李志坤(長城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧 盤錦 124010)

非均質(zhì)儲層水平井分段壓裂設(shè)計及應(yīng)用分析

李志坤(長城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧 盤錦 124010)

非均質(zhì)儲層是指地質(zhì)結(jié)構(gòu)中儲層間出現(xiàn)的分布不均，交錯分布的現(xiàn)象，這為氣藏開采工作帶來很大的難度。尤其是在水平井分段壓裂設(shè)計中，需要優(yōu)先了解各個儲層之間的分布情況，才能制定合理的壓裂計劃，而非均質(zhì)儲層的分布特性導(dǎo)致無法有效構(gòu)建供水平井天然氣流動所需的裂縫網(wǎng)絡(luò)。針對這一問題，相關(guān)學(xué)者提出將最小阻隔層的厚度作為劃分滲流單元的參數(shù)，以人工干預(yù)的方式優(yōu)化儲層間的分布關(guān)系，通過驗證得到了良好的應(yīng)用效果。

非均質(zhì)儲層；水平井分段壓裂；設(shè)計；應(yīng)用

由于致密低滲氣藏普遍存在儲層非均質(zhì)分布的情況，為此，在以往的開采工作所使用的水平井壓裂技術(shù)并不能在致密低滲氣藏中發(fā)揮有效作用。要想實現(xiàn)對致密低滲氣藏的高效開采，首先需要解決構(gòu)建供水平井天然氣流動所需的裂縫網(wǎng)絡(luò)問題；其次是建設(shè)合理的分段地下裂縫網(wǎng)絡(luò)問題。本文就以實際開采工程為例，闡述非均質(zhì)儲層水平井分段壓裂設(shè)計的相關(guān)問題以及相關(guān)技術(shù)在實際案例中的應(yīng)用。

1 開采工程概述

某致密砂石氣藏儲層分布呈現(xiàn)出縱向多層交錯，平面儲層是復(fù)雜的非均質(zhì)組合的態(tài)勢。在以往的水平井分段壓裂設(shè)計中是以箱體模型和紡錘模型作為設(shè)計依據(jù)，實際驗證得出的設(shè)計方案缺少實效性，對地質(zhì)的改造效果也不盡相同。導(dǎo)致這個現(xiàn)象的主要原因是忽視了水平井中存在的特殊情況，利用單井存在的部分共性進(jìn)行建模，無法合理解決非均質(zhì)儲層的核心問題。通過借鑒國外的先進(jìn)處理技術(shù)，并結(jié)合開采工作中的實際問題，將砂體作為壓裂網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建的基礎(chǔ)，通過合理規(guī)劃，實現(xiàn)產(chǎn)量和開采效率。

2 建立非均質(zhì)水平井段壓裂地質(zhì)模型

該工程中的淺層是以砂巖為主，自然形成的裂縫較小，平均在10%以下，平均滲透率為1mD，根據(jù)以上數(shù)據(jù)顯示該工程屬于超低滲致密儲層。儲層分布中縱向上多個層次不規(guī)則疊加，水平上的儲層分布無論是規(guī)模還是形狀都呈現(xiàn)不同的態(tài)勢。為了方便壓裂設(shè)計的合理進(jìn)行，我們需要先對其儲層進(jìn)行縱向、橫向以及軸向的立體模型建設(shè)。

2.1 縱向地質(zhì)模型建立

根據(jù)真實的水平段上部儲層地震解釋數(shù)據(jù)，建立實際的地質(zhì)模型，確定儲層物性參數(shù)；參照測井解釋數(shù)據(jù)，將水平井縱向儲層認(rèn)為均勻分布，即直井井筒方向測井解釋儲層性質(zhì)延伸至水平段上部。

2.2 橫向地質(zhì)模型建立

以真實砂體疊置情況確定的水平井橫向特征參數(shù)；以沉積河道寬度、大小等確定的地質(zhì)模型。以第一種情況建立與真實地質(zhì)情況相吻合的橫向地質(zhì)模型為最佳，但是相關(guān)砂體平面圖資料不易獲取，建立橫向地質(zhì)模型難度大，考慮應(yīng)用沉積河道寬度等預(yù)測砂體寬度。

2.3 軸向地質(zhì)模型建立

連續(xù)同種砂體模型。針對不同類型的儲層以同種砂體建設(shè)連續(xù)性的立體模型，在了解特點(diǎn)條件下的壓力傳播狀況之后，將此分析數(shù)據(jù)作為確定裂縫間距的依據(jù)；含阻隔層的砂體模型。在對于連續(xù)砂體中的低滲透阻隔層的分布情況進(jìn)行分析之后，操作改變阻隔層的相關(guān)參數(shù)，觀察相同壓力對不同參數(shù)阻隔層的作用變化，以此，作為最終確定阻隔層參數(shù)的依據(jù)，實現(xiàn)獨(dú)立滲透單元的合理劃分，將裂縫的作用發(fā)揮到極致；多砂體組合模型。對于存在的連續(xù)不同砂體組合形式，綜合單井的測試參數(shù)，構(gòu)建出適應(yīng)不同單井的模型，并且根據(jù)以上的連續(xù)同種砂體和含阻隔層砂體的探究結(jié)果，將產(chǎn)量和風(fēng)險因素考慮在內(nèi)，做出最終的布縫設(shè)計。

3 非均質(zhì)儲層水平井分段壓裂設(shè)計方法

3.1 控制壓裂縫高

由于該工程存在縱向儲層多層疊加的狀況，為此，我們設(shè)計分段壓裂的主要目的是將其裂縫高度控制在合理范圍并且對儲層間的分布關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，以此，確保地下水平井的裂縫網(wǎng)絡(luò)可以為天然氣流動提供充足的空間。通過對裂縫的垂直機(jī)理研究可以發(fā)現(xiàn)，影響縫隙高度的主要因素是產(chǎn)生的垂向應(yīng)力和阻隔層的厚度。當(dāng)應(yīng)力差增大時，裂縫高度就會變小，在應(yīng)力差達(dá)到一定數(shù)值時，裂縫高度變化會趨于平穩(wěn)。如果阻隔層的厚度過小，任意改變應(yīng)力差也不會影響裂縫高度，無法實現(xiàn)對裂縫高度的控制目的。

3.2 氣藏數(shù)值模擬法

在對氣藏單井進(jìn)行建模時，將氣藏的含氣量以及河道寬度、儲層厚度、儲層物性、流體性質(zhì)參數(shù)作為模型的建設(shè)依據(jù)，對應(yīng)的水平井井筒及水平段周邊的裂縫網(wǎng)格也需要加密操作，最后對分段壓裂裂縫模型的相關(guān)數(shù)值進(jìn)行模擬運(yùn)算。此種方式，主要是以壓力和產(chǎn)量為最終的目標(biāo)，在水平井分段壓裂設(shè)計中以裂縫間距的確認(rèn)、長度的確認(rèn)以及裂縫網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)流能力為設(shè)計的主要內(nèi)容。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

某井水平段實鉆長1600m，砂體鉆遇率100%。本井水平段穿過一套較厚的砂體，砂體的連續(xù)性較好。其中Ⅰ類儲層1763m，Ⅱ類儲層462 m，Ⅲ類儲層499m，儲層鉆遇率71.4%。根據(jù)測井情況，將整個水平段分為三個部分：水平段前部150m物性較好，含氣性較好，儲層以Ⅰ、Ⅱ類儲層為主；水平段中部430m；物性較差，儲層以Ⅲ類儲層以及含氣層為主；水平段中后部750m，物性較好含氣性較好，儲層以Ⅰ、Ⅱ類儲層為主。

5 結(jié)語

致密低滲氣藏因其自身具有非均質(zhì)性強(qiáng)的特性，在開采時實行的水平井分段壓裂技術(shù)要區(qū)別于常規(guī)的開采工作，需要有針對性的對水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在設(shè)計過程中需要綜合考慮橫向、縱向以及軸向的儲層分布特性，設(shè)計全面合理的立體壓裂技術(shù)。通過合理的劃分滲流單元可以有效避免出現(xiàn)無產(chǎn)能的裂縫，由此可見，實行水平井分段壓裂設(shè)計優(yōu)化的重要作用。

[1]趙志紅,魏瑞,梁豪.水平井分段壓裂測試獲取地層參數(shù)[J].油氣井測試,2015,24(3).

李志坤（1986-），男，遼寧盤錦人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事壓裂酸化研究。