Perforation Parameter Optimization Based on Casing Damage Effects in Multistage Fracturing

Liu Xianbo; Wang Shangwei; Liu Zhongneng; Yang Yixing; Luo Yougang; Sui Mingxiang; Li Jun

doi:10.12473/CPM.202409053

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Perforation Parameter Optimization Based on Casing Damage Effects in Multistage Fracturing

OIL AND GAS FIELD DEVELOPMENT ENGINEERING | 更新时间：2026-01-19

- Perforation Parameter Optimization Based on Casing Damage Effects in Multistage Fracturing
- China Petroleum Machinery Vol. 53, Issue 10, Pages: 139-144(2025)
- 作者机构：
  
  1.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司油气工艺研究院
  2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室
  3.中国石油大学（北京）克拉玛依校区
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12473/CPM.202409053
  CLC： TE357
- Received：25 September 2024，
  
  Revised：2025-04-20，
  
  Published：10 October 2025
- 稿件说明：
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刘献博，王尚卫，刘忠能，等.基于多级压裂中套管损伤效应的射孔参数优化研究［J］.石油机械，2025，53（10）：139-144.

Liu Xianbo，Wang Shangwei，Liu Zhongneng，et al.Perforation parameter optimization based on casing damage effects in multistage fracturing［J］.China Petroleum Machinery，2025，53（10）：139-144.
刘献博，王尚卫，刘忠能，等.基于多级压裂中套管损伤效应的射孔参数优化研究［J］.石油机械，2025，53（10）：139-144. DOI： 10.12473/CPM.202409053.

Liu Xianbo，Wang Shangwei，Liu Zhongneng，et al.Perforation parameter optimization based on casing damage effects in multistage fracturing［J］.China Petroleum Machinery，2025，53（10）：139-144. DOI： 10.12473/CPM.202409053.

摘要

多级压裂是实现长庆油田页岩油高效开发的关键技术，而多级压裂过程中套管安全性问题受到越来越多的关注。基于冲击动力学原理，建立了考虑射孔-多级压裂作业的射孔数值计算模型，明确了射孔、多级压裂过程中射孔套管的塑性应变变化规律，揭示了射孔孔密、相位角对射孔-压裂作业后套管剩余强度的影响规律。研究结果表明：多级压裂过程中的循环内压加剧了射孔套管的损伤，随着压裂级数的增加射孔套管塑性应变呈现阶梯状升高趋势，相应地射孔套管的剩余强度则呈现阶梯状降低的趋势；合理的射孔参数能够同时降低射孔、多级压裂过程中的套管塑性变形，提高生产阶段的套管剩余强度；DP41RDX32型射孔弹工作时的最优孔密为18孔/m，相位角为90°，该工况下的射孔-压裂过程中套管损伤程度最小。研究结果对长庆油田页岩油水平井射孔参数优化设计具有参考意义。

Abstract

Multistage fracturing is a key technology for achieving efficient development of shale oil in Changqing Oilfield， and the casing safety issues during multistage fracturing have attracted increasing attention. Based on impact dynamics principles， a numerical calculation model for perforation considering perforation-multistage fracturing operations was established. The plastic strain variation law of perforated casing during perforation and multistage fracturing processes was clarified， and the influence of perforation density and phase angle on the residual strength of casing after perforation-fracturing operations was revealed. The study results show that the cyclic internal pressure increases the damage of the perforated casing during multistage fracturing process. As the number of fracturing stages increases， the plastic strain of the perforated casing shows a stepwise increase trend， while the residual strength of the perforated casing exhibits a stepwise decrease trend correspondingly. Reasonable perforation parameters can simultaneously reduce the plastic deformation of casing during perforation and multistage fracturing processes， and enhance the residual strength of casing in production phase. For the DP41RDX32 perforation charge， the optimal perforation density is 18 perforations/m， with a phase angle of 90°. Under this operating condition， the degree of casing damage is the minimum during perforation and fracturing processes. The study results have reference significance for the optimization design of perforation parameters in shale oil horizontal wells in Changqing Oilfield.

关键词

Keywords

references

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