川東石炭系氣藏后期開(kāi)發(fā)提高采收率探討

摘 要

摘要：川東石炭系氣藏目前仍是四川盆地東部的主力氣藏，但多數(shù)氣藏已進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，提高氣藏的采收率顯得極為重要。在對(duì)川東9個(gè)開(kāi)發(fā)后期的整裝石炭系氣藏資源潛力和最終采收率
摘要：川東石炭系氣藏目前仍是四川盆地東部的主力氣藏，但多數(shù)氣藏已進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，提高氣藏的采收率顯得極為重要。在對(duì)川東9個(gè)開(kāi)發(fā)后期的整裝石炭系氣藏資源潛力和最終采收率分析研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)氣藏不同開(kāi)發(fā)模式特征及對(duì)剩余儲(chǔ)量的分析，對(duì)目前開(kāi)采條件下的最終采收率進(jìn)行了預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)影響氣藏采收率的因素進(jìn)行分析，提出了進(jìn)一步降低輸壓、主動(dòng)排水采氣及加密非均質(zhì)氣藏井網(wǎng)提高采收率的技術(shù)思路。實(shí)踐證明，這些措施應(yīng)用后提高了氣藏采收率10%左右。
關(guān)鍵詞：四川盆地；東；石炭紀(jì)；產(chǎn)量遞減；最終采收率
0 概況
四川盆地東部石炭系氣藏目前多數(shù)已進(jìn)入中后期開(kāi)發(fā)，隨著勘探程度的提高，要尋找大的氣田來(lái)滿足日益增加的社會(huì)需求愈加困難，因而，提高川東石炭系氣藏采收率、充分挖掘資源潛力已成為目前乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間的主要工作。
川東石炭系氣藏多為受構(gòu)造、斷層和地層控制的復(fù)合型氣藏，從筆者研究的9個(gè)后期開(kāi)發(fā)的石炭系氣藏來(lái)看，氣藏埋深從2000～5000m，滲透率0.001×10-3～100×10-3μm2不等。相國(guó)寺、萬(wàn)順場(chǎng)石炭系埋深淺，滲透率在10×10-3μm2以上，生產(chǎn)壓降小(一般為0.1～1MPa)，產(chǎn)能高(無(wú)阻流量100×104m3/d以上)，為典型的中高滲型氣藏；沙罐坪、云和寨、臥龍河、張家場(chǎng)等石炭系埋深4000～5000m，滲透性差異大，非均質(zhì)強(qiáng)，如云和寨石炭系氣藏北區(qū)為特低滲(0.001×10-3～0.003×10-3μm2)，生產(chǎn)壓降在10MPa左右，開(kāi)采難度大；還有部分氣藏在開(kāi)發(fā)早中期就出水，如雙家壩、龍頭一吊鐘壩等，不僅增加了開(kāi)發(fā)難度，且降低了氣藏最終采收率。
1  部分后期開(kāi)發(fā)氣藏資源潛力分析
1.1 開(kāi)采程度高、開(kāi)采均衡的氣藏潛力分析
相國(guó)寺、萬(wàn)順場(chǎng)、福成寨、張家場(chǎng)4個(gè)氣藏都是開(kāi)發(fā)較早的氣藏，到2008年12月，相國(guó)寺采出程度達(dá)到88.92%，非均質(zhì)性強(qiáng)的張家場(chǎng)也達(dá)到61.21%，由于這幾個(gè)氣田開(kāi)采均衡，基本上為能量的自然衰竭，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，4個(gè)氣藏仍有74.16×108m3的剩余儲(chǔ)量。
1.2 部分出水氣藏潛力分析
川東多數(shù)氣田存在邊水，在后期開(kāi)發(fā)中一般都以緩慢均勻方式侵入，對(duì)氣藏采收率影響不大，如福成寨、張家場(chǎng)；但對(duì)于裂縫性水竄多發(fā)生在氣藏開(kāi)發(fā)早中期出水，使氣藏儲(chǔ)量減小，采收率降低，如雙家壩、龍頭-吊鐘壩、云和寨石炭系南區(qū)等，由于氣藏出水，產(chǎn)能和儲(chǔ)量下降(見(jiàn)圖1)，部分天然氣不能采出。如雙家壩石炭系氣藏，出水前計(jì)算動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量55.44×108m3，出水后降到44.28×108m3，減少11.16×108m3，吊鐘壩減少了11.909×108m3，云和寨降低了6.21×108m3，萬(wàn)順場(chǎng)減少了5.87×108m3，4個(gè)主要出水氣藏水封閉儲(chǔ)量33.43×108m3。按氣藏目前動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算，氣藏剩余儲(chǔ)量75.02×108m3，加上水封閉儲(chǔ)量共計(jì)108.44×108m3。

1.3 低滲透氣藏潛力分析
沙罐坪、云和寨、臥龍河石炭系氣藏非均質(zhì)性較強(qiáng)，尤其是云和寨北區(qū)大面積為特低滲透。滲透率為0.001×10-3～0.003×10-3μm2，生產(chǎn)壓差一般在10MPa左右。根據(jù)2005年川東低滲透儲(chǔ)量分布研究成果，臥龍河石炭系低滲透儲(chǔ)量64.93×108m3，沙罐坪57.63×108m3，云和寨北區(qū)30.12×108m3，3個(gè)氣藏目前采出131.6407×108m3，主要為高滲透區(qū)儲(chǔ)量，剩余地質(zhì)儲(chǔ)量185.85×108m3，基本上為低滲透儲(chǔ)量。
2 提高采收率的技術(shù)措施
2.1 適時(shí)調(diào)整井口工藝流程和用戶結(jié)構(gòu)、降低輸壓，提高氣藏采收率
增壓開(kāi)采是氣田開(kāi)發(fā)中后期，提高采收率的一個(gè)最有效的措施，在川東氣田的開(kāi)發(fā)中已得到充分體現(xiàn)[1～3]。如相國(guó)寺石炭系氣藏1977年投入開(kāi)發(fā)，地質(zhì)儲(chǔ)量45.56×108m3，開(kāi)采已30余年，累計(jì)采氣40.51×108m3，后期開(kāi)發(fā)中，由于適時(shí)調(diào)整地面工藝及用戶結(jié)構(gòu)，降低了廢棄壓力，目前外輸壓力最低只有0.6MPa，到2008年12月，采出程度已達(dá)到88.92%，按目前遞減規(guī)律預(yù)測(cè)，總的可采儲(chǔ)量可達(dá)到43.073×108m3，最終采收率有望達(dá)到94.54%。
根據(jù)9個(gè)后期開(kāi)發(fā)氣田目前井口壓力和外輸壓力預(yù)測(cè)，氣藏廢氣產(chǎn)量至少在15×104m3/d以上，預(yù)測(cè)其總可采儲(chǔ)量555.77×108m3，最終采收率為43%～87%。從各井外輸壓力對(duì)比認(rèn)為，均有一定的下降空間，尤其是沙罐坪、龍頭-吊鐘壩、萬(wàn)順場(chǎng)，如再次減低輸壓，變一次增壓為多級(jí)增壓，或進(jìn)行高低壓分輸，把目前遠(yuǎn)輸用戶逐步改為就近用氣，可將廢棄產(chǎn)量降到5×104m3/d或更低，總可采儲(chǔ)量至少提高到581.376×108m3，凈增可采儲(chǔ)量25.604×108m3(見(jiàn)表1)。
表1 川東石炭系后期開(kāi)發(fā)氣藏最終采收率預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)表
氣田
儲(chǔ)量(108m3)
目前開(kāi)采條件下
實(shí)施增產(chǎn)措施后
總可采儲(chǔ)量(108m3)
最終采出程度
降低輸壓增產(chǎn)量(108m3)
排水采氣增產(chǎn)量(108m3)
加密井網(wǎng)或大斜度井(108m3)
氣藏最終采氣量(108m3)
氣藏最終采收率
相國(guó)寺
45.36
39.668
0.87
2.5540
 
 
42.22
0.93
萬(wàn)順場(chǎng)
70.80
58.110
0.82
1.2062
1.7610
 
61.08
0.86
沙罐坪
85.12
36.419
0.43
2.0680
 
11.5260
50.01
0.59
雙家壩
67.43
45.979
0.68
1.6800
3.3486
 
51.01
0.76
云和寨
68.64
30.371
0.44
4.4920
1.8630
5.4054
40.27
0.59
龍-吊
114.20
82.471
0.72
6.5130
3.5727
 
92.56
0.81
福成寨
89.60
75.419
0.84
1.4320
 
 
76.85
0.86
張家場(chǎng)
75.99
59.266
0.78
2.5540
 
 
61.82
0.81
臥龍河
178.31
128.069
0.72
3.1020
 
12.9860
144.16
0.81
合計(jì)
795.29
555.771
0.70
25.6050
10.5453
29.9174
619.97
0.78
2.2 主動(dòng)、強(qiáng)化排水采氣，提高水封閉儲(chǔ)量采收率
排水采氣是水驅(qū)氣藏開(kāi)發(fā)到中后期，提高采收率最有效的措施，特別是當(dāng)氣體彈性能量大于水體彈性能量，采水速度大于采氣速度時(shí)，可使飽和在水中的氣體擴(kuò)散在井中，從而提高采收率。研究表明，在雙家壩、龍頭-吊鐘壩、云和寨、萬(wàn)順場(chǎng)4個(gè)主要出水氣藏都表現(xiàn)出局部水侵活躍，反映出沿裂縫水竄的特征，由于水侵而使儲(chǔ)量減少33.43×108m3，這部分儲(chǔ)量被水以溶解、封閉等形式仍存在氣藏中，因此，通過(guò)對(duì)水區(qū)和出水井進(jìn)行主動(dòng)排水采氣，就可采出水淹區(qū)分散的儲(chǔ)量，達(dá)到提高采收率的目的。如萬(wàn)順場(chǎng)石炭系氣藏1987年4月投產(chǎn)，1996年1月5日池6井開(kāi)始產(chǎn)水，1996年12月開(kāi)始實(shí)施排水采氣，到2005年9月18日該井淹死時(shí)，累計(jì)采氣6.7327×108m3，該井采出程度為50.5%，其中排水采氣2.86276×108m3，占該井采出程度的20%，該井成功進(jìn)行排水采氣近9a，由于在方案調(diào)整中采取了主動(dòng)排水采氣，不但提高了水封閉儲(chǔ)量的采出程度20%，而且有效的保護(hù)氣藏?zé)o水開(kāi)采；據(jù)統(tǒng)計(jì)，川東石炭系目前已被水淹死的井有2口(七里7、池6井)，因產(chǎn)水而封閉的井有七里43井，七里8井。如能有效的利用這些井或再打替換井主動(dòng)排水采氣，按池6井自噴排水采氣增加采收率20%計(jì)算，4個(gè)出水氣藏至少增加可采儲(chǔ)量10.55×108m3。
2.3 調(diào)整井網(wǎng)、實(shí)施大斜度井、提高低滲氣藏采收率
生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)后期開(kāi)發(fā)的非均氣藏，合理補(bǔ)充和調(diào)整井網(wǎng)，是提高非均質(zhì)氣藏采收率的有效途徑。如沙罐坪石炭系氣藏，1987年2月投產(chǎn)，初期生產(chǎn)井10口，氣藏開(kāi)采規(guī)模32×104m3/a，若不補(bǔ)充新井，1992年就開(kāi)始遞減，氣藏采收率只有48%；1992～1994年針對(duì)非均質(zhì)特點(diǎn)，先后完成了8口井，氣藏完鉆總井?dāng)?shù)達(dá)到18口，使氣藏延緩到2001年7月才開(kāi)始遞減，采出程度提高到58%，采收率提高了10個(gè)百分點(diǎn)。從目前氣藏生產(chǎn)現(xiàn)狀分析，該氣藏剩余儲(chǔ)量較大，在氣藏外圍的罐31、罐8井、罐3井、罐29井區(qū)井距較大，通過(guò)加密井網(wǎng)，至少可提高采收率5%～10%。增加可采儲(chǔ)量20×108m3/d以上。
根據(jù)對(duì)不同滲流條件下的供給半徑定量研究表明(見(jiàn)圖2)，滲透率小于1×10-3μm2的儲(chǔ)層，供給半徑在300m左右；當(dāng)滲透率大于1.2×10-3μm2時(shí)供給半徑就明顯增加。從圖2中看出：當(dāng)K介于1.2×10-3～1.4×110-3μm2，供給半徑為600～2000m；當(dāng)滲透率大于等于1.4×10-3μm2，供給半徑急劇增加，供給半徑在2000m以上。這說(shuō)明氣藏的非均質(zhì)性對(duì)氣井供氣范圍影響大，井網(wǎng)密度應(yīng)不一樣。沙罐坪、云和寨北區(qū)、臥龍河石炭系氣藏大部分井滲透率小于1×10-3μm2，根據(jù)計(jì)算井距在300～2000km，從目前采出程度較高、非均質(zhì)性較強(qiáng)的福成寨、張家場(chǎng)石炭系來(lái)看，井距1～2km，從理論和實(shí)際開(kāi)發(fā)效果對(duì)比認(rèn)為，沙罐坪、云和寨北區(qū)、臥龍河石炭系氣藏平均井距在1km左右為最好。
 

根據(jù)2006年7月完成的天東97x大斜度井效果分析，在低滲透氣藏實(shí)施大斜度井是提高采收率的有效措施。天東97x井石炭系處在有效儲(chǔ)層剝蝕區(qū)，儲(chǔ)層實(shí)鉆厚39.5m，Ⅲ類儲(chǔ)層6.7m，孔隙度2.5%～3.3%，如直井鉆井，該井儲(chǔ)層增厚1m左右，根據(jù)產(chǎn)能預(yù)測(cè)應(yīng)為干井，由于該井實(shí)施大斜度鉆井，獲得了2.45×104m3/d的工業(yè)氣流，由此反求該井的滲透率為0.003×10-3μm2，為特低滲透氣藏。因此認(rèn)為，在沙罐坪、云和寨北區(qū)、臥龍河石炭系氣藏通過(guò)進(jìn)一步調(diào)整井網(wǎng)和鉆大斜度井或水平井，將大大提高低滲透氣藏的采收率。
3 結(jié)論
通過(guò)對(duì)川東9個(gè)石炭系氣藏剩余地質(zhì)儲(chǔ)量和生產(chǎn)預(yù)測(cè)，按目前開(kāi)采條件，9個(gè)氣藏還可采氣156.15×108m3，氣藏最終采收率為40%～87%，平均70%；由于氣田衰竭、出水和低滲透等多種原因，將有215.584×108m3儲(chǔ)量不能采出；如對(duì)目前開(kāi)發(fā)的氣藏地面工藝流程、用戶結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整，加大對(duì)被水封閉儲(chǔ)量排水采氣力度，對(duì)低滲透儲(chǔ)層加密井網(wǎng)并配以大型酸化改造可提高采收率10%左右，增加可采儲(chǔ)量66.067×108m3。對(duì)于目前川東資源接替不足和供氣矛盾日益突出的情況下尤為可觀，不但有較好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有較大的社會(huì)效益。
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(本文作者：陳淑芳 張娜 劉健 陳詩(shī)琦 中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦)