王 穎

中國石油集團長城鉆探工程有限公司地質研究院

0 引言

蘇S區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地地伊陜斜坡西北部，屬于低滲低壓低豐度大面積分布的巖性氣藏[1-2]。該區(qū)塊于2007年試氣試采，2009年正式投入開發(fā)，部署在區(qū)塊北部的326口氣井已全部投產，動用地質儲量179.3×108m3，階段采出程度25.8%，進入開發(fā)中后期。目前，對蘇里格氣田蘇S區(qū)塊北部剩余氣分布規(guī)律尚缺乏系統(tǒng)研究和深入認識。前人評價結果表明，區(qū)塊北部具有相當大的剩余資源潛力[3-5]，近年來眾多學者主要集中在以小層為單元的剩余氣定性、定量評價方面[6-8]，并且由于砂體窄薄、隔夾層復雜容易忽略而往往籠統(tǒng)簡單地分析[9]，氣井長期的分壓合采也使得儲量動用極易不均衡，給剩余氣精細研究帶來很大困難。筆者通過開展以單砂體為單元的地質建模、數模、剩余氣分布及挖潛對策關鍵技術攻關，精細刻畫剩余氣空間分布特征，建立剩余氣分布模式，落實側鉆（水平）井部署區(qū)和調層井井層，為改善開發(fā)效果、提高氣藏采收率提供有利的技術保障。

1 儲層精細刻畫

根據地震、測井、取心等資料，利用沉積旋回和層序地層學對比法，將主力產層中二疊統(tǒng)下石盒子組8段自上而下劃分為盒81—盒86小層；山1段劃分為山17、山18和下二疊統(tǒng)山西組19小層。同時，結合三孔隙度、中子—密度、伽馬—電阻曲線形態(tài)及測井多參數值[10-12]，建立有效儲層下限標準（表1），對研究區(qū)326口進行測井精細解釋，扣除泥巖、物性隔夾層，為單河道砂體測井識別提供依據。

根據旋回等時劃分原則，將盒8、山1段的1～9小層劃分為24個單砂層；按照“垂向分期、側向劃界”的原則，運用儲層構型技術，將砂體垂向疊置模式劃分為3類，分別為孤立型、疊加型和切割型（圖1）；并依據測井曲線韻律特征和砂頂界面的高程差，判斷單河道砂體側向邊界?；跍y井識別結果，在地震波形識別的復合河道砂體宏觀趨勢約束下，結合動態(tài)監(jiān)測資料的驗證，完成單砂體刻畫24層/326口井，主力產層4～9小層單井上多發(fā)育3個單砂體（圖2），砂體展布方式以疊加型和切割型為主，孤立砂體較少。

通過河流相儲層內部砂體結構解剖，明確儲層發(fā)育規(guī)模，儲層寬厚比多介于50～200，垂直河道儲層發(fā)育規(guī)模多在2個井距以內（圖3），沿河道方向連續(xù)性好，可達3 km（圖4）。

平面上，研究區(qū)盒8段1～3小層砂體呈土豆狀、零星分布，盒8段4—山1段8小層砂體呈連片分布，其中盒84、盒85小層砂體最為發(fā)育。有效氣層主要發(fā)育在盒84、盒85小層中間區(qū)域，山1段氣層主要發(fā)育在東西兩側（圖5）。

表1 有效儲層的下限標準劃分表

圖1 蘇里格氣田蘇S區(qū)塊北部單砂體垂向疊置方式示意圖

圖2 蘇S區(qū)塊北部砂體數統(tǒng)計直方圖

2 剩余氣分布特征

剩余氣分布規(guī)律是氣藏后期開發(fā)調整部署、措施挖潛的重要依據。目前，國內外研究剩余氣的方法主要有沉積微相研究法、細分小層儲量評價法、動態(tài)監(jiān)測法、采出量估算法、建模及數值模擬方法[13-15]，筆者采用數值模擬法進行研究。

圖3 蘇S區(qū)塊北部垂直河道方向氣藏剖面圖

圖4 蘇S區(qū)塊北部沿河道方向氣藏剖面圖

2.1 單砂體地質模型與數值模型

隨著氣藏精細描述技術的發(fā)展，地質建模更加精細化、更加符合氣藏實際情況；與此同時，地質模型與生產動態(tài)數據緊密結合，參與氣藏數值模擬研究，為剩余氣挖潛和開發(fā)方案調整提供依據[16]。根據研究區(qū)的實際地質情況及井網密度，平面網格50 m×50 m、垂向上模型細分為0.5 m，網格節(jié)點數劃分為156×372×200=11 606 400。從各單砂層構造頂界面的構造模型可知，蘇S北部砂體構造為向西傾斜的寬緩單斜層狀構造，各單砂層層面相互平行，除有少數微鼻狀構造外，大都十分平緩。從砂體分布模型來看，窄條帶狀的砂體發(fā)育，組合方式多樣，方向性較強。盒84、盒85、盒86、山17、山18小層為區(qū)塊的5個主力氣層單砂體，砂體局部尖滅，整體分布穩(wěn)定。

圖5 蘇S區(qū)塊北部盒8和山1段砂體等厚圖

單砂體物性模型是以參數體的形式反映地下儲層孔隙度、滲透率等參數空間分布特征，是單砂體模型中的重點之一。在隨機建模過程中，采用基于象元和目標的多點統(tǒng)計學方法，克服傳統(tǒng)地質統(tǒng)計學難以表征復雜儲層空間結構的缺陷[17]。在蘇S區(qū)塊北部物性模型研究中，進行了多點地質統(tǒng)計學與傳統(tǒng)地質統(tǒng)計學的比較，采用多點地質統(tǒng)計學與序貫算法模擬結果更接近實際地質情況，利于孔隙度、滲透率等參數三維空間定量表征。為了使建好的地質模型符合實際地質情況，通過模型計算儲量與提交儲量對比方法進行驗證，地質模型計算儲量210.35×108m3，與提交儲量213.96×108m3相比較，誤差僅為1.69%，說明建立地質模型是可靠的。

筆者在未粗化地質模型的基礎上，采用高精度歷史擬合和后處理技術，建立單砂體數值模型，動態(tài)模型細到月度數據，氣層物理參數細到與單砂體一一對應，模型儲量擬合誤差僅2.3%，氣井壓力、產量等生產數據擬合符合程度達95%。定量描述剩余氣平面和垂向分布特征，剩余氣預測精度從63.5%提高到93.8%（圖6）。

圖6 蘇11區(qū)塊23排數值模型剩余氣剖面圖

2.2 剩余氣分布規(guī)律及模式

2.2.1 分布規(guī)律

基于高精度數值模型，明確了研究區(qū)目前地層壓力、含氣飽和度及儲量豐度分布狀況。剩余氣主要分布在東、西兩側和中部局部區(qū)域，原始儲量占優(yōu)勢層位盒84、盒85、盒86、山17、山18、山19小層剩余氣較富集。結合鄰區(qū)措施井實施效果，優(yōu)選剩余氣富集區(qū)4個（圖7），落實地質儲量7.3×108m3；縱向上增加可動用層437 m/101口井。優(yōu)選區(qū)目前地層壓力18～23 MPa，含氣飽和度50%～62%，儲量豐度0.8×108～1.2×108m3/km2。

圖7 蘇S區(qū)塊北部目前地層壓力平面展示圖

2.2.2 分布模式

由于低滲氣藏自身地質特征和外在影響因素，以追求直井產量最大化為目標的技術井網難以實現不同規(guī)模含氣砂體的充分動用。開發(fā)實踐表明，當蘇S區(qū)塊北部600 m×600 m的主體開發(fā)技術井網僅能控制主力含氣砂體，較小尺度含氣砂體難以控制，形成井間和層間剩余氣。應用地質、地震、氣藏工程等方法，對研究區(qū)、井間、層間開展剩余儲量精細解剖與分析，結合砂體級數值模擬結果，將剩余氣分布模式歸納為3種類型：井網未控制型、層內非均質型和層間非均質型（圖8）。

1）井網未控制型

蘇里格氣田蘇S區(qū)塊有效砂體規(guī)模小，橫向連通性差，孤立砂體較多。2007年氣藏開發(fā)井網確定為600 m×1 200 m，2009年又將開發(fā)井網調整為600 m×600 m，井網密度由1.39口/km2提高到2.78口/km2，儲量動用程度大幅提升，但是無法充分控制含氣砂體。按單井最終累產氣2 900×104m3計算，目前氣藏采收率僅為32.5%。井網未控制型剩余儲量占總剩余儲量的10%～12%，為剩余氣挖潛的主要潛力區(qū)。

圖8 不同類型剩余氣模式示意圖

2）層內非均質型

由于氣藏復合砂體內部不連通、存在多個“阻滯帶”，垂直河道方向展布，間距50～100 m。探邊測試等資料表明直井在砂體范圍內存在流動邊界，證實“阻滯帶”可影響復合砂體滲流能力、直井供氣范圍及儲量動用情況，形成“層內”剩余氣。層內非均質型剩余儲量占剩余儲量的8%。井間加密側鉆井或側鉆水平井多段壓裂可克服阻滯帶的影響。

3）層間非均質型

儲層的非均質型不僅表現在層內，也存在于層間。由于氣藏縱向上發(fā)育多套彼此不連通的氣層，其物性、含氣性均表現出較強的非均質性。氣井鉆遇多套氣層，儲層物性好、厚度大的氣層優(yōu)先被開發(fā)，而該氣層上方或下方儲層物性差、厚度薄的氣層，受開發(fā)早期分層壓裂技術限制，這部分氣層壓裂改造不完善形成剩余氣。即使氣井同時開發(fā)多個氣層，但因氣層間的非均質性及壓力差也會造成非主力氣層采出程度低而富集剩余氣。根據鉆井、測井、產氣剖面等數據，統(tǒng)計單井鉆遇有效砂體的個數及厚度、物性等參數，篩選出射孔不完善和采出程度低的氣層，結合寬厚比及長寬比等參數，計算層間非均質型剩余儲量占剩余儲量25%。此類剩余氣是目前層間調整、挖潛、提高采收率的重點目標。

3 挖潛對策及應用效果

3.1 挖潛對策

氣藏后期開發(fā)主要面臨的困難就是剩余氣，而剩余氣分布規(guī)律及分布模式是剩余氣挖潛對策的基礎。針對蘇S區(qū)塊北部剩余氣分布模式及其分布規(guī)律，制定以下挖潛對策[18-20]。

1）利用側鉆水平井挖潛井網未控制型剩余氣。根據剩余氣分布特征，結合利用井地質、工程條件及生產現狀，通過數值模擬不同設計方案，在剩余區(qū)富集區(qū)優(yōu)化部署側鉆水平井5口，確定最佳水平段方位北西—南東、長度600～900 m、縱向位置4～8小層等參數，預測單井最終累產氣3 567×104～5 007×104m3，總增產氣量達2.1×108m3，預計可提高蘇S區(qū)塊北部氣藏采收率1.35%。

2）采用側鉆井挖潛層內非均質型剩余氣。靜態(tài)與動態(tài)相結合，采用數值模擬技術開展參數優(yōu)化，在研究區(qū)東西兩側剩余氣相對富集井區(qū)部署側鉆井8口，單井累產氣1 700×104～2 500×104m3，預計累計產氣1.55×108m3，可氣藏提高采收率1.0%。

3）老井調層挖潛層間剩余氣。應用老井復查和數值模擬技術，優(yōu)選目前具備實施條件的調層井235層/59口井，氣層平均厚度3.8 m，含氣飽和度60.8%，預計平均單井增產825×104m3，累計產氣4.87×108m3，可提高采收率3.1%。

3.2 應用效果

截至目前，蘇S區(qū)塊北部實施側鉆水平井1口、調層井13口，措施有效率100%，調層井平均日產氣由措施前0.3×104m3/d提高到1.6×104m3/d，側鉆水平井日增產2.35×104m3/d（是原直井的3.5倍），累計增產10 129×104m3。其中，側鉆水平井增產606×104m3（表2），調層井增產9 523×104m3（表3），創(chuàng)造了可觀的經濟效益。

4 結論

1）基于測井二次解釋、地震波形、儲層構型及動態(tài)監(jiān)測等技術，實現了優(yōu)勢儲層定量描述，砂體展布方式以疊加型和切割型為主，孤立砂體較少；儲層寬厚比介于50～200，垂直河道儲層發(fā)育規(guī)模多在2個井距以內，沿河道方向砂體展布可達3 km，其中盒84、盒85小層砂體在中間區(qū)域最為發(fā)育，山1段氣層主要發(fā)育在東西兩側。

表2 蘇S區(qū)塊北部側鉆水平井生產效果統(tǒng)計表

表3 蘇S區(qū)塊北部調層井增產效果統(tǒng)計表

2）針對砂體窄薄、隔夾層分布復雜及儲層非均質性強的地質特點，采用單砂體建模和數模一體化技術，明確剩余氣平面和垂向分布特征，剩余儲量主要集中在東、西兩側的山17、山18小層和中部局部區(qū)域的盒84～盒86小層，實現了剩余氣預測精度從63.5%提高到93.8%。

3）基于高精度數值模型，將剩余氣分布模式分為井網未控制型、層內非均質型和層間非均質型，其中井網未控制型和層內非均質型是井間加密側鉆水平井和側鉆井的主要潛力區(qū)，層間非均質型是老井調層的重點目標。通過現場試驗，調層井平均日產氣由措施前0.3×104m3/d提高到1.6×104m3/d；側鉆水平井日增產氣量是原直井的3.5倍。