射孔優(yōu)化技術(shù)在臨盤油區(qū)低滲復雜斷塊壓裂改造中的應用

劉云飛+劉楓

摘 要：在低滲透儲層壓裂改造中，射孔技術(shù)是影響壓裂改造效果的重要因素，針對臨盤油區(qū)低滲復雜斷塊的地質(zhì)特征，在壓裂改造中應用了射孔井段優(yōu)選技術(shù)、投球分層壓裂技術(shù)、限流法壓裂技術(shù)等射孔配套優(yōu)化技術(shù)，取得了顯著效果。

關(guān)鍵詞：射孔優(yōu)化 分層壓裂 限流法 監(jiān)測技術(shù)

前言

射孔完井是油水井完井的基本方式之一，孔眼連通著儲層與井筒，是各種增產(chǎn)措施的關(guān)鍵節(jié)點。近年來，臨盤油區(qū)不斷加大低滲油藏改造力度，壓裂施工井數(shù)連年上升，根據(jù)臨盤油區(qū)低滲復雜斷塊油藏特點和現(xiàn)場實踐，通過加強對射孔參數(shù)優(yōu)化技術(shù)的認識，在油層壓裂改造中積極推廣了相應的配套射孔工藝技術(shù)，取得了良好的增產(chǎn)效果。

二、射孔方案對油層壓裂改造的影響分析

射孔方案對油氣井產(chǎn)能具有很大影響，優(yōu)化射孔方案不僅要研究射孔參數(shù)對產(chǎn)能的影響，而且需要與油水井增產(chǎn)措施方案緊密結(jié)合，對于低滲透儲層尤其如此。

1、射孔對壓裂施工壓力的影響分析

一般地說，射孔參數(shù)對造縫的影響在施工時直觀的反應就是施工壓力的大小。地面施工壓力越高，也就是孔眼摩阻越高，這種情況對常規(guī)壓裂是不利的。常規(guī)壓裂的目的，就是充分利用地面泵組能力，控制產(chǎn)生最小的射孔孔眼摩擦阻力，最大限度地壓出一條具有最大縫寬和縫長的高滲能力的裂縫，有效提高油氣井的產(chǎn)能。

2、射孔對人工裂縫起裂的影響分析

根據(jù)巖石的彈塑性力學理論，裂縫的產(chǎn)生總是沿垂直于最小主應力平面。

當孔眼位于最佳平面時：①0°相位布孔比180°相位布孔的破裂壓力要大，因為裂縫總是成對出現(xiàn)的。當為0°相位時，裂縫首先在沿孔軸方向起裂，同時壓裂液沿井筒壁面繞到孔眼對面位置起裂，形成雙翼裂縫。這一過程不但增加額外能量損失，還將引起一系列其它問題，而180°相位就不會出現(xiàn)該問題。②不論0°相位還是180°相位布孔，在考慮套管安全的情況下，孔密越大，井底破裂壓力越低。

當孔眼不位于最佳平面時：由于孔眼不位于最佳平面，因此孔眼方向與最佳平面有一定夾角，該夾角越大，井底破裂壓力越高。同時，夾角越大，裂縫從孔眼處起裂的機會就越小，如果有的裂縫不從孔眼處起裂，那么就有可能產(chǎn)生多條裂縫，即小裂縫不能全部連通起來而形成一條寬而長的高滲裂縫。這將嚴重影響壓裂效果。

三、壓裂改造中射孔技術(shù)

隨著低滲透油藏復雜斷塊、復雜井段的開發(fā)，對壓裂及其配套工藝技術(shù)的要求也不斷提高，射孔技術(shù)對壓裂改造效果的影響也越來越受到重視。

1、射孔井段優(yōu)選技術(shù)

在壓裂改造中，由于隔層、遮擋層沒有能夠起到隔開、遮擋的作用，出現(xiàn)了人工裂縫縫高的過度延伸，輕者造成水竄高含水、鋪砂位置失位或縫寬不夠而影響壓裂效果，重者破壞層系的正常開發(fā)，導致開發(fā)方案的失敗。目前較科學的方法是實現(xiàn)地質(zhì)分層與地應力分層的結(jié)合，即將射孔井段、隔層、遮擋層的看做是一個整體來對待，既要滿足層系開發(fā)的需求，也要滿足壓裂工藝技術(shù)的要求。

2、分層壓裂射孔技術(shù)

分層壓裂技術(shù)分為兩類：第一類是機械封堵逐層壓裂的分層壓裂技術(shù)。第二類是分流分層壓裂技術(shù)。

（1）投球分層壓裂中的射孔技術(shù)

對于兩個以上的射孔層段進行壓裂時，壓裂液優(yōu)先進入低地應力層段。壓開該層后，把封堵球投入到前置液中，當封堵球與孔眼接觸，即阻止了壓裂液進入，從而在孔眼內(nèi)造成壓差，使得堵球嚴密封堵該層的孔眼，進而實現(xiàn)對第二層的壓裂。如此重復，直至把所有目的層壓開。壓后井底壓力下降，堵球在孔眼內(nèi)外壓差作用下脫離孔眼，洗井或隨自噴油流帶出地面或落人井底。這種施工方法井下管柱簡單，施工安全、成本低。

（2）限流法分層壓裂中的射孔技術(shù)

限流法分層壓裂技術(shù)是指當一口井中具有多個壓裂目的層，且各層間破裂壓力又各不相同時，通過嚴格限制各油層的炮眼數(shù)量和直徑，盡可能高地提高施工中的注入排量，利用先壓開層吸收壓裂液時產(chǎn)生的炮眼摩阻，大幅提高井底施工壓力，進而迫使壓裂液分流，使各目的層按破裂壓力的高低順序相應被壓開，最后一次加砂同時支撐所有裂縫的工藝。

四、現(xiàn)場應用實例

臨盤油區(qū)為典型低滲復雜斷塊油藏，近年來，結(jié)合油藏特點和壓裂工藝技術(shù)的發(fā)展，通過加強對壓裂井段射孔參數(shù)優(yōu)化技術(shù)的認識，在壓裂改造中優(yōu)選多種射孔技術(shù)，在現(xiàn)場應用中取得了良好效果，使得一些難動用復雜斷塊低滲油藏獲得了較好開發(fā)效果。

商75-斜20井是低品位油藏商75-斜2斷塊邊緣的一口滾動勘探井，地質(zhì)要求壓裂投產(chǎn)52-57#層，井段3283.8-3405.3m，跨度121.5m，且54#層與55#層相距88.8m，分層應力相差大，合壓或者限流壓裂難以一次將所有層壓開，為提高改造效果，采取了投球分層壓裂方式，將52-54#層列為一大層，55-57#層列為另一大層，通過避射或選射井段，使兩大層段射孔孔數(shù)相等，具體射孔優(yōu)化方案如下表：

按投球系數(shù)為1.2-1.3之間，選定投球數(shù)為150個。

商75-斜20井通過投球分段壓裂技術(shù)，順利完成支撐劑量43方的壓裂施工，從壓裂施工曲線上看，投球前后有兩次明顯破裂過程，達到了投球壓裂工藝技術(shù)要求，取得了良好的改造效果。

五、認識與建議

1、加強斜井壓裂改造中定向射孔技術(shù)的研究，提高壓裂成功率和增產(chǎn)效果

由于斷塊小、斷層復雜以及地面條件等因素，斜井數(shù)量大幅增加。斜井井筒與地層有一定傾角，在不利射孔參數(shù)下，易產(chǎn)生多裂縫，使得裂縫寬度降低，裂縫中支撐劑過早地發(fā)生橋塞，產(chǎn)生砂堵，且施工壓力高。因此，需要加強定向射孔技術(shù)的研究，以提高壓裂效果

2、裂縫監(jiān)測技術(shù)有待進一步發(fā)展

射孔優(yōu)化等配套技術(shù)在壓裂改造中的應用，其效果好壞主要由壓后產(chǎn)液情況來分析判斷，裂縫監(jiān)測的重要性毋需置疑，須引起相關(guān)部門重視，積極引進先進的裂縫監(jiān)測技術(shù)，為壓裂改造提供科學數(shù)據(jù)。