ICS 75.020 CCS E 24
NB
中华人民共和国能源行业标准
NB/T10838—2021
页岩气水平井簇式射孔参数优化设计
推荐作法
Parameter optimization design recommendation of cluster perforation
in shale gas horizontal well
2022—02一16实施
2021-11-16发布
国家能源局 发布 NB/T 10838—2021
目 次
前言 1 范围 2规范性引用文件 3术语和定义
射孔参数优化设计总体目标 5 相关参数准备 6 页岩气水平井簇式射孔工艺 6.1 簇式射孔方式选择 6.2 布孔方式选择 6.3 簇式射孔器材、工具及设备选择 6.4 簇式射孔液相关参数 6.5 簇式射孔施工作业页岩气水平井簇式射孔参数优化
4
7
2
7.1 射孔孔深及相位角优化 7.2 射孔孔径优化 7.3 射孔孔密优化 7.4 射孔簇间距优化 8页岩气水平井簇式射孔参数优化结果附录A（资料性）射孔孔眼摩阻计算附录B（资料性）簇式射孔孔深及相位优化实例附录C（资料性）页岩气簇式射孔簇间距优化实例附录D（资料性）簇式射孔参数优化结果汇总
告
11 NB/T10838—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由能源行业页岩气标准化技术委员会（NEA/TC26）提出并归口。 本文件起草单位：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院、中国石油天然气股份有限公
司勘探开发研究院、中国石油大学（北京）、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司、中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司、中国石油集团测井有限公司。
本文件主要起草人：付道明、路保平、胥云、刘欢乐、金衍、蒋廷学、卢运虎、何祖清、侯倩、 曾波、刘炜、刘勇军、宋毅、周小金、孙志扬、吴俊霞、周朝、艾爽、范杰、何同、姚志良、伊伟错、孙鹏、毛军、罗燕、张玉荣。
Ⅱ NB/T10838-2021
页岩气水平井簇式射孔参数优化设计推荐作法
1范围
本文件规定了页岩气水平井簇式射孔工艺及簇式射孔参数优化。 本文件适用于页岩气水平井进行簇式射孔时孔深、相位角、孔径、孔密及簇间距等射孔参数的优
化设计。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T20000.1标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用术语 NB/T14002.4一2015页岩气储层改造第4部分：水平井泵送桥塞一射孔联作技术推荐作法 NB/T14002.6一2016页岩气储层改造第6部分：水平井分簇射孔作业要求 SY/T5562一2016油气井用射孔枪 SY/T5911—2012射孔优化设计规范
3术语和定义
GB/T20000.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
簇式射孔clusterperforation 在页岩气井分段压裂工艺中，一种应用于单段压裂的分级多次起爆的射孔方式。
4射孔参数优化设计总体目标
为了满足储层改造需要，降低破裂压力，有利于形成复杂缝网。
5相关参数准备
所需的参数包括但不限于以下内容。 a）地质类参数：
压裂层段储层的岩性、层位、总有机碳含量、含气量、孔隙度、矿物组分、脆性指数等物性参数；地层水平最大主应力、水平最小主应力、垂向应力、上覆应力等地应力参数；抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、内摩擦系数、弹性模量、泊松比等岩石力学参数； NB/T10838--2021
储层天然裂缝走向、尺度、分布密度、与水平主应力夹角等裂缝属性参数。 b）工程类参数：
一压裂井斜深、垂深、井筒与天然裂缝夹角、水平段长、分段数、分段段长等工程参数一井身结构、套管钢级、壁厚、抗压参数，井口装置规格等完井参数：一固井质量、水泥环弹性模量和泊松比等固井参数一压裂施工排量、压裂液黏度、压裂液密度等压裂设计参数。
6页岩气水平井簇式射孔工艺 6.1簇式射孔方式选择 6.1.1首段宜采用连续油管或爬行器传输射孔、套管趾段滑套等方式建立井简流动通道。 6.1.2其余段宜采用电缆泵送射孔方式。 6.2布孔方式选择 6.2.1主体宜采用螺旋簇式射孔工艺。 6.2.2需控制水力裂缝走向的射孔层段，宜采用定面簇式射孔工艺。 6.2.3射孔位置偏离井眼轨迹层段，宜采用定向簇式射孔工艺。 6.3簇式射孔器材、工具及设备选择
簇式射孔器材、工具及设备选择按NB/T14002.4-2015中4.3执行。 6.4簇式射孔液相关参数
簇式射孔液相关参数按SY/T5911-—2012中3.15执行。 6.5簇式射孔施工作业
簇式射孔作业条件要求和现场施工作业技术要求按NB/T14002.62016中第4章和第5章执行。
7页岩气水平井簇式射孔参数优化 7.1射孔孔深及相位角优化
应用数值模拟方法建立不同孔深、不同相位角与地层破裂压力的关系，宜优选最低地层破裂压力对应的孔深为最优孔深，最低地层破裂压力对应的相位角为最优相位角，具体实例见附录B。 7.2射孔孔径优化 7.2.1根据储层改造井段内水平最大主应力和水平最小主应力差异值明确最小孔眼摩阻。 7.2.2宜根据完井管柱结构、最优穿深优选射孔枪尺寸，按SY/T5562一2016执行。 7.2.3宜根据射孔枪尺寸优选配套射孔弹规格，见附录A。 7.3射孔孔密优化
根据射孔弹规格，按照公式（A.1）优选射孔孔数（优选图版）。
2 NB/T10838—2021
7.4射孔簇间距优化 7.4.1明确储层改造井段水平最大主应力和水平最小主应力的应力差异值。 7.4.2宜根据公式（C.1）绘制诱导应力差值随距离的变化曲线。 7.4.3以水平最大主应力、水平最小主应力方向发生转向作为裂缝转向判断依据，即裂缝原始水平最大主应力、水平最小主应力之差小于该条裂缝受到的最小水平主应力方向的诱导应力与最大水平主应力方向的诱导应力之差，以裂缝转向时诱导应力差对应的临界缝间距作为簇式射孔最优簇间距，具体实例见附录C。
页岩气水平井簇式射孔参数优化结果
不同页岩气水平井簇式射孔参数优化的结果见附录D。
3 NB/T 108382021
射孔弹参数优选见表A.1。
表A.1 射孔弹参数优选
电缆射孔 73~177.8
过油管射孔 35~54 深穿透 深穿透、大孔径和等孔径 1.8 ~ 17
射孔方法枪直径，mm 射孔弹型弹药量，g
油管输送射孔 73～177.8
过油管扩展射孔
42.9 深穿透 22
深穿透、大孔径和等孔径
15 ~ 66
15 ~ 66
射孔枪参数优选见表A.2。
表A.2射孔枪参数优选
射孔枪类型电缆套管射孔枪 72、79.4、85.7、101.6、114.3、 13、16、19、39、46 1209060135/45、140/20
孔密，孔/m
相位，（"）
枪直径，mm
120.6、127、152.4、177.8 34.9、42.9、54、72、85.7 72.85.7101.6120.6、127
13、19 13、19、26、39、46 120、90、72、60、51.4、30
过油管射孔枪
0.180、90(45)、60
油管输送射孔枪
135/45140/20
152.4,177.8
F