是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解
成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变
形，这些都应被视为属于本发明的范围。
图2为本发明基于体积压裂下缝网形成的工艺方法在实施例中的流程图，如图2所
示，申请人提出了一种基于体积压裂下缝网形成的工艺方法，它包括以下步骤：在水平井内
的套管11上进行射孔以形成第一穿孔1；对第一穿孔1进行压裂以形成第一条裂缝2；向水平
井内下入桥塞3并对桥塞3进行坐封以对第N穿孔与水平井井口之间进行分隔；对桥塞3靠近
井口方向一侧的水平井的侧壁上进行射孔以形成第N+1穿孔；对第N+1穿孔靠近井口方向一
侧的水平井的侧壁上进行射孔以形成第N+2穿孔；对水平井内进行压裂以使第N+2穿孔处形
成第N+1条裂缝；在形成第N+1条裂缝后，在压裂过程中向水平井内投入封堵件以对第N+1条
裂缝进行封堵；继续对水平井进行压裂以使第N+1穿孔处形成第N+2条裂缝；其中N＝1、2、
3、……、M，M为大于等于1的整数。
Sneddon在1946年研究了水力裂缝的产生引起的地层应力场的变化，得到了水力
裂缝附近地层任意一点裂缝诱导应力的计算公式
在公式(1)和公式(2)式中：po表示裂缝内部压力；ΔσX和ΔσY分别为X方向和Y方向
的裂缝诱导应力。
图3为水力裂缝的产生引起的应力场变化示意图，σhmin和σhmax分别代表地层初始水
平最小主应力和水平最大主应力。
根据公式(1)和公式(2)式，可得到裂缝诱导应力ΔσX和ΔσY的表达式，取图3中X轴
上任意一点，计算ΔσX和ΔσY，并进行绘图，图4为裂缝诱导应力随距离裂缝面长度变化趋势
图，如图4所示，图4中X轴为无因次距离，为2l/L的比值，Y轴为应力变化量/裂缝扩展净压力
的比值。其中，l表示X轴上任意一点与裂缝面的距离，即l＝rsinθ，横坐标2l/L表示l与裂缝
半长的无因次距离。如图4所示，水平最小主应力方向的裂缝诱导应力大于水平最大主应力
方向的裂缝诱导应力，即水力裂缝的产生，导致裂缝周围地层的应力各向异性减小了，使地
层应力趋于各向同性。基于上述原理，图5为压裂形成复杂缝网12的结构图，如图5所示，当
按照顺序在储层压裂形成第一条裂缝2、第二条裂缝6和第三条裂缝7后，在第一条裂缝2和
第二条裂缝6之间的储层会形成如图5所示的复杂缝网12的结构。基于体积压裂下缝网形成
的工艺方法的具体操作步骤如下：
图6为本发明实施例中压裂生成第一条裂缝2的示意图，如图6所示，在水平井内的
套管11上进行射孔以形成第一穿孔1。一般在水平井的趾端开始进行射孔形成第一穿孔1，
如此，再慢慢依次向井口方向进行其他步骤和操作。
如图6所示，对第一穿孔1进行压裂以形成第一条裂缝2，具体可以在井口通过压裂
液10进行打压，进而使得压裂液10通过第一穿孔1在储层上压裂形成第一条裂缝2，形成第
一条裂缝2后停止打压压裂。
如图6所示，向水平井内下入桥塞3并对桥塞3进行坐封以对第一穿孔1与水平井井
口之间进行分隔。
如图6所示，对桥塞3靠近井口方向一侧的水平井的侧壁上进行射孔以形成第二穿
孔4。
如图6所示，对第二穿孔4靠近井口方向一侧的水平井的侧壁上进行射孔以形成第
三穿孔5。
图7为本发明实施例中压裂生成第二条裂缝6的示意图，如图7所示，对水平井内进
行压裂以使第三穿孔5处形成第二条裂缝6，具体为向水平井内通过压裂液10进行压裂以在
第三穿孔5处形成第二条裂缝6。压裂所形成第二条裂缝6的长度最好和第一条裂缝2的长度
基本相同，如此，在后期形成的缝网结构更为均匀。
在形成第二条裂缝6后，在压裂过程中向水平井内投入封堵件以对第二穿孔4进行
封堵。该步骤中的封堵件一般为封堵球，当然也可以是其它可以对射孔形成的穿孔进行封
堵的其它工具。施工过程通过计算好投入封堵件的合适时间，进而控制形成第二条裂缝6的
长度。当封堵件为封堵球时，投入封堵球的数量应以能够完全封堵第二条裂缝6为好，其数
量应小于等于第二穿孔4的眼数，可采用一次性投送，也可采用多次分批投送。
图8为本发明实施例中压裂生成第三条裂缝7的示意图，如图8所示，继续对水平井
进行压裂以使第二穿孔4处形成第三条裂缝7。在压裂形成第三条裂缝7的过程中，第一条裂
缝2的长度尽量大于第三条裂缝7长度，第二条裂缝6长度也饿尽量大于第三条裂缝7长度。
在对水平井内进行压裂以使第三穿孔5处形成第二条裂缝6至继续对水平井进行压裂以使
第二穿孔4处形成第三条裂缝7之间，整个通过压裂液10进行压裂的过程为持续压裂。施工
过程中，第三条裂缝7的压裂的净压力会出现高于前两条裂缝的情况，原因是投入封堵件封
堵第二条裂缝6后，地面泵压应有一定幅度的升高，这表明储层中的缝网正在形成，施工顺
利。
图9为本发明实施例中进行又一循环阶段压裂施工的示意图，如图9所示，向水平
井内下入桥塞3并对桥塞3进行坐封以对第三穿孔5与水平井井口之间进行分隔。对桥塞3靠
近井口方向一侧的水平井的侧壁上进行射孔以形成第四穿孔8。对第四穿孔8靠近井口方向
一侧的水平井的侧壁上进行射孔以形成第五穿孔9。对水平井内进行压裂以使第五穿孔9处
形成第四条裂缝；在形成第四条裂缝后，在压裂过程中向水平井内投入封堵件以对第四条
裂缝进行封堵。继续对水平井进行压裂以使第四穿孔8处形成第五条裂缝。如此不断循环，
直至压裂有裂缝的水平井的长度满足要求。
最后，对所有桥塞3进行钻磨以使得水平井内畅通，如此，便可进行排液生产。上述
步骤的具体操作可以是在水平井内下入磨铣工具，通过磨铣工具对所桥塞3进行钻磨以使
裂缝与井口之间连通。
在第三穿孔5处出现第二条裂缝6会先于在第二穿孔4出现第三条裂缝7的原因是，
第二条裂缝6距离第一条裂缝2较远，根据图4所示，第一条裂缝2水平最小主应力方向的诱
导应力在第二条裂缝6处小于在第三条裂缝7处，在第一条裂缝2形成后，第二条裂缝6的起
裂压力小于第三条裂缝7的起裂压力，因此第二条裂缝6先于第三条裂缝7起裂，第二条裂缝
6突破起裂压力起裂后，裂缝净压力迅速减小，因此在第二条裂缝6扩展全过程中，水平井的
井筒内部压力一直小于第三条裂缝7的起裂压力，所以第三条裂缝7不会起裂和扩展。当第
二条裂缝6扩展到一定规模，投入一定数量的封堵件，封堵第二条裂缝6的孔眼，这时只有第
三条裂缝7的孔眼可以进液，由于前两条裂缝的形成较大幅度增大了第三条裂缝7附近地层
的水平最小主应力，因此第三条裂缝7的起裂压力较高，表现在施工过程中为封堵第二条裂
缝6后，地面泵压会有一定幅度的升高，当第三条裂缝7扩展到一定规模后(大约是井筒直径
的4倍)，裂缝扩展压力有一定幅度的回落。
本申请中的基于体积压裂下缝网形成的工艺方法能够较好的适用于对页岩储层
进行改造的过程中，当然的，本工艺方法也能够在其它性质的储层中进行使用，同样也具有
一定的效果。
下面为采用本申请中基于体积压裂下缝网形成的工艺方法进行压裂形成缝网区
域与采用普通分段压裂技术形成的缝网区域的对比，图10为本发明实施例中最终形成的缝
网区域图，图11为普通分段压裂方法最终形成的缝网区域图，如图10和图11所示，地层初始
状态下X方向为水平最小主应力方向，大小为52MPa，Y方向为水平最大主应力方向，大小为
57MPa，即水平两向主应力差值为5MPa，需要说明的是图10和图11中形成裂缝的宽度是实际
放大300倍以后的效果图，否则相对于裂缝的长度和定的尺寸无法观测到裂缝的形态。图10
与图11中，裂缝产生的顺序为图中标注的(1)-(2)-(3)，裂缝之间的间距为120米，从两图的
对比中可以发现采用本申请中基于体积压裂下缝网形成的工艺方法进行压裂形成缝网区
域远大于采用普通分段压裂技术形成的缝网区域。与普通分段压裂相比，本申请中的基于
体积压裂下缝网形成的工艺方法能够产生复杂的缝网，大幅提高压裂改造效果和储层动用
程度，有效增加储层改造体积。而且，本基于体积压裂下缝网形成的工艺方法只需在一般的
桥塞3座封分隔分段压裂的基础上对操作步骤进行改动，根据现场已具备的施工条件和装
置即可实施，不会增加额外的机械设备、施工成本以及施工复杂程度。本方法还大幅减少了
桥塞的数量，达到一半左右，降低了施工成本和施工时间，且本方法中除第一循环阶段压裂
施工外，其余循环阶段压裂都是两段一起压裂，大幅提高了压裂效率，减少了压裂施工时
间。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与
其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人
士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明
精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。