射孔優化技術在臨盤油區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，射孔技術是影響壓裂改造效果的重要因素，針對臨盤油區低滲復雜斷塊的地質特征，在壓裂改造中應用了射孔井段優選技術、投球分層壓裂技術、限流法壓裂技術等射孔配套優化技術，取得了顯著效果。

關鍵詞：射孔優化 分層壓裂 限流法 監測技術

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，是各種增產措施的關鍵節點。近年來，臨盤油區不斷加大低滲油藏改造力度，壓裂施工井數連年上升，根據臨盤油區低滲復雜斷塊油藏特點和現場實踐，通過加強對射孔參數優化技術的認識，在油層壓裂改造中積極推廣了相應的配套射孔工藝技術，取得了良好的增產效果。

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能具有很大影響，優化射孔方案不僅要研究射孔參數對產能的影響，而且需要與油水井增產措施方案緊密結合，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，這種情況對常規壓裂是不利的。常規壓裂的目的，就是充分利用地面泵組能力，控制產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能。

2、射孔對人工裂縫起裂的影響分析

根據巖石的彈塑性力學理論，裂縫的產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

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

1、射孔井段優選技術

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，導致開發方案的失敗。目前較科學的方法是實現地質分層與地應力分層的結合，即將射孔井段、隔層、遮擋層的看做是一個整體來對待，既要滿足層系開發的需求，也要滿足壓裂工藝技術的要求。

2、分層壓裂射孔技術

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

（1）投球分層壓裂中的射孔技術

對于兩個以上的射孔層段進行壓裂時，壓裂液優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，從而在孔眼內造成壓差，使得堵球嚴密封堵該層的孔眼，進而實現對第二層的壓裂。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

限流法分層壓裂技術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、現場應用實例

臨盤油區為典型低滲復雜斷塊油藏，近年來，結合油藏特點和壓裂工藝技術的發展，通過加強對壓裂井段射孔參數優化技術的認識，在壓裂改造中優選多種射孔技術，在現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，地質要求壓裂投產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相等，具體射孔優化方案如下表：

按投球系數為1.2-1.3之間，選定投球數為150個。

商75-斜20井通過投球分段壓裂技術，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的研究，提高壓裂成功率和增產效果

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

2、裂縫監測技術有待進一步發展

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