摘 要

低滲透氣藏水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)難點(diǎn)及攻關(guān)建議 ——以鄂爾多斯盆地為例摘　要：鄂爾多斯盆地蘊(yùn)含上、下古生界兩套氣藏，地質(zhì)復(fù)雜程度高，非均質(zhì)性強(qiáng)，大規(guī)模運(yùn)用

低滲透氣藏水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)難點(diǎn)及攻關(guān)建議

              ——以鄂爾多斯盆地為例

摘　要：鄂爾多斯盆地蘊(yùn)含上、下古生界兩套氣藏，地質(zhì)復(fù)雜程度高，非均質(zhì)性強(qiáng)，大規(guī)模運(yùn)用水平井開(kāi)發(fā)的實(shí)踐雖然形成了相關(guān)的配套開(kāi)發(fā)技術(shù)，基本上實(shí)現(xiàn)了低滲透氣藏的高效開(kāi)發(fā)，但未來(lái)提升單井產(chǎn)能的技術(shù)攻關(guān)方向仍不明確。為此，將以蘇里格氣田為代表的上古生界氣藏和以靖邊氣田為代表的下古生界氣藏作為研究對(duì)象，對(duì)282口水平井從構(gòu)造、沉積、儲(chǔ)層、地震、鉆井、改造等方面進(jìn)行了整體研究。結(jié)果表明：長(zhǎng)慶氣區(qū)已形成的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及精細(xì)描述技術(shù)等5項(xiàng)特色水平井技術(shù)系列是有效、實(shí)用的，但仍面臨著3項(xiàng)急需攻克的瓶頸難題，可以從儲(chǔ)層定量表征、小幅度構(gòu)造識(shí)別及描述、水平井開(kāi)發(fā)井網(wǎng)優(yōu)化及提高采收率、水平井改造技術(shù)攻關(guān)、降低開(kāi)發(fā)成本新策略等5個(gè)方面共l7項(xiàng)技術(shù)措施入手進(jìn)行攻關(guān)，以進(jìn)一步降低低滲透氣藏開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)并提升單井產(chǎn)能。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地  低滲透氣藏  水平井  砂巖  碳酸鹽巖  開(kāi)發(fā)  技術(shù)現(xiàn)狀  攻關(guān)建議

Technical difficulties and proposed countermeasures

in drilling horizontal wells in low-permeability

reservoirs：A case study from the Ordos Basin

Abstract：The Ordos Basin contains two kinds of gas reservoirs lying respectively in the Upper and Lower Paleozoic formations，and they are both featured by complex geological characteristics and great heterogeneity．Although there have been technical know how to support the large scale horizontal drillings for highly effective development of low permeability gas reservoirs,the way of improving single well production remains unclear．In view of this，an overall study was made of the struetures，depositions，reserVoir strata，seismic features，drilling features and possible further EOR stimulation treatment of 282 wells located respectively on the Sulige Gas Field representing the Upper Paleozoic gas reservoirs and on the Jingbian Gas Field representing the Lower Paleozoic gas reservoirs．The result indicates that the 5 acquired techniques for horizontal wells on the Changqing Gas Field such as reservoir prediction and refined description are effectively viable，but there are still three technical difficulties remained unsettled，which，however，can be tackled for mitigating the risk in the development of low permeability reservoirs and improving single well production by utilizing 17 techniques in the following aspects：reservoir quantitative characterization，identification and description of low-amplitude structure，measures of optimizing the pattern and enhancing the recovery rate of horizontal wells，horizontal well reconstructing techniques，and new strategies of cutting down development cost．

Key words：Ordos Basin，low-permeability gas reservoir，horizontal well，sand stone，carbonate rock，development，existing techniques,advices on tackling technical difficulties

2007—2011年長(zhǎng)慶氣區(qū)在低滲透氣藏中全力推廣水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)，完鉆水平井300余口。及時(shí)分析水平井開(kāi)發(fā)效果，梳理配套技術(shù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)政策，明確下步攻關(guān)目標(biāo)十分必要，同時(shí)對(duì)同類(lèi)低滲透致密氣田的高效開(kāi)發(fā)也具有重要的指導(dǎo)意義。

1　氣田概況

1．1　氣藏基本地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地是位于華北克拉通西部的疊合盆地，總面積37×10⁴km²。盆地中下組合發(fā)育以蘇里格氣田為代表的上古生界氣藏和以靖邊氣田為代表的下古生界氣藏^[1-5]。

1．1．1上古生界氣藏地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地已探明的上古生界大型氣藏屬于巖性氣藏，包括蘇里格、榆林、子洲、神木等氣田，其中蘇里格氣田探明+基本探明地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)3.17×10⁸m³，是我國(guó)陸上第一大氣田。上古生界氣藏具有5個(gè)明顯特征：①烴源巖發(fā)育，成熟度高，廣覆式生烴，就近運(yùn)聚；②儲(chǔ)集空間大，砂巖分布疊加連片；③生儲(chǔ)蓋配合條件好，發(fā)育自生自儲(chǔ)、下生上儲(chǔ)等多種組合類(lèi)型氣藏；④沉積和成巖作用共同造成有效儲(chǔ)層連通性差；⑤在整體低滲透的背景下發(fā)育高滲富集區(qū)帶。

1．1．2下古生界氣藏地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地下古生界氣藏主要發(fā)育在中奧陶世沉積的海相碳酸鹽巖中，即馬家溝組中。馬家溝組縱向上可劃分為上部(馬五1—馬五4亞段)、中部(馬五5—馬五10亞段)、下部(馬四段)3套成藏組合。在上部發(fā)育我國(guó)已探明的最大下古生界氣藏——靖邊氣田；在中部取得勘探重大突破，多口氣井無(wú)阻流量超過(guò)200×10⁴m³／d。下古生界上部氣藏具有6個(gè)明顯特征：①在縱向上構(gòu)成蒸發(fā)巖與碳酸鹽巖間互的旋回性沉積，即“三云三灰”；②構(gòu)造運(yùn)動(dòng)致使古巖溶作用發(fā)育，造就大型古地貌氣藏；③氣藏富集區(qū)與奧陶系古溝槽展布密切相關(guān)；④沉積環(huán)境決定儲(chǔ)集層薄而展布穩(wěn)定；⑤在西傾大單斜的平緩構(gòu)造背景上發(fā)育小幅度構(gòu)造；⑥小幅度構(gòu)造高點(diǎn)區(qū)域往往是氣井高產(chǎn)的有利區(qū)。

1．2　水平井開(kāi)發(fā)效果

已累計(jì)完鉆的300余口水平井，主要集中于靖邊氣田和蘇里格氣田，開(kāi)發(fā)層系為下古生界馬家溝組馬五，3層和上古生界下石盒子組盒8段。針對(duì)上古生界氣藏地質(zhì)特征，通過(guò)二維地震選區(qū)，三維地震提高含氣砂體預(yù)測(cè)精度，骨架井鉆探落實(shí)，精細(xì)氣藏描述解剖，實(shí)現(xiàn)整體研究，整體部署，整體開(kāi)發(fā)，水平井有效儲(chǔ)層鉆遇率大幅提高(大于60％)，分段壓裂技術(shù)突破10段，單井產(chǎn)量平均達(dá)到直井的3～10倍，最高達(dá)到l2倍，單支鉆井隊(duì)最高實(shí)現(xiàn)一年中開(kāi)鉆6口井完鉆6口井，最短鉆井周期26.96d，最短建井周期39.67d，多口井無(wú)阻流量超過(guò)l00×10⁴m³／a。生產(chǎn)表明，已投產(chǎn)的水平井占日開(kāi)井總數(shù)4.5％，產(chǎn)出約23％的氣量，開(kāi)發(fā)效果顯著(表1)。

 

針對(duì)下古生界氣藏儲(chǔ)層厚度薄、毛細(xì)溝槽發(fā)育、小幅度構(gòu)造復(fù)雜等不利于水平井開(kāi)發(fā)的因素，按照“古地貌選井區(qū)，小幅度構(gòu)造定靶點(diǎn)”的原則，多方法優(yōu)化設(shè)計(jì)，配合深度酸化工藝，充分發(fā)揮氣井自然產(chǎn)能，單井產(chǎn)量顯著提高，達(dá)到鄰近直井的3～8倍，多口井無(wú)阻流量超過(guò)200×10⁴m³／d。運(yùn)用個(gè)性化PDC鉆頭，最短鉆井周期僅34.88d，提速明顯。投產(chǎn)后占日開(kāi)井總數(shù)3％的水平井，產(chǎn)出約9％的氣量，開(kāi)發(fā)效果好。

2　水平井開(kāi)發(fā)特色技術(shù)

對(duì)蘇里格、靖邊氣田282口水平井的各類(lèi)參數(shù)進(jìn)行分析，歸納不同技術(shù)的特點(diǎn)及適應(yīng)性，梳理出提高單井產(chǎn)量、降低開(kāi)發(fā)成本成效顯著且特色鮮明的5項(xiàng)技術(shù)。

2．1　儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及精細(xì)描述技術(shù)

2．1．1上古生界氣藏儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及精細(xì)描述技術(shù)

該技術(shù)依據(jù)二維地震連片處理成果優(yōu)選出富集區(qū)；通過(guò)地震相干體分析和屬性提取，疊加實(shí)鉆資料繪制的沉積相圖描繪出富集區(qū)內(nèi)的主河道；氣藏精細(xì)描述刻畫(huà)出小層砂體、薄夾層及構(gòu)型；運(yùn)用AV0分析，彈性參數(shù)反演，吸收衰減，SVD優(yōu)化等地震分析技術(shù)定量預(yù)測(cè)擬動(dòng)用儲(chǔ)層的含氣性；地震預(yù)測(cè)構(gòu)造趨勢(shì)與實(shí)鉆資料繪制構(gòu)造圖印證，分析鉆探方向構(gòu)造變化；定性描述和定量描述相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)(圖1)。

 

2．1．2下古生界氣藏儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及精細(xì)描述技術(shù)

以古地貌恢復(fù)及溝槽識(shí)別為核心，在二維地震資料區(qū)通過(guò)地震正演建立預(yù)測(cè)模型，以鉆、試井資料及生產(chǎn)數(shù)據(jù)為驗(yàn)證和約束條件，定性預(yù)測(cè)奧陶系頂部古地貌，實(shí)現(xiàn)以地震屬性分析為主導(dǎo)、動(dòng)靜結(jié)合的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和描述技術(shù)；在三維地震資料區(qū)利用相干體分析技術(shù)和拓頻技術(shù)，描述前石炭紀(jì)古地貌和微構(gòu)造的空間形態(tài)。

2．2　水平井優(yōu)化部署及設(shè)計(jì)技術(shù)

上古生界儲(chǔ)層大面積展布但連通性差，通過(guò)“細(xì)分小層、等時(shí)控制、旋回對(duì)比、定量約束”，由“平面、區(qū)域、河道帶、井點(diǎn)”分層次解決，重點(diǎn)是確定適合水平井部署的有利沉積模式，即大型孤立心灘體、具物性?shī)A層的疊置心灘體、具泥質(zhì)隔層的疊置心灘體、心灘側(cè)向切割連通體、心灘橫向孤立體。根據(jù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，整體部署、加密部署和評(píng)價(jià)部署。通過(guò)“六圖一表”(即地震剖面圖、砂體厚度圖、氣層厚度圖、頂面構(gòu)造圖、氣藏剖面圖、軌跡設(shè)計(jì)圖及靶點(diǎn)預(yù)測(cè)表)達(dá)到預(yù)測(cè)與實(shí)際人靶點(diǎn)之間誤差不超過(guò)2m。下古生界儲(chǔ)層薄但展布穩(wěn)定，部署的重點(diǎn)是避開(kāi)溝槽，在精細(xì)地質(zhì)建模的基礎(chǔ)上，結(jié)合井位優(yōu)選“八要素”(即儲(chǔ)層橫向展布、古地貌、小幅度構(gòu)造、儲(chǔ)層發(fā)育有利區(qū)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析、地層壓力及壓力系統(tǒng)評(píng)價(jià)、水平井開(kāi)發(fā)適應(yīng)性評(píng)價(jià)，運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù))優(yōu)化水平段方向和長(zhǎng)度，非均勻部署；通過(guò)標(biāo)志層追蹤法、石炭系厚度法、地層傾角預(yù)測(cè)法等3種計(jì)算方法，優(yōu)化水平井靶點(diǎn)及軌跡設(shè)計(jì)。

2．3　水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

上古生界氣藏水平井形成兩階段(人靶、水平段)，三結(jié)合(測(cè)井、錄井、工程)，四分析(沉積相、單砂體、儲(chǔ)層內(nèi)部構(gòu)架、構(gòu)造)，五調(diào)整(層內(nèi)上下調(diào)整、層間調(diào)整、鉆出砂體頂?shù)渍{(diào)整)為內(nèi)涵的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)^[1]。下古生界氣藏水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)主要包括：根據(jù)隨鉆資料不斷修正地質(zhì)模型，制訂鉆進(jìn)方案的隨鉆地質(zhì)模型法；根據(jù)小層邊界巖性判斷鉆頭空間位置，預(yù)測(cè)地層傾角變化的巖性邊界控制法；綜合運(yùn)用鉆時(shí)、巖性、隨鉆伽馬等對(duì)比方法進(jìn)行軌跡調(diào)整的綜合信息分析法。

2．4　水平井快速鉆井技術(shù)

針對(duì)大斜度井段井壁不穩(wěn)定、水平段軌跡控制難度大、穿越長(zhǎng)泥巖段能力弱等難點(diǎn)，從井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、“三增”剖面設(shè)計(jì)、個(gè)性化PDC鉆頭、鉆井液體系優(yōu)化等方面人手，形成水平井快速鉆井技術(shù)。礦場(chǎng)試驗(yàn)表明：在斜井段使用6刀翼雙排齒PDC鉆頭，可由一般5～6趟鉆縮短至2～3趟鉆；在水平段使用5刀翼雙排齒PDC鉆頭，1000m水平段可由4～5趟鉆縮短至2趟鉆；形成的力學(xué)平衡與化學(xué)抑制相結(jié)合的鉆井液技術(shù)，解決了水平段鉆遇長(zhǎng)段泥巖坍塌問(wèn)題，可安全穿越長(zhǎng)泥巖段，已有穿越300m以上的成功范例。蘇里格氣田1000m水平段長(zhǎng)的水平井最短鉆井周期紀(jì)錄僅26.96d，快速鉆井技術(shù)成效顯著。

2．5　水平井多段改造技術(shù)

水平井多段特色改造技術(shù)主要包括不動(dòng)管柱水力噴砂多段壓裂技術(shù)、裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)、低滲透碳酸巖儲(chǔ)層深度酸化技術(shù)。長(zhǎng)慶油田自主研發(fā)的水力噴砂多段壓裂技術(shù)具有井眼軌跡適應(yīng)性強(qiáng)、適用多種完井方式(裸眼、篩管、套管)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在水平段Æl52.4 mm裸眼條件下，壓裂段數(shù)可提高到l5段，該技術(shù)已應(yīng)用54口水平井351段，最高無(wú)阻流量127.5×10⁴m³／d。自主研發(fā)的裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)與國(guó)外同類(lèi)技術(shù)相比，耐壓可達(dá)70MPa，封隔可靠性更高，分段改造針對(duì)性更強(qiáng)，已成功實(shí)現(xiàn)一次分壓13段。針對(duì)下古生界水平井水平段巖性及物性特點(diǎn)，不斷完善深度酸化技術(shù)。在水平段較均質(zhì)和物性較好儲(chǔ)層采用兩套酸液、變速變排量、定點(diǎn)擠酸的連續(xù)油管布酸+酸壓技術(shù)；在水平段非均質(zhì)性較強(qiáng)、物性差儲(chǔ)層采用高速噴酸、多級(jí)滑套分段酸化的水力噴射分段酸化技術(shù)。在靖邊氣田水平井示范區(qū)，應(yīng)用深度酸化技術(shù)改造的6口井平均無(wú)阻流量為lll.0×10⁴m³／d。

3　水平井開(kāi)發(fā)面臨的難題

3．1　儲(chǔ)層地質(zhì)特性制約水平井提產(chǎn)效果

3．1．1有效砂體單層展布范圍小

蘇里格氣田水平井開(kāi)發(fā)主力層為盒8段儲(chǔ)層，屬辮狀河沉積，河道遷移迅速，砂體在平面上和縱向上交替疊置。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，砂巖鉆遇率多在70％以上，但有效砂體規(guī)模小，連續(xù)性和連通性差，鉆遇率多數(shù)小于50％。蘇l4井區(qū)、蘇6井區(qū)及蘇l0井區(qū)進(jìn)行的加密井網(wǎng)試驗(yàn)表明：有效單砂體厚度一般為2～6m，寬度400～800m，長(zhǎng)度900～1200m，以孤立型、切割疊置型、堆、積疊置型、橫向局部連通型賦存于地層中，僅在局部疊置規(guī)模較大。通過(guò)對(duì)盒8段為目標(biāo)層的233口水平井分析表明：平均有效儲(chǔ)層鉆遇率僅59.91％；單層有效砂體長(zhǎng)度小，僅l0口井l00％鉆遇有效砂體，其中7口井長(zhǎng)度大于l000m，最長(zhǎng)ll72m；96％井鉆遇多套砂體，泥巖段長(zhǎng)度大于50m的有l86口。表明砂巖在空間分布不均，非均值性強(qiáng)。水平段長(zhǎng)度、砂體長(zhǎng)度、有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度三者正相關(guān)，表明：水平段長(zhǎng)度越長(zhǎng)，溝通多個(gè)砂體的機(jī)率更高；在800～1200m范圍內(nèi)儲(chǔ)層鉆遇率高(圖2)，鉆穿多套砂體的有效儲(chǔ)層鉆遇率明顯下降；根據(jù)對(duì)已生產(chǎn)井的動(dòng)態(tài)分析，水平段長(zhǎng)度與井控儲(chǔ)量、無(wú)阻流量不呈線性增長(zhǎng)關(guān)系；應(yīng)用l6口生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的水平井修正了Joshi非均質(zhì)氣藏水平氣井產(chǎn)能公式，進(jìn)而進(jìn)行計(jì)算后表明，隨著水平段長(zhǎng)度增加，無(wú)阻流量增加的幅度變緩，且在800～1200m出現(xiàn)拐點(diǎn)(圖3)；動(dòng)靜態(tài)資料證明有效砂體在單層范圍內(nèi)展布局限，水平段長(zhǎng)度并非越長(zhǎng)產(chǎn)量越高。

 

 

3．1．2氣水關(guān)系復(fù)雜

蘇里格氣田各區(qū)帶之間存在明顯差異^[1]，地層水分布主要受生烴強(qiáng)度和儲(chǔ)層非均質(zhì)性控制，構(gòu)造對(duì)地層水分布無(wú)明顯控制作用，且富水區(qū)分布相對(duì)獨(dú)立、不連片、無(wú)統(tǒng)一氣水界面^[5]。蘇里格氣田西區(qū)砂巖巖性純，分布相對(duì)集中，有效儲(chǔ)層鉆遇率高，但氣水關(guān)系較復(fù)雜，部分氣井在試氣過(guò)程或投產(chǎn)后出水，對(duì)氣井產(chǎn)量有明顯影響。以蘇西dg-I-f0H1為例，該井水平段長(zhǎng)983m，有效儲(chǔ)層鉆遇率53.8％，井口產(chǎn)量9.6027×10⁴m³／d，投產(chǎn)后產(chǎn)水32.10m³／d，產(chǎn)量迅速下降至2.01×10⁴m³／d。

3．1．3儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)，壓裂液易造成儲(chǔ)層損害

蘇里格氣田儲(chǔ)層孔喉細(xì)小、壓力系數(shù)低，具有強(qiáng)水鎖、中等偏強(qiáng)水敏、中等速敏和弱堿敏、中強(qiáng)壓敏的特征。水平井改造后，壓裂液、破膠、殘?jiān)蜌埬z對(duì)儲(chǔ)層和裂縫的損害嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)表明：同一區(qū)塊，壓裂液返排率越低，返排時(shí)間越長(zhǎng)，氣井產(chǎn)量越小。以蘇里格氣田東區(qū)為例，該區(qū)儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)，最易造成儲(chǔ)層損害。2010年以前采用常規(guī)壓裂液對(duì)儲(chǔ)層傷害大，單井產(chǎn)量低，平均無(wú)阻流量4×10⁴m³／d左右；20ll采用清潔壓裂液體系(羧甲基壓裂液體系、超低濃度胍膠壓裂液體系)，平均無(wú)阻流量26×10⁴m³／d左右，增產(chǎn)效果明顯。

3．2　水平井井型單一不利于儲(chǔ)量高效動(dòng)用

上古生界氣藏多層系含氣，以蘇里格氣田為例，垂向上發(fā)育盒8上、盒8下亞段和山l段3套層系，單井多具有2～6個(gè)氣層，目前水平井動(dòng)用的僅為盒8段儲(chǔ)層內(nèi)部單層有效厚度大于5m的單個(gè)氣層，其他層組未動(dòng)用(圖4)，水平井開(kāi)發(fā)后，非主力層和主力層內(nèi)仍剩余部分儲(chǔ)量且分布高度分散，后續(xù)開(kāi)發(fā)難度更大。新開(kāi)發(fā)區(qū)塊，受限于目前常規(guī)水平井井型和氣藏非均質(zhì)性，水平井整體部署后造成井間儲(chǔ)量動(dòng)用盲區(qū)。國(guó)外低滲透氣田開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明，提高小層動(dòng)用程度是提高單井產(chǎn)量的關(guān)鍵。蘇里格氣田直井產(chǎn)氣剖面測(cè)試表明，次產(chǎn)層對(duì)產(chǎn)量有一定的貢獻(xiàn)和補(bǔ)充作用，有利于氣井長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)。目前受控于常規(guī)水平井井型，儲(chǔ)層改造僅集中在單層，無(wú)法溝通次產(chǎn)層，造成有效供氣體積小，氣井難以長(zhǎng)期高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。

 

3．3　水平井鉆井時(shí)效還需進(jìn)一步提高

2011年蘇里格氣田平均鉆井周期平均縮短到66.48d，最短鉆井周期26.9d，最長(zhǎng)鉆井周期166d，但超過(guò)58.7％的井超過(guò)70d，平均鉆井周期總體表現(xiàn)出：中區(qū)<西區(qū)<東區(qū)。同一區(qū)帶內(nèi)部鉆井時(shí)效也差異較大，主要原因是：針對(duì)不同的地質(zhì)特征，鉆完井工藝無(wú)針對(duì)性；水平段鉆遇長(zhǎng)段泥巖(200～300m)時(shí)，易膨脹坍塌、黏卡，鉆井過(guò)程中摩阻扭矩大，耗時(shí)長(zhǎng)；含水儲(chǔ)層井眼軌跡控制及完井技術(shù)仍未攻克。

4　攻關(guān)建議

從單學(xué)科到多學(xué)科、從宏觀到微觀、定性到定量、靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、室內(nèi)到礦場(chǎng)，是今后研究的發(fā)展趨勢(shì)，加大水平井技術(shù)攻關(guān)力度必然會(huì)大幅提升單井產(chǎn)能。

4．1　儲(chǔ)層定量表征

4．1．1沉積模式基礎(chǔ)上的儲(chǔ)層內(nèi)部夾層的定量表征

上古生界氣藏，有效砂體單層展布范圍小，水平井往往鉆穿多個(gè)砂體，如何精準(zhǔn)描述儲(chǔ)層內(nèi)部夾層特征，減少無(wú)效進(jìn)尺，是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前主要通過(guò)統(tǒng)計(jì)夾層出現(xiàn)的層系、厚度、出現(xiàn)幾率等方法定性描述；通過(guò)儲(chǔ)層構(gòu)型分析，從砂體成因與接觸關(guān)系的角度揭示夾層的空間分布。下一步，可在單井測(cè)井沉積相分析的基礎(chǔ)上，對(duì)目標(biāo)區(qū)內(nèi)骨架井進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，建立區(qū)域沉積模式，描述各種沉積體的成因和賦存方式，并在此基礎(chǔ)上，將夾層劃分為單砂體間夾層和單砂體內(nèi)夾層^[6]，在單砂體寬、長(zhǎng)系數(shù)的限定下進(jìn)行地質(zhì)建模，定量表征夾層分布，進(jìn)而優(yōu)化水平井設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)向。

4．1．2氣水關(guān)系定量表征

水平井出水對(duì)產(chǎn)量影響大，存在水淹風(fēng)險(xiǎn)。要避開(kāi)水層、氣水層，提高開(kāi)發(fā)效果，首先要查明氣水分布規(guī)律。從氣井產(chǎn)水量入手，運(yùn)用地球化學(xué)方法，分析地層水類(lèi)型；運(yùn)用同位素分析方法，分析地層水的賦存環(huán)境；依據(jù)地層水存在狀態(tài)，結(jié)合儲(chǔ)層物性特征，分類(lèi)地層水的產(chǎn)狀；從生烴強(qiáng)度、沉積背景、儲(chǔ)層非均質(zhì)性、構(gòu)造特征等方面入手，分析影響氣水分布的主控因素；借助新的測(cè)井手段，輔以巖心分析，在測(cè)井相上定性表示；多學(xué)科研究成果結(jié)合及骨架井驗(yàn)證，定量表述地層水在儲(chǔ)層中的分布。

4．1．3地震沉積學(xué)技術(shù)應(yīng)用

地震沉積學(xué)是一門(mén)邊緣交叉學(xué)科，主要是根據(jù)地質(zhì)規(guī)律(尤其是沉積環(huán)境及沉積相模式)利用三維地震信息和現(xiàn)代地球物理技術(shù)，研究地層巖石的宏觀特征、沉積結(jié)構(gòu)、沉積體系、沉積相平面展布以及沉積發(fā)育史^[7]。在新區(qū)沉積微相和精細(xì)構(gòu)造解釋方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，結(jié)合測(cè)井沉積學(xué)，對(duì)于儲(chǔ)層展布及非均質(zhì)性研究方面，具有投入少，效果好的特點(diǎn)。

4．2　小幅度構(gòu)造識(shí)別及描述

研究及礦場(chǎng)實(shí)踐表明，鄂爾多斯盆地上、下古生界氣藏在西傾單斜背景上發(fā)育小幅度鼻狀構(gòu)造。小幅度構(gòu)造對(duì)氣藏沒(méi)有明顯的控制作用，但卻是氣井實(shí)施的有利方向。儲(chǔ)層展布及小幅度構(gòu)造共同影響水平井實(shí)施效果。目前地震的分辨率和預(yù)測(cè)精度較低，難以滿足對(duì)小幅度構(gòu)造精準(zhǔn)預(yù)測(cè)要求，表現(xiàn)為在下古生界氣藏?zé)o法準(zhǔn)確描述溝槽展布，造成水平井失利，影響鉆井成功率；在上古生界氣藏?zé)o法識(shí)別構(gòu)造變化，造成鉆穿儲(chǔ)層，井眼軌跡復(fù)雜，有效砂巖鉆遇率低。地震技術(shù)是能夠直接提供井間信息的唯一技術(shù)，從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)講，對(duì)小幅度構(gòu)造預(yù)測(cè)優(yōu)勢(shì)較大。三維地震古地貌學(xué)，是地震地層學(xué)解釋與地震地貌學(xué)分析相互融合的學(xué)科，在古溝槽及次級(jí)分支溝槽預(yù)測(cè)方面成效顯著^[8]，是未來(lái)發(fā)展發(fā)展方向之一；高密度地震技術(shù)、井筒地震技術(shù)、井控保幅處理技術(shù)、四維地震技術(shù)在多目標(biāo)體評(píng)價(jià)及薄儲(chǔ)層定量反演方面優(yōu)勢(shì)明顯，未來(lái)可實(shí)現(xiàn)識(shí)別3m斷層、1m儲(chǔ)層的目標(biāo)^[9]。

4．3　水平井開(kāi)發(fā)井網(wǎng)優(yōu)化及提高采收率

4．3．1已投入開(kāi)發(fā)區(qū)水平井加密部署技術(shù)

受限于開(kāi)發(fā)時(shí)地質(zhì)認(rèn)識(shí)深度及開(kāi)發(fā)技術(shù)，已投人開(kāi)發(fā)的區(qū)塊中，仍有較多剩余儲(chǔ)量未動(dòng)用，以蘇里格氣田為例，原有的井網(wǎng)密度為600m×1200m，優(yōu)化后井網(wǎng)密度為600m×800m，采收率提高至35％，仍然偏低。主要原因是平面上控制程度不夠，僅在40％左右。水平井在開(kāi)發(fā)層段的采收率可達(dá)80％，利用已開(kāi)發(fā)區(qū)塊井控程度高的優(yōu)勢(shì)，克服地震資料對(duì)井間儲(chǔ)層多解性的難題，將井型轉(zhuǎn)為水平井，采用非均勻三角形井網(wǎng)加密部署水平井，可動(dòng)用平行四邊形井網(wǎng)未動(dòng)用的剩余儲(chǔ)量，提高平面上的控制程度。部署的難點(diǎn)在于如何克服不規(guī)則井網(wǎng)條件下水平井產(chǎn)能預(yù)測(cè)，確定合理水平段方向和長(zhǎng)度，避免出現(xiàn)層間及平面干擾。

4．3．2多層系肇合區(qū)叢式井+水平井提高采收率技術(shù)

對(duì)于多層系疊合區(qū)，如整體采用水平井開(kāi)發(fā)，井間、層內(nèi)及次產(chǎn)層的未動(dòng)用儲(chǔ)量將高度分散，后期開(kāi)發(fā)難度更大。目前改造技術(shù)已具備縱向上一次打開(kāi)所有產(chǎn)層的能力。在多層系疊合區(qū)，進(jìn)行主力層開(kāi)發(fā)潛力評(píng)價(jià)，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)和體系，劃分主力層單層發(fā)育集中的一類(lèi)區(qū)，主力發(fā)育但有隔層的二類(lèi)區(qū)，主力層欠發(fā)育的三類(lèi)區(qū)。利用叢式井作為骨架井，水平井為主動(dòng)用一、二類(lèi)區(qū)，叢式井動(dòng)用三類(lèi)區(qū)，可合理提高單井產(chǎn)量和采收率。

4．3．3同一區(qū)塊上、下古生界兩套水平井井網(wǎng)提高采收率技術(shù)

在上、下古生界氣藏均發(fā)育的區(qū)塊，采用直井與叢式井組成的混合井網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)立體開(kāi)發(fā)，但井密度大，控制面積小，采出程度低，經(jīng)濟(jì)收益差。目前正在靖邊氣田開(kāi)展同一區(qū)塊上、下古生界兩套水平井井網(wǎng)提高采收率技術(shù)試驗(yàn)。該技術(shù)主要利用三維地震成果，結(jié)合地質(zhì)建模和數(shù)值模擬，一次性優(yōu)化上、下古生界兩套水平井網(wǎng)，并充分利用已建井場(chǎng)，部署叢式水平井組，兼顧天然氣組分及安全風(fēng)險(xiǎn)，采取層次開(kāi)發(fā)的原則，整體優(yōu)化，依次動(dòng)用，預(yù)計(jì)可提高采收率l5％，并節(jié)省大量地面投資。共用同一井筒進(jìn)行分支型水平井一套井網(wǎng)立體開(kāi)發(fā)投入及安全風(fēng)險(xiǎn)高，仍需加大研究力度。

4．3．4骨架井+魚(yú)骨型水平井區(qū)塊解剖技術(shù)

對(duì)于新投入開(kāi)發(fā)的上古生界氣藏，按照提交儲(chǔ)量面積，按照不規(guī)則五邊形，在頂點(diǎn)及中心部署6口骨架井，劃分小型開(kāi)發(fā)區(qū)域，利用XRMI成像測(cè)井技術(shù)，對(duì)每口井進(jìn)行成像測(cè)井，依據(jù)解釋的河流方向，繪制主河道展布圖，和利用地震泊松比屬性刻畫(huà)的砂體分布圖驗(yàn)證，進(jìn)而利用頂點(diǎn)及中心點(diǎn)骨架井井場(chǎng)部署魚(yú)骨型多分支水平井，主分支動(dòng)用位于河道主體的儲(chǔ)量，分支動(dòng)用河道邊部?jī)?chǔ)量，重點(diǎn)是主支與分支間的夾角及間距優(yōu)化，分支不受控于儲(chǔ)層邊界。該技術(shù)可克服儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的矛盾，井?dāng)?shù)少、單井產(chǎn)能高、效益優(yōu)。

4．3．5階梯水平井動(dòng)用多層組儲(chǔ)量技術(shù)

上古生界氣藏一套開(kāi)發(fā)層系內(nèi)存在不同層組，均具有開(kāi)采價(jià)值。利用階梯水平井連續(xù)在這兩個(gè)或多個(gè)層組中穿行一定長(zhǎng)度，節(jié)約重復(fù)鉆井的投資。因受限于滲流規(guī)律不清、鉆采及改造工藝復(fù)雜、綜合成本高等因素，未取得最佳開(kāi)發(fā)效果，仍需進(jìn)一步攻關(guān)。

4．4　水平井改造技術(shù)攻關(guān)方向

4．4．1低滲透砂巖氣藏縫網(wǎng)壓裂可行性研究

體積壓裂是低滲透氣藏提高單井產(chǎn)量的重要途徑。通過(guò)巖石礦物學(xué)、脆性特性和大型全三維水力壓裂物理模擬，深化裂縫啟裂及擴(kuò)展機(jī)理研究，探討低滲透砂巖氣藏縫網(wǎng)壓裂的可行性，為體積改造優(yōu)化設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)實(shí)施效果提供依據(jù)。微地震技術(shù)已能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)復(fù)雜裂縫變化形態(tài)，可為開(kāi)展復(fù)雜裂縫監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支撐。

4．4．2  多分支水平井多段壓裂技術(shù)

雙分支及多分支水平井分段立體壓裂改造技術(shù)，可大幅提高水平井單井對(duì)多層儲(chǔ)量的立體動(dòng)用程度。多分支鉆完井技術(shù)、分段工具、立體分段改造工藝、同步改造工藝技術(shù)材料技術(shù)等方面仍不成熟，仍需攻關(guān)。

4．4．3水平井重復(fù)壓裂技術(shù)

受限于改造時(shí)的各種因素，水平井壓裂效果不理想，內(nèi)部縫網(wǎng)不完善，支撐劑未進(jìn)入裂縫，儲(chǔ)層受污染等因素，裂縫導(dǎo)流能力降低或失效，不僅初期產(chǎn)量不高，穩(wěn)產(chǎn)能力也差。水平井重復(fù)壓裂在一些地區(qū)已取得成功^[10]，該技術(shù)對(duì)氣田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)和提高采收率潛力巨大，可在低滲透氣藏進(jìn)行實(shí)踐。

4．4．4低成本高性能壓裂新材料研發(fā)

主要是研制速溶低損害壓裂液及添加劑，包括低摩阻低損害滑溜水、微乳液、超低濃度瓜爾膠壓裂液、可回收重復(fù)利用壓裂液和長(zhǎng)效低傷害壓裂液體系；開(kāi)發(fā)新型支撐劑材料，包括超低密度支撐劑、樹(shù)脂包裹砂、短纖維材料等；通過(guò)新材料應(yīng)用，降低對(duì)儲(chǔ)層的損害，提高單井產(chǎn)量。

4．5　降低開(kāi)發(fā)成本新策略

4．5．1小井眼水平井鉆井技術(shù)

2011年存蘇里格氣用小井眼鉆井技術(shù)取得突破，鉆井速度較之前大幅度提高，試驗(yàn)的3口井直井或定向井，接近目前常規(guī)井眼鉆井速度，平均鉆井周期1 6.44d，最短11.33d。下一步將在水平井上進(jìn)行試驗(yàn)，如果取得突破將為降低開(kāi)發(fā)成本、優(yōu)化開(kāi)發(fā)方式提供新途徑。

4．5．2合理配產(chǎn)降低壓敏效應(yīng)影響

蘇里格氣田28口老井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)表明：氣井生產(chǎn)具有典型的“兩段式”特征，初期產(chǎn)量高，壓力下降快，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間短；后期在低壓低產(chǎn)條件下，具有一定的穩(wěn)產(chǎn)能力。水平井配產(chǎn)高，岡壓敏效應(yīng)引起的附加壓力損失越大；配產(chǎn)低有利于合理利用地層能量，有效降低由壓敏效應(yīng)形成的附加壓力損失，擴(kuò)大壓降作用范圍，使低滲區(qū)動(dòng)用更充分。采取“低配常穩(wěn)”的技術(shù)策略，加強(qiáng)生產(chǎn)管理，可提高最終采收率，降低氣井廢棄壓力及產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)發(fā)。

4．5．3低產(chǎn)階段數(shù)字化管理技術(shù)

水平井生產(chǎn)后期，隨著氣井壓力下降，產(chǎn)量逐步降低，攜液能力變差，需不斷優(yōu)化和調(diào)整氣井生產(chǎn)制度，實(shí)現(xiàn)氣井正常生產(chǎn)。但氣田面積廣，井、站多，地理位置分散，傳統(tǒng)的人工上井的作業(yè)和管理方式，費(fèi)用高，已不適應(yīng)生產(chǎn)需要。需大力發(fā)展基于現(xiàn)代通訊技術(shù)的氣田數(shù)據(jù)采集傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，降低開(kāi)發(fā)成本。

4．5．4爭(zhēng)取優(yōu)惠政策

天然氣價(jià)格是影響收益率的最敏感因素之一。鄂爾多斯盆地上古生界氣藏中大部分屬于低滲透致密氣藏，水平井開(kāi)發(fā)部分關(guān)鍵技術(shù)仍未突破，投入成本高，但優(yōu)勢(shì)明顯，可顯著減少建設(shè)用地和鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，安全效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益大，要學(xué)習(xí)煤層氣、頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)在爭(zhēng)取政策扶持方面的經(jīng)驗(yàn)，抓住國(guó)家對(duì)高效開(kāi)發(fā)非常規(guī)氣藏重視和支持的時(shí)機(jī)，得到國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)資金資助，提高技術(shù)水平。相比煤層氣和頁(yè)巖氣而言，低滲透氣藏的優(yōu)勢(shì)明顯，儲(chǔ)量基礎(chǔ)可靠，物性更好，采出率高。目前煤層氣補(bǔ)貼政策是由中央和地方政府共同補(bǔ)貼，是現(xiàn)行天然氣氣價(jià)的30％；頁(yè)巖氣lm。政府補(bǔ)貼0.4元，地方補(bǔ)貼政策自行確定；如果低滲透氣藏能爭(zhēng)取到優(yōu)惠政策將顯著提高收益率，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力更大，可顯著降低開(kāi)發(fā)成本。

5　結(jié)論

1)長(zhǎng)慶氣區(qū)全力推廣水平井開(kāi)發(fā)，提高單井產(chǎn)量效果明顯，形成和配套5項(xiàng)特色技術(shù)，即儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及精細(xì)描述技術(shù)、水平井優(yōu)化部署及設(shè)計(jì)技術(shù)、水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、水平井快速鉆井技術(shù)、水平井多段改造技術(shù)，推動(dòng)低滲透氣藏高效開(kāi)發(fā)。

2)有效砂體單層展布范圍小；氣水關(guān)系復(fù)雜；儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)，壓裂液易造成儲(chǔ)層損害；水平井井型單一；鉆井時(shí)效不高等是制約水平井開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)。

3)從儲(chǔ)層定量表征、小幅度構(gòu)造識(shí)別及描述、水平井開(kāi)發(fā)井網(wǎng)優(yōu)化及提高采收率、水平井改造技術(shù)攻關(guān)、降低開(kāi)發(fā)成本新策略等5個(gè)方面17項(xiàng)具體方向入手進(jìn)行攻關(guān)，將有效降低低滲透氣藏開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)并提升單井產(chǎn)能。

4)低滲透氣藏、致密氣藏、頁(yè)巖氣等非常規(guī)氣藏將大規(guī)模應(yīng)用水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)。只有多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)，才能破解影響水平井開(kāi)發(fā)效果的瓶頸。

 

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本文作者：余淑明  劉艷俠  武力超  賈增強(qiáng)

作者單位：中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司蘇里格氣田研究中心

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