基于DAS光纤监测的射孔簇效率优化技术分析

利用光纤监测可改进目前的完井方法。今天中国光软带来基于DAS光纤监测的射孔簇效率优化技术介绍，让从业者了解如何利用DAS来帮助优化完井。

射孔簇通常可以定义为一组射孔，射入套管并在多个层段内重复。然后，射孔簇形成将要增产的压裂段。一个压裂段可能有1~15个或以上的射孔簇。压裂段的设计和射孔簇的数量取决于许多变量。下面是一个典型压裂段的示例，其轮廓为套管剖面。

射孔簇效率是完井优化的一个关键方面。目前业界对射孔簇效率的经验法则约为70%，这意味着只有2/3的射孔簇处于活动状态。在上面的例子中，只有大约3个射孔簇可以开启进行增产。

导致效率低下的原因有哪些（其实有很多，以下这些是最常见的）

限流设计

储层非均质性

固井质量不佳

加速储层破裂的酸液铺置

暂堵剂使用

周期性泵速变化-导致射孔簇关闭

01、限流设计

大多数使用桥塞射孔完井的作业者已倾向于应用限流设计。限流是射孔设计的一种形式，在少数射孔中限制流体注入。由于较高的射孔孔眼摩阻，流体在射孔簇间的分布被认为更加均匀。

射孔效率可能会因错误地计算打开所有射孔簇所需的压差而受到影响。许多井都经历了跟部偏流（heel bias flow），如果没有高压差，趾端的射孔簇将无法打开。

规划限流设计时需要考虑的一个因素是光缆周围的速度和磨蚀效应。每组射孔越少，速度越高。射孔从磨蚀标准外径0.37MM到超过2.00MM的情况并不罕见（极限限流情况）。通过对多个完井作业的井下摄像工作，验证了磨蚀影响。

统计分析多个不同作业者的限流设计，差值低至300psi，最高达3400psi。当计划设计极限限流时，需要审查磨蚀的风险。两个不同的作业者选择了单一簇射孔设计，每个压裂段有4个射孔簇。这种设计的风险是射孔簇砂磨，导致极高的速度。造成结果是，由于光纤受到磨蚀影响，压裂过程将被缩短。

02、储层非均质性

射孔簇效率可直接受射孔簇位置的影响。大多数作业者将压裂段以几何形态排列，无论岩性如何，这些压裂段沿横向均匀分布。储层内的层状/互层会影响效率，这可能会产生更高的破裂压力。

如果射孔簇设计在储层的较高应力区域内，它们将不会像在储层正常应力段内射孔簇一样在较低的压力时破裂。

在非均质性偏高的地区，一些作业者目前正在使用钻井数据来辅助压裂段设计，以提高增产效果。在下面的示例中，显示了地质力学完井。各压裂段被移至储层的低应力区，各压裂段之间的间距不同。

这些储层内的射孔簇效率平均提高了40%，该压裂段内所有射孔簇都顺利地打开了地层。

03、固井

完井中进行固井是增产效果最关键的方面之一。固井最常见的问题是套管外的环空流动。

在限流或常规射孔作业中，由于套外连通，排量分布较差。由于套管外几乎没有水泥，完井基本上变成了裸眼完井。

穿过射孔的液体将向压裂段内最主要的射孔簇移动

正确的限流设计可以花费数小时，但如果没有良好的固井质量，射孔簇效率将很低。在应用极限限流设计的井上，射孔簇效率通常小于40%。效率低下的原因是从射孔簇的跟部开始的套管外液体。

04、暂堵剂

关于暂堵剂有两种流派，它要么有效，要么无效。中国光软通过许多暂堵剂试验观察到，在大多数情况下，暂堵剂没有得到有效使用。部署暂堵剂时，DAS光纤数据中最常见的观察结果是：

一、磨蚀：

部署暂堵剂时，不考虑射孔的磨蚀。机械暂堵剂有特定尺寸，并根据未磨蚀的射孔外径进行选择。

一种常见的导流方法是在泵送一定吨位（大多数情况下为压裂液的50%或以上）后进行导流。

在极限限流情况下（XLE），每个射孔簇通常有6个或更少的射孔。这些射孔的磨蚀将非常严重，尤其是在射孔簇效率低下的情况下。

DAS光纤数据已证实，在大多数情况下，暂堵剂只工作了很短的时间，由于暂堵剂将穿过被磨蚀的射孔，这些射孔比暂堵剂更大。

为了缓解这一问题，在磨蚀成为一个问题之前，在压裂过程中早些时候可以对暂堵剂进行了泵送。这种方法不好的地方是，当提早泵送时，作业者在进行有效增产之前就已经有效地关闭了射孔簇。

二、压力：

如果使用机械暂堵剂，大多数服务公司将建议使用30%的暂堵剂。

当极限限流设计的效率低下时，这会成为一种风险。

当作业者遵循暂堵剂程序时，暂堵剂可以有效地关闭增产过程，而不是根据DAS光纤数据进行实际的现场观察。

例如，在过去的一次作业中，作业者在6个射孔簇的压裂段内放了5个绳结（pod），每个射孔簇有3个射孔。当时，只有2个活跃的射孔簇。当暂堵剂到位后，发现压力显著增加，原因是有5/6的射孔关闭，未激活的射孔簇并未打开。

三、液量重新分配：

在大多数情况下，中国光软已经注意到，暂堵剂没有打开未激活的射孔簇——这是暂堵剂的意图。

当生产力较差的跟部射孔簇被关闭时，这些射孔簇将排量“重新分配”到一个已经占主导地位的射孔簇。未激活的射孔簇并没有打开——我们认为这是由于酸的铺置和未激活的射孔簇仅打开较小部分地层。

四、部署方法：

在所有部署暂堵剂的情况下，停止加砂来放入绳结（pod）。

一旦绳结进入井筒，降低排量从而在绳结撞击射孔之前降低压力。

这将变得无效的是，许多储层对排量较敏感。一旦速率降低，射孔簇将关闭，不再重新打开。这就是暂堵剂可能进一步加剧射孔簇效率低下的原因，随着射孔簇关闭，存在过多的绳结，其性能会下降，一旦增产恢复，结果会更糟。

05、酸液放置

并非所有完井作业都需要酸液来击穿射孔。作业者定期进行酸化处理，以协助由于固井造成的损坏。

在因高压而需要酸液的储层中，关键是要将酸液泵入井筒，使其均匀地分布在所有射孔中。

现场观察到的一个风险是酸泵连接和设置不良。为了确保最有效的酸液铺置，桥塞射孔投球作业后应该紧跟着酸化作业。

一些作业者将酸液直接连接在管汇上，而钢球则直接落在井口。当桥塞中的投球落座，在桥塞上方有几立方米/桶的酸。其结果是酸液被大头挤压，通常只进入跟部的射孔簇。

06、泵速

如上所述，储层对泵速非常敏感。

一旦射孔簇地层破裂并进液，不建议降低泵速，除非主要射孔簇排量存在速度/磨蚀风险。

在下面的示例中，泵速率降低，3个射孔簇关闭。当泵速再增加时，射孔簇保持关闭状态。

07、总结

从DAS光纤数据中可以学到很多东西，可以应用于无光纤的常规完井。作业者可以了解其特定地层如何响应增产设计，以及DAS光纤工程设计的整体有效性。

维护射孔簇效率是使用正确的工程解决方案优化完井的一个要素。DAS光纤监测使这一切成为可能，将所学知识应用于未来的油田开发。

编辑：黄飞