多段多簇体积压裂技术在水平井开发中的研究与应用

陈晓波　白项松　梁辉

摘 要：水平井技术是油气田开发、提高采收率的一项新型技术，在油田低渗难采储量开发中有独特优势，而常规的压裂技术，由于形成的压裂裂缝单一，导流能力差，很难获得理想的开发效果，为充分挖潜水平井潜能，研究应用多段多簇体积压裂技术。本文从水平井地质筛选、射孔技术优化、体积压裂技术和效果评价等方面进行多段多簇体积压裂技术的研究与试验，实施5口井，单井日增油1.9吨，应用效果显著，为老油田水平井技术二次开发打开了一片新领域，对同类油田水平井挖潜提供宝贵经验。

关键词：水平井;低渗透储层;多段多簇射孔;体积压裂;效果评价

前 言

吉林油田新木采油厂为低孔低渗断块油气藏，辖区51个断块，目前已滚动开发42个断块，特别从2006年以来，应用水平井技术成功整体开发2个低渗难采断块，有5个断块地面受限区难采储量实现很好动用，截止目前，已投产水平井25口，平均井深1560米，井斜角平均43℃，水平段长度396m，平均泵挂885m，初期单井日产液20.8t，日产油8.2t，为周边同期直井的3.1倍，已累油7.21*10^4t，不仅实现油藏难采储量有效动用，且效果明显，对于油田上产非常重要，水平井技术作为低渗特低渗油气藏开发一项有效技术。

随着水平井的生产，人工压裂裂缝逐渐闭合，产量下降，目前25口水平井单井日产液8.4t，日产油1.2t，仅为周围直井2.1倍，甚至有些水平井产量还低于周围直井产量，这与其水平油层段长，动用程度低，剩余油富集极不匹配，因此，有必要开展水平井剩余油挖潛技术研究与应用，充分挖掘水平井剩余潜能。

2018年以来，研究应用多段多簇射孔分层体积压裂技术，实施效果取得突破，探索一条提高老油田水平井剩余油挖潜技术的新途径新方法。

1  水平井挖潜技术研究思路对策

挖潜依据：水平井钻遇率高，水平段长，平均358米，存在未动用层，动用层基本以一次为主，存在较大挖潜发挥空间;同时，水平井投产后整体表现初产较好，递减快，稳产差，低产，挖潜治理余地大。

挖潜思路：深化认识，针对实际，研究应用新型压裂技术，提高挖潜增效，提高水平井产能、开发水平，提高采收率。

2  水平井射孔压裂技术研究

针对水平井储层特点及开发现状，研究应用水平井新型压裂技术，形成多裂缝，增加泄油面积，提高压裂的针对性和有效性，充分发挥各段潜能。

2.1 水平井定向射孔技术研究与探讨

（1）射孔参数对产能影响

研究表明，对于均质储层，产能比90相位最好，其次为60、120、45、180、0 相位。螺旋、平面、交错布孔格式对产能影响区别不大。

（2）布孔格式与方位选择

目前水平井布孔方位一般有3种（360、180、120℃）。采用全角360℃、夹角60℃布孔，垂直方向不射孔，能完善射开程度，提高射孔油井产能，和降低出砂影响等。

总之，结合油层与井身特点，研究确定水平井射孔参数：

射孔枪型：95或89

射孔弹型：95或102

射孔孔密：16孔/m

射孔相位：4相位或6相位

射孔方式：每段射开4-6簇，每簇射开0.6-1.0m、簇间距15-30m

2.2 水平井压裂改造技术研究与探讨

压裂改造是低渗水平井挖潜关键技术。

2.2.1 水平井裂缝优化设计

①人工裂缝条数的优化分析

研究表明，随着裂缝条数的增加，产量也相应增加，3条和4条时增加最明显。

②裂缝导流能力的优化

研究表明，导流能力30um^2.cm为产量增长快与慢的拐点。根据裂缝模拟结果计算，当平均砂液比35-40%，裂缝铺置浓度达到6.5kg/m^2，此时使用通辽石英砂可获得最佳裂缝导流能力30um^2.cm。

③水力及天然裂缝方位分析，

根据差应变分析（DSA）测试，确定最大主应力相对标志线的方位。

说明地层构造水平最大地应力方位为NE92度左右，人工裂缝方位近似东西方向，断层附近有变化。

结论：考虑井身结构、储层特征、井网关系、渗流距离，缝间干扰等因素，优化如下：

水平段长度：300-600m，横向裂缝

最佳 裂缝：3—6条

裂缝 长度：120—150 m

导流 能力：140—160 D.cm

缝段 间距：45～60m

水平段方向：与东西向缝斜交、平行

2.2.3多段多簇射孔体积压裂技术

该技术是采用分段、多簇集中式限流射孔法压裂，对泄油储层实施立体改造，即压开形成一条或多条主裂缝的同时基础上，应用新方式方法，提高净压力，加宽主缝、产生新缝、滋生多支次生裂缝（分叉缝）及无数微裂缝，随着裂缝进一步加粗、延长、分叉、增多及转向，最后与原缝（天然裂缝和人工裂缝）连接沟通，形成以主裂缝为主干，与无数次生裂缝等，交织成纵横三维有效孔隙储集体“裂缝网络”系统，实现对泄油储层长、宽、高三维方向的“立体改造”，具有油气渗流阻力最小，渗析距离最短，沟通储层渗流通道充分，可极大地提高储层整体渗透率及压后导流能力，大幅度提高单井产能，达到深部体积改造挖潜的目的，实现“立体网状”改造效果的压裂技术。

分段、多簇射孔：每段射开3-5簇，每簇射开0.6-1.0m，簇间距 15-30m，孔密16孔/米，六相位，通过缝间干扰，促裂缝转向，交织形成网状裂缝，实现体积改造。

3  水平井挖潜应用实例及效果

新木油田从2018年以来应用多段多簇体积压裂技术补压施工5口井，全部有效，统计3口井初期、稳产、目前日增油是常规直井的1.8、1.9、2.7倍，累增油1047吨，且压后产量递减减缓（月回归递减4.3%），较直井4.7%，效果更明显。

4  结论与认识

4.1水平井多段多簇体积压裂技术在新木油田老区水平井挖潜成功应用，技术可行，效果优于直井，是提高难采油藏单井产能的重大突破，为水平井推广应用打开了一片新领域，为同类油田提供可借鉴的宝贵经验。

4.2 高含水油藏水平井射孔井段及加砂规模要与油藏精细认识、井网研究相匹配，多段多簇体积压裂是提高效果的重要手段。

4.3 在直井挖潜效果逐渐变差的情况下，老区水平井挖潜是油田新的挖潜方向及手段。

4.4下步继续优化完善射孔技术和开展打捞工具的研究与攻关，完善配套多段多簇体积压裂技术，扩大施工规模，提高水平井产能。

参考文献：

[1] Economides，M J，Nolte编.张保平译.油藏增产技术（第三版）[M]. 石油工业出版社， 2002.4.

[2] 李新景 胡素云 程克明. 北美裂缝性页岩气勘探开发的启示[J]，石油勘探与开发，2007，8（4）：392-400.

[3] 付玉 郭肖.煤层气储层压裂水平井产能计算[J]，西安石油学院学报，2003，25（3）：44-46.

作者简介：

陈晓波（1973-），女，1995年毕业干吉林省石油学校石油地质专业，现从事油田采油生产工作，采油高级技师。