摘 要

摘　要：致密砂巖氣藏是我國(guó)天然氣資源的重要類型，水平井是提高該類氣藏單井產(chǎn)量的主要技術(shù)手段。鄂爾多斯盆地蘇里格氣田致密氣藏砂體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣層薄而分散，具有很強(qiáng)的非

摘　要：致密砂巖氣藏是我國(guó)天然氣資源的重要類型，水平井是提高該類氣藏單井產(chǎn)量的主要技術(shù)手段。鄂爾多斯盆地蘇里格氣田致密氣藏砂體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣層薄而分散，具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，水平井產(chǎn)能差異極大。因此，采用氣井分類評(píng)價(jià)的思路，建立不同類型氣井地質(zhì)模型與產(chǎn)能動(dòng)態(tài)特征關(guān)系，按產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)效益將氣井分為好、中、差3類。根據(jù)目前該氣田水平井的部署情況，分類評(píng)價(jià)水平井優(yōu)選井位加密部署和區(qū)塊整體部署兩種方式下水平井的開(kāi)發(fā)指標(biāo)，用以指導(dǎo)致密氣藏水平井的開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)致密氣藏產(chǎn)能評(píng)價(jià)的難點(diǎn)，提出了基于單裂縫的水平井產(chǎn)能評(píng)價(jià)新思路；從致密砂巖氣藏提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度的角度，初步討論了水平井砂體內(nèi)部構(gòu)型、開(kāi)發(fā)后期剩余儲(chǔ)量的分布方式，并給出了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)建議：非主力層未動(dòng)用儲(chǔ)量采用混合井型井網(wǎng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，主力層段內(nèi)的未控制儲(chǔ)量要在經(jīng)濟(jì)技術(shù)允許的條件下；水平井井距和壓裂間距應(yīng)按照合理范圍的下限來(lái)考慮。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地  蘇里格氣田  致密砂巖氣藏  水平井  開(kāi)發(fā)指標(biāo)  分類評(píng)價(jià)  單裂縫  生產(chǎn)能力  儲(chǔ)量動(dòng)用程度

Classification and evaluation of horizontal well performance in Sulige tight gas reservoirs，Ordos Basin

Abstract：Tight sandst。ne gas reservoirs provide another important type of natural gas resources in China，and the horizontal well is a maior technical means to improve the single well production of this type of gas reservoirs．Sulige tight gas reservoirs are characterized bv complex internal structures of sand bodies，and thin and dispersed gas layers with strong heterogeneity，thus the productivity of horizontal wells varies greatly there．Therefore，the idea of classified evaluation was adopted for the gas wells in this field．The relationships between geologic models and production performance characteristics were then established in accordance with different gas wells：based on the productivity and economic benefit，the gas wells there are classified into 3 types：excellent，moderate and poor．According to the current deployment of horizontal wells in this field，the classified evaluation was conducted for the develop ment indexes under 2 modes，i．e．，the infilling deployment and integrated block deployment for optimizing positions of horizontal wells，providing guidance for developing and evaluating horizontal wells of tight gas reservoirs．On this basis’a new productivity evaluation idea was proposed for horizontal wells with single fracture to solve the difficulties in the productivity evaluation for tlght gas reservoirs．From the perspective of increasing the producing degree of reservcs in tight sandstone gas reservoirs，the issues were discussed preliminarily including the internal structures of sand bodies in horizontal wells and the distribution modes of the residual reserves in the later development stage．As a result，appropriate development proposals were presented：for the non-producing re serves in non main pay zones，the well grid with mixed well types should be adopted；but for the non-controlled reserves in major pay zones，on the premise that the economic and technical conditions are allowable，the well spacing and fractured space should be both controlled at the lower limits of reasonable ranges．

Key words：Ordos Basin，Sulige Gas Field，tight sandstone gas reservoir，horizontal well，development parameter，classified evaluation，single fracture，productivity，producing degree of reserves

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田致密砂巖氣藏孔滲條件較差(孔隙度小于l0％，地層條件下基質(zhì)有效滲透率小于0.1mD)，氣井自然產(chǎn)能較低^[1-5]。由于儲(chǔ)層改造技術(shù)的限制^[6]，蘇里格氣田2009年之前主要采用直井開(kāi)發(fā)^[7]。為提高單井產(chǎn)量和開(kāi)發(fā)效益，2009年開(kāi)始采用壓裂水平井開(kāi)發(fā)^[8-9]，取得了良好的開(kāi)發(fā)效果。近兩年，水平井應(yīng)用規(guī)模和開(kāi)發(fā)水平快速提高，在蘇里格氣田上產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。但遺憾的是，由于蘇里格氣田特殊的合作開(kāi)發(fā)模式以及緊迫的上產(chǎn)壓力，還沒(méi)有形成一套統(tǒng)一、完整的水平井分類標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)發(fā)指標(biāo)來(lái)指導(dǎo)蘇里格氣田的高效開(kāi)發(fā)。筆者在對(duì)蘇里格氣田水平井動(dòng)、靜態(tài)參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，建立了水平井綜合分類標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)而用兩種不同的井位部署方式，分別分類評(píng)價(jià)了水平井的開(kāi)發(fā)指標(biāo)，并對(duì)致密氣藏水平井下一步的開(kāi)發(fā)和評(píng)價(jià)提出了自己的思考和建議。

1　水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)展

蘇里格氣田是典型的大面積低豐度致密砂巖氣藏，砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儲(chǔ)層具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性^[10]，給水平井的應(yīng)用、評(píng)價(jià)帶來(lái)了較大的困難^[11-12]。2002年至今，蘇里格氣田水平井從開(kāi)發(fā)探索、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)攻關(guān)與試驗(yàn)到目前的規(guī)模開(kāi)發(fā)，共實(shí)施水平井200多口，開(kāi)發(fā)效果逐步提高。其主要原因是在水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步：布井技術(shù)從富集區(qū)優(yōu)選井點(diǎn)單一水平井部署到區(qū)塊整體和雙分支水平井部署；鉆井周期從9個(gè)月縮短到2個(gè)月左右，有效儲(chǔ)層鉆遇率從20％提高到60％以上；增產(chǎn)改造技術(shù)形成了不動(dòng)管柱水力噴射多段壓。：椰裸眼封隔器多段壓裂兩套技術(shù)系列^[13]，并自主研制了成套的壓裂工具，并具備一次分壓l0段以上的技術(shù)能力。

2　水平井指標(biāo)分類評(píng)價(jià)

2．1　分類的意義及分類標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于大面積分布的強(qiáng)非均質(zhì)性致密氣田，要實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)量的規(guī)模動(dòng)用，所需鉆井?dāng)?shù)量多，而且與常規(guī)的整裝氣田不同，不但區(qū)塊間產(chǎn)能差異較大，而且相同區(qū)塊內(nèi)由于儲(chǔ)層的強(qiáng)非均質(zhì)性相鄰的井間產(chǎn)能差異也較大。在開(kāi)發(fā)早期由于井?dāng)?shù)較少難以確定準(zhǔn)確的平均單井產(chǎn)能，而且單井平均產(chǎn)能也不能反映區(qū)塊內(nèi)相互之間的差異性。宜采用氣井分類評(píng)價(jià)的思路，建立不同類型氣井地質(zhì)模型與動(dòng)態(tài)特征的相關(guān)關(guān)系，一方面可以通過(guò)地質(zhì)目標(biāo)的評(píng)價(jià)進(jìn)行產(chǎn)能的初步判斷和氣井分類配產(chǎn)，另一方面可根據(jù)不同類型井的鉆遇比例來(lái)評(píng)價(jià)區(qū)塊的開(kāi)發(fā)效果，以使評(píng)價(jià)方法更具靈活性。一般可分為3類井，好井經(jīng)濟(jì)效益明顯，中等井為邊際效益，差井經(jīng)濟(jì)效益差、需要好井來(lái)彌補(bǔ)。

根據(jù)蘇里格致密砂巖氣藏現(xiàn)有的200多口水平井資料統(tǒng)計(jì)，水平井的試氣無(wú)阻流量主要在40×l0⁴／m³／d以上，試氣產(chǎn)量主要在6×10⁴m³／d以上。但部分井的修正等時(shí)試井?dāng)?shù)據(jù)分析Ⅲ1表明：由于測(cè)試時(shí)間較短，低滲砂巖氣藏氣井的壓力傳導(dǎo)范圍有限。因此，水平井試氣計(jì)算的無(wú)阻流量普遍偏高較多，與試井計(jì)算的無(wú)阻流量相比，相對(duì)誤差在15％～60％。由于通過(guò)測(cè)井等靜態(tài)資料，無(wú)法獲取水平井鉆遇有效儲(chǔ)層的垂向厚度參數(shù)，加上試氣無(wú)阻流量的誤差較大。因此，致密氣藏水平井的分類應(yīng)綜合多方面的因素。在對(duì)蘇里格氣田l90 口水平井地質(zhì)分析和產(chǎn)能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上(圖1)，初步提出了蘇里格致密砂巖氣藏水平井的分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

 

 

2．2　主要評(píng)價(jià)參數(shù)和評(píng)價(jià)方法

水平井指標(biāo)主要通過(guò)無(wú)阻流量、單井控制動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量或最終累積產(chǎn)量、氣井配產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間等參數(shù)來(lái)表征。無(wú)阻流量是井底流壓為大氣壓時(shí)的氣井產(chǎn)量，與氣井設(shè)備因素?zé)o關(guān)，反映氣井的潛能，是評(píng)價(jià)氣井生產(chǎn)能力的一個(gè)重要參數(shù)；單井控制儲(chǔ)量是評(píng)價(jià)氣井特別是致密氣井動(dòng)態(tài)能力的另一個(gè)最重要的參數(shù)，就是通過(guò)壓力和產(chǎn)量的變化規(guī)律預(yù)測(cè)氣井控制范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量，致密氣井動(dòng)態(tài)控制儲(chǔ)量常用的評(píng)價(jià)方法有產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法(Blasingame、AG Rate VS Time、NPI、Transient等4種典型無(wú)因次標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)量曲線圖版和考慮壓力變化的解析模型)、產(chǎn)量累積法、修正產(chǎn)量遞減法、數(shù)值模擬法^[15]等，考慮廢棄條件的單井控制動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量即為最終累積產(chǎn)量；氣井配產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也能表征氣井的生產(chǎn)能力，配產(chǎn)量可采用經(jīng)驗(yàn)法、數(shù)值模擬法及無(wú)阻流量的大小來(lái)確定。

2．3　優(yōu)選井位加密部署方式下水平井指標(biāo)分類評(píng)價(jià)

蘇里格致密砂巖氣藏地質(zhì)條件復(fù)雜，有效砂體規(guī)模小且分布分散^[16]，縱橫向變化快，部分區(qū)塊產(chǎn)水，氣水關(guān)系復(fù)雜，這些都嚴(yán)重制約著水平井的產(chǎn)量和開(kāi)發(fā)效果。因此，目前一般采用先優(yōu)選富集區(qū)，再優(yōu)選井位和軌跡的思路進(jìn)行水平井開(kāi)發(fā)部署。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行加砂壓裂增產(chǎn)改造，獲取相對(duì)高產(chǎn)的工業(yè)氣井。

根據(jù)蘇里格氣田生產(chǎn)時(shí)間超過(guò)1年的73口水平井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用上述水平井分類標(biāo)準(zhǔn)，I、Ⅱ、Ⅲ類井?dāng)?shù)分別占26.1％、34.2％和39.7％。采用產(chǎn)量不穩(wěn)定分析法、產(chǎn)量遞減法和單井?dāng)?shù)值模擬法，論證了蘇里格氣田3類水平井單井控制動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量分別為1.47×10⁸m³、0.82×10⁸m³、0.47×10⁸m³，加權(quán)平均0.85×l0⁸m³，預(yù)測(cè)最終累積產(chǎn)量分別為l.4×10⁸m³、0.75×10⁸m³、0.42×10⁸m³，加權(quán)平均累積產(chǎn)量0.79×10⁸m³。采用氣藏丁-程和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，論證了蘇里格氣田水平井穩(wěn)產(chǎn)3年條件下3類井的合理配產(chǎn)分別為8.3×10⁴m³／d、4.4×10⁴m³／d、2.1×10⁴m³／d，平均配產(chǎn)4.5×10⁴m³／d。

目前，根據(jù)優(yōu)選井位部署方式已實(shí)施投產(chǎn)水平井200多口，整體開(kāi)發(fā)指標(biāo)已達(dá)到了相鄰直井的3～4倍，實(shí)現(xiàn)了提高單井產(chǎn)量和開(kāi)發(fā)效益的目標(biāo)。

2．4　區(qū)塊整體部署方式下指標(biāo)分類預(yù)測(cè)

蘇里格致密砂巖氣藏屬河流相沉積體系，部分區(qū)塊心灘比較發(fā)育，隨著富集區(qū)預(yù)測(cè)技術(shù)和水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，可預(yù)測(cè)富集區(qū)進(jìn)行水平井整體部署。目前，蘇里格還沒(méi)有成熟的水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)。因此，根據(jù)數(shù)值模擬方法進(jìn)行水平井整體部署情況下的指標(biāo)分類預(yù)測(cè)。

具體來(lái)講，在預(yù)測(cè)的富集區(qū)內(nèi)，選擇骨架井控制程度較高的區(qū)域，建立精細(xì)地質(zhì)模型，運(yùn)用直井參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行歷史擬合，然后將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)校正后的地質(zhì)模型中的直井全部刪除，按合理的水平井網(wǎng)、水平段長(zhǎng)度、壓裂段數(shù)或壓裂間距，全部進(jìn)行水平井部署，從而模擬預(yù)測(cè)水平井的生產(chǎn)特征、最終累積產(chǎn)量及配產(chǎn)。

選取蘇里格蘇l4密井網(wǎng)區(qū)建立精細(xì)地質(zhì)模型，模型面積為l2.5km²，地質(zhì)儲(chǔ)量18×10⁸m³，地質(zhì)儲(chǔ)量豐度為1.45×10⁸m³／km²，該模型的儲(chǔ)量豐度與蘇里格氣田的平均儲(chǔ)量豐度非常接近，具有一定的代表性。

按南北向井距l600m、東西向排距600m均勻布井l2口，平均水平段長(zhǎng)度ll61 m，壓裂6段。經(jīng)模擬計(jì)算，按上述水平井分類標(biāo)準(zhǔn)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類井最終累積產(chǎn)量分別為l.14×l0⁸m³、0.74×10⁸m³、0.4l×10⁸m³，平均累積產(chǎn)量0.7×l0⁸m³。穩(wěn)產(chǎn)3年，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類井分別配產(chǎn)7.5×l0⁸m³／d、4.3×10⁸m³／d、2.1×10⁸m³／d，平均配產(chǎn)4.1×10⁴m³／d。

兩種部署方式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：①優(yōu)選井位部署方式一水平井氣層鉆遇率和單井指標(biāo)比較高，但鉆井前的評(píng)價(jià)工作量大，同樣的含氣面積內(nèi)，部署井?dāng)?shù)較少；②區(qū)塊整體部署方式——在富集區(qū)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，可以按規(guī)則井網(wǎng)直接部署，集氣、地面和后期管理比較方便，但由于致密氣藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，氣層鉆遇率和開(kāi)發(fā)指標(biāo)可能偏低，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

3　關(guān)于水平井開(kāi)發(fā)的幾點(diǎn)思考

3．1　分段壓裂水平井產(chǎn)能評(píng)價(jià)新思路

水平井分段壓裂技術(shù)是提高低滲、致密氣藏單井產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵技術(shù)手段。低滲、致密砂巖氣藏水平井的產(chǎn)能受有效水平段長(zhǎng)度、有效壓裂段數(shù)的影響很大^[17-19]。實(shí)際上，不同時(shí)間、不同工具實(shí)施的水平井的有效水平段長(zhǎng)度和有效壓裂段數(shù)都不盡相同，部分井差別很大。如果以井為單位進(jìn)行產(chǎn)能評(píng)價(jià)，勢(shì)必會(huì)增加評(píng)價(jià)的難度或降低井間的可對(duì)比性。

對(duì)于天然裂縫不發(fā)育的低滲、致密砂巖氣藏的氣井，在儲(chǔ)層條件不變的情況下，有效壓裂段數(shù)不同，其產(chǎn)量也不同。在合理的壓裂間距下，氣層長(zhǎng)度越長(zhǎng)，氣井的有效壓裂段數(shù)越多，氣井的產(chǎn)量也越高。因此，國(guó)際上多采用單壓裂段產(chǎn)能疊加法進(jìn)行水平井產(chǎn)能評(píng)價(jià)，西加盈地的Montney組致密氣藏也采用該分析方法來(lái)評(píng)價(jià)氣井產(chǎn)能和預(yù)測(cè)氣藏儲(chǔ)量(圖2)。

 

蘇里格氣田有效水平段長(zhǎng)度與無(wú)阻流量存在一定的正相關(guān)關(guān)系，壓裂段數(shù)與無(wú)阻流量關(guān)系不明顯，主要原因?yàn)椴皇撬械娜斯ち芽p都是有效的。

3．2　儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)特征與儲(chǔ)量動(dòng)用程度

國(guó)內(nèi)致密砂巖氣藏的沉積環(huán)境和儲(chǔ)層發(fā)育特征，決定了不同期次沉積的儲(chǔ)層內(nèi)部及儲(chǔ)層之間存在隔夾層或阻流帶，同一期次沉積的儲(chǔ)層內(nèi)部也可能存在落瘀層或物性阻隔層。從靜態(tài)資料上，可以看到阻流帶的存在。從不同井型的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，也反映出儲(chǔ)層砂體內(nèi)部阻流帶的存在。

蘇里格氣田直井開(kāi)發(fā)方式下采收率較低，除了井網(wǎng)控制程度的影響外，阻流帶造成鉆遇砂體動(dòng)用不完善也是主要原因之一，而水平井可以克服“阻流帶”的影響，再通過(guò)多段壓裂，可有效提高鉆遇儲(chǔ)層的動(dòng)用程度(圖3)。

 

3．3　水平井開(kāi)發(fā)后剩余未動(dòng)用儲(chǔ)量將高度分散，對(duì)進(jìn)一步提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度提出了挑戰(zhàn)

蘇里格致密砂巖氣藏有效儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，垂向上多層分布，且部分區(qū)塊隔夾層發(fā)育，主力層分布不明顯，采用一套水平井多段壓裂改造進(jìn)行開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)后的未動(dòng)用儲(chǔ)量將高度分散，主要有兩種存在方式：非主力層、主力層內(nèi)。

3．3．1非主力層未動(dòng)用儲(chǔ)量

蘇里格氣田通過(guò)選區(qū)選層，水平井剖面儲(chǔ)量動(dòng)用程度可達(dá)到60%，剖面上40%的剩余儲(chǔ)量多分布在1個(gè)以上的小層，剩余單層的儲(chǔ)量小于等于20％(圖4)，可見(jiàn)進(jìn)一步動(dòng)用使得經(jīng)濟(jì)技術(shù)挑戰(zhàn)大，建議采用混合井型井網(wǎng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

 

3．3．2開(kāi)發(fā)主力層段內(nèi)的未控制儲(chǔ)量

對(duì)于致密氣藏多段壓裂水平井，由于水平井井距和壓裂段數(shù)的不合理或儲(chǔ)層強(qiáng)非均質(zhì)性的影響，水平井生產(chǎn)層段內(nèi)壓裂段間和水平井間的儲(chǔ)量仍有部分未有效控制和動(dòng)用。因此，開(kāi)發(fā)低滲、致密砂巖氣藏，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)允許的條件下，建議水平井井距和壓裂間距應(yīng)按照合理范圍的下限考慮。

4　結(jié)論

1)在試氣無(wú)阻流量明顯偏大、測(cè)井無(wú)法獲取有效儲(chǔ)層厚度的情況下，筆者提出了用水平井鉆遇氣層長(zhǎng)度及相鄰直井參數(shù)與動(dòng)態(tài)參數(shù)相結(jié)合的水平井分類標(biāo)準(zhǔn)，為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)蘇里格氣田水平井的開(kāi)發(fā)效果提供了標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。

2)根據(jù)目前蘇里格氣田水平井的部署情況，分類評(píng)價(jià)水平井優(yōu)選井位加密部署和區(qū)塊整體部署兩種方式下水平井的開(kāi)發(fā)指標(biāo)，指導(dǎo)了國(guó)內(nèi)致密氣藏水平井的開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)。

3)根據(jù)蘇里格致密氣藏水平井開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)中遇到的問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)積累，結(jié)合國(guó)內(nèi)外致密氣藏水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)調(diào)研成果，對(duì)致密氣藏水平井開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)提出了幾點(diǎn)思考和建議。

 

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本文作者：位云生  賈愛(ài)林  何東博  劉月萍  冀光  崔幫英  任麗霞

作者單位：中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院

  中國(guó)石油華北油田公司第二采油廠