CN105484710B - 一种选择斜井压裂射孔方位的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种选择斜井压裂射孔方位的方法，包括以下步骤：1)收集斜井压裂井段的井斜角、方位角、储层渗透率数据，利用斜井测井和邻井压裂的构造应力系数资料计算斜井三个远场原地主地应力，收集压裂液粘度、施工排量参数；2)将三个远场原地主地应力变换到斜井井筒直角坐标系中，得到6个相应的应力分量；3)计算斜井注入压裂液过程中的斜井射孔井段井筒周围应力分布模型；4)计算斜井压裂在不同射孔方位角下的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂的最佳射孔方位。本申请的技术方案能够实现快速对斜井压裂射孔方位的优选，有效解决斜井压裂效果不佳的方法，从而为斜井压裂射孔方位的优选提供依据，提高储层改造效果。
Description
技术领域
本申请属于油气田开发领域，具体地说，涉及一种选择斜井压裂射孔方位的方法。
背景技术
通过对斜井射孔后进行压裂可以显著提高低渗透油气藏的开发效果。斜井射孔方位选择不恰当将会导致地层破裂压力过高、形成多裂缝以及产生空间转向，导致近井摩阻和泵压升高，增加压裂施工风险和降低改造效果。斜井压裂射孔方位的优选与压裂井段的地应力、斜井方位、井斜、储层渗透率以及施工排量、压裂液粘度等参数密切相关。
地应力的获取是指探明地壳中各点应力状态的各种测量方法。测试方法主要有直接测量法：利用岩石的应力、应变关系，如应力恢复法、应力解除法和钻孔加深法等；间接测量法：利用岩石受应力作用时的物理效应，如声波法和地电阻率法等。但是上述方法求取斜井的地应力步骤繁琐、计算时间长、不利于现场作业工程师方便的应用。
姜浒等人(姜浒,陈勉,张广清,等.定向射孔对水力裂缝起裂与延伸的影响[J].岩石力学与工程学报,2009,28(7):1321-1326；王祖文,郭大立,邓金根,等.射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响[J].西南石油学院学报,2005,27(5):47-50；李海涛,王永清,戈应文.压裂施工井的射孔优化设计方法[J].天然气工业,1998,18(2):43-46；ZL201210272304.4定向射孔与压裂裂缝转向规律的实验方法)采用真三轴大型物理模拟装置的方法，研究得出了0度相位角射孔方式最优，并能取得最小的破裂压力。但在斜井的射孔方位优化过程中，因为此时的上覆岩层压力与井轴不再重合，原水平地应力不再与井轴正交，井周围岩石在法向正应力和切向剪应力的联合作用下处于三维应力状态上述结论并不适合。专利CN 104929591 A(一种内定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器)提出了解决一种解决射孔过程中内定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，但是并没有涉及到如何选择出最优的射孔方位。
斜井压裂的射孔方案优化除了与地应力的大小和方向，斜井井斜、方位角密切相关，也与斜井压裂过程中，注入的压裂液不断渗滤进入地层紧密相关。在注入不断注入压裂液破裂地层的过程中，地层岩石作为一种多孔介质，随着注入流体持续被挤入地层，在压力差作用下会引起其中的流体流动，导致孔隙压力发生改变；而孔隙压力的变化反过来又会导致应力场发生变化，进而影响井壁处的应力场和破裂压力。罗天雨(罗天雨,郭建春,赵金洲,等.斜井套管射孔破裂压力及起裂位置研究[J].石油学报,2007,28(1)：139-142；[4]12.Hubbert,M.K.,Willis,D.G.:Mechanics of hydraulic fracturing,Trans.AIME,1957,210,153-166.)在对斜井破裂压力进行预测时充分考虑了地应力、井眼轨迹、作业条件和完井方式等因素的影响，在考虑储层渗透率对破裂压力的影响时，将其考虑成系数0(非渗透地层)和1(渗透地层)两个临界值，而在实际地层中渗透性能存在较大区间范围，因此与实际情况存在较大偏差。
上述方法均没有综合考虑井身结构、地应力、压裂液渗滤、孔隙压力变化、施工参数、启动压力梯度等因素的综合影响，也还没有形成一种快速实现优选斜井压裂最佳射孔方位的方法。
发明内容
有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是现有技术没有综合考虑井身结构、地应力、压裂液渗滤、孔隙压力变化、施工参数、启动压力梯度等因素的影响。本申请提供了一种选择斜井压裂射孔方位的方法，利用该方法可以克服现有技术的不足，有效解决斜井压裂效果不佳的方法，从而为斜井压裂射孔参数的优选提供依据，提高储层改造效果。
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种选择斜井压裂射孔方位的方法，包括以下步骤：
1)收集斜井压裂井段的井斜角、方位角、储层渗透率数据，利用斜井测井和邻井压裂的构造应力系数资料计算斜井三个远场原地主地应力，收集压裂液粘度、施工排量参数；
2)将三个远场原地主地应力变换到斜井井筒直角坐标系中，得到6个相应的应力分量；
3)计算斜井注入压裂液过程中的斜井射孔井段井筒周围应力分布模型；
4)计算斜井压裂在不同射孔方位角下的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂最佳射孔方位。
进一步的，所述步骤1)利用斜井测井和邻井压裂的构造应力系数资料计算斜井三个远场原地主地应力，包括垂向应力、最大水平主应力和最小水平主应力：
a、获取纵、横波时差数据；
纵、横波时差是计算地层岩石力学参数必需的声波测井资料，可以从全波列测井资料中提取，但多数井仅有常规纵波测井资料，可以利用常规纵波时差求取横波时差值：
式中：Δts为地层横波时差，单位为μs/ft，Δtp为地层纵波时差，单位为μs/ft；ρ为岩石密度，单位为g/cm3；
b、计算岩石力学参数
动态法是通过测定声波在岩样中的传播速度转换得到动态力学参数，利用声波时差值和密度测井值，便可以计算岩石的动态力学参数：
动态泊松比：
动态杨氏模量：
式中：vd为岩石动态泊松比，无因次；Ed为岩石动态杨氏模量，单位为MPa；ρb为岩石密度，单位为kg/m3；
斜井压裂过程中，岩石的变形和破坏更接近岩石静态测试的条件，因此在地应力计算和实际工程中应采用岩石的静态力学参数，通过测井资料得到的动态岩石力学参数和室内试验测得的静态岩石力学参数，拟合相应关系得到连续静态岩石力学参数：
静态泊松比与动态泊松比的转换关系：
vs＝0.133vd+0.186 (4)
式中：vs为岩石静态泊松比，无因次；
静态杨氏模型与动态杨氏模型的转换关系：
Es＝0.477Ed+1.215 (5)
式中：Es为岩石静态杨氏模量，单位为MPa；
c、计算斜井压裂井段的三个远场原地主应力
垂向应力：
最大水平主应力：
最小水平主应力：
式中：σv为垂直深度h处的垂向应力，单位为MPa；Δhi为按照密度近似相等原则划分的垂直深度单元长度，其中Δhi＝h/n，单位为m；n为按照密度近似相等原则划分的垂直深度单元长度个数，无因次；ρi为第i段的岩石密度，单位为kg/m3；h为计算深度的垂直深度，单位为m；σH为为地层原地最大水平应力，单位为MPa，σh为地层原地最小水平应力，单位为MPa；kH为最大水平主应力方向的构造系数，单位为m-1，kh为最小水平主应力方向的构造系数，单位为m-1；pp为孔隙压力，单位为MPa；α为多孔弹性系数，无因次。
进一步的，所述步骤2)将三个远场原地主地应力变换到斜井井筒直角坐标系中，得到6个相应的应力分量的方法为：
原地应力坐标系旋转到定向井井筒坐标系(x，y，z)的坐标转换关系为：
其中
式中：β为井眼方位角，单位为度；Ψ为井斜角，单位为度；σxx、σyy、σzz分别为坐标系(x，y，z)中正应力分量，单位为MPa；σxy、σyz、σxz分别为坐标系(x，y，z)中剪应力分量，单位为MPa；根据上面的转换公式，坐标系(x，y，z)中的6个应力分量为：
进一步的，所述步骤3)计算斜井注入压裂液过程中的斜井射孔井段井筒周围应力分布模型方法为：
e、计算原始地层孔隙压力下的斜井射孔段井筒周围应力分布模型
式中：σr为射孔孔眼径向应力，单位为MPa；pw为井筒内压裂液压力，单位为MPa；δ为渗透性系数，无因次；为孔隙度，无因次；σθ'为射孔孔眼切向应力，单位为MPa；v为泊松比，无因次；σz为射孔孔眼轴向应力，单位为MPa；c为沿井筒方向的压力修正系数，无因次；θ为射孔方位角，单位为度；θ′为裂缝起裂方位角，单位为度；σrθ、σθz、σrz为井壁处的剪应力分量，单位为MPa；
f、计算水力压裂注入压裂液过程中的地层压力分布
在压裂液注入过程中，压裂液向地层中的流动是一个不稳定渗流过程，压力传播存在一个随时间变化的激动区域，任意时刻，储层径向上可分为压力波影响到的激动区和边界外原始储层区，考虑启动压力梯度低渗透储层不稳定渗流压力传导方程为：
对于定排量施工情况下，式(13)初始条件和边界条件为：
初始条件：p(t＝0)＝pp (14)
边界条件：
其中：r为地层中距离井眼的距离，单位为m；q为注入量，单位为m3/d；k为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；λ为启动压力梯度，单位为MPa/m；φ为孔隙度，无因次；μ为压裂液粘度，单位为Pa·s；
将激动区压力分布表示成坐标的对数和指数多项式，并考虑流体运动方程和边界条件，最终地层压力分布表达式可写成：
用式(16)计算地层孔隙压力分布的关键是确定激动边界R(t)运动规律，假设压裂液在注入过程中，井眼附近储层的流体已经完全被注入液体驱替到地层深部，根据物质平衡原理，压裂井在单位时间内注入量等于地层激动区内弹性流体压缩改变量，其微分方程为：
式中：ct为储层综合压缩系数，单位为MPa-1；为激动区内平均压力，单位为MPa；rw为井眼半径，单位为m；
其中：
式中：V(t)为t时刻注入的压裂液体积，单位为m3；R(t)为不同时刻激动区外边界R(t)的值，单位为m；
把(16)式代入(18)式，得到平均压力：
把(19)式代入(17)式积分得：
可以用试算法对式(20)求解，得到不同时刻激动区外边界R(t)的值，然后再利用式(16)求得任意时刻地层中的压力分布。
进一步的，所述步骤4)计算斜井压裂在不同射孔方位角下的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂最佳射孔方位为：
g计算斜井井壁周围最大拉应力
储层的破裂受到井壁周围岩石应力集中的控制，将在垂直于局部最小主应力的方向破裂，根据弹性力学理论，斜井井壁周围最大拉伸应力：
式中：σmax(θ′)为斜井井壁周围最大拉伸应力，单位为MPa；σθ＇为射孔孔眼切向应力，单位为MPa；
h、计算不同射孔方位的破裂压力
关于裂缝起裂的准则较多，目前张应力破坏准则运用最广泛。根据张性破坏理论，当定向井井壁处最大有效拉伸应力达到岩石抗拉强度σt时，储层岩石发生断裂，此时井筒内液柱压力pw即为储层破裂压力：
σmax(θ′0)＝σt (22)
式中：θ′0为斜井井壁周围最大拉伸应力对应的射孔方位，单位为度；σt为岩石抗张强度，单位为MPa；
i、选择最佳射孔方位
根据公式(22)计算不同射孔方位下对应的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂的最佳射孔方位。
与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：
1)本申请的的技术方案能够同时综合地应力大小和方向、井眼轨迹、地应力、压裂液渗滤、孔隙压力、施工参数、启动压力梯度优选不同井斜、井筒方位下的破裂压力计算，充分应用测井资料，实现快速对斜井压裂射孔方位的优选。
2)本申请的技术方案能够有效解决斜井压裂效果不佳的方法，从而为斜井压裂射孔方位的优选提供依据，提高储层改造效果。
当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例的注液时间对孔隙压力的影响图；
图2是本申请实施例的射孔方位优选图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种选择斜井压裂射孔方位的方法，包括以下步骤：
1)收集斜井压裂井段的井斜角、方位角、储层渗透率数据，利用斜井测井和邻井压裂的构造应力系数资料计算斜井三个远场原地主地应力，收集压裂液粘度、施工排量参数；
2)将三个远场原地主地应力变换到斜井井筒直角坐标系中，得到6个相应的应力分量；
3)计算斜井注入压裂液过程中的斜井射孔井段井筒周围应力分布模型；
4)计算斜井压裂在不同射孔方位角下的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂最佳射孔方位。
步骤1)利用斜井测井和邻井压裂的构造应力系数资料计算斜井三个远场原地主地应力，包括垂向应力、最大水平主应力和最小水平主应力：
a、获取纵、横波时差数据；
纵、横波时差是计算地层岩石力学参数必需的声波测井资料，可以从全波列测井资料中提取，但多数井仅有常规纵波测井资料，可以利用常规纵波时差求取横波时差值：
式中：Δts为地层横波时差，单位为μs/ft，Δtp为地层纵波时差，单位为μs/ft；ρ为岩石密度，单位为g/cm3；
b、计算岩石力学参数
动态法是通过测定声波在岩样中的传播速度转换得到动态力学参数，利用声波时差值和密度测井值，便可以计算岩石的动态力学参数：
动态泊松比：
动态杨氏模量：
式中：vd为岩石动态泊松比，无因次；Ed为岩石动态杨氏模量，单位为MPa；ρb为岩石密度，单位为kg/m3；
斜井压裂过程中，岩石的变形和破坏更接近岩石静态测试的条件，因此在地应力计算和实际工程中应采用岩石的静态力学参数，通过测井资料得到的动态岩石力学参数和室内试验测得的静态岩石力学参数，拟合相应关系得到连续静态岩石力学参数：
静态泊松比与动态泊松比的转换关系：
vs＝0.133vd+0.186 (4)
式中：vs为岩石静态泊松比，无因次；
静态杨氏模型与动态杨氏模型的转换关系：
Es＝0.477Ed+1.215 (5)
式中：Es为岩石静态杨氏模量，单位为MPa；
c、计算斜井压裂井段的三个远场原地主应力
垂向应力：
最大水平主应力：
最小水平主应力：
式中：σv为垂直深度h处的垂向应力，单位为MPa；Δhi为按照密度近似相等原则划分的垂直深度单元长度，其中Δhi＝h/n，单位为m；n为按照密度近似相等原则划分的垂直深度单元长度个数，无因次；ρi为第i段的岩石密度，单位为kg/m3；h为计算深度的垂直深度，单位为m；σH为为地层原地最大水平应力，单位为MPa，σh为地层原地最小水平应力，单位为MPa；kH为最大水平主应力方向的构造系数，单位为m-1，kh为最小水平主应力方向的构造系数，单位为m-1；pp为孔隙压力，单位为MPa；α为多孔弹性系数，无因次。
步骤2)将三个远场原地主地应力变换到斜井井筒直角坐标系中，得到6个相应的应力分量的方法为：
原地应力坐标系旋转到定向井井筒坐标系(x，y，z)的坐标转换关系为：
其中
式中：β为井眼方位角，单位为度；Ψ为井斜角，单位为度；σxx、σyy、σzz分别为坐标系(x，y，z)中正应力分量，单位为MPa；σxy、σyz、σxz分别为坐标系(x，y，z)中剪应力分量，单位为MPa；根据上面的转换公式，坐标系(x，y，z)中的6个应力分量为：
步骤3)计算斜井注入压裂液过程中的斜井射孔井段井筒周围应力分布模型方法为：
e、计算原始地层孔隙压力下的斜井射孔段井筒周围应力分布模型
式中：σr为射孔孔眼径向应力，单位为MPa；pw为井筒内压裂液压力，单位为MPa；δ为渗透性系数，无因次；为孔隙度，无因次；σθ'为射孔孔眼切向应力，单位为MPa；v为泊松比，无因次；σz为射孔孔眼轴向应力，单位为MPa；c为沿井筒方向的压力修正系数，无因次；θ为射孔方位角，单位为度；θ′为裂缝起裂方位角，单位为度；σrθ、σθz、σrz为井壁处的剪应力分量，单位为MPa；
f、计算水力压裂注入压裂液过程中的地层压力分布
在压裂液注入过程中，压裂液向地层中的流动是一个不稳定渗流过程，压力传播存在一个随时间变化的激动区域，任意时刻，储层径向上可分为压力波影响到的激动区和边界外原始储层区，考虑启动压力梯度低渗透储层不稳定渗流压力传导方程为：
对于定排量施工情况下，式(13)初始条件和边界条件为：
初始条件：p(t＝0)＝pp (14)
边界条件：
其中：r为地层中距离井眼的距离，单位为m；q为注入量，单位为m3/d；k为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；λ为启动压力梯度，单位为MPa/m；φ为孔隙度，无因次；μ为压裂液粘度，单位为Pa·s；
将激动区压力分布表示成坐标的对数和指数多项式，并考虑流体运动方程和边界条件，最终地层压力分布表达式可写成：
用式(16)计算地层孔隙压力分布的关键是确定激动边界R(t)运动规律，假设压裂液在注入过程中，井眼附近储层的流体已经完全被注入液体驱替到地层深部，根据物质平衡原理，压裂井在单位时间内注入量等于地层激动区内弹性流体压缩改变量，其微分方程为：
式中：ct为储层综合压缩系数，单位为MPa-1；为激动区内平均压力，单位为MPa；rw为井眼半径，单位为m；
其中：
式中：V(t)为t时刻注入的压裂液体积，单位为m3；R(t)为不同时刻激动区外边界R(t)的值，单位为m；
把(16)式代入(18)式，得到平均压力：
把(19)式代入(17)式积分得：
可以用试算法对式(20)求解，得到不同时刻激动区外边界R(t)的值，然后再利用式(16)求得任意时刻地层中的压力分布。
步骤4)计算斜井压裂在不同射孔方位角下的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂最佳射孔方位为：
g、计算斜井井壁周围最大拉应力
储层的破裂受到井壁周围岩石应力集中的控制，将在垂直于局部最小主应力的方向破裂，根据弹性力学理论，斜井井壁周围最大拉伸应力：
式中：σmax(θ′)为斜井井壁周围最大拉伸应力，单位为MPa；σθ＇为射孔孔眼切向应力，单位为MPa；
h、计算不同射孔方位的破裂压力
关于裂缝起裂的准则较多，目前张应力破坏准则运用最广泛。根据张性破坏理论，当定向井井壁处最大有效拉伸应力达到岩石抗拉强度σt时，储层岩石发生断裂，此时井筒内液柱压力pw即为储层破裂压力：
σmax(θ′0)＝σt (22)
式中：θ′0为斜井井壁周围最大拉伸应力对应的射孔方位，单位为度；σt为岩石抗张强度，单位为MPa；
i、选择最佳射孔方位
根据公式(22)计算不同射孔方位下对应的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂的最佳射孔方位。
实施例
XX井是一口预探井，以该斜井3900-4048m为了说明该发明专利的应用，该井段的埋藏垂直深度、密度基础资料如表1所示。采用本发明专利计算的横波时差、动态泊松比、动态杨氏模量、静态泊松比、静态杨氏模量结果如表1所示。
表1XX井(3900-4048m)力学参数测井计算岩石力学结果表
表2是根据邻井压裂施工数据获得的该区块的构造应力系数。
表2XX井邻井压裂施工资料反演计算出的构造应力系数
| 最大水平主应力构造应力系数kH | 最小水平主应力构造应力系数kh |
| 0.4623 | 0.3493 |
表3是该井应用本发明专利应用测井计算和获取得到的相关数据。
表3XX井压裂井段测井资料获取的主要参数
表4是该井射孔方位优选需要的其它数据。
表4XX井射孔方位优选的其它参数
图1是不同注液时间下、距离井眼不同距离处地层压力变化情况。可以看出，随着注液时间增加，地层孔隙压力不断增大；注液时间越长，孔隙压力增加幅度越小。在本算例中，当注液10s后，地层破裂，距离井眼中心距离0.1m、0.2m、0.4m处孔隙压力分别为85.0MPa、84.2MPa、83.4MPa，相比初始孔隙压力77MPa均有较大幅度的增加。表明在预测破裂时考虑储层孔隙压力不变时与实际情况不相符的。
图2是该斜井不同射孔方位下的破裂压力计算结果。从图2可以看出，该井的最佳射孔方位为36°和216°，也即是说只要这两个方位有射孔孔眼，将会降低破裂压力。结合区域最大地应力方位为NE160°，确定射孔方位为196°。同时为了降低多裂缝产生，设计采用集中射孔，设计射孔长度为1m(3674m-3675m)。
该井压裂时破裂压力112MPa，破裂压力梯度为2.94MPa/100m，低于该井组邻近斜井的同层破裂压力3.25MPa/100m。从施工过程来看，施工曲线光滑，压力波动范围变化小。该井压裂改造后，获得无阻流量7.27×l04m3/d，高于该区平均产量2.30×l04m3/d，增产效果明显。从该井的压裂施工效果来看，优化后的定向射孔实现了降低破裂压力、优化裂缝形态的目的。该优化技术在现场推广应用后，大大降低了施工难度和提高了改造效果，能够为类似储层改造的射孔优化技术提供借鉴。
本申请的的技术方案能够同时综合地应力大小和方向、井眼轨迹、地应力、压裂液渗滤、孔隙压力、施工参数、启动压力梯度优选不同井斜、井筒方位下的破裂压力计算，充分应用测井资料，实现快速对斜井压裂射孔方位的优选。有效解决斜井压裂效果不佳的方法，从而为斜井压裂射孔方位的优选提供依据，提高储层改造效果。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种选择斜井压裂射孔方位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)收集斜井压裂井段的井斜角、方位角、储层渗透率数据，利用斜井测井和邻井压裂的构造应力系数资料计算斜井三个远场原地主地应力，收集压裂液粘度、施工排量参数；
2)将三个远场原地主地应力变换到斜井井筒直角坐标系中，得到6个相应的应力分量；
3)计算斜井注入压裂液过程中的斜井射孔井段井筒周围应力分布模型；
4)计算斜井压裂在不同射孔方位角下的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂射孔方位。
2.如权利要求1所述的一种选择斜井压裂射孔方位的方法，其特征在于，所述步骤1)利用斜井测井和邻井压裂的构造应力系数资料计算斜井三个远场原地主地应力，包括垂向应力、最大水平主应力和最小水平主应力：
a、获取纵、横波时差数据
利用纵波时差求取横波时差值：
式中：Δts为地层横波时差，单位为μs/ft，Δtp为地层纵波时差，单位为μs/ft；ρ为岩石密度，单位为g/cm3；
b、计算岩石力学参数
通过测定声波在岩样中的传播速度转换得到动态力学参数，利用声波时差值和密度测井值，可以计算岩石的动态力学参数：
动态泊松比：
动态杨氏模量：
式中：vd为岩石动态泊松比，无因次；Ed为岩石动态杨氏模量，单位为MPa；ρb为岩石密度，单位为kg/m3；
斜井压裂过程中，岩石的变形和破坏更接近岩石静态测试的条件，因此在地应力计算和实际工程中应采用岩石的静态力学参数，通过测井资料得到的动态岩石力学参数和室内试验测得的静态岩石力学参数，拟合相应关系得到连续静态岩石力学参数：
静态泊松比与动态泊松比的转换关系：
vs＝0.133vd+0.186 (4)
式中：vs为岩石静态泊松比，无因次；
静态杨氏模型与动态杨氏模型的转换关系：
Es＝0.477Ed+1.215 (5)
式中：Es为岩石静态杨氏模量，单位为MPa；
c、计算斜井压裂井段的三个远场原地主应力
垂向应力：
最大水平主应力：
最小水平主应力：
式中：σv为垂直深度h处的垂向应力，单位为MPa；Δhi为按照密度近似相等原则划分的垂直深度单元长度，其中Δhi＝h/n，单位为m；n为按照密度近似相等原则划分的垂直深度单元长度个数，无因次；ρi为第i段的岩石密度，单位为kg/m3；h为计算深度的垂直深度，单位为m；σH为为地层原地最大水平应力，单位为MPa，σh为地层原地最小水平应力，单位为MPa；kH为最大水平主应力方向的构造系数，单位为m-1，kh为最小水平主应力方向的构造系数，单位为m-1；pp为孔隙压力，单位为MPa；α为多孔弹性系数，无因次。
3.如权利要求2所述的一种选择斜井压裂射孔方位的方法，其特征在于，所述步骤2)将三个远场原地主地应力变换到斜井井筒直角坐标系中，得到6个相应的应力分量的方法为：
d、原地应力坐标系旋转到定向井井筒坐标系(x，y，z)的坐标转换关系为：
其中
式中：β为井眼方位角，单位为度；Ψ为井斜角，单位为度；σxx、σyy、σzz分别为坐标系(x，y，z)中正应力分量，单位为MPa；σxy、σyz、σxz分别为坐标系(x，y，z)中剪应力分量，单位为MPa；根据上面的转换公式，坐标系(x，y，z)中的6个应力分量为：
4.如权利要求3所述的一种选择斜井压裂射孔方位的方法，其特征在于，所述步骤3)计算斜井注入压裂液过程中的斜井射孔井段井筒周围应力分布模型方法为：
e、计算原始地层孔隙压力下的斜井射孔段井筒周围应力分布模型
式中：σr为射孔孔眼径向应力，单位为MPa；pw为井筒内压裂液压力，单位为MPa；δ为渗透性系数，无因次；为孔隙度，无因次；σθ'为射孔孔眼切向应力，单位为MPa；v为泊松比，无因次；σz为射孔孔眼轴向应力，单位为MPa；c为沿井筒方向的压力修正系数，无因次；θ为射孔方位角，单位为度；θ′为裂缝起裂方位角，单位为度；σrθ、σθz、σrz为井壁处的剪应力分量，单位为MPa；
f、计算水力压裂注入压裂液过程中的地层压力分布
在压裂液注入过程中，压裂液向地层中的流动是一个不稳定渗流过程，压力传播存在一个随时间变化的激动区域，任意时刻，储层径向上可分为压力波影响到的激动区和边界外原始储层区，考虑启动压力梯度低渗透储层不稳定渗流压力传导方程为：
对于定排量施工情况下，式(13)初始条件和边界条件为：
初始条件：p(t＝0)＝pp (14)
边界条件：
其中：r为地层中距离井眼的距离，单位为m；q为注入量，单位为m3/d；k为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；λ为启动压力梯度，单位为MPa/m；φ为孔隙度，无因次；μ为压裂液粘度，单位为Pa·s；
将激动区压力分布表示成坐标的对数和指数多项式，并考虑流体运动方程和边界条件，最终地层压力分布表达式可写成：
用式(16)计算地层孔隙压力分布的关键是确定激动边界R(t)运动规律，假设压裂液在注入过程中，井眼附近储层的流体已经完全被注入液体驱替到地层深部，根据物质平衡原理，压裂井在单位时间内注入量等于地层激动区内弹性流体压缩改变量，其微分方程为：
式中：ct为储层综合压缩系数，单位为MPa-1；为激动区内平均压力，单位为MPa；rw为井眼半径，单位为m；
其中：
式中：V(t)为t时刻注入的压裂液体积，单位为m3；R(t)为不同时刻激动区外边界R(t)的值，单位为m；
把(16)式代入(18)式，得到平均压力：
把(19)式代入(17)式积分得：
用试算法对式(20)求解，得到不同时刻激动区外边界R(t)的值，然后再利用式(16)求得任意时刻地层中的压力分布。
5.如权利要求4所述的一种选择斜井压裂射孔方位的方法，其特征在于，所述步骤4)计算斜井压裂在不同射孔方位角下的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂射孔方位为：
g、计算斜井井壁周围最大拉应力
储层的破裂受到井壁周围岩石应力集中的控制，将在垂直于局部最小主应力的方向破裂，根据弹性力学理论，斜井井壁周围最大拉伸应力：
式中：σmax(θ′)为斜井井壁周围最大拉伸应力，单位为MPa；σθ＇为射孔孔眼切向应力，单位为MPa；
h、计算不同射孔方位的破裂压力
根据张性破坏理论，当定向井井壁处最大有效拉伸应力达到岩石抗拉强度σt时，储层岩石发生断裂，此时井筒内液柱压力pw即为储层破裂压力：
σmax(θ′0)＝σt (22)
式中：θ′0为斜井井壁周围最大拉伸应力对应的射孔方位，单位为度；σt为岩石抗张强度，单位为MPa；
i、选择最佳射孔方位
根据公式(22)计算不同射孔方位下对应的破裂压力，选择破裂压力最小的方位作为斜井压裂射孔方位。
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