射孔优化技术在临盘油区低渗复杂断块压裂改造中的应用

刘云飞+刘枫

摘 要：在低渗透储层压裂改造中，射孔技术是影响压裂改造效果的重要因素，针对临盘油区低渗复杂断块的地质特征，在压裂改造中应用了射孔井段优选技术、投球分层压裂技术、限流法压裂技术等射孔配套优化技术，取得了显著效果。

关键词：射孔优化 分层压裂 限流法 监测技术

前言

射孔完井是油水井完井的基本方式之一，孔眼连通着储层与井筒，是各种增产措施的关键节点。近年来，临盘油区不断加大低渗油藏改造力度，压裂施工井数连年上升，根据临盘油区低渗复杂断块油藏特点和现场实践，通过加强对射孔参数优化技术的认识，在油层压裂改造中积极推广了相应的配套射孔工艺技术，取得了良好的增产效果。

二、射孔方案对油层压裂改造的影响分析

射孔方案对油气井产能具有很大影响，优化射孔方案不仅要研究射孔参数对产能的影响，而且需要与油水井增产措施方案紧密结合，对于低渗透储层尤其如此。

1、射孔对压裂施工压力的影响分析

一般地说，射孔参数对造缝的影响在施工时直观的反应就是施工压力的大小。地面施工压力越高，也就是孔眼摩阻越高，这种情况对常规压裂是不利的。常规压裂的目的，就是充分利用地面泵组能力，控制产生最小的射孔孔眼摩擦阻力，最大限度地压出一条具有最大缝宽和缝长的高渗能力的裂缝，有效提高油气井的产能。

2、射孔对人工裂缝起裂的影响分析

根据岩石的弹塑性力学理论，裂缝的产生总是沿垂直于最小主应力平面。

当孔眼位于最佳平面时：①0°相位布孔比180°相位布孔的破裂压力要大，因为裂缝总是成对出现的。当为0°相位时，裂缝首先在沿孔轴方向起裂，同时压裂液沿井筒壁面绕到孔眼对面位置起裂，形成双翼裂缝。这一过程不但增加额外能量损失，还将引起一系列其它问题，而180°相位就不会出现该问题。②不论0°相位还是180°相位布孔，在考虑套管安全的情况下，孔密越大，井底破裂压力越低。

当孔眼不位于最佳平面时：由于孔眼不位于最佳平面，因此孔眼方向与最佳平面有一定夹角，该夹角越大，井底破裂压力越高。同时，夹角越大，裂缝从孔眼处起裂的机会就越小，如果有的裂缝不从孔眼处起裂，那么就有可能产生多条裂缝，即小裂缝不能全部连通起来而形成一条宽而长的高渗裂缝。这将严重影响压裂效果。

三、压裂改造中射孔技术

随着低渗透油藏复杂断块、复杂井段的开发，对压裂及其配套工艺技术的要求也不断提高，射孔技术对压裂改造效果的影响也越来越受到重视。

1、射孔井段优选技术

在压裂改造中，由于隔层、遮挡层没有能够起到隔开、遮挡的作用，出现了人工裂缝缝高的过度延伸，轻者造成水窜高含水、铺砂位置失位或缝宽不够而影响压裂效果，重者破坏层系的正常开发，导致开发方案的失败。目前较科学的方法是实现地质分层与地应力分层的结合，即将射孔井段、隔层、遮挡层的看做是一个整体来对待，既要满足层系开发的需求，也要满足压裂工艺技术的要求。

2、分层压裂射孔技术

分层压裂技术分为两类：第一类是机械封堵逐层压裂的分层压裂技术。第二类是分流分层压裂技术。

（1）投球分层压裂中的射孔技术

对于两个以上的射孔层段进行压裂时，压裂液优先进入低地应力层段。压开该层后，把封堵球投入到前置液中，当封堵球与孔眼接触，即阻止了压裂液进入，从而在孔眼内造成压差，使得堵球严密封堵该层的孔眼，进而实现对第二层的压裂。如此重复，直至把所有目的层压开。压后井底压力下降，堵球在孔眼内外压差作用下脱离孔眼，洗井或随自喷油流带出地面或落人井底。这种施工方法井下管柱简单，施工安全、成本低。

（2）限流法分层压裂中的射孔技术

限流法分层压裂技术是指当一口井中具有多个压裂目的层，且各层间破裂压力又各不相同时，通过严格限制各油层的炮眼数量和直径，尽可能高地提高施工中的注入排量，利用先压开层吸收压裂液时产生的炮眼摩阻，大幅提高井底施工压力，进而迫使压裂液分流，使各目的层按破裂压力的高低顺序相应被压开，最后一次加砂同时支撑所有裂缝的工艺。

四、现場应用实例

临盘油区为典型低渗复杂断块油藏，近年来，结合油藏特点和压裂工艺技术的发展，通过加强对压裂井段射孔参数优化技术的认识，在压裂改造中优选多种射孔技术，在现场应用中取得了良好效果，使得一些难动用复杂断块低渗油藏获得了较好开发效果。

商75-斜20井是低品位油藏商75-斜2断块边缘的一口滚动勘探井，地质要求压裂投产52-57#层，井段3283.8-3405.3m，跨度121.5m，且54#层与55#层相距88.8m，分层应力相差大，合压或者限流压裂难以一次将所有层压开，为提高改造效果，采取了投球分层压裂方式，将52-54#层列为一大层，55-57#层列为另一大层，通过避射或选射井段，使两大层段射孔孔数相等，具体射孔优化方案如下表：

按投球系数为1.2-1.3之间，选定投球数为150个。

商75-斜20井通过投球分段压裂技术，顺利完成支撑剂量43方的压裂施工，从压裂施工曲线上看，投球前后有两次明显破裂过程，达到了投球压裂工艺技术要求，取得了良好的改造效果。

五、认识与建议

1、加强斜井压裂改造中定向射孔技术的研究，提高压裂成功率和增产效果

由于断块小、断层复杂以及地面条件等因素，斜井数量大幅增加。斜井井筒与地层有一定倾角，在不利射孔参数下，易产生多裂缝，使得裂缝宽度降低，裂缝中支撑剂过早地发生桥塞，产生砂堵，且施工压力高。因此，需要加强定向射孔技术的研究，以提高压裂效果

2、裂缝监测技术有待进一步发展

射孔优化等配套技术在压裂改造中的应用，其效果好坏主要由压后产液情况来分析判断，裂缝监测的重要性毋需置疑，须引起相关部门重视，积极引进先进的裂缝监测技术，为压裂改造提供科学数据。