地質(zhì)工程一體化在涪陵頁巖氣示范區(qū)立體勘探開發(fā)中的應(yīng)用

包漢勇 梁 榜 鄭愛維 肖佳林 劉 超 劉 莉

（ 1 中國石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院；2 中國石化江漢油田分公司石油工程技術(shù)研究院 ）

0 引言

美國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)得益于一體化技術(shù)規(guī)?；陌l(fā)展應(yīng)用，成本比早期降低了50%以上，長水平井壓裂、加密布井、一體化工廠化運(yùn)作已成常態(tài)，低油價(jià)下抗風(fēng)險(xiǎn)能力顯著增強(qiáng)。地質(zhì)工程一體化的思路是解決復(fù)雜低品位油氣藏經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)的必由之路，特別是在低油價(jià)下，是提高產(chǎn)能、降低成本的有效方法。2012 年Gapta 等[1]采用地質(zhì)工程一體化研究方法，綜合考慮儲(chǔ)層、地質(zhì)力學(xué)、天然裂縫等因素，研究了多井組水力壓裂后三維地應(yīng)力場的變化。2013年Cohen 等[2]利用一體化研究方法對Marcellus 的支撐劑、液量、排量、泵序等壓裂施工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。2015 年，吳奇等[3-4]在中國首先提出了“品質(zhì)三角形”，以及基于此提出的針對中國南方海相頁巖氣開發(fā)的地質(zhì)工程一體化實(shí)施技術(shù)路線。2017 年以來，謝軍等[5-11]在四川盆地涪陵頁巖氣田提出應(yīng)用地質(zhì)工程一體化思路或方法，實(shí)現(xiàn)了頁巖油氣等低品質(zhì)資源的規(guī)模效益開發(fā)。前人所提出的地質(zhì)工程一體化的思路或方法，基本均未涉及頁巖氣分層立體開發(fā)方面的應(yīng)用。本文針對涪陵地區(qū)頁巖氣立體開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)，引入地質(zhì)工程一體化理念，利用三維地質(zhì)建模、地應(yīng)力建模、復(fù)雜縫網(wǎng)建模和數(shù)值模擬一體化研究，打造“透明”頁巖氣藏，實(shí)現(xiàn)頁巖氣高效立體開發(fā)。

1 頁巖氣立體開發(fā)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

1.1 頁巖氣立體開發(fā)現(xiàn)狀

1.1.1 一次井網(wǎng)開發(fā)現(xiàn)狀

涪陵頁巖氣田構(gòu)造位置處于四川盆地東緣川東高陡褶皺帶萬縣復(fù)向斜，屬于典型的自生自儲(chǔ)式連續(xù)型頁巖氣藏[12-15]。與北美頁巖氣藏相比，涪陵頁巖氣田具有地表復(fù)雜、構(gòu)造復(fù)雜、壓力系統(tǒng)復(fù)雜、埋藏偏深、油氣藏類型多樣的特征[16-19]。涪陵頁巖氣田于2013 年投入開發(fā)，開發(fā)層系為上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組一段，厚度為85～102m，目前已實(shí)施立體開發(fā)調(diào)整以提高采收率。根據(jù)礦物含量、物性、含氣性差異，研究區(qū)含氣頁巖縱向上可劃分為9 個(gè)小層[20]，其中①—⑤小層為下部氣層，綜合評價(jià)為Ⅰ類頁巖氣層，是早期開發(fā)的主要目的層段；⑥—⑨小層綜合評價(jià)為Ⅱ類頁巖氣層，為上部分層立體開發(fā)的有利層段。

涪陵頁巖氣田經(jīng)歷了下部氣層的一次井網(wǎng)開發(fā)，主要采用1500m 水平段、600m 井距、山地叢式水平井交叉布井，水平井主要穿行①—③小層地質(zhì)工程“雙甜點(diǎn)”的布井模式[21]。對五峰組—龍馬溪組按一套頁巖層系進(jìn)行一次井網(wǎng)開發(fā)，開發(fā)面積為267km2，部署水平井254 口。2015 年建成50×108m3/a 產(chǎn)能，2016—2017 年年產(chǎn)量保持在50×108m3以上穩(wěn)產(chǎn)兩年，建成了我國第一個(gè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)的頁巖氣田、第一個(gè)國家級頁巖氣示范區(qū)。

1.1.2 開發(fā)試驗(yàn)現(xiàn)狀

按照“單井評價(jià)—井組試驗(yàn)—整體部署—滾動(dòng)建產(chǎn)”的步驟，邊摸索、邊實(shí)踐、邊總結(jié)，實(shí)現(xiàn)了井網(wǎng)由“單層”向“兩層”的突破、向“三層”的立體勘探開發(fā)。2017 年開展單井評價(jià)先導(dǎo)試驗(yàn)12 口井，主要摸索立體井網(wǎng)模式和調(diào)整潛力[22]。2018 年在不同區(qū)展開5 個(gè)井組先導(dǎo)試驗(yàn)，進(jìn)一步評價(jià)立體開發(fā)技術(shù)政策。2018 年底編制了涪陵頁巖氣田整體開發(fā)調(diào)整方案。2019 年以來，形成了“向南評價(jià)調(diào)整潛力，向北滾動(dòng)推進(jìn)建產(chǎn)”的格局，2021 年開發(fā)調(diào)整主要聚焦主三區(qū)加密調(diào)整和主一區(qū)試驗(yàn)井組內(nèi)立體開發(fā)調(diào)整。上部氣層完試80 口，測試壓力平均為13.56MPa，測試產(chǎn)量平均為15.89×l04m3/d；加密方案井完試127 口，測試壓力平均為15.35MPa，測試產(chǎn)量平均為20.42×l04m3/d。

1.2 頁巖氣立體開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)

涪陵海相頁巖氣田地表、地質(zhì)條件復(fù)雜，且氣藏經(jīng)歷了一次大型非均質(zhì)改造，與北美存在很大差異。在一套無隔層的單一頁巖層系中進(jìn)行立體開發(fā)，主要面臨三大技術(shù)挑戰(zhàn)，一是地質(zhì)條件非均質(zhì)性強(qiáng)，二是一次井網(wǎng)開發(fā)后剩余資源分布不均，三是差異化壓裂改造技術(shù)亟待攻關(guān)。

1.2.1 地質(zhì)條件非均質(zhì)性強(qiáng)

從頁巖氣的主要評價(jià)參數(shù)來看（表1），涪陵頁巖氣田頁巖氣層段具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，①—③小層TOC 為3.42%～5.65%，孔隙度為4.92%～7.80%，主要以有機(jī)質(zhì)孔為主（占比大于70%），含氣量為3.41～3.81m3/t，①、③小層層理縫及構(gòu)造縫均極為發(fā)育，②小層厚度較薄，層理縫及構(gòu)造縫不發(fā)育，水平應(yīng)力差異系數(shù)及泊松比較低，綜合評價(jià)為Ⅰ類頁巖氣層；④—⑤小層各項(xiàng)參數(shù)基本較①—③小層略有降低，TOC 為2.54%～2.61%，孔隙度為3.93%～3.94%，以有機(jī)質(zhì)孔為主（占比大于50%），含氣量為3.30～4.09m3/t，層理縫及構(gòu)造縫均較為發(fā)育，水平應(yīng)力差異系數(shù)及泊松比較低，綜合評價(jià)為Ⅰ類頁巖氣層；⑥—⑨小層各項(xiàng)參數(shù)均較低，TOC 為1.10%～2.02%，孔隙度為3.38%～4.89%，主要以無機(jī)孔為主，含氣量為1.10～2.15m3/t，上部氣層層間縫發(fā)育程度明顯低于下部氣層，⑥—⑦小層層理縫及構(gòu)造縫均欠發(fā)育，⑧—⑨小層層理縫及構(gòu)造縫發(fā)育，水平應(yīng)力差異系數(shù)及泊松比較高，綜合評價(jià)為Ⅱ類頁巖氣層。綜合評價(jià)優(yōu)選出①—③小層最優(yōu)，④—⑤小層次之，⑥—⑧小層再次之，⑨小層最差。

1.2.2 一次井網(wǎng)開發(fā)后剩余資源分布不均

涪陵頁巖氣田不同地質(zhì)條件下一次井網(wǎng)開發(fā)后，利用地質(zhì)建?！獢?shù)值模擬（簡稱地模數(shù)模）一體化儲(chǔ)量動(dòng)用評價(jià)技術(shù)，結(jié)合涪陵頁巖氣田天然裂縫發(fā)育特征，分類型評價(jià)了儲(chǔ)量動(dòng)用狀況?？v向上，在構(gòu)造縫較發(fā)育區(qū)，上部氣層儲(chǔ)量部分動(dòng)用，約占總動(dòng)用量的20%；在構(gòu)造縫不發(fā)育區(qū)，上部氣層儲(chǔ)量基本未動(dòng)用。平面上一次井網(wǎng)條件下井間儲(chǔ)量動(dòng)用不充分，具備加密調(diào)整的資源潛力。如何深入精細(xì)刻畫不同頁巖氣開發(fā)區(qū)塊剩余儲(chǔ)量有待攻關(guān)。

1.2.3 差異化壓裂改造技術(shù)亟待攻關(guān)

立體開發(fā)是在一次井網(wǎng)開發(fā)的基礎(chǔ)上，通過上部氣層開發(fā)、下部氣層加密的手段來實(shí)現(xiàn)。涪陵頁巖氣田開發(fā)層位為下部氣層，主要穿行①—③小層，通過加密井能夠進(jìn)一步獲得前期未改造儲(chǔ)層產(chǎn)量。同時(shí)前期試驗(yàn)井也取得了較好的試氣效果，說明其具有較好的開采前景。涪陵頁巖氣田上部氣層與下部氣層地質(zhì)特征差異明顯，整個(gè)平面上也存在分區(qū)差異，需要進(jìn)行差異化壓裂工藝技術(shù)優(yōu)化。

2 頁巖氣立體開發(fā)地質(zhì)工程思路及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 頁巖氣立體開發(fā)地質(zhì)工程一體化思路

本文所述的地質(zhì)工程一體化核心技術(shù)以地質(zhì)方法為基礎(chǔ)，工程技術(shù)為關(guān)鍵，直接服務(wù)于開發(fā)生產(chǎn)活動(dòng)和過程的互動(dòng)式綜合性應(yīng)用研究（圖1）。地質(zhì)方法是以地球物理、地質(zhì)建模、天然裂縫、地質(zhì)力學(xué)和油氣藏工程評價(jià)為主的多學(xué)科綜合研究，工程技術(shù)泛指在開發(fā)過程中從鉆井到壓裂生產(chǎn)等一系列方案優(yōu)化設(shè)計(jì)及工程技術(shù)應(yīng)用。

圖1 地質(zhì)工程一體化流程圖Fig.1 Flow chart of geology and engineering integration

2.2 頁巖氣立體開發(fā)地質(zhì)工程一體化關(guān)鍵技術(shù)

在大量室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)場試驗(yàn)攻關(guān)研究，涪陵頁巖氣田在國內(nèi)率先實(shí)施了頁巖氣立體開發(fā)調(diào)整，形成了地模數(shù)模一體化儲(chǔ)量動(dòng)用評價(jià)技術(shù)、立體開發(fā)調(diào)整井位一體化優(yōu)化技術(shù)和鉆井、完井配套工藝一體化實(shí)施技術(shù)3 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在涪陵頁巖氣田一次井網(wǎng)基礎(chǔ)上，堅(jiān)持地質(zhì)工程“三個(gè)一體化”的思路，地質(zhì)—?dú)獠毓こ?、鉆井—壓裂、采氣—管理多個(gè)專業(yè)團(tuán)隊(duì)相結(jié)合，開展三維地質(zhì)建模、地應(yīng)力建模、復(fù)雜縫網(wǎng)建模和數(shù)值模擬一體化研究，打造“透明”頁巖氣藏，認(rèn)識(shí)剩余儲(chǔ)量分布，到穿行層位設(shè)計(jì)、水平段長設(shè)計(jì)、井網(wǎng)井距設(shè)計(jì)和立體開發(fā)模式建立，實(shí)現(xiàn)立體開發(fā)井位優(yōu)化部署，再到鉆井防碰繞障、井軌跡精確控制、差異化工藝方案和現(xiàn)場壓裂參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)提高單井EUR 和區(qū)塊頁巖氣采收率（圖2），從平面和縱向兩個(gè)維度進(jìn)行剩余儲(chǔ)量挖潛，建立立體開發(fā)調(diào)整井網(wǎng)，將壓裂縫網(wǎng)由單井控制的局部范圍拓展到多井控制的全局范圍，從而實(shí)現(xiàn)頁巖氣立體開發(fā)調(diào)整。

圖2 頁巖氣立體開發(fā)地質(zhì)工程一體化技術(shù)及目標(biāo)圖Fig.2 Technology and target of geology and engineering integration in stereoscopic shale gas development

“從一體化研究到一體化優(yōu)化，再到一體化實(shí)施”3 個(gè)維度進(jìn)行深度融合，形成了一整套地質(zhì)工程一體化技術(shù)系列，實(shí)現(xiàn)涪陵頁巖氣田高效開發(fā)。

2.2.1 地模數(shù)模一體化儲(chǔ)量動(dòng)用評價(jià)技術(shù)

單套厚層頁巖經(jīng)過一次井網(wǎng)開發(fā)后，平面上井間段間剩余儲(chǔ)量分布不均，如何精確認(rèn)識(shí)剩余儲(chǔ)量的分布面臨極大挑戰(zhàn)。

通過細(xì)化壓裂前裂縫建模，頁巖天然裂縫對壓裂縫發(fā)育形態(tài)影響較大[23]。針對天然裂縫難以表征的問題，利用巖心、鉆井、測井、構(gòu)造、地震等資料，在精細(xì)描述基礎(chǔ)上，建立融合不同尺度、不同類型、不同方位的天然裂縫模型，明確壓裂前天然裂縫發(fā)育特征（圖3）。為了實(shí)現(xiàn)頁巖氣水平井壓裂后縫網(wǎng)精細(xì)描述，通過動(dòng)態(tài)分析、工程參數(shù)反演、微地震重構(gòu)、隨機(jī)裂縫模擬等方法，分類型、分模型表征壓裂后縫網(wǎng)，引入流體力學(xué)的水平集函數(shù)概念解決次生裂縫分布不確定性高的難題，實(shí)現(xiàn)了長水平井單段裂縫發(fā)育形態(tài)可視化表征[24]。

圖3 融合建立的壓裂前天然裂縫模型圖Fig.3 Integrated natural fracture model before fracturing

2.2.2 立體開發(fā)調(diào)整井位一體化優(yōu)化技術(shù)

涪陵頁巖氣田開發(fā)頁巖氣層經(jīng)過一次井網(wǎng)開發(fā)后，縱向上無明顯應(yīng)力界面、非均質(zhì)性強(qiáng)，不同立體開發(fā)空間配置干擾影響情況不明的現(xiàn)狀，如何合理高效布井面臨極大挑戰(zhàn)。

本文通過巖心測試、測井解釋、地震響應(yīng)相結(jié)合，地質(zhì)工程一體化優(yōu)選立體開發(fā)調(diào)整井黃金著陸點(diǎn)。研究區(qū)頁巖氣層縱向上⑦—⑧小層和①—③小層為地質(zhì)甜點(diǎn)層段。結(jié)合應(yīng)力研究結(jié)果（圖4），下部氣層“層間高水平應(yīng)力差陰影”，會(huì)造成加密區(qū)縫網(wǎng)復(fù)雜程度低。通過實(shí)施同層和錯(cuò)層兩類軌跡穿行試驗(yàn)，評價(jià)認(rèn)為加密井錯(cuò)層穿行可有效降低施工難度、提高改造縫網(wǎng)的復(fù)雜程度，基本實(shí)現(xiàn)下部氣層儲(chǔ)量均衡動(dòng)用，“地質(zhì)甜點(diǎn)”中找“工程甜點(diǎn)”是確定水平井黃金著陸點(diǎn)的關(guān)鍵[25]。針對上部氣層塑性增加、層理減弱、縱向應(yīng)力非均質(zhì)性強(qiáng)，會(huì)造成平面縫網(wǎng)類型單一、縱向裂縫突破難度大的問題，開展不同亞層穿行層位試驗(yàn)，明確上部氣層黃金著陸點(diǎn)為⑦小層3 亞層，可實(shí)現(xiàn)上部氣層動(dòng)用最大化。

圖4 涪陵頁巖氣田頁巖層段縱向地應(yīng)力對比圖Fig.4 Geo-stress correlation of shale interval in Fuling shale gas field

平面上結(jié)合同層系200～500m 井距、上下部氣層0～300m 空間井距兩大類評價(jià)試驗(yàn)結(jié)果，按照鉆井、試氣、生產(chǎn)3 個(gè)階段（圖5），以動(dòng)態(tài)監(jiān)測和動(dòng)態(tài)分析為手段，評價(jià)井間干擾程度，結(jié)合經(jīng)濟(jì)評價(jià)，明確開發(fā)調(diào)整井距。在目前技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件下，同層系井距300m，上下部氣層平面投影井距150m，可實(shí)現(xiàn)剩余氣充分動(dòng)用，反之則難以實(shí)現(xiàn)剩余氣充分動(dòng)用。

圖5 頁巖氣立體開發(fā)調(diào)整井網(wǎng)井距優(yōu)化評價(jià)圖Fig.5 Flow chart of adjustment and optimization of well pattern and spacing for stereoscopic shale gas development

2.2.3 鉆井、完井配套工藝一體化實(shí)施技術(shù)

相比一次井網(wǎng)，頁巖氣立體開發(fā)調(diào)整平臺(tái)井?dāng)?shù)更多、水平段更長、井網(wǎng)更密集、精準(zhǔn)入靶要求更高、地應(yīng)力場更復(fù)雜、兩套目標(biāo)層品質(zhì)差異大。如何鉆好井、壓好縫，滿足立體開發(fā)井網(wǎng)需要，實(shí)現(xiàn)剩余儲(chǔ)量動(dòng)用最大化，鉆井和壓裂技術(shù)面臨挑戰(zhàn)。

2.2.3.1 地質(zhì)工程一體化立體開發(fā)模式的優(yōu)快鉆井工藝

針對壓裂區(qū)密集井網(wǎng)，防碰防擾風(fēng)險(xiǎn)大問題，提出壓裂區(qū)井眼軌道繞障設(shè)計(jì)流程和方法，在平臺(tái)井?dāng)?shù)翻倍的情況下，實(shí)現(xiàn)了所有完鉆調(diào)整井“零”碰撞，保障了安全鉆井，相比一次井網(wǎng)，調(diào)整井平均水平段長度提高32.6%。為確保靶窗、不同地層產(chǎn)狀情況下長水平井精準(zhǔn)穿層，編制了水平井井斜—標(biāo)志層控制圖版、中靶最優(yōu)造斜率對比圖版，指導(dǎo)精確入靶，應(yīng)用地震實(shí)時(shí)跟蹤及方位伽馬成像技術(shù)，優(yōu)選導(dǎo)向工具（圖6），立體開發(fā)調(diào)整井優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層穿行率達(dá)98%以上。自2013 年以來，鉆井逐步完成了“叢式井組→井工廠→大型長水平段立體開發(fā)井工廠”的優(yōu)快鉆井配套技術(shù)體系，累計(jì)實(shí)施立體開發(fā)調(diào)整井244 口，平臺(tái)井?dāng)?shù)從3 口增至15 口，水平段長度從1500m 增長至3000m，機(jī)械鉆速從7.5m/h 提升至12m/h，鉆完井周期從一次井網(wǎng)的105d 降至立體開發(fā)井網(wǎng)的40～60d（表2）。

圖6 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具優(yōu)選原則圖Fig.6 Optimally selection of geosteering tool

表2 涪陵頁巖氣田歷年優(yōu)快鉆井技術(shù)改進(jìn)及指標(biāo)對比表Table 2 Technical improvement and index comparison of optimal and fast drilling in Fuling shale gas field over the years

2.2.3.2 地質(zhì)工程一體化立體井組壓裂工藝

在成縫機(jī)理方面，綜合現(xiàn)場測試、室內(nèi)模擬與微地震監(jiān)測結(jié)果表明，上下部氣層儲(chǔ)層特征差異、老井采出帶來的地層壓力下降、地應(yīng)力隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化導(dǎo)致開發(fā)調(diào)整井成縫基礎(chǔ)條件變差（圖7）。通過“細(xì)密布縫+均衡改造”特色壓裂工藝，實(shí)現(xiàn)不同井網(wǎng)井距、地應(yīng)力場變化影響下井組整體有效動(dòng)用儲(chǔ)量；制定了上部、下部氣層差異化參數(shù)設(shè)計(jì)方案，達(dá)到平面上縫長匹配井距、縱向上縫高可控的目的；建立了新老井壓裂干擾量化評價(jià)指標(biāo)和判斷機(jī)制，為“一段一策”現(xiàn)場實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)，實(shí)施效果表明裂縫密度、加砂強(qiáng)度等核心參數(shù)指標(biāo)得以提升，段間距從30～40m 減至10～15m，單段簇?cái)?shù)2～4 簇增至6～10 簇，加砂強(qiáng)度從0.8t/m 提高至2.2t/m（表3），推廣應(yīng)用地質(zhì)工程一體化立體井組壓裂工藝技術(shù)244口井，平均單井測試產(chǎn)量為19.4×104m3/d，進(jìn)一步提高了壓裂改造效果，實(shí)現(xiàn)了井網(wǎng)加密和上部氣層的效益開發(fā)。

圖7 涪陵頁巖氣田立體開發(fā)差異化壓裂工藝與技術(shù)對策圖Fig.7 Differential fracturing technology and technical measures for stereoscopic development of Fuling shale gas field

表3 涪陵頁巖氣田歷年壓裂工藝改進(jìn)及指標(biāo)對比表Table 3 Technical improvement and index comparison of fracturing technology in Fuling shale gas field over the years

3 立體開發(fā)實(shí)踐及效果

3.1 明確了一次井網(wǎng)開發(fā)后剩余儲(chǔ)量分布狀況

以頁巖儲(chǔ)層孔—縫雙重雙滲理論為指導(dǎo)，以壓裂縫高度評價(jià)為核心，結(jié)合微地震監(jiān)測、動(dòng)態(tài)分析、壓裂后反演、地模數(shù)模一體化等手段，完成地質(zhì)模型離散化處理，構(gòu)建壓裂后縫網(wǎng)和數(shù)值模擬模型，基本明確了涪陵頁巖氣田JY12—JY19 井區(qū)間的儲(chǔ)量動(dòng)用平面分布狀況（圖8），發(fā)現(xiàn)老井段間改造不均一，壓裂半縫長平均為150m 左右，各段產(chǎn)氣量差異明顯，600m 井網(wǎng)的井間儲(chǔ)量動(dòng)用不充分，平面上在不同區(qū)動(dòng)用存在差異。剩余氣主要分布在下部氣層老井之間和上部氣層，平面上呈現(xiàn)“北高南低”的特征，指明了立體開發(fā)調(diào)整方向。平面上，涪陵頁巖氣田一次井網(wǎng)儲(chǔ)量動(dòng)用不充分；受井筒周緣天然裂縫發(fā)育特征影響，儲(chǔ)量動(dòng)用非均質(zhì)性存在差異，構(gòu)造縫不發(fā)育區(qū)，儲(chǔ)量動(dòng)用非均質(zhì)性較弱；構(gòu)造縫發(fā)育區(qū)，儲(chǔ)量動(dòng)用非均質(zhì)性較強(qiáng)。平面上一次井網(wǎng)下部氣層①—⑤小層井間儲(chǔ)量動(dòng)用程度低，剩余地質(zhì)儲(chǔ)量豐度平均為4.69×108m3/km2；縱向上，上部氣層⑥—⑨小層儲(chǔ)量動(dòng)用存在差異，天然裂縫發(fā)育區(qū)地層壓力相對較低，儲(chǔ)量約動(dòng)用20%，天然裂縫不發(fā)育區(qū)地層壓力相對較高，儲(chǔ)量約動(dòng)用1%（圖9）。

圖8 涪陵頁巖氣田JY12—JY19 井區(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用評價(jià)平面分布圖Fig.8 Reserve production evaluation map of JY12-JY19 well block in Fuling shale gas field

圖9 涪陵頁巖氣田天然裂縫不發(fā)育區(qū)（左）及發(fā)育區(qū)（右）儲(chǔ)量動(dòng)用評價(jià)圖Fig.9 Reserve production evaluation of zones with natural fractures developed (left) and undeveloped (right) in Fuling shale gas field

3.2 指導(dǎo)了立體開發(fā)合理高效布井

以儲(chǔ)量動(dòng)用狀況為基礎(chǔ)，以最大限度提高儲(chǔ)量動(dòng)用為目標(biāo)，采用精細(xì)描述、動(dòng)態(tài)監(jiān)測、數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗(yàn)等主要技術(shù)手段，結(jié)合工藝成熟度、地面情況和經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)過多輪次優(yōu)化，建立了頁巖氣立體開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化井位部署和設(shè)計(jì)（圖10）。開發(fā)層系按上部氣層（⑥—⑨小層）和下部氣層（①—⑤小層）兩套層系開發(fā)，水平井段穿行位置設(shè)計(jì)上部氣層控制在⑦小層3 亞層內(nèi)，井網(wǎng)加密穿行以①小層為主，結(jié)合現(xiàn)有井穿行層位錯(cuò)層調(diào)整，水平井井距同一層系300m，上、下部氣層投影井距150m，水平井方位按垂直最大主應(yīng)力方向部署[26]，水平段長度以2200m 為主。涪陵頁巖氣田受山高、路窄、坡陡等自然條件限制，平臺(tái)選址困難，施工難度大、費(fèi)用高。在頁巖氣立體開發(fā)井網(wǎng)部署時(shí)，優(yōu)先考慮利用老平臺(tái)，布井方式采用交叉布井+單向布井為主，盡可能利用老平臺(tái)，提高土地利用率，降低成本。開發(fā)調(diào)整總體方案設(shè)計(jì)平臺(tái)56 個(gè)，其中利用老平臺(tái)39 個(gè)，占總平臺(tái)數(shù)的69.6%，部署263 口井，減少征地250 余畝，節(jié)約征地費(fèi)用超9000 萬元，有效實(shí)現(xiàn)了頁巖氣開發(fā)降本。通過實(shí)施立體開發(fā)，平均單井測試產(chǎn)量為19.4×104m3/d，預(yù)計(jì)立體開發(fā)區(qū)采收率可由23.3%提高至39.2%。

圖10 涪陵頁巖氣田立體開發(fā)模式側(cè)視圖和正視圖Fig.10 Side view and front view of stereoscopic development mode of Fuling shale gas field

4 結(jié)論

（1）地模數(shù)模一體化儲(chǔ)量動(dòng)用評價(jià)結(jié)果表明一次井網(wǎng)水平井穿行①—③小層，④—⑤小層儲(chǔ)量動(dòng)用不充分，⑥—⑨小層儲(chǔ)量基本未動(dòng)用，600m 井距儲(chǔ)量總體動(dòng)用不充分，平面上在不同區(qū)動(dòng)用存在差異，明確了剩余儲(chǔ)量分布，指出了涪陵頁巖氣田立體開發(fā)調(diào)整方向。

（2）地質(zhì)工程一體化優(yōu)選立體開發(fā)調(diào)整井黃金地質(zhì)靶點(diǎn)為上部氣層⑦—⑧小層和下部氣層①—③小層，在考慮一次井網(wǎng)開發(fā)后“層間高水平應(yīng)力差陰影”及井間干擾程度，確定縱向充分動(dòng)用的目標(biāo)層段及平面的開發(fā)調(diào)整井距，建立了頁巖氣立體開發(fā)模式，可實(shí)現(xiàn)頁巖氣層儲(chǔ)量最大化動(dòng)用。

（3）地質(zhì)工程一體化立體開發(fā)模式指導(dǎo)了長水平井鉆井地質(zhì)導(dǎo)向，保障了在平臺(tái)井?dāng)?shù)翻倍的情況下安全鉆井，同時(shí)為鉆井確定靶窗提供依據(jù)，確保軌跡精準(zhǔn)入靶及優(yōu)質(zhì)頁巖層鉆遇率，實(shí)現(xiàn)了立體開發(fā)調(diào)整井平均水平段長度提高32.6%，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層穿行率達(dá)98%以上。

（4）地質(zhì)工程一體化有效指導(dǎo)復(fù)雜應(yīng)力場條件下的高效體積壓裂，提出了適用于涪陵頁巖氣立體開發(fā)特點(diǎn)的“細(xì)密布縫+均衡改造”特色壓裂工藝，實(shí)現(xiàn)不同井網(wǎng)井距、地應(yīng)力場變化影響下的井組整體儲(chǔ)量有效動(dòng)用，實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)頁巖氣高效立體開發(fā)。