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user: 5. 油层射孔、压裂方案优化设计及现场应用 5.1. 区块储层特点 大45区块位于大安向斜西翼，区块西侧发育一条反向正断层，油藏类型为断层岩性油藏，向东过渡为岩性油藏，开发的主要目的层位为扶余油层。大45区块扶余油层小层发育多，单层厚度薄，主力开发层为F3、5、10、11号小层，平均单井钻遇砂岩厚度为31.6 m，有效厚度为7.2 m。扶余油层有效厚度内孔隙度一般为11.7%，渗透率一般为0.3~0.4 mD，为低孔、超低渗储层。 5.2. 破裂压力计算 应用以上计算方法，在吉林大安北大45区块进行了两口井的岩石力学参数、地应力和各小层破裂压力计算，计算结果见表2 [ 1 ]。从计算结果看，两口井层间最大破裂压力差值0.7~2.1 MPa，也就是说，要想达到限流压裂一次压开所有射孔层段的目的，施工过程中产生的最大孔眼摩阻必须大于层间最大破裂压力差值1.9和2.1 MPa。 Table 2 Calculation results of fracture pressure of each layer of multi-cluster perforation of 2 wells in Da45 bloc 井号 施工 层段 解释 层位 中深 (m) 声波 时差 (μs/m) 泥质 含量 (%) 静态 泊松 比 静态 杨氏 模量 (Mpa) 计算抗张强度st (Mpa) 垂向 应力 (Mpa) 水平 最大 应力 (Mpa) 水平 最小 应力 (Mpa) 破裂 压力 (Mpa) 层间最大 破裂压力 差值 (Mpa) 大47-10-32 第一段 52 F11 2366.7 204.6 23.7 0.21 26，999 4.8 54.4 64.8 39.4 43.1 1.9 50 F11 2364.3 216.7 26.5 0.21 24，414 3.9 54.4 64.8 39.3 42.2 49 F11 2360.8 214.4 10.0 0.21 24，856 3.6 54.3 64.7 39.3 41.9 49 F11 2357.9 214.4 10.0 0.21 24，844 3.6 54.2 64.6 39.2 41.8 48 F11 2354.7 222.5 5.8 0.21 23，289 3.0 54.2 64.5 39.2 41.2 第二段 46 F8 2325.5 214.8 17.5 0.21 24，628 3.8 53.5 63.8 38.8 41.7 0.7 44 F7 2314.9 203.9 3.4 0.21 26，924 4.2 53.2 63.6 38.7 42.0 42 F6 2307.3 203.3 15.1 0.21 27，028 4.7 53.1 63.4 38.6 42.4 39 F7 2301.1 212.6 16.5 0.21 24，967 3.9 52.9 63.2 38.5 41.6 27-28 F3 2273.3 215.0 22.5 0.21 24，365 3.9 52.3 62.5 38.2 41.7 大47-12-32 第一段 45 F11 2377.7 209.6 12.7 0.21 25，928 4.1 54.7 65.1 39.5 42.5 0.7 45 F11 2375.5 209.6 12.7 0.21 25，919 4.1 54.6 65.0 39.5 42.4 44 F11 2366.3 215.5 5.9 0.21 24，659 3.5 54.4 64.8 39.3 41.8 第二段 41 F9 2345.9 234.6 14.8 0.21 21，247 2.6 54.0 64.3 39.1 40.7 2.1 39 F8 2342.1 216 8.1 0.21 24，460 3.5 53.9 64.2 39.0 41.5 35 F6 2331.1 198.4 6.5 0.21 28，334 4.8 53.6 64.0 38.9 42.8 第三段 32 F5 2316.1 215.1 10.1 0.21 24，529 3.6 53.3 63.6 38.7 41.4 0.7 32 F5 2313.9 215.1 10.1 0.21 24，438 3.6 53.2 63.9 38.5 41.4 29 F4 2303.7 218.5 52.3 0.21 23，821 4.4 53.0 63.3 38.5 42.1 表2. 大45区块2口井多簇射孔各小层破裂压力计算结果表 5.3. 孔眼摩阻计算 在限流法压裂施工过程中，射孔孔眼摩阻是保障压开尽可能多的目的层的关键内容之一。大45区块这两口井采用102枪、102弹射孔、全程滑溜水压裂，现场设备可提供施工排量8~15 m 3 /min，根据区块以往开发井大排量压裂施工监测资料，区块设计施工排量10 m 3 /min。在确定了施工排量和射孔孔眼直径前提下，计算不同排量对应的孔眼摩阻见表3 [ 10 ]。 Table 3 Calculation results of different perforation friction under different displacements in Da45 bloc 孔眼直径(cm) 液体密度(*10 3 kg/m 3 ) 排量(m 3 /min) 孔眼摩阻(MPa) 5 10 15 20 25 30 35 1.1 1.013 3.0 8.48 2.12 0.94 0.53 0.34 0.24 0.17 1.1 1.013 4.0 15.07 3.77 1.67 0.94 0.60 0.42 0.31 1.1 1.013 5.0 23.55 5.89 2.62 1.47 0.94 0.65 0.48 1.1 1.013 6.0 33.92 8.48 3.77 2.12 1.36 0.94 0.69 1.1 1.013 7.0 46.17 11.54 5.13 2.89 1.85 1.28 0.94 1.1 1.013 8.0 60.30 15.07 6.70 3.77 2.41 1.67 1.23 1.1 1.013 9.0 76.31 19.08 8.48 4.77 3.05 2.12 1.56 1.1 1.013 10.0 94.21 23.55 10.47 5.89 3.77 2.62 1.92 1.1 1.013 11.0 114.00 28.50 12.67 7.12 4.56 3.17 2.33 1.1 1.013 12.0 135.67 33.92 15.07 8.48 5.43 3.77 2.77 1.1 1.013 13.0 159.22 39.81 17.69 9.95 6.37 4.42 3.25 1.1 1.013 14.0 184.66 46.17 20.52 11.54 7.39 5.13 3.77 1.1 1.013 15.0 211.98 53.00 23.55 13.25 8.48 5.89 4.33 1.1 1.013 16.0 241.19 60.30 26.80 15.07 9.65 6.70 4.92 1.1 1.013 17.0 272.28 68.07 30.25 17.02 10.89 7.56 5.56 1.1 1.013 18.0 305.25 76.31 33.92 19.08 12.21 8.48 6.23 1.1 1.013 19.0 340.11 85.03 37.79 21.26 13.60 9.45 6.94 1.1 1.013 20.0 376.86 94.21 41.87 23.55 15.07 10.47 7.69 表3. 大45区块不同排量下不同孔眼摩阻计算结果表 在压裂液密度和孔眼直径确定的情况下，射孔孔眼总数计算公式可以简化为 [ 8 ]： n = ( 4.974387212 / Δ P P 0.5 ) × Q (9) 利用公式(9)计算，得到大47-10-32井破裂压力差值为1.9 MPa时，最大射孔孔眼总数为36孔；大47-12-32井破裂压力差值为2.1 MPa时，最大射孔孔眼总数为34孔。 5.4. 射孔方案优化 大47-10-32与大47-12-32两口井限流射孔方案见表4。 Table 4 Result of optimization design of current-limiting fracturing perforation scheme for 2 wells in Da45 bloc 井号 施工层段 解释 层位 破裂 压力 (MPa) 层间最大破裂压力差值(MPa) 确定的 施工 排量 (m³/min) 液体 密度 (10 3 kg/m 3 ) 孔径(mm) 孔眼 流量 系数 计算最大射孔孔眼总数(个) 射顶 (m) 射底 (m) 射厚(m) 射孔枪 射孔弹 方案设计单簇射孔数(个) 大47-10-32 第 一 段 52 F11 43.1 1.9 10.0 1013.0 11.0 0.8 36.0 2367.2 2366.2 1.0 102 102 8 50 F11 42.2 2364.8 2363.8 1.0 102 102 8 49 F11 41.9 2361.6 2360.0 1.0 102 102 6 49 F11 41.8 2358.4 2357.4 1.0 102 102 6 48 F11 41.2 2355.2 2354.2 1.0 102 102 6 第 二 段 46 F8 41.7 0.7 10.0 1013.0 11.0 0.8 58.0 2326 2325 1.0 102 102 6 44 F7 42.0 2315.4 2314.4 1.0 102 102 6 42 F6 42.4 2307.8 2306.8 1.0 102 102 6 39 F7 41.6 2301.6 2300.6 1.0 102 102 6 27-28 F3 41.7 2273.8 2272.8 1.0 102 102 6 大47-12-32 第 一 段 45 F11 42.5 0.7 10.0 1013.0 11.0 0.8 58.0 2377.2 2378.2 1.0 102 102 10 45 F11 42.4 2375.0 2376.0 1.0 102 102 10 44 F11 41.8 2365.8 2366.8 1.0 102 102 10 第 二 段 41 F9 40.7 2.1 10.0 1013.0 11.0 0.8 34.0 2345.4 2346.4 1.0 102 102 10 39 F8 41.5 2341.6 2342.6 1.0 102 102 10 35 F6 42.8 2330.6 2331.6 1.0 102 102 10 第 三 段 32 F5 41.4 0.7 10.0 1013.0 11.0 0.8 60.0 2315.6 2316.6 1.0 102 102 10 32 F5 41.4 2313.4 2314.4 1.0 102 102 10 29 F4 42.1 2303.2 2304.2 1.0 102 102 10 表4. 大45区块2口井限流压裂射孔方案优化设计结果表 5.5. 压裂方案设计及施工 大47-10-32和大47-12-32井均采用套管压裂、桥塞分压方式来实现单井10层和9层的改造。单段多簇射孔有利于多裂缝的产生，多裂缝的开启可以增大体积压裂改造带宽，从面增大改造体积来达到提高产能的目的。为有利于近井复杂裂缝的产生，采用了缝口暂堵的方式施工。大47-10-32与大47-12-32两口井施工参数设计见表5。 Table 5 Construction parameter design results of 2 wells in Da45 bloc 井号 施工 层段 解释 层位 射厚 (m) 单簇 射孔 (个) 确定的 施工排量 (m 3 /min) 滑遛水 用量 (m 3 ) 70~140目 细粉砂 (m 3 ) 40~70目 石英砂 (m 3 ) 20~40目 石英砂 (m 3 ) 5~8 mm 暂堵剂 (kg) 大47-10-32 第一段 52 F11 1.0 8 10.0 1548.5 15.0 15.0 20.0 30.0 50 F11 1.0 8 49 F11 1.0 6 49 F11 1.0 6 48 F11 1.0 6 第二段 46 F8 1.0 6 10.0 1760.6 20.0 20.0 25.0 40.0 44 F7 1.0 6 42 F6 1.0 6 39 F7 1.0 6 27-28 F3 1.0 6 大47-12-32 第一段 45 F11 1.0 10 10.0 1785.6 20.0 20.0 25.0 40.0 45 F11 1.0 10 44 F11 1.0 10 第二段 41 F9 1.0 10 10.0 1366.1 15.0 15.0 20.0 0.0 39 F8 1.0 10 35 F6 1.0 10 第三段 32 F5 1.0 10 10.0 1613.6 15.0 20.0 20.0 30.0 32 F5 1.0 10 29 F4 1.0 10 表5. 大45区块2口井施工参数设计结果表 2019年8月22日至8月26日，对两口井5个层进行了限流法压裂施工改造，从施工压力反映，限流法压裂技术在扶余油层得到了成功应用，各射孔层段均得到了有效的开启，油层压开率达到100%，达到一次压开多层的目的。大47-10-32第一段、第二段压裂施工曲线分别见图1、图2。 图1. 大47-10-32井第一段压裂施工曲线 图2. 大47-10-32井第二段压裂施工曲线