蘇里格氣田強(qiáng)非均質(zhì)致密氣藏水平井產(chǎn)氣剖面

范繼武，許珍萍，劉莉莉，張娟

（1.中國石油 長慶油田分公司a.勘探開發(fā)研究院；b.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018；2.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065）

隨著鄂爾多斯盆地蘇里格氣田規(guī)?；_發(fā)，壓裂水平井已成為低滲致密氣藏開發(fā)的重要技術(shù)之一，但氣田水平井生產(chǎn)能力差異明顯，從儲(chǔ)集層條件、改造工藝等評(píng)價(jià)多段壓裂水平井的產(chǎn)氣貢獻(xiàn)分布，對(duì)指導(dǎo)氣田水平井井位部署、壓裂工藝優(yōu)化對(duì)策等具有重要作用。前人的研究主要集中在幾個(gè)方面：分析水平井產(chǎn)氣剖面及其影響因素[1-5]，對(duì)產(chǎn)氣測試結(jié)果進(jìn)行解釋[6-8]，探尋測試時(shí)機(jī)對(duì)測試結(jié)果的影響[9]，總結(jié)多層系或多段開發(fā)中主產(chǎn)層的產(chǎn)氣變化規(guī)律；通過數(shù)值模擬，預(yù)測射孔位置、儲(chǔ)集層物性及生產(chǎn)壓差對(duì)水平井產(chǎn)氣的影響[10]；研究壓裂改造后儲(chǔ)集層的壓力遞減規(guī)律[11]，構(gòu)建壓裂段不均勻產(chǎn)液的水平井滲流模型以及壓裂參數(shù)對(duì)多段壓裂水平井滲流特征的影響[12-14]；通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M水平井多段壓裂后不同裂縫參數(shù)下的滲流特征[15-16]。但前人的研究主要建立在均質(zhì)儲(chǔ)集層及均勻改造效果的理想條件上，本文針對(duì)氣田儲(chǔ)集層的非均質(zhì)性及壓裂改造的不均性，依據(jù)氣田多段壓裂水平井多井次的產(chǎn)氣剖面，研究非均質(zhì)儲(chǔ)集層水平井多段壓裂后的產(chǎn)氣規(guī)律。

1 研究區(qū)概況

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部，儲(chǔ)集層屬于大型緩坡型河流—三角洲沉積，寬緩的古地形、充足的物源和較強(qiáng)的水動(dòng)力使古河道頻繁改道，砂體縱向上向前推進(jìn)，橫向上不斷遷移，導(dǎo)致砂體大面積發(fā)育。有效砂體縱向上多層疊置，相對(duì)孤立，橫向上呈現(xiàn)出變化快和規(guī)模小的特征，連通性差，對(duì)水平井的部署和有效實(shí)施帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)[17]。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，氣田縱向上氣層相對(duì)集中，氣層厚度在4 m 以上，有效砂體平面分布穩(wěn)定，構(gòu)造相對(duì)簡單，地層傾角較小[18]，但受儲(chǔ)集層強(qiáng)非均質(zhì)性影響，水平井有效儲(chǔ)集層鉆遇率在38.0%～87.0%（表1），水平井分段壓裂后，各壓裂段物性和含氣性差異明顯。

表1 蘇里格氣田歷年產(chǎn)氣剖面測試水平井完鉆信息Table 1.Horizontal well completion data in Sulige gas field

2 產(chǎn)氣剖面應(yīng)用情況

目前水平井產(chǎn)氣剖面主要通過示蹤劑和連續(xù)油管（光纖或測井儀）測試。受示蹤劑產(chǎn)氣剖面測試方法的自身局限，同一壓裂段在不同測試時(shí)間內(nèi)，測試結(jié)果波動(dòng)大，所得平均產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率不能完全體現(xiàn)壓裂段的真實(shí)供氣能力，僅能作水平井各段的產(chǎn)氣能力定性認(rèn)識(shí)（圖1）。

連續(xù)油管產(chǎn)氣剖面測試，主要是通過連續(xù)油管輸送測試儀器進(jìn)行測試：一是通過七參數(shù)測井儀，定量分析各壓裂段產(chǎn)氣量及產(chǎn)水量；二是輸送直徑為4 mm的光纖到水平段，在穩(wěn)產(chǎn)、關(guān)井和關(guān)井恢復(fù)3 個(gè)階段，分別進(jìn)行井筒分布式井溫和聲波的實(shí)時(shí)測量，計(jì)算各壓裂段的流量占比，評(píng)估產(chǎn)能大小。

開展水平井的連續(xù)油管產(chǎn)氣剖面測試時(shí)，一般要求具備2 個(gè)條件：一是要求井筒內(nèi)工具串內(nèi)徑滿足具備使用連續(xù)油管的井筒空間；二是井筒出砂少，通井遇阻概率低。實(shí)測分析中，多段壓裂水平井井筒工具串尺寸和氣井生產(chǎn)中后期儲(chǔ)集層出砂量，將影響連續(xù)油管測試過程的通井位置，進(jìn)而影響水平井各段產(chǎn)氣貢獻(xiàn)測試結(jié)果。

鑒于示蹤劑產(chǎn)氣剖面測試的波動(dòng)性，本文以重點(diǎn)井連續(xù)油管產(chǎn)氣剖面測試進(jìn)行分析。

3 產(chǎn)氣剖面的影響因素

3.1 儲(chǔ)集層非均質(zhì)性

水平段產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率與其有效砂體發(fā)育規(guī)模和含氣情況有關(guān)，其特征可通過全烴含量和自然伽馬表征。在X-28H2 井4 200—4 800 m 井段，其壓裂段具有高氣測和低自然伽馬特征，產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率大于低氣測和高自然伽馬的3 600—3 900 m 壓裂段（圖2）。因此，水平井各壓裂段儲(chǔ)集層的物性和含氣飽和度成為影響各段產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率的重要因素。

3.2 壓裂段滲流優(yōu)勢(shì)位置

不考慮儲(chǔ)集層物性影響的均質(zhì)模型，在頂和底封閉及側(cè)向無限大的假設(shè)條件下，生產(chǎn)時(shí)間較短時(shí)，各壓裂段裂縫對(duì)水平井總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)相同；隨著時(shí)間增長，各裂縫段的產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率出現(xiàn)差異，且差異隨時(shí)間增長而逐漸加大，直至最后達(dá)到穩(wěn)定[19]（圖3）。即在均質(zhì)模型中，多段壓裂水平井趾端和跟部為滲流優(yōu)勢(shì)位置。

在強(qiáng)非均質(zhì)儲(chǔ)集層水平井滲流中，如X-40H1 井水平段分為8段壓裂，在水平段內(nèi)（3 000—4 500 m），砂體物性和含氣性變化劇烈，最大產(chǎn)氣貢獻(xiàn)段為物性最好的第4段（圖4），大于滲流優(yōu)勢(shì)項(xiàng)，水平井跟部和趾端的滲流優(yōu)勢(shì)項(xiàng)作用減弱。

3.3 多段壓裂改造工藝

水平井多段壓裂工藝經(jīng)過多年發(fā)展，已不斷完善，橋塞分段（7～12 段）多簇壓裂技術(shù)在各氣田已廣泛推廣，并且在同一個(gè)壓裂段內(nèi)多個(gè)射孔簇采用“化學(xué)暫堵/二級(jí)壓裂”的改造工藝，以期在一個(gè)改造段內(nèi)（30～100 m）不同射孔簇間產(chǎn)生較為均勻的優(yōu)勢(shì)裂縫。

X-59H2 井采用橋塞分段壓裂工藝共改造11 段，包括16 個(gè)射孔簇，其中第4 段、第6 段、第8 段、第9 段和第11段為雙射孔簇，而第6段、第8段和第9段采用暫堵二級(jí)壓裂，第4 段和第11 段未使用暫堵，各分簇壓裂段各射孔簇產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率見圖5。在產(chǎn)氣剖面測試過程中，連續(xù)油管通井在第4 段遇阻，因此S1—S4段為合測數(shù)據(jù)。受儲(chǔ)集層非均質(zhì)性影響和壓裂工藝所限，第6 段、第8 段和第9 段未能實(shí)現(xiàn)2 個(gè)射孔簇間均勻改造，出現(xiàn)1 條優(yōu)勢(shì)裂縫及其他不均勻裂縫為主的改造效果，導(dǎo)致同一壓裂段不同射孔簇間產(chǎn)氣能力存在差異。

3.4 生產(chǎn)壓差

目前產(chǎn)氣剖面測試優(yōu)先選擇投產(chǎn)初期的水平井，對(duì)井筒狀況良好和生產(chǎn)能力強(qiáng)的水平井，在氣井生產(chǎn)中期，開展連續(xù)產(chǎn)氣剖面測試，以得到不同生產(chǎn)壓差下多段壓裂水平井產(chǎn)氣剖面變化。

從歷年測試結(jié)果可以看出，儲(chǔ)集層的非均質(zhì)性對(duì)水平井的產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率存在較大影響，對(duì)于非均質(zhì)性強(qiáng)的水平井，增大生產(chǎn)壓差，主產(chǎn)層產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率增大，次產(chǎn)層產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率降低；對(duì)非均質(zhì)性弱的水平井增大生產(chǎn)壓差，各段的產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率變化較?。▓D6）。

4 水平井壓裂改造技術(shù)對(duì)策

水平井產(chǎn)氣剖面可直觀地反映出多段壓裂水平井實(shí)際的產(chǎn)氣分布，水平井各壓裂段產(chǎn)氣貢獻(xiàn)受儲(chǔ)集層物性、滲流位置、改造工藝、生產(chǎn)壓差等因素影響。非均質(zhì)性弱儲(chǔ)集層，主供給段相對(duì)分散，各段產(chǎn)氣貢獻(xiàn)相對(duì)均勻；非均質(zhì)性強(qiáng)儲(chǔ)集層，在7～8 個(gè)改造段內(nèi)，僅有1～2 個(gè)壓裂段（中間物性最好、位于滲流優(yōu)勢(shì)項(xiàng)的水平井趾端或跟部）為主供給段，產(chǎn)氣貢獻(xiàn)率為64%～73%，其余壓裂段為27%～36%?；谒骄a(chǎn)氣貢獻(xiàn)率的不均勻性，非均質(zhì)儲(chǔ)集層供氣區(qū)域的打開程度，將影響水平井整體產(chǎn)氣能力。

（1）優(yōu)選射孔位置 充分利用水平段測井資料，結(jié)合鉆井、巖性、含氣性及應(yīng)力條件，建立高氣測（全烴含量大于5%，）、低自然伽馬（小于70 API）、低鉆時(shí)（小于10 min/m）、低地應(yīng)力（小于55 MPa）的連續(xù)砂體布縫原則，優(yōu)選“地質(zhì)+工程”雙甜點(diǎn)的射孔位置。

（2）差異化設(shè)計(jì)壓裂段分布 在長水平段改造中，對(duì)產(chǎn)氣優(yōu)勢(shì)段和劣勢(shì)段差異化設(shè)計(jì)，針對(duì)水平井產(chǎn)氣主供給優(yōu)勢(shì)段進(jìn)行“小間距、密切割”式壓裂改造，而對(duì)劣勢(shì)段采用較大段間距的壓裂改造，以提高單井的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）提高段內(nèi)簇間裂縫均勻擴(kuò)展度 基于多段壓裂水平段內(nèi)射孔簇的產(chǎn)氣貢獻(xiàn)受壓裂改造裂縫發(fā)育不充分、不均勻影響，導(dǎo)致同一壓裂段內(nèi)多個(gè)射孔簇產(chǎn)氣能力出現(xiàn)顯著差異問題，著力從壓裂段位置、射孔簇?cái)?shù)、進(jìn)液量和暫堵劑類型進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提升射孔簇有效率，以實(shí)現(xiàn)簇間多裂縫均勻擴(kuò)展，增加縫網(wǎng)覆蓋率，實(shí)現(xiàn)改造體積最大化，進(jìn)一步提高壓裂段供氣能力。

5 結(jié)論

（1）壓裂段物性差異和有效砂體發(fā)育是影響產(chǎn)氣貢獻(xiàn)的主控因素，水平段非均質(zhì)性強(qiáng)弱導(dǎo)致產(chǎn)氣剖面出現(xiàn)差異明顯型和相對(duì)均勻型兩大類，氣井生產(chǎn)壓差的增大，將進(jìn)一步加劇非均質(zhì)性強(qiáng)儲(chǔ)集層各壓裂段的產(chǎn)氣差異。

（2）多段壓裂水平井的跟部和趾端是滲流優(yōu)勢(shì)段，但滲流位置的影響弱于儲(chǔ)集層物性的影響。

（3）同一壓裂段內(nèi)的射孔簇間的暫堵多級(jí)壓裂產(chǎn)生1 條優(yōu)勢(shì)裂縫及其他不均勻裂縫的改造效果，導(dǎo)致同一壓裂段內(nèi)不同射孔簇間產(chǎn)氣剖面測試產(chǎn)氣能力存在差異性。

（4）基于多段壓裂水平井產(chǎn)氣剖面測試認(rèn)識(shí)，提出了多段壓裂水平井開發(fā)中的射孔簇優(yōu)選、壓裂段差異化設(shè)計(jì)和提升段內(nèi)壓裂效率的技術(shù)對(duì)策。