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1、2OO9年第1O期 内蒙古石油化工 187 水平井压裂射孔参数研究 张海涛 ，朱贵友 ，温庆志 (1胜利油田华宇实业总公司，山东东营257O6O；2中国石油大学(华东)，山东东营257061) 摘 要：射孔是目前主要的完井方式，也是增产措施的主要手段。文中以梁8一平1井为研究对象， 对提高低渗透油藏开发效果进行了深孔参数优化设计，主要从射孔参数对裂缝长度和宽度的影响、射孔 参数对产能的影响以及射孔参数优化等方面进行了研究，选出了适合本井的射孔方案，并取得了较好的 效果。 关键词：压裂；射孔；完井；参数优化 射孔是油田开发的重要手段，也是提高油井产 能的重要方法之一，射孔完井是目前国内外使用最
2、广泛的完井方法。合理的射孔参数有利于提高水平 井的产能。 1 射孔参数对裂缝长度和宽度的影响 射孔后裂缝长度和宽度影响着压裂射孔效果， 因此研究射孔参数对于裂缝长度和宽度的影响对于 优化射孔有着重要的意义。下文通过水力压裂模拟 试验，模拟地层条件下的射孔压裂，对裂缝的起裂和 延伸的过程进行监测，并且可对形成的裂缝进行直 接观察。 11孔密与裂缝长度和宽度关系 由图1中可以看出孔密相同时，裂缝长度越长， 宽度越小，裂缝长度相同时孔密越大，宽度越大。在 压裂施工过程中，可以综合考虑裂缝长度和宽度的 需求选择不同的孔密进行射孔。 圈1 不同孔密时裂缝长度与宽度关系 12孔径与裂缝长度和宽度的关系 由
3、图2中可以看出孔径相同时，裂缝长度越长， 宽度越小，裂缝长度相同时孔径越大，宽度越大。选 择大孔径射孔有利于提高压裂效果。 图2不同孔径时裂缝长度与宽度关系 13相位角与裂缝长度和宽度关系 由图中可以看出相位角相同时，裂缝长度越长， 宽度越小，裂缝长度相同时相位角越大，宽度越大。 因此射孔优先选用9O。射孔。 图3相位角不同时裂缝长度与宽度关系 2射孔参数对产能的影响 为了分析各种损害因素对油井产能的影响，通 常采用射孔井的实际产量与完善井的产量之比，称 为产率比这一无因次量来表示。影响产能的因素有 三个方面：射孔因素，包括孔深、孔密、堵孔系数、 收稿日期：2o09一O2一l5 作者简介：张海
4、涛，男，山东省蓬莱市人，l994年毕业于中国石油大学炼制系工业分析技术专业，现工作于胜利油田华宇 实业总公司，总经理、工程师。主要从事油田化学品研发、生产、现场技术服务及管理工作。 188 内蒙古石油化工 2oo9年第1O期 压实程度、压实厚度、相位、射孔格式。地质因素， 包括渗透率的各向异性、供给半径、油井半径。工 程因素，包括污染程度、污染深度。下面就孔深、孔 密、相位、污染程度等因素对产能影响做一些描述。 21孔深对产能的影响 射孔深度是影响产能的一个重要因素。在不同 的情况下和产能的关系也不同。在有钻井损害而没 有射孔损害的情况下，只有当孔深超过损害带的一 定程度时，油气井的产能才不会
5、降低，并且随孔深的 增加而增加。但是，当孔深增加到某一数值时，再增 大孔深，产能不会有太大的增加。 1 、 j一 r 几 m) 图4孔深与产能比关系曲线 由图4可以看出，无论孔眼是否穿透损害带，孔 深相同时，孑L密越大，产能比越高。在穿透损害带后 即孔深O25m，产能比都有一定提高，但提高的幅 度略有不同，孔密为6孔m的产能比增长最小。随 着孔深的增加，产能比的增长幅度越来越小，孔深增 加到O8m以后，产能比基本不增长。因此，在有钻 井和射孔两种损害的情况下，即使孔眼完全射穿损 害带，油气井的产能比仍然低于无损害情况下的产 能比。在孔眼未穿过钻井损害带时，孔深、孔密和钻 井损害带都是影响油气井
6、产能比的重要因素。因而， 提高射孔的穿透深度使之超过损害带，可以减小钻 井损害程度对产能比的影响。 22孔密对产能的影响 孔密较高就可以获得较大的产能，但是在选择 孔密时不能无限制地增加孔密，在射孔施工中，应根 据油气井的条件和其他射孔参数，选择一个适合于 本井的最佳孔密，以期花最小的代价获得最大的产 能。 在孔眼深度近似为零的情况下，产能比随孔密 改变而改变，当孔密增加到一定程度时，孔密的增加 不会明显增加水平井产能。当孔密达到一个较大的 值时，射孔井的产能将达到裸眼井的产能。特别注意 的是在相对较低的孔密下，水平井的产率比与垂直 井相比要高得多，水平井射孔完井在较低孔密下就 能获得期望的产
7、率比。 23相位角对产能的影响 通过图5可知，相位为45。时，油井产能最低，相 位为90。时产能适中，相位为120。时产能最高。这是 因为在相同的孔密情况下，孔眼排列越集中，流线弯 曲越严重，引起的能量损失越大，从而导致产能下 降。当孔眼未穿透钻井损害带时，9O。相位和120。相 位射孔完井产能和孔深的关系基本相同。因此，可以 认为9O。是最好的射孔相位，在其他条件相同的情况 下，它可使产能达到最大。在均质地层中，相位角的 影响要弱的多。 j 【】_2 ()4 0 6 0 8 ) 图5相位角与产能比关系曲线 24污染程度对产能的影响 污染程度越大，产能越低。而且，在相位角较低 的情况下，污染的
8、更严重。因此，在有污染的井中，增 加相位角可以改善井的产能。 图6污染程度与产能比关系曲线 3射孔参数优选 进行射孔前，需要进行方案设计，就是针对地层 的性质，根据现有的条件选择出一种能使射孔产能 达到最大的射孔方案。它主要包括射孔前的准备、优 选射孔参数和射孔工艺等。 31低渗透油藏储层特点 低渗油田往往存在油层物性差，非均质性强，原 始地层压力较低，低渗透油田渗流阻力大、需要消耗 较大驱油压差的特性。同时储层导流能力较低，油层 i n n 蔓簦 鎏 2o09年第1o期 张海涛等水平井压裂射孔参数研究 189 导流能力下降，在动态上表现为油层静压和表皮系 数上升，流压和产能下降，最终导致出液
9、很少甚至不 出液。 32射孔参数优化 油井射孔参数优化主要包括如何选择射孔方 式、如何选择枪型和弹型、如何选择孔密和相位。射 孔方式、枪型和弹型根据实际情况来选择不同的形 式，为了减小枪身与套管壁之间的距离，枪型选取的 首要原则是枪型与套管的匹配，而孔密和相位主要 通过数值模拟来优化。 33射孔相位角变化 根据模拟结果得知，当各向异性不严重时，低相 位角的射孔产能大于高相位角的射孔产能，反之，高 相位角的射孔产能大于低相位角的射孔产能，这是 因为当各向异性严重、孔密确定时，高相位的相邻孔 眼的纵向距离减小，从而各向异性的影响最大限度 地减小，有利于提高射孔产能。所以当各向异性不严 重时，应尽量
10、增加平面横向分流作用，采用低角度相 位角的射孔方式，使射孔产能提高，从数值模拟的结 果也证实了这一结论。 4现场应用 胜利油田井一平1井位于C3 油层发育部位， 油层展布稳定，连通性好，厚度大。平均孔隙度12 7 ，平均渗透率为631O m。，属于低孔特低渗 透油藏，另外油层碳酸盐含量、泥质含量较高分别为 2785 、为114O 。本次设计靶点水平段长度为 6O0m，根据随钻地质导向系统的提示，其水平段长 度根据施工实际情况可作适当调整。 低孔低渗油田地层压力较低、地层渗透率较低， 以前常用的射孔方式为1O2枪127弹、20孔m、6O 度相位角的射孔方式，计算出的该射孔方式下的产 率比较低为O
11、697。现在根据以上的分析，计算三种 情况下的产率比如下表： 萋 警 熏 警 5结论与认识 51在孔密和孔深相同的情况下，裂缝长度越长， 裂缝宽度越小。一般情况下，选择大孔径射孔有利于 提高压裂效果。从以上分析中得出，射孔优先选择 9O。射孔。 52在射孔完井的产能比影响因素中不仅包括射 孔参数，还包括地层参数和工程参数等，本文仅讨论 了射孔参数，相位角相同，孔深和孔密是影响产能比 的两大重要因素，尽管油井产能比随孔密增加而增 加，但超过一定范围后增幅就不明显，而且过高的孔 密会降低套管的强度。 53在各向异性油藏中，在孔密非常低的条件下， 孔深对水平井产能的影响非常显著。因此对水平井 而言，
12、增加孔深比增加孔密更有意义，即应该尽量采 用大的射孔深度，以提高产能达到最佳射孔效果。 参考文献 1万仁浦水平井开采技术M北京，石油工业 出版社，1996 2 陈岩水平井射孔参数优化软件的应用研究 J小型油气藏，2OO7，12(2) 3 李颜军，廖东良低孔低渗油田优化射孔研究 口内蒙古石油化工，2O081O (上接第186页) Numerical simuIati0n research 0n productiOn mOdel 0f h0riz0nta1 wel_with b0ttom water reservOir Abstract：Considering aIl the impacting
13、fact0rs sensitively t0 production of horizontal wen with bottom water reservoir， the influence of Imulative pr0duction changes with time，which was diversified with different impacting factors sensitiveIy， was researched in the condition of certain pressure based on numerical simulation technologyIt
14、was presented that the influ ence c0uld be di ided into foLIr major categ0ries，which was valuable in the application of oiI industryBy multiple regression princip1e，the signIficant factors were filtered out，and their order with imp0rtance(fr0m the main to the minor)was given， which was：reserV0ir sid
15、e，reservoir thickness，depth 0f reservoirs，crude o1 visc0sity，water multiples，drawdown pressure， 1ength of horizontal wells，the ratio of reservoirs and water porosity，reservoir porosity，horizontal permeabIlity，perforation degreeProduction models were set up，which were in stable and unstable period 0f
16、 horizontal well with bottom water rese卜 Vo The results showed that production models were reunified with high precisi0ns，and met the needs 0f reserv0ir engineer ing calculations Key words：bottom water reserVoir，horizontal weIl I numerical simulationmultiple regressiOnimpacting factOrs sensi tively；producti0n model
