徐深氣田汪深1區(qū)塊火山巖氣藏地質(zhì)動態(tài)特征及開發(fā)技術(shù)對策研究

奚琦 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠地質(zhì)大隊(duì)，黑龍江 大慶163114）

1 汪深1區(qū)塊氣藏地質(zhì)動態(tài)特征

汪深1區(qū)塊主要目的層為營城組三段（K1y3）火山巖儲層，縱向上火山巖儲層為中基性火山巖段與酸性火山巖段疊置發(fā)育，上部為一套酸性火山碎屑巖地層，下部為一套中基性火山熔巖地層，2套火山巖頂部均夾火山沉積巖。酸性巖與中基性巖分別細(xì)分為4個小層，其中酸性巖段中的1號層（K1y3Ⅰ1）與中基性巖段的2號層（K1y3Ⅱ2）為主產(chǎn)層。平面上酸性火山巖分布局限，中基性火山巖全區(qū)廣泛分布。

1.1 巖性、巖相特征

該區(qū)K1y3火山巖主要分為火山熔巖和火山碎屑巖2大類?；鹕饺蹘r上部主要為呈酸性的流紋巖，下部主要為呈基性和中基性的玄武巖和安山巖類等；火山碎屑巖包括火山角礫巖、熔結(jié)凝灰?guī)r和凝灰?guī)r等。其中中基性火山巖占51.25%，酸性火山巖48.75%，主要發(fā)育9種巖石類型，分別是：玄武巖、安山巖、英安質(zhì)火山角礫巖、安山質(zhì)角礫凝灰?guī)r、粗面巖、英安巖、流紋巖、流紋質(zhì)角礫熔巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r。取心段的巖心統(tǒng)計(jì)表明以玄武巖、流紋巖和粗面巖為主。

將該區(qū)火成巖劃分為5個相和15個亞相，以溢流相和爆發(fā)相為主（溢流相54.73%、爆發(fā)相24.93%、火山通道相9.72%）；火山噴發(fā)多為裂隙－中心式為主，中心式為輔的模式，縱向成層分布，橫向由近及遠(yuǎn)依此為通道－侵出相、爆發(fā)相、溢流相、火山沉積相。

1.2 儲層裂縫特征

構(gòu)造縫是該區(qū)的主要裂縫類型，構(gòu)造縫以高角度縫最多（所占比例達(dá)到67%），其次為直立縫，低角度和水平縫很少。從裂縫密度、長度、寬度和面孔率4個參數(shù)來看，中基性火山巖裂縫發(fā)育程度優(yōu)于酸性火山巖。不同巖性裂縫發(fā)育程度不同，玄武巖、安山巖裂縫發(fā)育強(qiáng)度（裂縫發(fā)育段厚度與測試井段長度之比）最大（43.25%），其次為流紋巖（36.15%），熔巖裂縫發(fā)育強(qiáng)度比火山碎屑巖大。

1.3 儲集空間類型

K1y3火山巖儲層儲集發(fā)育類型包含有孔隙型、裂縫－孔隙型、孔隙－裂縫型和裂縫型，其中主要類型為裂縫－孔隙型和孔隙型；流紋巖發(fā)育主要為氣孔型和氣孔＋裂縫型孔縫組合；玄武巖主要發(fā)育氣孔型和氣孔＋溶蝕孔＋裂縫型孔縫組合；熔結(jié)凝灰?guī)r和晶屑凝灰?guī)r主要發(fā)育微孔＋裂縫型和粒間溶孔＋微孔＋裂縫型孔縫組合；火山角礫巖主要發(fā)育的孔縫組合類型為裂縫－孔隙型。

1.4 儲層物性特征

儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)，物性屬于中－低孔、低滲，平均孔隙度7.54%，平均滲透率0.62mD，酸性火山巖物性好于中基性火山巖。

1.5 氣藏類型及特征

多期火山噴發(fā)形成的多個火山巖體，相互之間基本不連通，存在多個不同的氣水系統(tǒng)。氣藏受“構(gòu)造－巖性”雙重控制，具有氣水關(guān)系復(fù)雜、氣水界面不統(tǒng)一的特點(diǎn)，整體表現(xiàn)為上氣下水，工業(yè)氣流層主要分布于火山巖頂部。氣藏類型屬于弱水驅(qū)干氣構(gòu)造－巖性氣藏。

1.6 氣藏動態(tài)特征

試氣自然產(chǎn)能普遍較低，壓裂井占84%，工業(yè)氣流井中82%以上井的無阻流量低于徐深氣田試氣平均值33×104m3／d，酸性巖產(chǎn)能高于中基性巖。氣井投產(chǎn)后產(chǎn)能、壓力下降較快，反映單井控制儲層范圍普遍較小；氣井普遍產(chǎn)水，但水量不大，水體發(fā)育規(guī)模有限。試采井穩(wěn)定產(chǎn)量在（1～4）×104m3／d，采氣指數(shù)為23～42m3／（d·MPa），遠(yuǎn)低于徐深氣田其他區(qū)塊，影響產(chǎn)能的因素主要有儲層分布、巖性巖相、巖石變形、氣井壓裂和氣井出水等。

2 開發(fā)技術(shù)對策

2.1 開發(fā)模式確定

汪深1區(qū)塊開發(fā)難點(diǎn)主要體現(xiàn)為：①多個火山巖體相互疊置，連通性差；②火山巖儲層Ⅱ類（14.67% ）發(fā)育較少，以Ⅲ1類（59.31% ）為主，Ⅲ2類（26.02%）次之；③儲集空間復(fù)雜，低孔低滲、啟動壓力梯度高；④構(gòu)造－巖性氣藏存在底水，氣水關(guān)系復(fù)雜；⑤井控儲量小，單井自然產(chǎn)能低、差異大。

采用水平井開發(fā)具有如下優(yōu)勢：①增加泄氣范圍，提高單井產(chǎn)量；②抑制水體脊進(jìn)，提高采收率；③多個火山巖體擴(kuò)大連通范圍，增加控制可動用儲量。采用直井開發(fā)可作為水平井的必要補(bǔ)充，使整個區(qū)塊充分動用。

通過對該區(qū)火山巖氣藏開展儲層適應(yīng)性評價發(fā)現(xiàn)，氣藏類型為特低滲透、發(fā)育底水，氣藏頂部深度為2962.4～3332m，氣層單層有效厚度為11～113m，氣層滲透率各向異性系數(shù)0.73，汪深1區(qū)塊火山巖氣藏具備鉆水平井的地質(zhì)條件，可優(yōu)選有利部位實(shí)施水平井。

徐深氣田水平井開發(fā)先導(dǎo)性試驗(yàn)證明，在火山巖氣藏開發(fā)中應(yīng)用水平井技術(shù)增產(chǎn)效果較為明顯，已完鉆的8口井平均儲層鉆遇率達(dá)到75.8%，單井產(chǎn)量達(dá)到直井的3.4～7.6倍。

針對火山巖地質(zhì)復(fù)雜性和單井產(chǎn)能低，底水發(fā)育、開發(fā)風(fēng)險大、難度大的特點(diǎn)，通過借鑒國內(nèi)外氣田開發(fā)經(jīng)驗(yàn)及水平井儲層適應(yīng)性評價，優(yōu)選適合氣藏特點(diǎn)和合理開發(fā)部署的開發(fā)技術(shù)對策，綜合確定該區(qū)采用“邊評價、邊開發(fā)”、水平井和直井組合方式開發(fā)火山巖氣藏，既提高單井產(chǎn)能、抑制水體錐進(jìn)，又能保證區(qū)塊充分動用。

2.2 開發(fā)方式優(yōu)選

汪深1區(qū)塊火山巖儲層中天然氣的主要成分為CH4，含量大于90%，為干氣氣藏，主要表現(xiàn)為不含凝析油、不含H2S、地層壓力高以及水體不活躍等。針對該氣藏特點(diǎn)，對比分析多種開發(fā)方式，最終確定為衰竭式開發(fā)方式，即在開發(fā)早期，完全依靠氣藏自身的彈性膨脹能力，實(shí)現(xiàn)自噴開采；在開發(fā)后期，考慮利用壓縮機(jī)增壓開采，提高氣藏采收率。

2.3 開發(fā)層系劃分

開發(fā)區(qū)由2個井區(qū)組成，汪深1井區(qū)產(chǎn)氣層段集中在K1y3Ⅰ中，達(dá)深3井區(qū)產(chǎn)氣層段集中在K1y3Ⅱ中；產(chǎn)層平面與縱向上不存在交互，不具備劃分開發(fā)層系的物質(zhì)基礎(chǔ)，采用一套開發(fā)層系開采。

2.4 合理井網(wǎng)井距

就目前國內(nèi)外氣田開發(fā)井網(wǎng)實(shí)踐來看，氣藏井網(wǎng)開發(fā)形式主要有均勻、環(huán)狀、線狀以及不均勻等4種井網(wǎng)［1］。基于不同類型氣藏的特點(diǎn)，不均勻井網(wǎng)絕大多數(shù)應(yīng)用于斷塊、透鏡狀、裂縫性氣藏，并且在多套層系氣藏中也應(yīng)用不均勻井網(wǎng)方式。如日本吉井－東柏崎等幾個火山巖氣藏以及四川氣田，多數(shù)采用不均勻井網(wǎng)開采。

汪深1區(qū)塊火山巖儲層平面上由多個火山巖體相互疊置連片：有效儲層分布差異大，非均質(zhì)性強(qiáng)；裂縫多期次、多方向發(fā)育，平面發(fā)育程度差異大；開發(fā)井應(yīng)部署在構(gòu)造相對高部位。針對汪深1區(qū)塊火山巖氣藏的復(fù)雜地質(zhì)條件，結(jié)合國內(nèi)外氣田開發(fā)實(shí)踐，總體上采用不規(guī)則井網(wǎng)。

目前國內(nèi)外對火山巖氣藏的開發(fā)研究十分有限，可借鑒的具有參考價值的開發(fā)部署方法和經(jīng)驗(yàn)幾乎沒有，并且資料零碎無法形成完善體系。通過對松遼盆地周遍營城組露頭進(jìn)行的野外勘測結(jié)果來看，營城組野外剖面火山體分布范圍一般小于10km2。依據(jù)亞相發(fā)育規(guī)模來看，同一巖性巖相帶的厚度范圍在10～50m，側(cè)向分布范圍在30～200m，結(jié)合該區(qū)塊火山巖體分布范圍小的特點(diǎn)，火山巖氣藏的井距不宜過大。

結(jié)合國內(nèi)外氣藏開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，采用類比法、經(jīng)濟(jì)極限井距和試井分析井距3種方法及通過解剖徐深氣田已開發(fā)區(qū)塊井距的合理性，綜合確定該區(qū)合理井距600～1000m左右。徐深氣田升深2－1區(qū)塊儲層以Ⅰ＋Ⅱ類為主，井距800～1750m，832m井距井間地震顯示：火山巖儲層內(nèi)部具有非均質(zhì)性極強(qiáng)，巖性巖相橫向變化快、儲層連續(xù)性差、變化快等特征；徐深1區(qū)塊儲層以Ⅱ＋Ⅲ類為主，井距600～1200m，500m井距密井網(wǎng)解剖（見圖1）研究表明，巖相橫向范圍200～800m，火山巖儲層內(nèi)部非均質(zhì)性極強(qiáng)，連通性差。井間干擾測試，僅一對井組初步見到顯示。

圖1 徐深1區(qū)塊密井網(wǎng)巖相分布剖面圖

2.5 合理工作制度的確定

在開發(fā)氣藏的過程中，制定氣井合理工作制度是首要問題。從嚴(yán)格意義上講，氣井投入生產(chǎn)，產(chǎn)量開始逐漸遞減。應(yīng)根據(jù)氣田實(shí)際情況確定不同的生產(chǎn)參數(shù)以及合理產(chǎn)量。經(jīng)驗(yàn)配產(chǎn)法、節(jié)點(diǎn)分析法、采氣曲線配產(chǎn)法和數(shù)值模擬法等，均是目前應(yīng)用比較多的氣井配產(chǎn)方法。

根據(jù)儲層鉆遇情況、試氣試采動態(tài)特征，確定直井合理產(chǎn)量（2～4）×104m3／d，水平井合理產(chǎn)量（5～8）×104m3／d。

2.6 合理采氣速度的確定

綜合徐深氣田汪深1區(qū)塊氣層滲透率低、裂縫較發(fā)育等特點(diǎn)，該區(qū)塊為特低滲透性、致密氣藏，采氣速度應(yīng)該控制在2%以內(nèi)。

通過運(yùn)用單井模型對6種采氣速度（分別為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%和3%）下的穩(wěn)產(chǎn)年限和采出程度進(jìn)行了模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖2所示。

經(jīng)分析認(rèn)為，汪深1區(qū)塊火山巖氣藏的采氣速度控制在1.5%～2%左右比較合理。

圖2 采氣速度與預(yù)測期末采出程度關(guān)系曲線

3 汪深1區(qū)塊方案優(yōu)選及實(shí)施辦法

通過對開發(fā)方式的多方論證，合理開發(fā)層系的劃分、合理井距及氣藏開發(fā)模式以及對采氣速度等開發(fā)技術(shù)的研究，制定了汪深1區(qū)塊火山巖氣藏的初步開發(fā)方案。汪深1區(qū)塊初步開發(fā)方案采用“水平井與直井”組合方式開采，設(shè)計(jì)總井?dāng)?shù)20口，井距在600～1000m，平均900m，采氣速度1.57%，穩(wěn)產(chǎn)期為5年，方案穩(wěn)產(chǎn)期末及預(yù)測開采20年末采出程度高；方案經(jīng)濟(jì)評價結(jié)果表明財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值較高、投資回收期較短，經(jīng)濟(jì)效益較好。上述研究成果表明，所制定的氣藏開發(fā)技術(shù)政策在氣藏產(chǎn)能綜合評價方面，為火山巖氣藏的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，并且對開發(fā)方案的編制，起到了一定的指導(dǎo)性作用：①方案總體原則為整體部署、分批實(shí)施及井網(wǎng)多次成型的方式部署井網(wǎng)。②實(shí)時跟蹤調(diào)整研究。在基礎(chǔ)井網(wǎng)部署的研究基礎(chǔ)上，強(qiáng)化實(shí)時跟蹤研究，根據(jù)實(shí)施結(jié)果，進(jìn)行完善性調(diào)整部署。并在實(shí)施過程中，進(jìn)一步地開展地質(zhì)儲量核實(shí)工作，對地質(zhì)模型實(shí)時修正，不斷地完善開發(fā)方案，為正式的開發(fā)方案打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

1）該區(qū)營城組火山巖包括熔巖類和火山碎屑巖類，火山巖從基性、中性到酸性均有分布，主要巖性酸性巖為流紋巖，中基性巖為玄武巖?；鹕綆r巖相包括5種巖相和14種亞相類型。其中溢流相（54.73%）和爆發(fā)相（24.93%）為主要類型。

2）營城組三段火山巖孔隙類型主要為氣孔、溶孔和裂縫3種；儲集類型多為裂縫－孔隙型和孔隙型。裂縫以構(gòu)造縫為主，裂縫走向以北北西向及近南北向?yàn)橹?。酸性火山巖物性好于中基性火山巖；中基性巖的裂縫比酸性巖發(fā)育。該區(qū)儲層整體上都屬于中－低孔、低－特低滲儲層。

3）由于火山巖氣藏地質(zhì)條件復(fù)雜，開發(fā)難度大，因此選擇采用衰竭式開采。為了有效降低井網(wǎng)部署中的風(fēng)險，采用多次成型的方式，對區(qū)塊進(jìn)行不規(guī)則布井，形成不規(guī)則井網(wǎng)，合理井距為600～1000m。優(yōu)化的合理采氣速度為1.5%～2%，穩(wěn)產(chǎn)年限為5年，預(yù)測期末采出程度高。實(shí)施實(shí)時跟蹤調(diào)整，不斷地改善方案，降低開發(fā)方案的風(fēng)險。

4）該研究形成的方法和技術(shù)對與之相類似的火山巖氣藏開發(fā)具有良好的推廣和應(yīng)用前景。

［1］ 劉小平 .我國大中型氣田主要?dú)獠仡愋团c分布 ［J］.天然氣工業(yè)，2002，22（1）：1－5.