復(fù)雜斷塊氣藏合理開(kāi)發(fā)方式研究

黃發(fā)海

（中石油大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠(chǎng)，黑龍江大慶166405）

N 氣田含氣面積 44.3km2，探明儲(chǔ)量 33.82×108m3，目前僅投產(chǎn)氣井2口，開(kāi)發(fā)潛力較大，但受斷層切割影響，儲(chǔ)層發(fā)育連續(xù)性差，氣藏規(guī)模較小，儲(chǔ)量豐度低，外加氣田處于松花江流域，地面條件復(fù)雜，氣田有效動(dòng)用難度大。為此，通過(guò)對(duì)N氣田水平井、斜井等開(kāi)發(fā)方式的可行性評(píng)價(jià)，優(yōu)選井網(wǎng)與儲(chǔ)層匹配的最佳開(kāi)發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)氣藏儲(chǔ)量的有效動(dòng)用。

1 氣田概況

N 氣田主體區(qū)位于長(zhǎng)春嶺背斜構(gòu)造東部，構(gòu)造形態(tài)為南北向斷層切割背斜形成的地壘斷塊，沿背斜軸向形成脊部高、兩翼陡的拱型地壘,T2 層以下斷層走向?yàn)楸薄睎|向，少數(shù)為近南北向，大部分為正斷層，延伸長(zhǎng)度2～6km，多數(shù)斷距15～100m，最大斷距120m；氣田主要發(fā)育扶楊油層，有效厚度軸部較厚、翼部變薄，砂體的延伸方向以北東—南西向?yàn)橹?，縱向上發(fā)育40個(gè)砂體，有效儲(chǔ)層23個(gè)，有效儲(chǔ)層鉆遇率低，砂體連續(xù)性差。

2 開(kāi)發(fā)方式評(píng)價(jià)

N氣田儲(chǔ)層發(fā)育層多而薄，橫向連續(xù)性差，加之?dāng)鄬影l(fā)育，氣藏規(guī)模較小、儲(chǔ)量豐度低，且位于松花江流域，地面條件復(fù)雜，屬于難采儲(chǔ)量。在開(kāi)發(fā)方式上，需結(jié)合地面條件選擇斜井、水平井及直井相結(jié)合的布井方式，使井網(wǎng)與儲(chǔ)層匹配，實(shí)現(xiàn)氣藏儲(chǔ)量的有效動(dòng)用，從而提高氣藏開(kāi)發(fā)效果。

2.1 水平井適應(yīng)性評(píng)價(jià)

N氣田儲(chǔ)層層多且薄，不穩(wěn)定，直井開(kāi)發(fā)效果不明顯，對(duì)于砂體呈片狀發(fā)育的FI5、FI7、YI7 幾個(gè)砂體可部署水平井，其他砂體不穩(wěn)定區(qū)域可考慮斜井。

考慮到儲(chǔ)層鉆遇率的問(wèn)題，當(dāng)儲(chǔ)層厚度小于6m時(shí)鉆水平井風(fēng)險(xiǎn)過(guò)大，而當(dāng)儲(chǔ)層厚度過(guò)大時(shí)，水平井與直井產(chǎn)能替換比會(huì)過(guò)小，而鉆水平井費(fèi)用比直井費(fèi)用大。因此部署水平井的儲(chǔ)層厚度不宜過(guò)大。

通過(guò)對(duì)N 氣田地質(zhì)特征分析，從以下幾個(gè)方面分析該區(qū)水平井適用的地質(zhì)條件：

（1）儲(chǔ)層厚度：儲(chǔ)層厚度1.6～53.6m，平均19.1m，厚度較薄，水平井相對(duì)直井可獲得較高的增產(chǎn)倍比；同時(shí)儲(chǔ)層厚度又大于6m，有利于控制水平段井眼軌跡。但部分儲(chǔ)層厚度過(guò)小，小于6m，故而水平井段井眼軌跡較難控制。

（2）儲(chǔ)層連續(xù)性。N氣田砂體多呈透鏡狀發(fā)育，僅幾個(gè)主力層呈片狀發(fā)育，對(duì)地面條件復(fù)雜、儲(chǔ)層片狀發(fā)育的區(qū)域可部署水平井，從而擴(kuò)大連通范圍，增加可動(dòng)用儲(chǔ)量，提高氣藏儲(chǔ)量動(dòng)用程度及單井產(chǎn)能，減少鉆井?dāng)?shù)量及地面基建等投資。

（3）儲(chǔ)層的各向異性的影響。由于儲(chǔ)層垂向滲透率越大則水平井效果越明顯，而各向異性系數(shù)越大則水平井效果越差。如果儲(chǔ)層裂縫不發(fā)育，且儲(chǔ)層垂向滲透率小，對(duì)儲(chǔ)層水平井產(chǎn)能影響較大。

（4）儲(chǔ)層深度。從工藝角度考慮，水平井鉆、完井液如果返排不暢則易形成地層污染，對(duì)水平井產(chǎn)能構(gòu)成影響。N 氣田儲(chǔ)層較淺，深度750～890m，有利于水平井鉆、完井液返排，減輕儲(chǔ)層污染。

2.2 斜井適應(yīng)性評(píng)價(jià)

（1）N 氣田發(fā)育兩套層系、40 個(gè)砂體，有效儲(chǔ)層23個(gè)，儲(chǔ)層發(fā)育較多，但單層厚度較小，平均單層厚度僅為0.8m；統(tǒng)計(jì)已完鉆井有效儲(chǔ)層鉆遇率較低，其中鉆遇率大于50%的砂體僅有3個(gè)，表明該區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育極不穩(wěn)定，砂體連續(xù)性較差。因此，從儲(chǔ)層發(fā)育狀況分析，為充分利用儲(chǔ)層，N氣田比較適合部署斜井，尤其砂體不穩(wěn)定區(qū)域。

（2）從地面條件分析，N 氣田位于松花江流域，地面條件復(fù)雜，鉆斜井可以減少鉆井井?dāng)?shù)，增加儲(chǔ)層鉆遇厚度和可動(dòng)用的地質(zhì)儲(chǔ)量。

3 產(chǎn)能對(duì)比分析

以N氣田N2井為例分別計(jì)算直井、斜井與水平井的產(chǎn)能，從計(jì)算結(jié)果可以看出當(dāng)斜井井斜角為0°時(shí)，斜井產(chǎn)能與直井一致，當(dāng)斜井井斜角向90°接近時(shí)，斜井產(chǎn)能向水平井產(chǎn)能接近；當(dāng)水平井長(zhǎng)度過(guò)小時(shí)，水平井產(chǎn)能甚至可能小于斜井產(chǎn)能，故在氣藏設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮鉆井工藝和經(jīng)濟(jì)的可行性。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 N2井不同井斜角時(shí)的產(chǎn)能

4 開(kāi)發(fā)效果對(duì)比分析

建立數(shù)值模擬模型，對(duì)N氣田按表2設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行數(shù)值模擬，時(shí)間為30年。通過(guò)對(duì)各開(kāi)發(fā)方式及開(kāi)發(fā)速度下達(dá)到產(chǎn)能規(guī)模所需井?dāng)?shù)、平均單井穩(wěn)產(chǎn)期、穩(wěn)產(chǎn)期平均采出程度及最終采出程度進(jìn)行對(duì)比，找出較優(yōu)的開(kāi)發(fā)方式。

表2 模擬方案設(shè)表計(jì)表

（1）以斜井產(chǎn)能替換比1.5，水平井產(chǎn)能替換比2.0，模擬不同采氣速度下，達(dá)到相同產(chǎn)能規(guī)模時(shí)，不同開(kāi)發(fā)方式的開(kāi)發(fā)效果（見(jiàn)表3）。

當(dāng)采氣速度為2.0%時(shí)，達(dá)到相同產(chǎn)能規(guī)模所需斜井比直井少8口、水平井比直井少11口，穩(wěn)產(chǎn)期采出程度斜井比直井大10.0%、水平井比直井14.0%，最終采出程度斜井比直井大5.0%、水平井比直井大3.0%。

當(dāng)采氣速度為3.0%時(shí)，達(dá)到相同產(chǎn)能規(guī)模所需斜井比直井少11 口、水平井比直井少17 口，穩(wěn)產(chǎn)期采出程度斜井比直井大13.0%、水平井比直井20.0%，最終采出程度斜井比直井大6.0%、水平井比直井大9.0%。

當(dāng)采氣速度為4.0%時(shí)，達(dá)到相同產(chǎn)能規(guī)模所需斜井比直井少6口、水平井比直井少13口，穩(wěn)產(chǎn)期采出程度斜井比直井大7.0%、水平井比直井16.0%，最終采出程度斜井比直井大6.0%、水平井比直井大10.0%。

模擬結(jié)果顯示，當(dāng)以相同采氣速度生產(chǎn)時(shí)，水平井越長(zhǎng)、斜井井斜角越大、產(chǎn)能替換比越高，則達(dá)到相同產(chǎn)能規(guī)模所需井?dāng)?shù)越少，且水平井穩(wěn)產(chǎn)期>斜井穩(wěn)產(chǎn)期>直井穩(wěn)產(chǎn)期。

表3 不用采氣速度開(kāi)發(fā)方式對(duì)比表

（2）以井底最小控制壓力0.5MPa，模擬預(yù)測(cè)采氣速度為1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%及4.0%時(shí)，直井、斜井及水平井開(kāi)發(fā)效果見(jiàn)圖1～圖3。

當(dāng)用直井進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，采氣速度越大則穩(wěn)產(chǎn)期越短，當(dāng)采氣速度不小于3.5%時(shí)，基本已經(jīng)沒(méi)有穩(wěn)產(chǎn)期，開(kāi)井即開(kāi)始減產(chǎn)，故直井采氣速度不宜過(guò)大。此外采氣速度越大則初期井底流壓越小且井底流壓下降越快。

采用斜井、水平井進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，采氣速度越大則穩(wěn)產(chǎn)期越短，初期井底流壓越小且井底流壓下降越快。

模擬結(jié)果顯示，當(dāng)以不同采氣速度采氣時(shí)，不論以何種方式（直井、斜井、水平井）開(kāi)采，隨采氣速度增大穩(wěn)產(chǎn)期越短，開(kāi)采初期井底流壓較小且流壓下降較快，累產(chǎn)氣量逐漸增大，但增幅逐漸減小。

綜上所述，當(dāng)進(jìn)行布井時(shí)，可先考慮在適合水平井的區(qū)域布水平井，再根據(jù)所要達(dá)到的產(chǎn)能規(guī)模，在適合斜井的區(qū)域布適當(dāng)數(shù)量的斜井，然后再跟據(jù)產(chǎn)能規(guī)模確定直井?dāng)?shù)。

由于N氣田儲(chǔ)層較淺，地層壓力較低，如果采氣速度過(guò)大，則容易導(dǎo)致流壓過(guò)低，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間短，故采氣速度不宜過(guò)大，約為1.5%～2.0%左右。

當(dāng)采氣速度為1.5%時(shí)，達(dá)到產(chǎn)能規(guī)模需要直井17口，除去現(xiàn)有的10口，還需要直井7口。若水平井產(chǎn)能替換比為2.0，斜井產(chǎn)能替換比為1.5，則依照斜直井為主，水平井為輔的原則，對(duì)地面條件差的井區(qū)部署水平井1 口，地面條件相對(duì)較好的部署斜井2 口，地面條件好的部署直井2 口。若水平井產(chǎn)能替換比為2.5，可考慮布水平井1口、斜井3口。

當(dāng)采氣速度為2.0%時(shí)，達(dá)到產(chǎn)能規(guī)模需要直井23口，除去現(xiàn)有的10 口，還需要直井13 口。若水平井產(chǎn)能替換比為2.0，斜井產(chǎn)能替換比為1.5，則依照斜直井為主，水平井為輔的原則，對(duì)地面條件差的井區(qū)部署水平井2 口，地面條件相對(duì)較好的部署斜井4 口，地面條件好的部署直井3 口。若水平井產(chǎn)能替換比為2.5，可考慮布水平井2口、斜井4口、直井2口。

5 結(jié)論

（1）論證得到了N 氣田水平井、斜井開(kāi)發(fā)的可行性,計(jì)算結(jié)果表明，斜井和水平井開(kāi)發(fā)都是可行的，但水平井開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大，宜考慮以斜直井為主，水平井為輔。

（2）利用數(shù)值模擬方法，得到了N 氣田不同井型下產(chǎn)量、壓力隨時(shí)間的變化關(guān)系，為正確開(kāi)發(fā)N 氣田提供了基礎(chǔ)；N氣田采氣速度不宜過(guò)大，采氣速度宜為1.5%～2.0%，宜布水平井1～2口、斜井2～4口。

（3）當(dāng)布水平井時(shí)，考慮到砂體展布范圍，布井層位宜大于6.0m，否則砂體易尖滅，展布范圍不夠大，水平井儲(chǔ)層鉆遇長(zhǎng)度會(huì)比較短，產(chǎn)能會(huì)比較低。