郭彤樓

中國(guó)石化西南油氣分公司，四川 成都610041

引言

川西拗陷總體可以分為“三隆兩凹一坡”，即知新場(chǎng)構(gòu)造帶、新場(chǎng)構(gòu)造帶、龍門(mén)山前構(gòu)造帶、梓潼凹陷、中江斜坡帶及成都凹陷6 個(gè)區(qū)帶（圖1）[1-7]，處于成都--德陽(yáng)--綿陽(yáng)城市經(jīng)濟(jì)圈。主要產(chǎn)層為侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組和沙溪廟組，為典型的低滲透率、高含水飽和度、低豐度復(fù)雜致密砂巖氣藏，單井自然產(chǎn)能低、遞減快、可采儲(chǔ)量低[8-9]。氣田開(kāi)發(fā)近30 年來(lái)，探明大中型致密氣藏13 個(gè)，探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量約4 900×108m3（表1）。多年來(lái)，中國(guó)石化西南油氣分公司圍繞提高采收率、提高動(dòng)用率、控制遞減率持續(xù)開(kāi)展了地質(zhì)-工程-經(jīng)濟(jì)一體化攻關(guān)，主力氣藏儲(chǔ)量動(dòng)用率100%、采收率達(dá)到56%，成為致密砂巖氣藏效益開(kāi)發(fā)的典范。目前，川西拗陷致密砂巖氣藏面臨優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量全部動(dòng)用、開(kāi)發(fā)對(duì)象品質(zhì)越來(lái)越差及都市氣田環(huán)評(píng)難度加大等難題，如何進(jìn)一步效益動(dòng)用難采儲(chǔ)量是實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)亟待解決的問(wèn)題。本文通過(guò)梳理氣田開(kāi)發(fā)歷程，總結(jié)氣田地質(zhì)特征、效益開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)及持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)面臨的難點(diǎn)，提出穩(wěn)產(chǎn)對(duì)策，以期指導(dǎo)氣田的下步開(kāi)發(fā)并能為其他同類(lèi)氣藏的開(kāi)發(fā)起到借鑒作用。

圖1 川西拗陷構(gòu)造單元及氣田地理位置圖Fig.1 Structural unit of Western Sichuan Depression and location of gas field

表1 川西拗陷中淺層已發(fā)現(xiàn)天然氣藏參數(shù)表Tab.1 Parameter of discovered natural gas reservoirs in the middle and shallow layers of the Western Sichuan Depression

1 開(kāi)發(fā)概況

1.1 地質(zhì)特征

川西拗陷侏羅系致密砂巖氣藏埋深700～3 200 m，以巖性-構(gòu)造復(fù)合型氣藏為主，主要有兩種類(lèi)型。一種是鏡狀薄窄河道致密砂巖氣藏。如中江沙溪廟組氣藏，油氣藏縱向含氣層系16 個(gè)，發(fā)育130 余條河道，河道寬度在300～1 000 m，厚度為5～40 m，縱向上疊合程度低、橫向上廣泛分布，泥質(zhì)含量整體較低，泥巖隔夾層分布不穩(wěn)定，疊合含氣面積在440 km2?？紫抖葹?%～13%、常壓滲透率為0.04～0.50 mD，含水飽和度在40%～65%，埋深在1 300～3 200 m，平均地層壓力系數(shù)為1.60，氣水關(guān)系復(fù)雜。另一種是毯狀寬厚河道致密砂巖氣藏。如新場(chǎng)沙溪廟組氣藏，油氣藏縱向含氣層系7 個(gè)，發(fā)育7 條河道，寬度在4 500～10 500 m，氣層厚度為5～30 m，縱向疊合程度高，泥質(zhì)含量低，泥巖隔夾層分布穩(wěn)定，疊合含氣面積在310 km2?？紫抖葹?%～13%、常壓滲透率為0.10～0.20 mD，含水飽和度在30%～70%，埋深在2 100～2 800 m，平均地層壓力系數(shù)為1.92，無(wú)固定氣水邊界。

1.2 開(kāi)發(fā)歷程

四川盆地是中國(guó)致密砂巖氣藏發(fā)現(xiàn)、開(kāi)發(fā)最早的地區(qū)。川西侏羅系致密砂巖主力氣藏新場(chǎng)沙溪廟氣藏于2000 年正式投入開(kāi)發(fā)，是中國(guó)石化第一個(gè)規(guī)模開(kāi)發(fā)的大型致密砂巖氣藏，在不斷探索中形成了主產(chǎn)層直井單層開(kāi)采、多層合采以及難動(dòng)用儲(chǔ)量水平井加密調(diào)整等技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了多層致密砂巖氣藏立體高效開(kāi)發(fā)，年產(chǎn)規(guī)模最高達(dá)到13×108m3，目前累產(chǎn)氣已超過(guò)200×108m3。2008 年，什邡馬井蓬萊鎮(zhèn)氣藏實(shí)現(xiàn)規(guī)模開(kāi)發(fā)，形成了河道砂體識(shí)別與刻畫(huà)技術(shù)、斜坡帶巖性氣藏富集地質(zhì)規(guī)律認(rèn)識(shí)及以含氣飽和度為核心的甜點(diǎn)儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)技術(shù)，積累了低豐度巖性氣藏開(kāi)發(fā)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。2014 年，借鑒新場(chǎng)沙溪廟組氣藏水平井開(kāi)發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)中江沙溪廟組氣藏實(shí)行滾動(dòng)勘探-評(píng)價(jià)-建產(chǎn)一體化，形成了針對(duì)該氣藏薄窄河道砂體特點(diǎn)的多域多屬性精細(xì)刻畫(huà)及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)、氣藏高產(chǎn)富集模式與開(kāi)發(fā)目標(biāo)評(píng)價(jià)和優(yōu)選技術(shù)、水平井優(yōu)化技術(shù)、立體開(kāi)發(fā)技術(shù)及儲(chǔ)層改造技術(shù)，2019 年達(dá)到年產(chǎn)10×108m3的規(guī)模。目前，川西侏羅系致密砂巖氣藏已從2004 年開(kāi)始在20×108m3以上穩(wěn)產(chǎn)18 a（圖2）。

圖2 川西侏羅系致密砂巖氣藏開(kāi)發(fā)歷程Fig.2 Development process of Jurassic low permeability tight sandstone gas reservoir in Western Sichuan

1.3 儲(chǔ)量分類(lèi)

川西侏羅系致密砂巖氣藏探明儲(chǔ)量區(qū)評(píng)價(jià)采用以產(chǎn)能為核心，以儲(chǔ)層參數(shù)為依據(jù)，建立儲(chǔ)量區(qū)分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將儲(chǔ)量區(qū)分為4 類(lèi)（表2）。I 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)占11%，主要分布在各氣藏的局部區(qū)域，已全部動(dòng)用；II 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)占21%，儲(chǔ)量動(dòng)用率95%；III 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)占28%，儲(chǔ)量動(dòng)用率30%左右；IV 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)占總儲(chǔ)量的40%左右，暫未動(dòng)用。

表2 探明儲(chǔ)量區(qū)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Classification standard of proved reserves

1.4 開(kāi)發(fā)階段

1.4.1 不同階段開(kāi)發(fā)效果差異大

川西侏羅系致密砂巖氣藏開(kāi)發(fā)初期，采用直井或定向井開(kāi)發(fā)，配合增產(chǎn)工藝措施，新場(chǎng)淺層蓬萊鎮(zhèn)組氣藏I 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)平均單井穩(wěn)定產(chǎn)量0.60×104m3/d，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.25×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期1～2 a，初期遞減率28.50%；新場(chǎng)中深層沙溪廟組氣藏I 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)平均單井穩(wěn)定產(chǎn)量1.90×104m3/d，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.54×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期4 a 左右，初期遞減率9.37%。

隨著開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，I 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)基本動(dòng)用，隨后采用“以優(yōu)帶差”開(kāi)發(fā)方式，對(duì)蓬萊鎮(zhèn)組II 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)進(jìn)行多層壓裂合采，平均單井產(chǎn)量0.50×104m3/d，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.16×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期小于1 a，初期遞減率32.00%；針對(duì)沙溪廟組II 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)同樣采用多層壓裂合采，平均單井產(chǎn)量1.40×104m3/d，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.30×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期2～3 a，初期遞減率17.60%。沙溪廟組氣藏II 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)開(kāi)發(fā)，合采井的開(kāi)發(fā)效果較前期I 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)單層直井的開(kāi)發(fā)效果差。

其后，采用水平井結(jié)合分段壓裂方式開(kāi)發(fā)II、III類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)，平均單井產(chǎn)量1.77×104m3/d，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量0.35×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期1 a 左右，初期遞減率34.10%。

總體上，川西侏羅系致密砂巖氣藏因儲(chǔ)層致密、非均質(zhì)性強(qiáng)、氣水滲流規(guī)律復(fù)雜、儲(chǔ)量品位差異，氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量差異大。單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為（0.01～3.17）×108m3，平均在0.43×108m3，其中，小于0.40×108m3的氣井占比超過(guò)60%，大于0.80×108m3的氣井占比不足10%。I、II 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量明顯高于III 儲(chǔ)量區(qū)。I 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)平均單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量約為II 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)的1.9 倍，為III 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)的6.2 倍。

1.4.2 水平井和體積壓裂是提高產(chǎn)能的有效手段

由于儲(chǔ)層較致密，非均質(zhì)性嚴(yán)重，氣井自然產(chǎn)能普遍較低，平均僅為0.35×104m3/d，直井壓裂后平均產(chǎn)能為2.55×104m3/d，約為自然產(chǎn)能的7倍，水平井平均產(chǎn)能達(dá)6.61×104m3/d，約為自然產(chǎn)能的19 倍。2021 年，針對(duì)II、III 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)采用地質(zhì)工程一體化實(shí)施“多尺度高密度裂縫”壓裂技術(shù)，多口水平井平均無(wú)阻流量63.0×104m3/d，最高達(dá)103.5×104m3/d，單井可采儲(chǔ)量（1.80～3.00）×108m3，有效釋放了儲(chǔ)層產(chǎn)能。

1.4.3 蓬萊鎮(zhèn)組、沙溪廟組氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量差異大

氣藏縱向上動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量差異較大。新場(chǎng)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為0.20×108m3，新場(chǎng)沙溪廟組氣藏平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為0.51×108m3；中江沙溪廟組氣藏平均動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為0.67×108m3。蓬萊鎮(zhèn)組氣藏有穩(wěn)產(chǎn)期的井不超過(guò)20%，穩(wěn)產(chǎn)期1～2 a；沙溪廟組氣藏有穩(wěn)產(chǎn)期的井占60%左右，穩(wěn)產(chǎn)期2～4 a。氣井穩(wěn)產(chǎn)能力受配產(chǎn)影響明顯，配產(chǎn)比小于0.5 時(shí)，氣井穩(wěn)產(chǎn)能力相對(duì)更強(qiáng)。同時(shí)，由于儲(chǔ)層存在應(yīng)力敏感性，當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆抵聊骋凰胶?，壓裂縫閉合導(dǎo)致產(chǎn)量遞減加快。

1.4.4 單井遞減曲線呈現(xiàn)明顯的“三段式”

氣藏生產(chǎn)采用定產(chǎn)降壓和定壓降產(chǎn)兩種生產(chǎn)方式，產(chǎn)量遞減規(guī)律以雙曲及調(diào)和遞減為主。圖3 為典型單井遞減曲線，從圖3 可以看出，單井遞減曲線呈現(xiàn)初期快速遞減、中期緩慢遞減及后期平穩(wěn)遞減的明顯“三段式”特征，即：生產(chǎn)早期，井底流壓高，加砂壓裂改造使井底周?chē)鷿B流能力強(qiáng)，但基質(zhì)供應(yīng)不足，因此，氣井產(chǎn)量遞減率較高；生產(chǎn)中期，基質(zhì)區(qū)域供氣跟上，遞減速度減緩；生產(chǎn)后期，泄氣半徑逐漸增大，由遠(yuǎn)端的基質(zhì)區(qū)域供氣，進(jìn)入低壓低產(chǎn)階段。

圖3 典型單井遞減曲線Fig.3 Decline curve of typical single well

2 氣藏效益開(kāi)發(fā)難點(diǎn)

2.1 砂泥交互，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大

川西侏羅系致密砂巖氣藏砂體分布主要受分流河道控制，河道多、分布廣、寬度窄、厚度薄、巖性和物性橫向變化快，常規(guī)的單一地震屬性很難刻畫(huà)河道的邊界，水平井開(kāi)發(fā)所需的以單砂體為單元的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，河道的期次刻畫(huà)既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。

同時(shí)，低波阻抗泥巖發(fā)育導(dǎo)致含氣砂巖波阻抗分布區(qū)間與泥巖波阻抗分布區(qū)間部分重疊，存在著低阻抗泥巖陷阱和中高阻抗砂體預(yù)測(cè)難點(diǎn)，水平井軌跡設(shè)計(jì)、儲(chǔ)層改造等都需要精準(zhǔn)把握儲(chǔ)層厚度、孔隙度和含氣飽和度等參數(shù)，但由于定量預(yù)測(cè)成果的可靠性受資料品質(zhì)、巖石物理分析可靠性、地震反演精度及定量預(yù)測(cè)算法精度等多種因素影響，薄互儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)難度較大。

2.2 低品位儲(chǔ)量規(guī)模大，難以效益開(kāi)發(fā)

川西侏羅系致密砂巖氣藏現(xiàn)有未動(dòng)用儲(chǔ)量約2 900×108m3，未動(dòng)用儲(chǔ)量以低品位儲(chǔ)量為主，在目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，能夠效益開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)量不足10%。從地質(zhì)因素上可分為遠(yuǎn)離烴源斷層的低豐度儲(chǔ)量和斷裂夾持區(qū)高含水飽和度儲(chǔ)量?jī)煞N類(lèi)型。

低豐度儲(chǔ)量類(lèi)型以什邡蓬萊鎮(zhèn)組氣藏為典型，區(qū)域內(nèi)斷層不發(fā)育，距離烴源斷層10 km 以上；無(wú)正向構(gòu)造，油氣運(yùn)移通道不暢，氣藏整體充注度低；砂體厚度薄，普遍小于10 m，有效厚度小于5 m 的單砂體占70% 以上，呈條帶狀分布；油氣在局部以巖性圈閉為主的空間聚集，整體儲(chǔ)量豐度低，在（0.50～1.25）×108m3/km2，單井產(chǎn)量（0.20～0.60）×104m3/d。

斷裂夾持區(qū)高含水飽和度儲(chǔ)量類(lèi)型以中江沙溪廟組氣藏為典型，單砂體厚度10～30 m，儲(chǔ)層條件好，氣藏內(nèi)部斷裂發(fā)育，但封堵條件差，造成天然氣逸散，含水飽和度普遍較高，投產(chǎn)后即產(chǎn)水，產(chǎn)量遞減快，無(wú)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)效益。

2.3 剩余地層壓力低，儲(chǔ)層改造工藝適應(yīng)性差

川西侏羅系致密砂巖氣藏主力建產(chǎn)區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量已基本動(dòng)用，在氣藏滾動(dòng)擴(kuò)邊及剩余儲(chǔ)量挖潛的過(guò)程中，出現(xiàn)氣藏地層壓力為常壓或低壓，儲(chǔ)層表現(xiàn)出孔滲性差、孔喉孔徑細(xì)小、孔隙連通性弱的低品位化特征。與前期相比，常規(guī)壓裂工藝適應(yīng)性變窄，存在改造動(dòng)用率不高、有效性差和低品位儲(chǔ)層壓裂傷害高的問(wèn)題。一方面，目標(biāo)儲(chǔ)層包含塊狀連續(xù)、河道不連續(xù)、透鏡狀的不同砂體類(lèi)型，前期采用的常規(guī)加砂分段針對(duì)性不足，有效支撐縫長(zhǎng)偏短使得產(chǎn)能損失在40%～60%；另一方面，含量在20%～25%的黏土礦物會(huì)引起流動(dòng)啟動(dòng)壓力增加5 倍，壓裂后滲透率降低50%的水敏和水鎖傷害。

2.4 低壓低產(chǎn)井多，維護(hù)措施工作量大

現(xiàn)有生產(chǎn)井近2 000 口，平均油壓在1.02 MPa，平均單井日產(chǎn)氣0.27×104m3，平均單井日產(chǎn)水0.15 m3。其中，油壓低于1.00 MPa 的氣井占總井?dāng)?shù)74.94%，日產(chǎn)氣低于0.20×104m3的井占總井?dāng)?shù)56.26%。

氣井產(chǎn)氣量普遍低于攜液臨界氣量，需要高頻次泡排才能維護(hù)穩(wěn)產(chǎn)。目前，77.10%的井產(chǎn)氣量低于攜液臨界氣量，差異化泡沫排水采氣工藝技術(shù)是最經(jīng)濟(jì)有效的穩(wěn)產(chǎn)維護(hù)手段，年泡排作業(yè)達(dá)80 000余次。

氣井積液、水淹頻繁，需要周期性氣舉排水才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。部分產(chǎn)水量較大的氣井積液、水淹停產(chǎn)頻繁，主要采用“氣舉+泡排”“氣舉憋壓+提噴”及“氣舉+控輸”等多種氣舉工藝組合模式，年作業(yè)次數(shù)400 余井次。

3 穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 地球物理處理與解釋技術(shù)

針對(duì)川西侏羅系致密砂巖氣藏河道砂巖特征，開(kāi)展地震資料目標(biāo)處理、河道砂巖精細(xì)刻畫(huà)、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與含氣性預(yù)測(cè)等技術(shù)研究，建立了完整的地球物理技術(shù)體系[10-11]，有效解決了氣藏開(kāi)發(fā)難題，支撐了高效建產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)。

3.1.1 地震資料目標(biāo)處理技術(shù)

以“突出河道砂體地震響應(yīng)特征，保持振幅可靠變化”為處理思路，通過(guò)保真去噪、綜合靜校正、地表一致性穩(wěn)健反褶積、五維插值及OVT 疊前時(shí)間偏移等技術(shù)[12]，實(shí)現(xiàn)地震資料三高三保（三高：高信噪比、高分辨率、高保真度；三保：保頻、保幅、保AVO）目標(biāo)處理，與前期成果相比，新成果信噪比更高、成像更好、波組更連續(xù)穩(wěn)定、河道特征更清楚，主頻更高、頻帶更寬、低頻信息更加豐富（圖4），能夠滿足致密砂巖儲(chǔ)層精細(xì)刻畫(huà)和預(yù)測(cè)要求。

圖4 三維地震資料處理效果對(duì)比Fig.4 Comparison of different processing results of three dimensional seismic data

3.1.2 河道砂巖精細(xì)刻畫(huà)技術(shù)

針對(duì)多期河道縱橫交織、疊置關(guān)系復(fù)雜，單河道外形及內(nèi)幕刻畫(huà)難度大等問(wèn)題，以高保真和高分辨率處理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)分頻能量融合、三維可視化等建立多域多屬性河道砂巖精細(xì)刻畫(huà)技術(shù)[13]，從時(shí)頻域、時(shí)空域精細(xì)刻畫(huà)河道外形及內(nèi)幕信息。將單河道三維子體追蹤、河道體系組合、河道群成像等相結(jié)合，建立復(fù)雜河道群解釋方法，提高了河道群的解釋精度和效率（圖5）。中江氣田沙溪廟組新發(fā)現(xiàn)河道23 條，新場(chǎng)蓬萊鎮(zhèn)組新發(fā)現(xiàn)河道15 條，新場(chǎng)沙溪廟組新發(fā)現(xiàn)河道3 條，累計(jì)新增探明儲(chǔ)量超500×108m3。

圖5 中江氣田沙溪廟組復(fù)雜河道規(guī)模刻畫(huà)Fig.5 Large scale characterization of complex river channel of Shaximiao Formation in Zhongjiang Gas Field

3.1.3 河道砂巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)

針對(duì)薄窄河道儲(chǔ)層定量預(yù)測(cè)及描述難題，建立了遞進(jìn)式儲(chǔ)層參數(shù)反演與預(yù)測(cè)技術(shù)。首先，利用地震疊前數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)河道道集快速抽取和生成，面向單河道開(kāi)展研究，提高河流相儲(chǔ)層反演精度；其次，根據(jù)地震波形的橫向變化來(lái)反映儲(chǔ)層空間的相變特征，采用波形指示反演技術(shù)分辨薄窄河道儲(chǔ)層；最后，通過(guò)巖石物理模型建立儲(chǔ)層巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)等參數(shù)與彈性參數(shù)的先驗(yàn)關(guān)系，基于貝葉斯分類(lèi)器儲(chǔ)層巖石參數(shù)聯(lián)合反演技術(shù)，實(shí)現(xiàn)河道砂巖儲(chǔ)層的孔隙度等參數(shù)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

3.1.4 河道砂巖含氣性預(yù)測(cè)技術(shù)

氣藏氣水關(guān)系極為復(fù)雜，同一河道不同位置及同一位置不同河道的含氣性存在較大差異，含氣性預(yù)測(cè)面臨較大挑戰(zhàn)。充分利用測(cè)井、鉆井、巖石物理和地震數(shù)據(jù)等資料，尋找儲(chǔ)層含氣性敏感性參數(shù)，結(jié)合疊前（AVO 疊前時(shí)間偏移、疊前反演等）疊后（振幅屬性、波阻抗及吸收衰減等）含氣性識(shí)別和預(yù)測(cè)技術(shù)，分析方法的適應(yīng)性及其效果，初步實(shí)現(xiàn)河道儲(chǔ)層含氣性預(yù)測(cè)。

3.2 測(cè)井精細(xì)解釋與評(píng)價(jià)技術(shù)

針對(duì)川西侏羅系致密砂巖氣藏特征以及測(cè)井精細(xì)評(píng)價(jià)的難點(diǎn)，確立以沉積微相約束的測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理為基礎(chǔ)，以基于儲(chǔ)層五性關(guān)系評(píng)價(jià)分析為關(guān)鍵，以多參數(shù)、多維度、多角度儲(chǔ)層流體識(shí)別技術(shù)為核心的測(cè)井綜合評(píng)價(jià)思路，形成了致密砂巖氣藏測(cè)井精細(xì)評(píng)價(jià)技術(shù)體系。

3.2.1 沉積相約束測(cè)井曲線標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)

基于同期同相地層具有相似測(cè)井響應(yīng)的原理[14]，以目的層砂巖段作為標(biāo)準(zhǔn)層，將不同的井劃分在各自的沉積相帶內(nèi)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)曲線的特征值頻率的分布區(qū)間，確定待標(biāo)準(zhǔn)化資料的校正關(guān)系，并進(jìn)行校正。針對(duì)區(qū)域資料實(shí)際情況，主要對(duì)自然伽馬、中子及密度曲線做了標(biāo)準(zhǔn)化處理。

3.2.2 儲(chǔ)層五性關(guān)系評(píng)價(jià)分析技術(shù)

川西侏羅系致密砂巖氣藏儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型多樣，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同的孔隙結(jié)構(gòu)與氣井產(chǎn)能密切相關(guān)。因此，針對(duì)川西致密砂巖氣藏在傳統(tǒng)四性關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，加入孔隙結(jié)構(gòu)特性分析，開(kāi)展“五性關(guān)系”分析，提出了基于多元回歸及六參數(shù)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)孔隙度計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層孔隙度的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。同時(shí)，由于川西致密砂巖氣藏縱向上含氣砂組眾多，不同砂組，不同河道沉積環(huán)境有所差異，因此，需分區(qū)分層系建立孔隙度評(píng)價(jià)模型[15-17]。同時(shí)，由于儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，巖芯實(shí)驗(yàn)分析表明，巖芯孔隙度和滲透率在交會(huì)圖上分布離散，呈典型的非線性關(guān)系，若采用傳統(tǒng)的方法建立滲透率模型，誤差較大。研究表明，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)受沉積環(huán)境、成巖作用控制，相似的孔隙結(jié)構(gòu)特征決定了儲(chǔ)層內(nèi)部存在相似的流動(dòng)單元，基于此，提出了以流動(dòng)單元為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算孔隙度、流動(dòng)單元指數(shù)及儲(chǔ)層品質(zhì)因子等參數(shù)，采用聚類(lèi)分析法，分類(lèi)建立滲透率模型，提高了滲透率解釋精度[18]。

3.2.3 儲(chǔ)層流體識(shí)別技術(shù)

前期研究表明，針對(duì)川西致密砂巖氣藏若采用單一參數(shù)（或簡(jiǎn)單的交會(huì)圖技術(shù)）來(lái)識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)必會(huì)出現(xiàn)誤判或準(zhǔn)確性不高，因此，需尋找測(cè)井信息中最能代表流體的測(cè)井特征點(diǎn)開(kāi)展儲(chǔ)層流體識(shí)別。通過(guò)研究形成了中子-孔隙度斜率法、彈性模量法以及多因素雷達(dá)圖法開(kāi)展流體識(shí)別。多因素雷達(dá)圖法是在考慮含水飽和度、滲透率等參數(shù)的基礎(chǔ)上，加入更能表征儲(chǔ)層流體性質(zhì)的孔隙度體積指數(shù)（孔隙度與儲(chǔ)層厚度的相關(guān)關(guān)系）、含氣體積指數(shù)（孔隙度、儲(chǔ)層厚度、含氣飽和度的相關(guān)關(guān)系）等參數(shù)，分不同井型（直井、水平井）分別建立川西致密砂巖氣藏流體識(shí)別圖版，運(yùn)用圖形識(shí)別的方式開(kāi)展流體識(shí)別[18]，傳統(tǒng)的阿爾奇公式目前仍是評(píng)價(jià)致密砂巖氣藏儲(chǔ)層含氣飽和度的有效方法。但川西致密砂巖氣藏巖電實(shí)驗(yàn)分析表明，致密砂巖的阿爾奇測(cè)井解釋參數(shù)常常是一個(gè)變量，因此，針對(duì)川西侏羅系致密砂巖氣藏雖繼續(xù)選用阿爾奇公式來(lái)計(jì)算飽和度，但引入其他測(cè)井參數(shù)修正模型表征參數(shù)，完善了含水飽和度模型。研究表明，川西致密砂巖氣藏儲(chǔ)層的膠結(jié)指數(shù)m、飽和度指數(shù)n值與孔隙度、泥質(zhì)含量、儲(chǔ)層品質(zhì)因子關(guān)系密切，通過(guò)建立相關(guān)關(guān)系最終形成了可變m、n計(jì)算飽和度方法[18]，進(jìn)而更為準(zhǔn)確地定量評(píng)價(jià)川西侏羅系致密砂巖氣藏的含水飽和度。

3.3 富集區(qū)優(yōu)選與井網(wǎng)優(yōu)化部署技術(shù)

3.3.1 富集區(qū)優(yōu)選技術(shù)

富集區(qū)優(yōu)選是致密砂巖氣藏規(guī)模效益開(kāi)發(fā)的前提之一，通過(guò)對(duì)各氣藏古今構(gòu)造特征、斷砂配置、河道砂儲(chǔ)層展布特征等因素與氣井產(chǎn)能特征進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)構(gòu)造對(duì)油氣富集具有控制作用，且古構(gòu)造是關(guān)鍵控制因素，有效斷砂配置是油氣井獲產(chǎn)的前提條件，儲(chǔ)層物性好壞是決定氣井高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因素?；凇隘B合-復(fù)合控藏”思路，提出“有效斷砂配置+優(yōu)勢(shì)古構(gòu)造+優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層”和“有效斷砂配置+優(yōu)勢(shì)古構(gòu)造+物性封堵+優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層”是川西侏羅系致密砂巖氣藏的兩種天然氣富集高產(chǎn)模式。在此基礎(chǔ)上，形成了河道砂天然氣富集高產(chǎn)區(qū)優(yōu)選技術(shù)，尋找烴源巖斷層與河道砂有效搭配、儲(chǔ)層物性好、與斷裂保持一定距離（5～25 km）、古今構(gòu)造均高或者古構(gòu)造高、今構(gòu)造低的區(qū)域，作為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的首選目標(biāo)。同時(shí)結(jié)合工程技術(shù)，向構(gòu)造低部位滾動(dòng)擴(kuò)邊。

3.3.2 井網(wǎng)優(yōu)化部署技術(shù)

川西侏羅系致密砂巖氣藏均位于成都平原經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，土地資源日漸稀缺，高效利用井場(chǎng)尤為重要。根據(jù)地面條件、河道砂展布特征及其疊置程度，提出地面地下一體化的“一場(chǎng)多井、一井多層”立體部署思路（圖6）：平面上，根據(jù)河道砂體形態(tài)及地面條件，形成“一”字形、“Y”形、“X”形及“V”形等形式的井組；縱向上，根據(jù)砂體間的疊置關(guān)系，開(kāi)展多層位、多井型井組優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能兼顧多層，提高分散儲(chǔ)量的動(dòng)用程度。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同河道儲(chǔ)層物性及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究，確定各類(lèi)河道井型優(yōu)選的物性標(biāo)準(zhǔn)及不同井型組合下的合理井距。采用“一場(chǎng)多井、一井多層”的立體部署思路，實(shí)現(xiàn)有利河道評(píng)價(jià)快速化、成本最小化及儲(chǔ)量動(dòng)用程度最大化。

圖6 立體井網(wǎng)部署示意圖Fig.6 Schematic of 3D well pattern deployment

3.4 提高單井產(chǎn)量技術(shù)

早期儲(chǔ)層改造技術(shù)主要是直井單層油管壓裂或酸化為主開(kāi)發(fā)I 類(lèi)儲(chǔ)層區(qū)，壓裂規(guī)模和施工排量偏小，以疏通近井帶污染為主要改造理念。伴隨氣藏開(kāi)發(fā)對(duì)象逐漸變化，水平井開(kāi)發(fā)致密砂巖思路開(kāi)始推廣，為提升單段裂縫有效性和低傷害壓裂，戚斌、劉琦等提出了基于低傷害壓裂液-纖維-支撐劑團(tuán)耦合作用的水平井非連續(xù)支撐形態(tài)控制理念，形成以“脈沖加砂、纖維固砂、低流動(dòng)阻力壓裂”為核心的脈沖柱塞加砂低傷害壓裂技術(shù)[19-20]，較前期提高裂縫導(dǎo)流能力5～7 倍，有效縫長(zhǎng)增加一倍，壓裂傷害降低33.6%，平均測(cè)試產(chǎn)量達(dá)到5.07×104m3/d。依托儲(chǔ)層地質(zhì)精細(xì)描述和滲流單元的劃分，2017年，黃禹忠等提出以“非均質(zhì)儲(chǔ)層裂縫布縫+裂縫形態(tài)優(yōu)化”為核心的水平井精細(xì)分段體積壓裂技術(shù)[21-22]，該技術(shù)可契合地質(zhì)工程雙甜點(diǎn)需求，將裂縫形態(tài)與砂體展布有機(jī)結(jié)合，匹配裂縫形態(tài)與儲(chǔ)層滲流能力。與脈沖柱塞加砂低傷害壓裂相比，壓裂分段數(shù)由4～6 段提升到8～14 段，裂縫間距由100 m降至60 m，平均測(cè)試產(chǎn)量達(dá)到7.97×104m3/d。隨著儲(chǔ)層越來(lái)越少，2020 年，開(kāi)始轉(zhuǎn)換思路，借鑒頁(yè)巖氣水平井壓裂技術(shù)[23-25]，以構(gòu)建強(qiáng)支撐多維度的復(fù)雜裂縫為出發(fā)點(diǎn)，突出裂縫布縫密度、復(fù)雜裂縫和人工裂縫支撐性，逐漸形成以“密切割、大規(guī)模、足支撐、低傷害、強(qiáng)暫堵”的多維度裂縫高效體積壓裂技術(shù)，該技術(shù)進(jìn)一步將裂縫簇間距降低至10～18 m，裂縫數(shù)量由20～30 簇提高至50～80 簇，施工排量從5～8 m3/min 提高到16～18 m3/min，加砂強(qiáng)度由0.4～0.7 t/m 提高到4.0～4.5 t/m，平均測(cè)試產(chǎn)量達(dá)到15.64×104m3/d，單井產(chǎn)量持續(xù)提高。

3.5 提高采收率技術(shù)

對(duì)于開(kāi)發(fā)中后期老氣藏，隨開(kāi)發(fā)的深入和不斷更新的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，剩余儲(chǔ)量分布越加零散[26]。首先，在通過(guò)地震-地質(zhì)-建模-數(shù)模-經(jīng)濟(jì)一體化研究搞清氣藏剩余氣分布基礎(chǔ)上，落實(shí)剩余氣成因，主要分為水平井靶前未射開(kāi)型、井網(wǎng)控制差型、多層合采動(dòng)用不充分型和高含水飽和度型。其次，確定各碎片儲(chǔ)量的挖潛措施。轉(zhuǎn)層補(bǔ)孔主要針對(duì)局部剩余的規(guī)模較小的I、II 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)，新部署定向井多層合采剩余儲(chǔ)量規(guī)模稍大且多層疊置的區(qū)域，儲(chǔ)層好但前期壓裂改造效果未達(dá)預(yù)期、井筒條件好的老井開(kāi)展重復(fù)壓裂改造，剩余儲(chǔ)量相對(duì)集中并且井距較大的區(qū)域部署長(zhǎng)水平段水平井完善井網(wǎng)，水平井靶前未射開(kāi)型剩余儲(chǔ)量則部署短水平段水平井加密完善井網(wǎng)。局部剩余儲(chǔ)量豐度較高井區(qū)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)后井距加密到200～300 m，實(shí)施后，單井平均穩(wěn)定產(chǎn)量3.00×104m3/d，單井平均新增可采儲(chǔ)量0.60×108m3，受新井改造影響，老井單井產(chǎn)量上升(0.10～0.60)×104m3/d，加密后氣藏采收率提高3.0%～6.0%。查層補(bǔ)孔后老井平均新增經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量(0.38～2.32)×108m3，提高氣藏采收率1.0%～2.0%。

大部分氣井在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)水，造成井筒積液，大幅降低氣井產(chǎn)量。川西侏羅系致密砂巖氣藏通過(guò)氣井排水采氣智能化管理，依托泡沫排水、超音速霧化及氣舉等工藝措施形成排水采氣技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果顯著，提高氣藏采收率1.5%。

氣井普遍壓力低，必須通過(guò)增壓開(kāi)采才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。川西侏羅系致密砂巖氣藏開(kāi)發(fā)早期采用“中壓集氣、單井建站、一站一設(shè)計(jì)”模式，站內(nèi)采用“水套爐加熱節(jié)流、分離器分離輪計(jì)”常規(guī)集氣工藝；中后期為有效釋放高低壓氣井產(chǎn)能、提高氣田開(kāi)發(fā)效益，開(kāi)展“多壓力系統(tǒng)疊置管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、集氣半徑、站場(chǎng)優(yōu)化工藝、集輸管網(wǎng)、建設(shè)模式”等多方面優(yōu)化，形成了“中低增互聯(lián)互通的三級(jí)集氣管網(wǎng)、三級(jí)階梯式整體增壓、多井建站、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、鉆前-地面一體化”模式，站內(nèi)采用“井下節(jié)流、井口濕氣計(jì)量、氣液混輸”為核心的簡(jiǎn)化工藝。自1999 年開(kāi)始大規(guī)模實(shí)施高低壓分輸和井口增壓工作，約75%的氣井增產(chǎn)效果明顯。通過(guò)分析增壓效果影響因素，確定了沙溪廟組氣藏合理的增壓區(qū)域?yàn)闈B透率高于0.2 mD、含水飽和度低于60%的井區(qū)，水氣比大于1.2×10-4m3/m3的井增壓開(kāi)采效果較好，氣藏采收率提高2.0%～5.0%。

4 發(fā)展展望

4.1 勘探潛力

川西侏羅系致密砂巖氣常規(guī)組分、輕烴對(duì)比以及碳同位素分析均反映侏羅系天然氣主要來(lái)自下伏須五段暗色泥頁(yè)巖，為典型的次生氣藏[27]。川西拗陷須五段烴源巖在晚侏羅世末期進(jìn)入排烴門(mén)限，白堊世中晚期進(jìn)入排烴高峰期[1]，累計(jì)生氣強(qiáng)度普遍大于20×108m3/km2，為侏羅系氣藏的形成提供了優(yōu)良的資源基礎(chǔ)；川西拗陷新場(chǎng)構(gòu)造帶、龍泉山構(gòu)造帶、龍門(mén)山構(gòu)造帶以及成都凹陷均發(fā)育不同規(guī)模的烴源斷層，這些烴源斷層向下斷至須五段烴源層，向上斷至侏羅系儲(chǔ)集層，為侏羅系天然氣成藏提供了良好的輸導(dǎo)條件；川西侏羅系發(fā)育大規(guī)模三角洲沉積，三角洲河道砂體縱向上多層疊置，平面上大面積分布，且儲(chǔ)層物性較好，具備良好的儲(chǔ)層條件。因此，川西侏羅系仍具有較大的勘探潛力，預(yù)計(jì)“十四五”期間可新增天然氣探明儲(chǔ)量1 000×108m3。

4.2 開(kāi)發(fā)展望

“十四五”期間，針對(duì)川西侏羅系致密砂巖氣藏穩(wěn)產(chǎn)難、儲(chǔ)量品位低難以效益開(kāi)發(fā)的難題，持續(xù)深化低滲致密砂巖氣藏特殊滲流機(jī)理、不同類(lèi)型氣藏開(kāi)發(fā)規(guī)律、剩余儲(chǔ)量分布及提高采收率對(duì)策等方面的研究，形成完善低滲致密砂巖氣藏高效動(dòng)用和提高采收率技術(shù)，加大斷縫體、斷褶體精細(xì)刻畫(huà)技術(shù)以及大規(guī)模體積壓裂技術(shù)攻關(guān)，不斷提升單井產(chǎn)量及EUR 水平，實(shí)現(xiàn)少井高產(chǎn)，推進(jìn)中淺層薄儲(chǔ)層、窄河道氣藏持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)以及深層上三疊統(tǒng)須家河組氣藏滾動(dòng)上產(chǎn)，天然氣年產(chǎn)量有望保持在30×108m3以上，并持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。

4.3 工程展望

鑒于低品位致密砂巖對(duì)于人工滲流裂縫的需求不斷提高，一方面，持續(xù)優(yōu)化高效改造、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)內(nèi)涵指導(dǎo)下多維度裂縫高效體積壓裂工藝參數(shù)及配套體系，以提升體積壓裂和儲(chǔ)層動(dòng)用率為核心，加強(qiáng)對(duì)分段分簇、改造規(guī)模、低傷害液體研究，同時(shí)完善壓裂施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效率，穩(wěn)固推動(dòng)工程工藝降本增效。另一方面，多維度裂縫高效體積壓裂技術(shù)為相近地質(zhì)條件下的致密砂巖壓裂進(jìn)行了技術(shù)儲(chǔ)備，對(duì)于深層須家河組致密砂巖超千億方難動(dòng)用儲(chǔ)量的效益開(kāi)發(fā)提供了新思路和方法。

5 結(jié)論

（1）川西侏羅系致密砂巖氣資源豐富，目前，探明大中型致密氣藏13 個(gè)，探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量4 900×108m3，探明儲(chǔ)量中I、II、III 和IV 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)分別占11%、21%、28%和40%，I 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)已全部動(dòng)用，II 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)動(dòng)用率達(dá)95%，III 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)動(dòng)用率為30%，IV 類(lèi)儲(chǔ)量區(qū)暫時(shí)未動(dòng)用。

（2）針對(duì)川西侏羅系致密砂巖氣藏類(lèi)型多樣、砂體疊置關(guān)系復(fù)雜、儲(chǔ)層物性差、氣水關(guān)系復(fù)雜、低品位儲(chǔ)量規(guī)模大、低壓低產(chǎn)井多等特點(diǎn)，中國(guó)石化西南分公司形成了地球物理處理解釋技術(shù)、測(cè)井精細(xì)評(píng)價(jià)技術(shù)、富集區(qū)優(yōu)選與井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、剩余氣定量描述技術(shù)和體積壓裂等技術(shù)相結(jié)合的穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)體系，支撐了川西侏羅系致密砂巖氣在20×108m3以上穩(wěn)產(chǎn)18 a，未來(lái)仍將保持持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)勢(shì)頭。

（3）為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)持續(xù)上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，需持續(xù)加強(qiáng)地球物理技術(shù)攻關(guān)，繼續(xù)尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量，同時(shí)針對(duì)難動(dòng)用儲(chǔ)量開(kāi)展工藝技術(shù)攻關(guān)，推廣混合井型+大規(guī)模多段多簇體積壓裂儲(chǔ)層改造工藝，充分挖掘老井轉(zhuǎn)層、側(cè)鉆、重復(fù)改造、工藝維護(hù)措施潛力，以“少井高產(chǎn)”為目標(biāo)，加強(qiáng)提高采收率理論攻關(guān)與技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)氣藏開(kāi)發(fā)向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。