水平井压裂射孔优化设计

段玉超

摘 要：目前来说，水平井压裂技术是开发低渗透油藏最行之有效的方法。在油田水平井投产中限流法压裂应用比较广泛，限流法压裂设计中射孔参数优化是关键。本文依据油田大量研究数据和现场措施经验的基础上，以流量分配原理为依据计算出流程分配的模型，控制流体通过射孔参数不同孔眼流量，根据裂缝拟三维数学模型编制裂缝参数计算软件，计算得出裂缝参数，通过分析能够明确射孔参数对其的影响;以产能数学模型为依据来分析射孔参数对产能的影响;同时，结合Eclipse模拟软件，对射孔段数进行了定量优化，实现了水平井压裂射孔参数的优化设计。根据大庆油田项目的资料研究，射孔密度为10孔/m，射孔直径为1cm，射孔段数为4获得更好的发展成果。

关键词：水平井压裂;射孔;优化设计

1 引言

在低渗透以及超低渗透率的油气藏中，储层岩石致密、孔隙度小，导致裂缝的渗流能力差，仅仅依靠地层原有裂缝无法达到增产的效果。在常规压裂措施后，一般只产生主要裂缝，只有这些裂缝附近的油气才流进裂缝中，较远范围油气仍无法采出。为了更有效的开发致密油气藏，在原有的裂缝基础上，应用限流法压裂技术形成裂缝，从而在最大限度上提高储层的供油气能力，对于研究区有重要意义。

水平井技术作为大庆低渗透油田生产的主要手段，已取得良好的应用效果。为了更好地发挥水平井压裂和产量增加的作用，水平井压裂技术在低渗透油田中发挥着重要作用。有效的开发确保是在水平井压裂射孔方案的研究基础上。

以流量分布原理依据，对简化的水平井射孔模型进行建立，计算了不同射孔参数下穿过射孔的流体流量。根据裂缝三维数学模型，编制了裂缝参数计算软件，计算了不同射孔参数下的裂缝参数，定性分析了射孔参数对裂缝参数的影响。

2 射孔参数对裂缝参数的影响研究

影响裂缝参数的因素很多。以流量分配原理和孔眼摩阻的计算公式为依据，采用裂缝计算软件计算和分析射孔数，射孔密度和射孔孔径。

2.1 射孔段数对裂缝参数影响

2.1.1 射孔段数是1段的情况下

设定施工排量Q=5m3/min，孔密：10孔/m，一个射孔段1m，孔眼直径d是1cm，5m3/min液体进入地层后，每个孔分配=0.5m3/min，压裂液密度1*103kg/m3，流量系数取C=0.56。模拟得到：半缝长113m，缝高为7.962m，最大缝宽3.452mm。

2.1.2 2段射孔段数的条件下

射孔段流体通过孔眼后流量依次为：

Q1=2.7m3/min，Q2=2.3m3/min

经过模拟得到：第一射孔段的半缝长85m，缝高6.7m，最大缝宽2.65mm;第二射孔段的半缝长为83m，缝高为6.5m，最大缝宽2.63mm。

2.1.3 3段射孔段数的条件下

射孔段流体通过孔眼后流量是：

Q1=1.9m3/min，Q2=1.7m3/min，Q3=1.4m3/min

经过模拟得到：第一射孔段的半缝长73m、缝高6.3m、最大缝宽为2.24mm;第二射孔段的半缝长72m、缝高6.2m、最大缝宽2.22mm;第三射孔段的半缝长为71m，缝高为6.1m，最大缝宽为2.2mm。

可见，在孔密和孔眼直径数值不变的条件下，射孔段数的增多，裂缝半缝长、缝高、缝宽均是逐渐减小。

2.2 射孔数对裂缝参数的影响

单裂缝情况下，将计算结果如下：

随着射孔孔眼密度的增加，裂缝半缝长、缝高、缝宽三个要素同时逐渐增大;缝长增幅较大。

2.3 射孔孔眼直径对裂缝参数影响

随着射孔孔眼直径的增多，裂缝半缝长、缝高、缝宽三个要素同时逐渐增大。

3 射孔参数对产能的影响研究

将利用产能预测软件来主要分析射孔段数、孔密、孔径对产能的影响。不同条件参数输入软件中，模拟计算出不同射孔参数情况下产油量等参数。

3.1 射孔段数（裂缝条数）对压裂后产能的影响

可见，当射孔孔密10孔/m，孔径1cm时，射孔段数逐渐增多，产量慢慢增大，但增幅逐渐变缓。

3.2 孔密对压裂后产能的影响

可见，当射孔段数1段（一条裂缝），孔径1cm时，射孔密度的增加，其产量慢慢增加，不同射孔密度在生产初期产量差变化大，生产后期，产量差变小。

3.3 射孔孔眼直径对压裂后产能的影响

可见，当射孔段数1段（一条裂缝），孔密10孔/m时，孔眼直径增加产量缓慢上升，所以射孔时孔眼直径不能太大，其大小在1cm左右即可。

4 结论

①裂缝半缝长、缝高、缝宽随孔眼密度与直径增加而增加;缝长增幅大，但孔径影响相对比较小;②通过射孔段数与产量成正比，增幅變缓;建议射孔孔段3-4段比较好;③通过射孔密度与产量正比，增幅变缓;建议射孔孔眼取10-12孔/m比较好;④孔孔眼直径的增加，产量缓慢上升，建议射孔孔眼直径大小在1cm左右。

参考文献：

[1]张士诚，王世贵，张国良，等.限流法压裂射孔方案优化设计[J].石油钻采工艺，2000，22（2）：60-63.

[2]谢建华，赵恩远，李平.大庆油田水平井多段压裂技术[J].石油钻采工艺，1998，20（4）：72-75.

[3]陈作，王振铎，曾华国，等.水平井分段压裂工艺技术现状及展望[J].天然气工业，2007，27（9）：78-80.

[4]郭建春，杨立君，赵金洲等.压裂过程中孔眼摩阻计算的改进模型及应用[J].天然气工业，2005，25（5）：69-71.

[5]周舰.大牛地气田压裂水平井合理动态配产优化研究[J].石油化工应用，2019，38（05）：27-34.

[6]张传绪，苗国晶，王忠凯，张井龙.水平井压裂工艺参数与产能关系研究与认识[J].石油石化节能，2019，9（05）：8-10+14+62.