水平井壓裂射孔優化設計

段玉超

摘 要：目前來說，水平井壓裂技術是開發低滲透油藏最行之有效的方法。在油田水平井投產中限流法壓裂應用比較廣泛，限流法壓裂設計中射孔參數優化是關鍵。本文依據油田大量研究數據和現場措施經驗的基礎上，以流量分配原理為依據計算出流程分配的模型，控制流體通過射孔參數不同孔眼流量，根據裂縫擬三維數學模型編制裂縫參數計算軟件，計算得出裂縫參數，通過分析能夠明確射孔參數對其的影響;以產能數學模型為依據來分析射孔參數對產能的影響;同時，結合Eclipse模擬軟件，對射孔段數進行了定量優化，實現了水平井壓裂射孔參數的優化設計。根據大慶油田項目的資料研究，射孔密度為10孔/m，射孔直徑為1cm，射孔段數為4獲得更好的發展成果。

關鍵詞：水平井壓裂;射孔;優化設計

1 引言

在低滲透以及超低滲透率的油氣藏中，儲層巖石致密、孔隙度小，導致裂縫的滲流能力差，僅僅依靠地層原有裂縫無法達到增產的效果。在常規壓裂措施后，一般只產生主要裂縫，只有這些裂縫附近的油氣才流進裂縫中，較遠范圍油氣仍無法采出。為了更有效的開發致密油氣藏，在原有的裂縫基礎上，應用限流法壓裂技術形成裂縫，從而在最大限度上提高儲層的供油氣能力，對于研究區有重要意義。

水平井技術作為大慶低滲透油田生產的主要手段，已取得良好的應用效果。為了更好地發揮水平井壓裂和產量增加的作用，水平井壓裂技術在低滲透油田中發揮著重要作用。有效的開發確保是在水平井壓裂射孔方案的研究基礎上。

以流量分布原理依據，對簡化的水平井射孔模型進行建立，計算了不同射孔參數下穿過射孔的流體流量。根據裂縫三維數學模型，編制了裂縫參數計算軟件，計算了不同射孔參數下的裂縫參數，定性分析了射孔參數對裂縫參數的影響。

2 射孔參數對裂縫參數的影響研究

影響裂縫參數的因素很多。以流量分配原理和孔眼摩阻的計算公式為依據，采用裂縫計算軟件計算和分析射孔數，射孔密度和射孔孔徑。

2.1 射孔段數對裂縫參數影響

2.1.1 射孔段數是1段的情況下

設定施工排量Q=5m3/min，孔密：10孔/m，一個射孔段1m，孔眼直徑d是1cm，5m3/min液體進入地層后，每個孔分配=0.5m3/min，壓裂液密度1*103kg/m3，流量系數取C=0.56。模擬得到：半縫長113m，縫高為7.962m，最大縫寬3.452mm。

2.1.2 2段射孔段數的條件下

射孔段流體通過孔眼后流量依次為：

Q1=2.7m3/min，Q2=2.3m3/min

經過模擬得到：第一射孔段的半縫長85m，縫高6.7m，最大縫寬2.65mm;第二射孔段的半縫長為83m，縫高為6.5m，最大縫寬2.63mm。

2.1.3 3段射孔段數的條件下

射孔段流體通過孔眼后流量是：

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

經過模擬得到：第一射孔段的半縫長73m、縫高6.3m、最大縫寬為2.24mm;第二射孔段的半縫長72m、縫高6.2m、最大縫寬2.22mm;第三射孔段的半縫長為71m，縫高為6.1m，最大縫寬為2.2mm。

可見，在孔密和孔眼直徑數值不變的條件下，射孔段數的增多，裂縫半縫長、縫高、縫寬均是逐漸減小。

2.2 射孔數對裂縫參數的影響

單裂縫情況下，將計算結果如下：

隨著射孔孔眼密度的增加，裂縫半縫長、縫高、縫寬三個要素同時逐漸增大;縫長增幅較大。

2.3 射孔孔眼直徑對裂縫參數影響

隨著射孔孔眼直徑的增多，裂縫半縫長、縫高、縫寬三個要素同時逐漸增大。

3 射孔參數對產能的影響研究

將利用產能預測軟件來主要分析射孔段數、孔密、孔徑對產能的影響。不同條件參數輸入軟件中，模擬計算出不同射孔參數情況下產油量等參數。

3.1 射孔段數（裂縫條數）對壓裂后產能的影響

可見，當射孔孔密10孔/m，孔徑1cm時，射孔段數逐漸增多，產量慢慢增大，但增幅逐漸變緩。

3.2 孔密對壓裂后產能的影響

可見，當射孔段數1段（一條裂縫），孔徑1cm時，射孔密度的增加，其產量慢慢增加，不同射孔密度在生產初期產量差變化大，生產后期，產量差變小。

3.3 射孔孔眼直徑對壓裂后產能的影響

可見，當射孔段數1段（一條裂縫），孔密10孔/m時，孔眼直徑增加產量緩慢上升，所以射孔時孔眼直徑不能太大，其大小在1cm左右即可。

4 結論

①裂縫半縫長、縫高、縫寬隨孔眼密度與直徑增加而增加;縫長增幅大，但孔徑影響相對比較小;②通過射孔段數與產量成正比，增幅變緩;建議射孔孔段3-4段比較好;③通過射孔密度與產量正比，增幅變緩;建議射孔孔眼取10-12孔/m比較好;④孔孔眼直徑的增加，產量緩慢上升，建議射孔孔眼直徑大小在1cm左右。

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