胜利油田致密油藏资源丰富,探明和控制石油地质储量5.59亿吨,远景资源量6.46亿吨,“十二五”期间新增探明储量中近70%为深层致密油储量,已成为资源接替的主阵地,也是目前上产、增产的主阵地之一。由于其物性差、岩性复杂、丰度低、非均质强,采用直井压裂即使加大规模,由于泄油体积小,产量递减快、产能低,难以实现有效增产和动用。针对扩大致密油压裂体积,达到产能提高和有效动用的相关科学问题,本文开展了以裂缝扩展描述、产能模型及裂缝参数优化、裸眼分段压裂完井管柱、实时混配压裂液、分段压裂工艺为核心的裸眼水平井多级压裂技术相关理论分析、系统攻关和现场应用研究。在常规单一裂缝扩展物模基础上,发展了集物模、CT扫描三维重构、数模三种技术的水平井裂缝扩展综合描述方法,实现人工裂缝分析由“面”到“里”、“定性”到“定量”,精细描述了水平井水力裂缝扩展形态的变化,首次明确了水平井筒与地应力夹角在何范围内可形成近似横切缝使压裂后控制储量程度较高,提出了裂缝形态复杂程度取决于水平主应力差,指导水平井轨道位置、压裂方案的优化设计。针对致密油水平井压裂后基质-裂缝-井筒三个流场渗流特性的差异,采用势能叠加原理、有效动用理论构建了非达西三区渗流模型,将基质-裂缝-井筒三个流场进行耦合,考虑砂、泥岩非均质性、启动压力梯度、裸眼完井方式和多裂缝间渗流干扰影响,实现了对裸眼完井方式下致密油压后生产动态的准确分析,使产能预测更合理,并在此基础上建立了水平井多级压裂裂缝参数优化平台,可对弹性、注水不同开发模式下水平井压裂裂缝最佳缝长、导流能力、缝间距等参数进行优化。裸眼封隔器分段压裂完井管柱是水平井成功实施多级压裂的关键。结合裸眼完井井眼不规则、温度高的特点,研制了双胶筒压缩式裸眼压裂封隔器,耐温150℃、耐压差70MPa,实现对裸眼井筒的有效封隔;为满足多级数、大排量改造,研制耐冲蚀投球滑套和低密度球,球座级差最小3.0mm,球与球座级差最小2.6mm,具备15级裸眼分段压裂技术能力。通过加入增速剂和分散剂,实现对常规瓜胶改性,提高其溶解速率,研发形成速溶瓜胶,1分钟速溶率达到86%以上,解决了常规瓜胶配制工艺复杂、溶胀时间长(2-4h)需要提前配制和储液罐群多的问题,满足了水平井分段压裂用液量大且需现场连续实时混配的需求。应用压裂液携砂物模试验、全三维裂缝扩展分析模型,优化加砂参数,配套裂缝监测技术,实现水平井多级改造。应用本文研究成果,现场成功实施24井次,工艺成功率100%,动用致密砂岩储量1078万吨,平均单井产能为同区块直井的3-5倍,突破了胜利油田致密砂岩产能关,推动了致密砂岩油藏的规模建产。论文成果进一步丰富了胜利低渗油藏高效开发技术体系,对我国致密油资源有效动用意义重大。研究期间,围绕裂缝扩展分析、压裂压力监测技术发表SCI论文2篇、EI论文2篇及核心期刊论文1篇。