[发明专利]一种水平井分段多簇压裂射孔簇位置优化设计方法

说明书

本发明涉及的是一种水平井分段多簇压裂射孔簇位置优化设计方法，其为：步骤一、根据井眼特征及开发要求确定第一压裂段各射孔簇的位置；步骤二、计算由第一压裂段最后一个射孔簇处裂缝产生的诱导应力；步骤三至步骤六、初选第N压裂段第一射孔簇位置；步骤七至步骤十、初选下一射孔簇位置，直至本射孔簇裂缝与上一射孔簇裂缝横向改造范围首尾相连；步骤十一、重复步骤七~十，直至满足第N压裂段射孔簇个数设计的要求；步骤十二、计算第N压裂段最后一个射孔簇处裂缝相对于靠近第N+1压裂段地层的有效净压力及诱导应力；步骤十三、N=N+1，重复步骤三~十二，直至满足本井水平段改造长度的要求。本发明更为符合分段多簇压裂的实际工况。

技术领域

本发明涉及水平井分段多簇压裂储层改造技术，具体涉及一种水平井分段多簇压裂射孔簇位置优化设计方法。

背景技术

水平井分段多簇压裂技术是开发非常规低渗透储层的有效手段，这种技术不仅能够实现人工裂缝与天然裂缝的沟通，还能够利用诱导应力促使应力转向产生转向分支裂缝，在储层中形成复杂的裂缝网络，使得任意方向基质中的油气向裂缝的渗流距离“最短”，极大地提高了储集层的整体渗透率以及油气井的产能和最终采收率。

非常规低渗透储层压裂复杂裂缝网络的形成主要受天然裂缝、原地应力、岩石特性以及压裂参数的影响，天然裂缝发育的储层中较容易形成复杂的裂缝网络，但是在天然裂缝不发育的储层中则需要更为精细的压裂设计才能实现。在储层条件确定的情况下，通过合理的设计射孔簇的位置，利用诱导应力反转水平应力场来产生转向分支裂缝是增加裂缝网络复杂性的有效手段。

目前常用的水平井分段多簇压裂射孔簇设计方法主要分为以下两种：

(1)根据水平井段储层特性的射孔簇设计方法

该方法充分考虑了沿水平井段的储层特性差异，为了实现选择性的有效改造，选择储层含油丰度、岩石物性接近的水平井段作为一个压裂段，然后在该段内均匀布置射孔簇(若水平应力差异较大，为保证各射孔簇的有效开启扩展，需采用限流法或裂缝转向技术)，但该方法并未考虑分段多簇压裂过程中诱导应力对射孔簇位置设计的影响。

(2)考虑诱导应力反转原地应力场的射孔簇设计方法

水力压裂过程中最小水平地应力方向产生的诱导应力要大于最大水平地应力方向产生的诱导应力，诱导应力在两个方向的差异会缩小原地应力差甚至实现原地应力反转，从而产生转向分支裂缝提高裂缝网络的复杂性。根据诱导应力对原地应力的反转范围进行射孔簇位置的设计能够实现整个水平井段的高效改造，是目前最常用的射孔簇位置设计方法。但现有方法认为地层中某点受到的总诱导应力为各条裂缝在该点产生的诱导应力的叠加，这种应力叠加原理只能适用于水平井分段单簇压裂的工况(单个压裂段内只有一条裂缝，压裂过程中各条裂缝先后依次扩展形成)，并不适用于水平井分段多簇压裂的实际工况(分段多簇压裂时同一压裂段内多个射孔簇处的裂缝同步扩展)。水平井分段多簇压裂过程中，由于段内多个射孔簇处的裂缝同步扩展延伸，其在周围地层中产生的总诱导应力并不是各条裂缝诱导应力的叠加，其原因在于：

①分段多簇压裂段内多条裂缝同步扩展时存在应力阻隔效应

水平井分段多簇压裂时，假设每段内各射孔簇处形成尺寸相同且均与井筒垂直的平行裂缝。以第N段3簇压裂为例，压裂过程中3个射孔簇处的裂缝N₁、N₂、N₃同步平行扩展延伸，如图1所示。