涪陵頁(yè)巖氣田井網(wǎng)加密技術(shù)探討

潘麒光

（中國(guó)石化江漢油田分公司石油工程技術(shù)研究院規(guī)劃研究所，湖北武漢 430000）

頁(yè)巖氣是一種潛在資源量巨大的非常規(guī)天然氣資源，具有開采技術(shù)要求高、氣流阻力比常規(guī)天然氣大、采收率比常規(guī)天然氣低的特點(diǎn)。近些年來，隨著嚴(yán)峻的能源緊張形勢(shì)和美國(guó)頁(yè)巖氣大規(guī)模開發(fā)并在天然氣產(chǎn)量中所占比例迅速增長(zhǎng)，頁(yè)巖氣資源在全世界受到了廣泛的重視。我國(guó)頁(yè)巖氣事業(yè)雖起步較晚，但發(fā)展迅速，涪陵頁(yè)巖氣田2013 年投入商業(yè)開發(fā)以來，至今已鉆探開發(fā)井500 余口，2015 年完成50×108m3產(chǎn)能建設(shè)，同時(shí)在2017 年建成百億方大氣田[1-5]。

1 目前氣田的開發(fā)形勢(shì)

涪陵頁(yè)巖氣田焦石壩區(qū)塊位于重慶市涪陵區(qū)，構(gòu)造上位于川東高陡褶皺帶萬縣復(fù)向斜東部。焦石壩區(qū)塊含氣頁(yè)巖層為五峰-龍馬溪組一段，截至2019 年10月，涪陵頁(yè)巖氣田累計(jì)投產(chǎn)420 余口井，累計(jì)產(chǎn)氣260×108m3；隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，部分井產(chǎn)量、壓力遞減快（見圖1）。低壓氣井逐年增加，氣田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)壓力大。

圖1 部分井產(chǎn)氣量與壓力曲線圖

圖2 下部氣層剩余地質(zhì)儲(chǔ)量豐度分布圖

2 井網(wǎng)加密技術(shù)的提出

焦石壩區(qū)塊下部氣層剩余地質(zhì)儲(chǔ)量豐度平均為4.69×108m3/km2，地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度5.08 %，地質(zhì)儲(chǔ)量采氣速度2.28 %。平面分布呈現(xiàn)“北高南低”的特征（見圖2）。主體區(qū)、西區(qū)剩余地質(zhì)儲(chǔ)量豐度較高，單井產(chǎn)量高，利用RTA 軟件擬合氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，預(yù)測(cè)氣井壓裂改造波及范圍，計(jì)算氣井裂縫半長(zhǎng)，根據(jù)單井控制面積結(jié)合儲(chǔ)量豐度計(jì)算動(dòng)用儲(chǔ)量。下部氣層儲(chǔ)量動(dòng)用程度僅31.3 %，具有井網(wǎng)加密潛力。

同時(shí)微地震及壓后模擬結(jié)果表明，部分區(qū)域兩口井之間儲(chǔ)量動(dòng)用程度較低，例如48 號(hào)平臺(tái)微地震結(jié)果表明單井壓裂平均縫長(zhǎng)245.5 m～319.4 m，水平方向具有加密部署井的空間（見圖3）。

經(jīng)過不斷地研究與開發(fā)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)開發(fā)井網(wǎng)會(huì)對(duì)采收率造成不同程度的影響，若井網(wǎng)距離較大，井網(wǎng)對(duì)于儲(chǔ)量控制的能力不夠，則很難實(shí)現(xiàn)充分動(dòng)用儲(chǔ)量，氣田的采收率也較低，若井網(wǎng)距離較近，則井之間的干擾情況則會(huì)較為嚴(yán)重，在一定程度上能夠保證采收率，但是經(jīng)濟(jì)效益難以保證，因此需要探索合理的井網(wǎng)布置方案。

圖3 焦頁(yè)48 平臺(tái)微地震監(jiān)測(cè)事件密度體、波及特征結(jié)果俯視圖

3 加密井國(guó)外技術(shù)調(diào)研

美國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明：加密鉆井可以增加波及面積、提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度、提高氣井的采收率，井網(wǎng)加密已經(jīng)成為開發(fā)頁(yè)巖氣藏的主要技術(shù)之一。

伊格福特頁(yè)巖目前已在南德克薩斯的約20 個(gè)縣得到開發(fā)，目前的通常做法是從同一地面平臺(tái)鉆多口水平井。開發(fā)初期井間距一般在300 m 左右，后期針對(duì)伊格福特的頁(yè)巖厚度、巖性、壓力和熱飽和度等參數(shù)對(duì)井間距進(jìn)行了調(diào)整。為了監(jiān)測(cè)井間干擾、溝通情況和全平臺(tái)泄氣效率，采取了如下措施：（1）在平臺(tái)上的一口或多口井注入化學(xué)和放射性示蹤劑。這些數(shù)據(jù)可解釋裂縫生成、擴(kuò)展、流體流動(dòng)和支撐劑充填，即了解流體傳送距離、支撐劑傳送距離和裂縫形態(tài)等。（2）微地震監(jiān)測(cè)也可用于儲(chǔ)藏改造體積的識(shí)別、量化和分布研究。（3）壓力監(jiān)測(cè)也是一種重要方法，它是在壓裂、返排和開采過程中對(duì)幾口鄰井的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定井間是否溝通。（4）投產(chǎn)后進(jìn)行數(shù)月的干擾測(cè)試，可以更好地認(rèn)識(shí)裂縫導(dǎo)流能力和有效支撐裂縫的變化。通過這些手段優(yōu)化頁(yè)巖儲(chǔ)藏拉鏈壓裂時(shí)的井間距。目前的常規(guī)做法是鉆井采用150 m 井間距，然后進(jìn)行拉鏈壓裂。

伍德福德頁(yè)巖儲(chǔ)量豐富，位于俄克拉荷馬州的阿托卡縣、Coal 縣、休斯縣和匹茲堡縣境內(nèi)的阿卡瑪盆地西部。為了提高產(chǎn)氣量，水平井沿最小水平主應(yīng)力方向鉆出，并且多級(jí)水力壓裂時(shí)采用較小的裂縫間距。水力壓裂技術(shù)進(jìn)步和（2008 年高氣價(jià)帶來的）增產(chǎn)需求促進(jìn)了多井平臺(tái)的開發(fā)，由原來2.6 km2平臺(tái)上鉆單井改為鉆5～6 口井，采用200 m 的小井距，從而在水平井間生成互相連接的裂縫網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)采用長(zhǎng)水平段鉆井（最長(zhǎng)1 611 m）和大規(guī)模減阻水多級(jí)加砂壓裂（最多22級(jí)）。在水力壓裂技術(shù)方面，采用了同步壓裂，相鄰的多井同時(shí)進(jìn)行壓裂，以提高開發(fā)效果；另一種方式是壓完一口水平井后，先不返排，然后再壓相鄰水平井，最后再一起返排，這樣可以利用前一口井中巖石基質(zhì)的高壓。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

早在2014 年涪陵頁(yè)巖氣田就開展過小井距試驗(yàn)，選取了A 平臺(tái)作為試驗(yàn)井組，A 平臺(tái)位于主體1 區(qū)北部的川東高陡褶皺帶包鸞-焦石壩背斜帶焦石壩構(gòu)造高部位。平臺(tái)上有3 口井，主要穿行在1～5 號(hào)小層，水平段長(zhǎng)度在880 m～1 590 m，其中焦頁(yè)A-1HF 和焦頁(yè)A-2HF 水平段相距300 m（見圖4）。

圖4 7 號(hào)井組井位示意圖

先期于2013 年9 月對(duì)焦頁(yè)A-2HF 進(jìn)行了壓裂（設(shè)計(jì)22 段，完成13 段），采用“酸液+減阻水+膠液”造復(fù)雜縫網(wǎng)的改造模式，單段平均液量1 708.5 m3，平均砂量67.2 m3，測(cè)試無阻流量15.3×104m3/d。2014 年6 月完成焦頁(yè)A-1HF 全井17 段施工，采用與鄰井相同壓裂工藝模式，適當(dāng)減小液量以降低對(duì)鄰井的干擾，單段施工液量控制在1 600 m3以內(nèi)，整體加砂較為順暢，單段平均液量1 582.6 m3，平均砂量54.9 m3，測(cè)試無阻流量37.8×104m3/d。施工壓力較平穩(wěn)，裂縫延伸順暢，壓裂施工曲線特征與鄰井類似。鄰井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及井間示蹤劑監(jiān)測(cè)顯示：壓裂期間存在明顯干擾，300 m～1 350 m范圍內(nèi)焦頁(yè)A-2HF、B-4HF、A-3HF 等鄰井均受到焦頁(yè)A-1HF 壓裂不同程度影響，在一定時(shí)間段內(nèi)壓力、產(chǎn)量波動(dòng)，壓后恢復(fù)至正常水平，目前生產(chǎn)期間未見干擾。通過數(shù)值模擬計(jì)算焦頁(yè)A-1HF 井加密后預(yù)測(cè)井組可采儲(chǔ)量由原先的3.59×108m3增加到5.14×108m3，新增可采儲(chǔ)量1.55×108m3。小井距試驗(yàn)結(jié)果（見表1）表明，在涪陵頁(yè)巖氣田開展井網(wǎng)加密技術(shù)具有一定的可行性。

表1 A 平臺(tái)加密前后井組可采儲(chǔ)量對(duì)比

5 結(jié)論

（1）加密井可以增加波及面積和鄰井縫網(wǎng)的復(fù)雜程度，改善鄰井開發(fā)效果，提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度和氣井的采收率。

（2）在涪陵頁(yè)巖氣田小井距試驗(yàn)中，通過鄰井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及井間示蹤劑監(jiān)測(cè)顯示：小井距井在壓裂期間，周圍鄰井會(huì)受到其不同程度的影響，周圍鄰井在一定時(shí)間段內(nèi)壓力、產(chǎn)量波動(dòng)，壓后恢復(fù)至正常水平，井組在正常生產(chǎn)期間未見干擾。