東勝氣田盒2+3段儲層改造方式優(yōu)選

張占楊　張澤均　劉緒鋼

（1.中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南　鄭州　450006；2.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南　鄭州　450000）

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東勝氣田盒2+3段儲層改造方式優(yōu)選

張占楊1張澤均2劉緒鋼1

（1.中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州450006；2.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州450000）

摘要東勝氣田構(gòu)造復(fù)雜，裂縫發(fā)育，下石盒子組為沖積扇平原辮狀河沉積，其中盒2+3段為主要產(chǎn)氣層位，儲層改造難度較大。加砂壓裂盒2+3段儲層，易溝通下部盒1段水層，造成產(chǎn)液量升高，產(chǎn)氣量減小。針對這一情況，通過構(gòu)造特征分析，明確了裂縫的發(fā)育情況；根據(jù)沉積特征，結(jié)合鉆井情況，明確了盒2+3段、盒1段砂體與泥巖隔層的疊置關(guān)系以及隔層的分布。根據(jù)構(gòu)造和沉積的特征，可通過小規(guī)模加砂壓裂方式對盒3段進(jìn)行儲層改造。對于盒2段儲層，其壓裂點(diǎn)與盒1段水層之間地層厚度大于24 m，泥巖隔層厚度大于12 m，可通過小規(guī)模加砂壓裂進(jìn)行改造，否則盒2段儲層需要進(jìn)行酸化改造。

關(guān)鍵詞東勝氣田構(gòu)造特征沉積特征小規(guī)模加砂壓裂酸化改造

0　引言

東勝氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡、伊盟隆起交界部位，主體在伊盟隆起帶；行政區(qū)劃屬于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，面積為527 km2。氣田所處鄂北地區(qū)為長期繼承性古隆起區(qū)，一直被認(rèn)為是鄂北油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)［1-4］。晚古生代沉積前，該區(qū)一直處于長期隆起狀態(tài)，屬于基巖隆起區(qū)。至晚石炭世接受沉積以來，上古生界不同層位由南向北超覆于太古—元古界基底之上，先后沉積了石炭系太原組、二疊系山西組、上下石盒子組及石千峰組地層，中生代相繼沉積了三疊系、侏羅系及白堊系，缺失新生界沉積［5］。太原組和山西組發(fā)育的泥巖、煤層是本區(qū)主要的烴源巖，山西組、石盒子組及石千峰組發(fā)育的砂巖和泥巖分別構(gòu)成了東勝氣田天然氣的主要儲集層和蓋層。

根據(jù)氣田多年的氣藏評價及鉆井試氣效果分析，盒2+3段儲層為純氣層，是本區(qū)的主力產(chǎn)氣層位，盒2、盒3段劃分為盒21、盒22、盒31、盒32小層。儲層經(jīng)過不同的方式改造，試氣產(chǎn)量及產(chǎn)液量差異較大，受改造方式影響較大。以J11P11H井為例，壓裂單段加砂14.8 m3，規(guī)模較小，但產(chǎn)液量為26.7 m3/d；J66P11H井單段加砂13 m3，產(chǎn)液量為2.1 m3/d，研究認(rèn)為本區(qū)特殊的構(gòu)造及沉積特征為影響儲層改造效果的主要因素。

1　構(gòu)造特征

東勝氣田受區(qū)域構(gòu)造演化影響，形成了早期基底南東低、北西高的古構(gòu)造形態(tài)，晚期差異抬升導(dǎo)致地層倒轉(zhuǎn)，地層由早期的北西高南東低轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)今的南西低、北東高構(gòu)造格局［6］。

由于早期構(gòu)造運(yùn)動，區(qū)內(nèi)發(fā)育多條受構(gòu)造應(yīng)力場作用形成的擠壓褶皺帶以及鼻狀隆起等。走向與泊爾江海子近平行，平面上呈掃帚狀展布（圖1）。它們于加里東期初具雛形，燕山期在南北向擠壓應(yīng)力場作用下，隆升幅度進(jìn)一步加大并定型。

圖1　東勝氣田T9d構(gòu)造圖

區(qū)內(nèi)發(fā)育多組斷裂，而且斷裂級別差異較大。其中最大的一級斷裂為近東西向展布的泊爾江海子斷裂，二級斷裂分別是北部的納林溝斷裂和南部的蘇布爾嘎斷裂，為泊爾江海子斷裂的共軛剪切斷裂。另外，在泊爾江海子斷裂以北區(qū)域主要發(fā)育走向與之平行的伴生斷裂。在北部納林溝斷裂東西兩側(cè)亦發(fā)育多組三級小斷裂。同時在泊爾江海子斷裂南北兩翼，發(fā)育與蘇布爾嘎斷裂平行的柴登斷裂。伴隨區(qū)內(nèi)斷裂及褶皺的形成，區(qū)內(nèi)目的層微裂縫普遍發(fā)育，構(gòu)造轉(zhuǎn)折端表現(xiàn)更為明顯，對儲層改造影響較大，也是造成儲層改造方式與其他地區(qū)存在差異的原因之一。

2　沉積特征

儲層改造方式除受到構(gòu)造特征的影響，還受到下石盒子組特殊的砂體及隔層分布等沉積特征的影響。

2.1砂體沉積特征

下石盒子組盒3段、盒2段、盒1段為沖積扇平原辮狀河沉積，包括河道、泛濫平原微相。平面上河道較窄，砂體變化較快，垂向厚度較大。沉積物是中厚層塊狀砂礫、含礫中粗砂為主的河道砂質(zhì)沉積和廣泛分布的泛濫平原泥質(zhì)沉積。

根據(jù)砂體及泥巖隔層的垂向分布特點(diǎn)，盒3段、盒2段、盒1段劃分為6種砂體及泥巖隔層沉積模式（圖2）；① 模式a：盒3段、盒2段、盒1段多期河道疊置，砂體較發(fā)育；② 模式b：盒2段為泛濫平原泥巖沉積，盒3與盒1段為河道沉積；③ 模式c：盒1段下部為河道沉積，上部為泛濫平原泥巖沉積，盒2段下部為河道砂體沉積；④ 模式d：盒1段下部為河道沉積，上部為泛濫平原泥巖沉積，盒2段上部為河道砂體沉積，下部為泛濫平原泥巖沉積；⑤ 模式e：盒1段與盒2段河道疊置，砂體連續(xù)沉積，盒21段和盒22段砂體同時發(fā)育；⑥ 模式f：盒1段與盒2段河道疊置，砂體連續(xù)沉積，但盒22段砂體不發(fā)育。不同的沉積模式，改造方式也存在差異。

2.2泥巖隔層分布特征

圖2　下石盒子組沉積模式圖

上石盒子組主要發(fā)育泥巖隔層，孔滲性差，對流體能起到遮擋作用。氣水同層或水層，可以通過控制縫高壓裂技術(shù)，利用隔層充當(dāng)天然屏障，防止壓開高含水層，可以起到很好的增產(chǎn)效果，有利于水平井的壓裂開發(fā)［7］。

盒1段與盒2段儲層之間的泥巖隔層對分隔氣層與水層起到至關(guān)重要的作用，尤其對后期儲層改造有較大的影響，厚度較大的泥巖隔層可以有效地防止壓穿溝通盒2段儲層及盒1段水層。隔層厚度主要分布在4～20 m。泥巖隔層厚度較大的區(qū)域分布在氣田西部錦82、錦66井附近和東部錦14、錦19、錦36井附近。

3　儲層改造方式優(yōu)選

針對儲層的特征，選用合理的改造措施對提高增產(chǎn)效果有明顯作用。致密砂巖氣層改造技術(shù)方法可分為加砂壓裂技術(shù)、噴砂射孔技術(shù)、高能氣體壓裂技術(shù)和酸化技術(shù)等。

東勝氣田屬于致密砂巖氣田，儲層連續(xù)性較差、含氣砂體變化較快、非均質(zhì)性較強(qiáng)，具有低孔、低滲、低壓的特點(diǎn)，僅靠產(chǎn)層的自身能量難以實(shí)現(xiàn)快速徹底地產(chǎn)出氣體，儲層改造工藝的難度較大。通過多年不斷的研究、大規(guī)模試驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用，探索總結(jié)出一套基本適應(yīng)于東勝氣田的儲層改造工藝，即加砂壓裂改造和酸化改造技術(shù)，現(xiàn)場施工后取得了一定的效果，達(dá)到儲層改造的目的。

3.1加砂壓裂改造

加砂壓裂改造的基本原理是在地面用壓裂泵車，以高于儲層吸入的速率，從套管或油管內(nèi)向井內(nèi)注入壓裂液，使井眼內(nèi)的壓力增高，一直達(dá)到克服地層的地應(yīng)力和巖石張力強(qiáng)度，巖石產(chǎn)生破裂，形成水力裂縫；為了使壓裂縫獲得高的導(dǎo)流能力，在壓裂液中加入一定粒徑的高強(qiáng)度固體支撐劑壓裂砂，隨壓裂液的流動被帶入裂縫中，使裂縫內(nèi)保持較強(qiáng)的滲流能力［7］38。由于被支撐的高導(dǎo)流能力的裂縫可延伸至井眼以外幾十米乃至上千米，從而達(dá)到擴(kuò)大儲層滲流面積，提高致密砂巖氣井產(chǎn)量的目的。

構(gòu)造運(yùn)動導(dǎo)致目的層裂縫廣泛存在，盒2+3段儲層壓裂易溝通下部盒1段水層，氣井產(chǎn)液量增大，導(dǎo)致水淹。為了避免溝通盒1段水層，達(dá)到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的，應(yīng)減小加砂規(guī)模，并根據(jù)儲層的特性合理優(yōu)化組合泵壓和排量等參數(shù)，對儲層小規(guī)模精細(xì)改造。

在壓裂規(guī)模一定的前提下，下石盒子組砂巖及泥巖隔層沉積特征為盒2+3段產(chǎn)氣量及產(chǎn)液量的主要影響因素。研究認(rèn)為以下兩種情況可以加砂壓裂：① 盒3段與盒1段之間砂層或泥巖隔層厚度較大（圖3a、圖3b），盒3段儲層加砂壓裂改造難以溝通盒1段水層，產(chǎn)液量小，因此盒31段、盒32段可以通過加砂壓裂進(jìn)行儲層改造；② 盒1段上部發(fā)育泥巖，盒21段、盒22段砂體發(fā)育，盒2段全段可以加砂壓裂（圖3c）；盒1段上部發(fā)育砂巖，盒21段發(fā)育泥巖，盒22段儲層可以進(jìn)行壓裂改造（圖3d）。即盒2與盒1段泥巖隔層厚度大于12 m，且之間地層厚度大于24 m，可以進(jìn)行加砂壓裂，平面上主要分布于錦82、錦66、錦14、錦19、錦36井附近區(qū)域。

圖3　下石盒子組儲層發(fā)育模式圖

3.2酸化改造技術(shù)

酸化改造技術(shù)是向地層注入一定濃度的酸液，通過酸液與地層中鉆井泥漿、濾液和地層中的鈣質(zhì)、泥質(zhì)等可酸蝕成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到清除氣層孔隙中污染和擴(kuò)大孔隙的作用，擴(kuò)大并溝通裂縫，減小了氣流進(jìn)入井眼的阻力，提高氣井的產(chǎn)量［8］。酸化技術(shù)的作用主要在于解堵，即解除鉆井液和濾液滲入氣層產(chǎn)生的傷害堵塞。

盒1段上部砂體發(fā)育（圖3e、圖3f），盒2段儲層改造不能通過加砂壓裂進(jìn)行。由于裂縫普遍存在，即使小規(guī)模加砂壓裂，也會造成壓穿盒1段水層，因此需要通過酸化改造進(jìn)行求產(chǎn)。

氣田儲層物性相對較好，盒2段孔隙度分布區(qū)間為4.5%～20.5%，平均為9.6%。經(jīng)實(shí)鉆及試氣證實(shí)，儲層酸化改造獲得高產(chǎn)，需滿足一定的電性、物性條件，GR小于57 API，AC大于268 μs/m，LLD大于17 Ω·m，CNL小于17%，POR大于15%。J66P8H井進(jìn)行酸化改造獲得高產(chǎn)，試氣無阻流量為11.931 4×104m3/d；J11-3直井盒2段物性相對較差，酸化改造產(chǎn)氣量較低，試氣無阻流量為0.043 3 ×104m3/d（表1）。

表1　驗(yàn)證井儲層參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3.3應(yīng)用效果分析

根據(jù)研究成果，針對不同的儲層發(fā)育特征，選用相應(yīng)的改造方式。例如JPH-12井，盒2段全段發(fā)育砂巖，盒1段上部發(fā)育泥巖，根據(jù)儲層發(fā)育模式c進(jìn)行小規(guī)模加砂壓裂，平均每段加砂14 m3（圖4），試氣單井產(chǎn)氣量為3.9×104m3/d，產(chǎn)液為4 m3/d，取得了良好的效果。

圖4　JPH-12井儲層發(fā)育及壓裂剖面圖

4　結(jié)論

1）東勝氣田構(gòu)造、砂體沉積特征及隔層的分布決定了盒2+3段的儲層改造方式為小規(guī)模加砂壓裂和酸化改造。

2）加砂壓裂：盒3段儲層可以加砂壓裂；盒1段上部為泥巖沉積，盒2段儲層可以進(jìn)行加砂壓裂改造；盒1段上部發(fā)育砂巖，盒21段發(fā)育泥巖，盒22段儲層可以加砂壓裂，即盒2與盒1段泥巖隔層厚度大于12 m，且之間地層厚度大于24 m，盒2段儲層可以進(jìn)行壓裂改造。

3）酸化改造：盒1段上部為砂巖沉積，且盒21段發(fā)育砂巖，盒2段儲層只能通過酸化改造求產(chǎn)。

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（編輯：盧櫟羽）

修訂回稿日期：2016-05-18

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：2095-1132（2016）03-0024-04

doi：10.3969/j.issn.2095-1132.2016.03.006

作者簡介：張占楊（1985-），碩士，助理工程師，從事天然氣開發(fā)地質(zhì)工作。E-mail：zhanyang.85@163.com。