彭鑫嶺 張世民 劉 佳 耿 波 梁梅生

1．中國石化中原油田普光分公司 2．中國石化中原油田石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院

四川盆地普光氣田大灣區(qū)塊已探明含氣層段主要為上二疊統(tǒng)長興組及下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組，為特高含硫化氫白云巖氣藏。飛仙關(guān)組和長興組呈南厚北薄的特征，厚度變化較大（相差176～331m），構(gòu)造復(fù)雜，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，儲層厚度變化大。多培育高效井是實(shí)現(xiàn)大灣區(qū)塊高效開發(fā)的關(guān)鍵［1］。

1 超深礁灘相儲層預(yù)測技術(shù)和含氣性預(yù)測技術(shù)

大灣區(qū)塊氣藏埋深一般在4 000m左右，同時(shí)受上部膏鹽巖影響，造成飛仙關(guān)組和長興組地震響應(yīng)特征弱，再加上發(fā)育逆斷層、儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、厚度變化大等因素，大大增加了儲層預(yù)測和含氣性預(yù)測的難度。通過融合超深礁灘相儲層預(yù)測技術(shù)和含氣性預(yù)測技術(shù)，定量預(yù)測優(yōu)質(zhì)氣層空間展布特點(diǎn)，及時(shí)優(yōu)化井身軌跡，確保盡量多鉆遇優(yōu)質(zhì)氣層［2］。

1．1 超深礁灘相儲層預(yù)測技術(shù)

總體思路就是優(yōu)選多種地震屬性參數(shù)和有效預(yù)測方法，克服礁灘相儲層埋藏深、地震響應(yīng)弱和地質(zhì)復(fù)雜造成的困難，實(shí)現(xiàn)分類預(yù)測儲層的目標(biāo)［3］，為“多打高效井”提供了技術(shù)保證。包括：①引入Xu－White模型，在剛性孔隙的基礎(chǔ)上增加微裂縫，擴(kuò)展到巖石模型中，擬合不同類型儲層的彈性參數(shù)，利用交匯圖法確定能夠區(qū)分不同類型儲層的彈性參數(shù)；②在合成地震標(biāo)定中，采用井控制下的基于模型的子波相位—幅度譜估算方法，通過多種質(zhì)量控制手段，沿井軌跡方向進(jìn)行時(shí)深標(biāo)定，提高水平井的標(biāo)定精度；③采用三維建模技術(shù)，建立大灣區(qū)塊逆斷層地質(zhì)模型，消除斷層附近儲層因?qū)游慌で斐傻念A(yù)測精度低的問題；④利用石灰?guī)r與白云巖的波阻抗差異明顯這一特點(diǎn)，采用高頻濾波技術(shù)建立非均質(zhì)低頻模型，消除儲層非均質(zhì)的影響，定量預(yù)測優(yōu)質(zhì)儲層空間展布特點(diǎn)（圖1）。

圖1 大灣區(qū)塊儲層預(yù)測剖面圖

儲層預(yù)測結(jié)果表明，平面上儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、厚度差異大。北部儲層分布相對穩(wěn)定，連續(xù)性好，儲層厚度100～200m；南部局部發(fā)育儲層，D102井區(qū)儲層現(xiàn)對發(fā)育，最厚在100m左右，臨近的D101井區(qū)儲層不發(fā)育。大灣區(qū)塊北部是部署開發(fā)井有利區(qū)域。

1．2 超深礁灘相儲層含氣性預(yù)測技術(shù)

地震數(shù)據(jù)體結(jié)構(gòu)特征是指地震數(shù)據(jù)體中每一地震道離散數(shù)據(jù)點(diǎn)按時(shí)間順序排列所顯示的波形特征。應(yīng)用地震數(shù)據(jù)體結(jié)構(gòu)特征預(yù)測儲層含氣性，就是研究地震數(shù)據(jù)的排列組合特征與含氣性的關(guān)系，達(dá)到預(yù)測儲層含氣性范圍和品質(zhì)的目的［3］，為“不打無效井”提供技術(shù)保證。包括：①提取每一地震道的振幅數(shù)值、速度和頻率等屬性參數(shù)值，并進(jìn)行累加生成處理；②建立每一個(gè)地震道數(shù)值GM模型并確定異常值范圍；③分析井上含氣層與初步確定的灰色異常段的對應(yīng)情況，并進(jìn)行區(qū)內(nèi)關(guān)聯(lián)分析；④根據(jù)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果進(jìn)行排序，確定異常時(shí)段，預(yù)測氣層縱橫向展布特點(diǎn)及氣層品質(zhì)。

研究認(rèn)為，大灣區(qū)塊存在上—下兩套地震數(shù)據(jù)體結(jié)構(gòu)特征異常段，上含氣層為飛仙關(guān)組，下含氣層為長興組，主要呈北東—南西向分布。飛仙關(guān)組預(yù)測有利含氣面積49．0km2，長興組預(yù)測有利含氣面積13．3 km2，全區(qū)為62．3km2。其中 DW2和 MB4、MB6井區(qū)為Ⅰ類有利含氣區(qū)，是培育高產(chǎn)井有利區(qū)域（圖2）。

為培育高產(chǎn)井，依據(jù)儲層分類預(yù)測和含氣性預(yù)測成果，結(jié)合工程論證意見，把7口新鉆開發(fā)井全部設(shè)計(jì)成水平井［4－5］，并實(shí)時(shí)跟蹤優(yōu)化井身軌跡［2］，實(shí)現(xiàn)大灣區(qū)塊開發(fā)井鉆井成功率100%，單井實(shí)鉆氣層厚度平均596m，為培育高效井奠定了氣層基礎(chǔ)。同時(shí)，地質(zhì)與工程技術(shù)人員共同論證，在7口水平井中優(yōu)選3口井裸眼完井。一方面可節(jié)約投資，另一方面為充分挖掘氣井產(chǎn)能創(chuàng)造了有利條件。

圖2 大灣區(qū)塊儲層含氣性預(yù)測平面圖

2 長井段氣井投產(chǎn)層段優(yōu)化技術(shù)和射孔參數(shù)優(yōu)化技術(shù)

2．1 長井段氣井投產(chǎn)層段優(yōu)化技術(shù)

長井段氣井投產(chǎn)層段優(yōu)化結(jié)果直接影響著氣井控制儲量、產(chǎn)能、無水采氣期、最終采收率等關(guān)鍵開發(fā)指標(biāo)。首先，集成應(yīng)用數(shù)值模擬和工程模擬技術(shù)，確定單井氣層最優(yōu)射開程度；然后，結(jié)合氣井工程情況和投產(chǎn)作業(yè)要求，完成氣井投產(chǎn)層段優(yōu)化［6］。

2．1．1 應(yīng)用氣藏?cái)?shù)值模擬評價(jià)氣井最優(yōu)打開程度

建立氣藏屬性數(shù)值模型，模擬評價(jià)氣藏開發(fā)動態(tài)特征，預(yù)測氣藏開發(fā)指標(biāo)。模擬研究認(rèn)為，大灣區(qū)塊發(fā)育在D403和M503井區(qū)的局部底水非常有限，對氣井開發(fā)影響很小；氣井氣層打開程度越高，穩(wěn)產(chǎn)期、最終采收率等開發(fā)指標(biāo)越好［6］。

2．1．2 應(yīng)用工程模擬評價(jià)氣井最佳射開位置及程度

建立耦合模型計(jì)算天然氣流入井動態(tài)、氣井井筒流出動態(tài)和井筒壓力分布，評價(jià)長井段氣井射開位置、射開段數(shù)和射開程度對氣井產(chǎn)能綜合影響。研究認(rèn)為，在考慮到工程施工等因素的基礎(chǔ)上，為了不影響氣井產(chǎn)能，氣層射開程度不能低于氣藏?cái)?shù)值模擬確定的氣層打開程度的83%。

2．1．3 根據(jù)模擬評價(jià)結(jié)果

結(jié)合單井井身結(jié)構(gòu)、固井質(zhì)量等因素，具體優(yōu)化氣井投產(chǎn)層段。如D402H井鉆遇氣層750m，含氣井段跨度1 055．3m，固井質(zhì)量優(yōu)秀?？紤]該井井段跨度大，飛三段氣層有鄰井控制，為降低投產(chǎn)作業(yè)難度和節(jié)約投資，對于氣層相對分散的飛三段氣層（厚度33m，跨度110m）不射孔（圖3）。通過投產(chǎn)層段優(yōu)化，在不影響單井產(chǎn)能等開發(fā)指標(biāo)的前提下，合理避射氣層，降低了投產(chǎn)作業(yè)費(fèi)用。

2．2 長井段氣井射孔參數(shù)優(yōu)化技術(shù)

大灣區(qū)塊氣井氣層井段長，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層交錯(cuò)分布［7］。射孔參數(shù)優(yōu)化必須以充分發(fā)揮射孔在氣井增產(chǎn)中的作用為目標(biāo)，模擬評價(jià)射孔參數(shù)對酸壓（化）效果的影響，充分挖掘氣井產(chǎn)能。影響長井段氣井產(chǎn)能的射孔參數(shù)較多，孔密、相位、彈型為主要影響因素。為了評價(jià)射孔參數(shù)對氣井產(chǎn)能的影響，在分析氣藏地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，建立氣井產(chǎn)能評價(jià)物理模型以及考慮非達(dá)西效應(yīng)的氣體三維滲流數(shù)學(xué)模型，建立氣藏滲流與井筒耦合的半解析產(chǎn)能評價(jià)模型，研究射孔參數(shù)對氣井產(chǎn)能的影響規(guī)律。

模擬研究認(rèn)為孔密超過16孔／m時(shí)，氣井產(chǎn)能增加幅度有限；相位角對產(chǎn)能的影響很明顯，作為酸壓（化）井，60°和120°相位角比較合適，120°產(chǎn)能最高（圖4）；產(chǎn)能隨孔眼深度的增加而增加，當(dāng)孔深增加到一定程度時(shí)，氣井產(chǎn)能增加的幅度明顯變緩；氣井產(chǎn)能對孔徑十分敏感，產(chǎn)能隨孔徑增大增加明顯，在孔眼穿透污染帶以后這種影響更為顯著。

綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素，為確保有效穿透污染帶，對于定向井采用114槍，水平井采用102槍進(jìn)行射孔。根據(jù)儲層分布特征，采用變孔密射孔，Ⅰ類儲層6～8孔／m，Ⅱ類儲層10～13孔／m，Ⅲ類儲層16孔／m。對于直井和定向井采用60°相位角，套管水平井根據(jù)底水分布情況，采用120°或60°相位角，這有利于分段酸壓（化）施工和提高氣井產(chǎn)能。

3 分段酸壓增產(chǎn)技術(shù)

大灣區(qū)塊飛仙關(guān)—長興組氣藏為高含硫化氫氣藏。為了確保安全環(huán)保，鉆井過程中采用鉆井液的相對密度遠(yuǎn)高于地層壓力系數(shù)，導(dǎo)致儲層污染嚴(yán)重［8］。氣井投產(chǎn)前均需優(yōu)選增產(chǎn)技術(shù)對儲層進(jìn)行改造，以充分釋放氣井產(chǎn)能［9］。

針對大灣區(qū)塊水平井井段長、跨度大的特點(diǎn)，結(jié)合完井方式［10］、儲層特點(diǎn)和室內(nèi)模擬酸巖試壓、導(dǎo)流能力試驗(yàn)和酸壓（化）模擬研究成果，優(yōu)選分段酸壓工藝和膠凝酸體系。

圖3 D402H井投產(chǎn)層段解釋成果圖（1ft＝0．304 8m）

根據(jù)投產(chǎn)地質(zhì)設(shè)計(jì)和要求，在投產(chǎn)井段各分段范圍內(nèi)優(yōu)選大排量籠統(tǒng)注酸工藝，在解除儲層污染的同時(shí)，消除射孔形成的壓實(shí)層傷害和固體微粒堵塞，提高近井地帶裂縫導(dǎo)流能力［11］。為了盡可能使Ⅱ、Ⅲ類儲層壓開裂縫，采用前置酸解除近井地帶鉆井液污染和屏蔽暫堵，降低施工壓力；采用膠凝酸多級注入壓開地層并使裂縫向地層深部延伸，同時(shí)降低酸液的濾失；采用鹽酸作為閉合酸化階段的酸化工作液，用于提高閉合裂縫導(dǎo)流能力，溝通儲層的有效天然裂縫系統(tǒng)。

根據(jù)儲層評價(jià)結(jié)論及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究成果，并以解除污染和提高殘酸返排率為主要目的，不斷優(yōu)化酸液體系配方。形成了適合大灣區(qū)塊儲層特點(diǎn)的工藝技術(shù)模式和液體體系，解決了以下技術(shù)問題：①采用了降阻能力好、性能穩(wěn)定性高的酸液體系和分段酸壓技術(shù)，解決了水平井水平段長，均勻布酸困難的難題，實(shí)現(xiàn)了儲層的針對性改造，提高了儲層的動用程度；②優(yōu)選了合適的緩蝕劑和鐵離子穩(wěn)定劑，有效控制了沉淀的產(chǎn)生，有效防止了硫化氫和二氧化碳對管柱的腐蝕，解決了水平井由于改造施工時(shí)間長，設(shè)備及管柱的腐蝕問題；③采取多級注入分段改造技術(shù)，達(dá)到均勻改善井壁周圍地層的滲流能力，降低酸液濾失，提高酸液的波及范圍，改善產(chǎn)氣剖面和吸液剖面的目的，提高了裂縫導(dǎo)流能力；④針對大灣水平井，優(yōu)化酸液配方，加入高效起泡劑，提高殘酸返排能力，解決殘酸返排不利的問題。

圖4 相位角對氣井產(chǎn)率比的影響圖

在投產(chǎn)層段和射孔參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，優(yōu)選分段酸壓增產(chǎn)技術(shù)，充分挖掘氣井產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)氣井一次性投產(chǎn)作業(yè)成功率100%，單井實(shí)測無阻流量380×104～680×104m3／d，達(dá)到或超過地質(zhì)設(shè)計(jì)預(yù)測指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了培育高效井的目標(biāo)。

4 應(yīng)用效果

從論證大灣區(qū)塊開發(fā)方案開始，就根據(jù)氣藏地質(zhì)特點(diǎn)，著力構(gòu)建開發(fā)地質(zhì)和開發(fā)工程一體化研究平臺，以期形成合力，多培育高效井，實(shí)現(xiàn)大灣區(qū)塊高效開發(fā)。在開發(fā)建設(shè)中，集成應(yīng)用了儲層預(yù)測、含氣性預(yù)測、長井段氣井投產(chǎn)層段優(yōu)化、射孔參數(shù)優(yōu)化和分段酸壓增產(chǎn)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了開發(fā)井鉆井成功率100%，投產(chǎn)作業(yè)成功率100%，單井產(chǎn)能完全達(dá)到開發(fā)方案配產(chǎn)要求，為實(shí)現(xiàn)大灣區(qū)塊高效開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。希望能為類似氣田的高效開發(fā)提供借鑒。

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