鹽湖超淺層小型氣田開(kāi)發(fā)優(yōu)化部署研究

宋維春，阿雪慶，李拉毛才旦，孫 勇

（中國(guó)石油青海油田公司，甘肅敦煌736202）

1 氣區(qū)概況

圖1 鹽湖氣田區(qū)域構(gòu)造Fig.1 Region structure of Yanhu Gas Field

鹽湖氣田位于柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)，構(gòu)造屬于坳陷北斜坡亞區(qū)鴨湖—鹽湖構(gòu)造帶上的一個(gè)3 級(jí)構(gòu)造（圖1）。鹽湖氣田是第四系生物成因氣藏，湖泊沉積相，主要發(fā)育有濱、淺湖亞相，灘砂、壩砂和泥灘沉積微相；儲(chǔ)層具有高孔隙度、中—低滲透率的特點(diǎn)；巖性以含泥粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，夾少量細(xì)砂巖，碎屑顆粒膠結(jié)程度低，欠壓實(shí)，易松散；蓋層為泥巖層；氣藏屬邊水環(huán)繞的層狀氣藏。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)鹽湖氣田重新評(píng)價(jià)認(rèn)識(shí)，氣田儲(chǔ)集層平均孔隙度38.2%，平均滲透率67.6×10-3μm2，確定儲(chǔ)量單元30 個(gè)，疊合含氣面積12 km2，氣層分布在57～416 m井深范圍內(nèi)，有效厚度為70.86 m，核實(shí)地質(zhì)儲(chǔ)量23×108m3，平均單井日產(chǎn)量0.6×104m3。分析論證認(rèn)為，氣田具有一定的開(kāi)發(fā)潛力，需進(jìn)行開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)，科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)、有效的井網(wǎng)部署應(yīng)以提高氣田動(dòng)用儲(chǔ)量、采收率、采氣速度、穩(wěn)產(chǎn)年限和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)[1]，因此，需進(jìn)行井網(wǎng)優(yōu)化部署研究。

2 開(kāi)發(fā)方式論證

和同是柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)的澀北氣田相比，多期大規(guī)模水進(jìn)水退的沉積歷程造成了砂、泥巖的頻繁薄互層，儲(chǔ)層縱向和平面非均質(zhì)性較強(qiáng)，物性差異大，氣水過(guò)渡帶長(zhǎng)，氣水邊界不規(guī)則[2]等相似特點(diǎn)，但鹽湖氣田也具有不同地質(zhì)特征，需確定合理開(kāi)發(fā)方式，最大限度提高氣田開(kāi)發(fā)效果。

1）氣藏埋藏較淺。縱向上含氣小層埋深57～416 m，屬國(guó)內(nèi)少有的超淺層氣藏，地層壓力0.6～4.8 MPa，需增壓開(kāi)采。

2）氣藏含氣面積較小。各氣層的含氣面積0.65～8.72 km2，平均僅3.2 km2，由于儲(chǔ)層平面上連通性較好，考慮井間干擾因素，儲(chǔ)量單元部署井?dāng)?shù)有限。

3）氣藏規(guī)模較小。氣藏儲(chǔ)量18.37×108m3，考慮氣田的采氣成本和經(jīng)濟(jì)效益，鹽湖氣田開(kāi)發(fā)不能參照一般規(guī)模氣田進(jìn)行井網(wǎng)部署、地面配套和管理模式，需采用簡(jiǎn)潔有效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的開(kāi)發(fā)方式。

依據(jù)氣田的地質(zhì)特征，參考國(guó)內(nèi)外淺層氣田的開(kāi)發(fā)方式，為實(shí)現(xiàn)氣田效益開(kāi)發(fā)和穩(wěn)定生產(chǎn)，需確定合理的開(kāi)發(fā)方式。

1）鹽湖氣田屬自生自儲(chǔ)的干氣氣藏，以彈性氣驅(qū)驅(qū)動(dòng)為主。在國(guó)內(nèi)外，這種氣田均采用衰竭式開(kāi)采方式開(kāi)發(fā)[3]。因此，鹽湖氣田采取衰竭式開(kāi)發(fā)，但氣藏埋深淺，地層壓力相對(duì)較低，為提高氣田采收率，氣田開(kāi)采時(shí)需增壓外輸[4]。

2）氣田儲(chǔ)層含氣井段長(zhǎng)，氣水界面不統(tǒng)一，為了克服層間干擾、改善開(kāi)發(fā)效果[5-6]，充分發(fā)揮各氣層潛力，需合理劃分開(kāi)發(fā)層系與射孔單元，同層組做為一個(gè)射孔單元，減小層間干擾，為氣田開(kāi)發(fā)動(dòng)用次序的安排奠定基礎(chǔ)。

3）參照澀北氣田開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，合理配產(chǎn)應(yīng)考慮自然產(chǎn)能、防砂工藝、攜液等因素，盡可能單井穩(wěn)定生產(chǎn)，并確保各個(gè)開(kāi)發(fā)層組的均衡采氣，綜合各因素依照開(kāi)發(fā)層組的劃分進(jìn)行配產(chǎn)[7]。

4）優(yōu)化井網(wǎng)部署。含氣面積小，各層可部署井?dāng)?shù)有限，一是考慮同層組多層合采，二是考慮先開(kāi)發(fā)下部層組，后期通過(guò)調(diào)層上返開(kāi)發(fā)上部層組，通過(guò)2種方式減少開(kāi)發(fā)井?dāng)?shù)，從而減少地面配套，降低采氣成本。

3 井網(wǎng)部署研究

3.1 布井方式論證

布井方式是氣田開(kāi)發(fā)中最關(guān)鍵的技術(shù)政策之一，它的合理與否直接影響到氣田的開(kāi)發(fā)水平和經(jīng)濟(jì)效益[8]。鹽湖氣田含氣主要受背斜構(gòu)造控制，天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量主要在構(gòu)造高部位集中分布，78%左右的儲(chǔ)量分布在構(gòu)造高部位3 km2范圍內(nèi)，因此，需采用沿構(gòu)造軸線、占高點(diǎn)、頂密邊稀不均勻布井方式。鹽湖氣田屬于高孔中高滲，低豐度，橫向連通性好，單井影響范圍較大，原則上可采用較大井距布井，但由于氣田含氣面積較小，儲(chǔ)層易出砂且為邊水環(huán)繞，因此，必須保持合理井距。氣藏井距設(shè)計(jì)一是滿足合理采速與氣田的產(chǎn)量規(guī)劃任務(wù)，在合理配產(chǎn)的基礎(chǔ)上，確定井?dāng)?shù)與井距；二是根據(jù)儲(chǔ)量豐度，參考澀北氣田布井方式總體上采用頂密邊稀的非均勻井網(wǎng)；三是為了抑制邊水的推進(jìn)，射孔層位必須遠(yuǎn)離氣水邊界。

對(duì)于邊水氣藏，井網(wǎng)部署對(duì)開(kāi)發(fā)效果影響很大，如果距邊水較近，則氣井容易受邊水推進(jìn)影響。前蘇聯(lián)已開(kāi)發(fā)36個(gè)邊水氣田開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明，布井面積/含氣面積的比值對(duì)于邊水控制影響很大[9]。當(dāng)布井面積/含氣面積=0.1～0.3時(shí)，氣藏采收率高達(dá)95%以上；如果井位部署距離邊水近，將導(dǎo)致邊水快速推進(jìn)，嚴(yán)重影響氣田生產(chǎn)。如S氣田邊部井距邊水200 m，布井面積/含氣面積=0.5，過(guò)早水淹，采收率僅為46%。鹽湖氣田邊水具有一定活躍性，選用布井面積/含氣面積=0.3 較為合理，依據(jù)鹽湖氣田含氣面積大小，布井距邊水距離300～500 m。

同屬柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)，地質(zhì)特征較為相似的澀北氣田未動(dòng)用儲(chǔ)量布井原則是：盡可能沿軸線，應(yīng)盡量選擇構(gòu)造高部位作為鉆井的有利部位[10]，頂密邊稀布井，井距500～800 m左右；井位距離氣水邊界400～1 200 m，平均800 m 左右[11]。借鑒澀北氣田布井原則，結(jié)合鹽湖氣田實(shí)際，設(shè)計(jì)了3 套布井方式（表1、圖2～4）：①考慮各小層的氣水界面采用頂密邊稀布井，井距400～500 m；②沿構(gòu)造等高線環(huán)形布井，井距500～600 m；③沿氣藏的軸部均勻布井，井距700 m。

通過(guò)不同布井方式的開(kāi)發(fā)指標(biāo)對(duì)比，在井?dāng)?shù)相同的情況下，頂密邊稀布井方式穩(wěn)產(chǎn)年限最長(zhǎng)（19 a），采出程度最高（63.30%），環(huán)形布井方式穩(wěn)產(chǎn)年限最短（14 a），采出程度最低（54.78%），最終確定為：①盡可能沿軸線、占高點(diǎn)，頂密邊稀布井，井距400～500 m；②井位距離氣水邊界300～500m，平均400 m左右。

表1 不同布井方式開(kāi)發(fā)指標(biāo)對(duì)比Table 1 Comparison of development indexes of different well distribution modes

圖2 鹽湖氣田頂密邊稀井網(wǎng)部署Fig.2 Well pattern deployment in the shape of dense at the top and sparse at edge in Yanhu Gas Field

圖3 鹽湖氣田環(huán)形井網(wǎng)部署Fig.3 Annular well pattern deployment in Salt Lake Gas Field

圖4 鹽湖氣田均勻井網(wǎng)部署Fig.4 Uniform well pattern deployment in Yanhu Gas Field

3.2 井網(wǎng)部署設(shè)計(jì)

依照國(guó)內(nèi)多層油氣藏的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合地質(zhì)特征較為相似的澀北氣田開(kāi)發(fā)實(shí)際，按照疏松砂巖多層氣藏的開(kāi)發(fā)層組劃分原則[12]：①同時(shí)射開(kāi)投產(chǎn)的一組氣層，可視為同一動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；②開(kāi)發(fā)層組間的隔層厚度在5 m以上，以確保單元間分隔的可靠性；③每個(gè)層組的跨度應(yīng)小于70 m，保證層組上下的壓力差不會(huì)過(guò)大，以利于控制合理生產(chǎn)壓差和主動(dòng)防砂。

鹽湖氣田含氣井段長(zhǎng)，壓力系統(tǒng)差異大，劃分兩套深淺開(kāi)發(fā)層系以便氣田開(kāi)發(fā)動(dòng)用次序的安排。兩套開(kāi)發(fā)層系共劃分6個(gè)開(kāi)發(fā)層組30個(gè)小層（表2、圖5）。

表2 鹽湖氣田開(kāi)發(fā)層組劃分Table 2 Division of development layers of Yanhu Gas Field

圖5 鹽湖氣田縱向?qū)酉祫澐郑?∶2 000）Fig.5 Division of Longitudinal Strata in Yanhu Gas Field（1∶2 000）

依據(jù)各小層含氣面積、儲(chǔ)量評(píng)價(jià)和層組劃分，考慮采氣成本、管理模式和氣田穩(wěn)產(chǎn)等因素，論證氣田開(kāi)發(fā)井網(wǎng)。因氣田層多、層間封隔性較好，開(kāi)發(fā)部署應(yīng)突出發(fā)揮主力氣層的作用，對(duì)于面積大、儲(chǔ)量多、集中分布的氣層進(jìn)行合理組合，充分借鑒多層合采在澀北取得的較好應(yīng)用成效，提高開(kāi)發(fā)效果。將面積小的氣層單獨(dú)組合射孔單元，避免由于邊水推進(jìn)不均影響主力層產(chǎn)量發(fā)揮。如果按照常規(guī)氣田的開(kāi)發(fā)模式，各層組均部署一套井網(wǎng)同時(shí)開(kāi)發(fā)，氣田井?dāng)?shù)較多，會(huì)增加氣田的采氣成本和后期管理難度；如果參照澀北氣田油套同采方式，油管開(kāi)采下部層組、套管開(kāi)采上部層組，勢(shì)必會(huì)減少開(kāi)發(fā)井?dāng)?shù)，但鹽湖氣田地層壓力較低，需要增壓開(kāi)采，由于各層組壓力差異較大，同時(shí)開(kāi)采會(huì)影響地面增壓效果，甚至無(wú)法同時(shí)增壓，接替上返即可實(shí)現(xiàn)氣田儲(chǔ)量分期動(dòng)用和持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)，又可減少投資成本和分級(jí)增壓難度。

通過(guò)上述對(duì)比認(rèn)為，鹽湖氣田一個(gè)層組部署一套井網(wǎng)，采用由深至淺的開(kāi)發(fā)方式，接替上返生產(chǎn)較為合理。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)井12口，其中，Ⅵ層組布新井1口；Ⅴ層組布新井4 口；Ⅳ層組布新井1 口；Ⅲ層組布新井6 口。當(dāng)開(kāi)發(fā)到一定程度后，Ⅴ層組壓力降至與Ⅱ?qū)咏M接近、Ⅲ層組壓力降至與Ⅰ層組接近時(shí)，Ⅴ層組2口井上返至Ⅱ?qū)咏M生產(chǎn)，Ⅲ層組3口井上返至Ⅰ層組生產(chǎn)。

3.3 開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)

參照淺層油氣田開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，鹽湖氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中氣井易出水出砂[13]，要同時(shí)滿足攜液和控砂的需求，必須在兩者之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，需確定氣井的合理工作制度，優(yōu)化配產(chǎn)[14-15]。依據(jù)井網(wǎng)優(yōu)化部署結(jié)果，開(kāi)展數(shù)值模擬，預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)指標(biāo)（圖6）。共部署開(kāi)發(fā)井12口，平均單井配產(chǎn)1.2×104m3/d，形成產(chǎn)能規(guī)模0.46×108m3，目標(biāo)產(chǎn)量1.5×104m3/d，目標(biāo)產(chǎn)能0.6×108m3。2012年產(chǎn)氣量0.126×108m3，2013年產(chǎn)氣量0.46×108m3，后期產(chǎn)量遞減率10%，生產(chǎn)期10 a，累計(jì)產(chǎn)氣3.13×108m3。

圖6 開(kāi)發(fā)方案指標(biāo)預(yù)測(cè)曲線Fig.6 Prediction curves of development scheme index

4 結(jié)論

1）鹽湖氣田屬于超淺層小型氣田，需從井網(wǎng)部署、地面配套和運(yùn)行管理等方面探索一種適合氣田特征的、簡(jiǎn)潔實(shí)用的開(kāi)發(fā)模式，達(dá)到效益最佳，提高最終采收率的目的。

2）鹽湖氣田采用頂密邊稀的布井方式，設(shè)計(jì)一個(gè)層組，一套井網(wǎng)，采用由深至淺的開(kāi)發(fā)方式，接替上返生產(chǎn)較為合理。

3）超淺層小型氣藏的開(kāi)發(fā)先例國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)，開(kāi)發(fā)后需緊密跟蹤氣藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)，綜合評(píng)價(jià)氣田開(kāi)發(fā)效果，不斷優(yōu)化和調(diào)整開(kāi)發(fā)對(duì)策，提高氣田最終采收率。