畢 曉 明

中國(guó)石油大慶油田勘探開發(fā)研究院

0 引言

自2007年以來，大慶徐深氣田先后投入開發(fā)4個(gè)區(qū)塊，陸續(xù)投產(chǎn)110口氣井，其中火山巖天然氣儲(chǔ)量占到已開發(fā)地質(zhì)儲(chǔ)量的90.8%，是大慶氣區(qū)最主要的供氣保障。經(jīng)過11年的火山巖氣藏開發(fā)，已對(duì)其產(chǎn)能與動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量取得了較為一致的認(rèn)識(shí)：①火山巖氣井需要壓裂改造獲得工業(yè)氣流；②氣井的初期產(chǎn)能主要受到儲(chǔ)層物性的控制，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)導(dǎo)致氣井間產(chǎn)能差異大；③壓裂井雖然初期產(chǎn)能較高，但下降也較快；④氣井井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量差異大［1-6］。隨著氣藏開發(fā)的深入，火山巖產(chǎn)能與動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量都出現(xiàn)了新的問題，即火山巖氣井的井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量在逐步增加，但增加的原因與物質(zhì)基礎(chǔ)是什么，如何進(jìn)一步提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度，火山巖氣藏采收率大小，與儲(chǔ)量動(dòng)用相關(guān)的滲流特征如何，長(zhǎng)期生產(chǎn)后氣井的產(chǎn)能如何變化等問題直接關(guān)系到氣藏以后的挖潛與開發(fā)方案的制定。據(jù)此，從儲(chǔ)層特征著手，結(jié)合氣藏開發(fā)實(shí)踐及多方法綜合運(yùn)用，闡述了徐深氣田火山巖氣藏井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量特點(diǎn)、增儲(chǔ)的方向、采收率特征、氣井滲流以及產(chǎn)能特征。

1 儲(chǔ)層特征

徐深氣田火山巖儲(chǔ)層在火山噴發(fā)期和后噴發(fā)期的一系列成巖作用的影響下，形成了基質(zhì)、孔隙、天然裂縫等各類儲(chǔ)集空間類型，各類儲(chǔ)集空間類型相互組合，形成不同的儲(chǔ)滲結(jié)構(gòu)體。儲(chǔ)層中既有致密基質(zhì)（滲透率≤0.1 mD，孔隙度≤4%）、低孔滲體（0.1 mD＜滲透率＜1.0 mD，4%＜孔隙度＜8%），又存在高孔滲體（滲透率≥1.0 mD，孔隙度≥8%）和天然裂縫。徐深氣田火山巖儲(chǔ)層有8口井進(jìn)行了長(zhǎng)井段取心，取心總長(zhǎng)度1 600 m，在長(zhǎng)井段取心中（表1）, 致密基質(zhì)的樣品數(shù)占總樣品數(shù)近80%，這種以致密基質(zhì)為主，其間分布高、低孔滲的儲(chǔ)滲結(jié)構(gòu)形式，使得火山巖儲(chǔ)層有較復(fù)雜的儲(chǔ)量動(dòng)用與產(chǎn)能特征。

表1 取心井滲透率與孔隙度分布表

2 開發(fā)井特征

氣田2007年投入開發(fā)，井距700～1000 m，開發(fā)井射孔段平均海拔深度3 350 m，平均原始?jí)毫ο禂?shù)1.08，采用壓裂完井（壓裂規(guī)模：平均每口井使用600 m3壓裂液，平均每口井加砂60 m3）。氣井間初期產(chǎn)能差異大，初期穩(wěn)定產(chǎn)量≥10.0×104m3/d的井占34.5%，穩(wěn)定產(chǎn)量≤5.0×104m3/d的井占41.6%，5.0×104～10.0×104m3/d的井占23.9%。氣井普遍采用定產(chǎn)降壓的方式開井生產(chǎn)，設(shè)計(jì)外輸壓力6.4 MPa，開發(fā)后期考慮增壓開采。受到季節(jié)性用氣量差異的影響，氣井采用間歇性開采。2018年已經(jīng)投產(chǎn)氣井110口，日產(chǎn)氣量750.0×104m3，年產(chǎn)氣量18.0×108m3，累產(chǎn)氣量128.0×108m3。

3 儲(chǔ)量動(dòng)用特征

3.1 井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量

火山巖中低滲—致密儲(chǔ)層占到了95%，這類儲(chǔ)層中的氣井射孔后幾乎都只能產(chǎn)低產(chǎn)氣流，氣井需要壓裂改造才能獲得工業(yè)氣流。壓裂裂縫溝通了周圍的孔、洞和天然裂縫，在近井筒周圍形成了連通性好，相對(duì)高滲的區(qū)域，定義為主流區(qū)［7-8］。開發(fā)中氣井的壓降曲線下降減緩（圖1），顯示氣井有能量緩慢補(bǔ)給，因此，在主流區(qū)的周圍存在著以致密基質(zhì)為主的補(bǔ)給區(qū)，同時(shí)區(qū)內(nèi)部分發(fā)育有高低孔滲體。綜合地質(zhì)、試井與氣藏工程技術(shù)分析［9-15］，氣井的主流區(qū)近似矩形，長(zhǎng)軸方向與壓裂主裂縫的延伸方向有關(guān)。

圖1 氣井壓降曲線圖

氣井投產(chǎn)后，與井筒直接相連的主流區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)量先動(dòng)用，隨著主流區(qū)內(nèi)地層壓力的下降，補(bǔ)給區(qū)內(nèi)的氣體逐步向主流區(qū)流動(dòng)，補(bǔ)給區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)量逐步動(dòng)用，氣井的井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量逐步增加（圖2）。動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的增加呈現(xiàn)2段式斜率特點(diǎn)，初期增加較快，然后減緩，逐步接近氣井實(shí)際控制儲(chǔ)量。動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量初期增加較快，表明主流區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)量相對(duì)較低，綜合評(píng)價(jià)主流區(qū)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量占總井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量20.0%左右，剩余的儲(chǔ)量來自于補(bǔ)給區(qū)域，補(bǔ)給區(qū)是氣井長(zhǎng)期供氣的保障。

3.2 增儲(chǔ)方向

圖2 井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量變化圖

圖3 不同滲透率級(jí)別的合理井距展示圖

主流區(qū)內(nèi)氣體無啟動(dòng)壓力阻力影響，主流區(qū)與補(bǔ)給區(qū)間因物性差異存在著阻流邊界，補(bǔ)給區(qū)內(nèi)氣體需要克服啟動(dòng)壓力阻力后進(jìn)入主流區(qū)內(nèi)。綜合啟動(dòng)壓力梯度巖心試驗(yàn)結(jié)果分析（圖3），隨著主流區(qū)范圍的擴(kuò)大，分布于各井間的補(bǔ)給區(qū)范圍相對(duì)縮小，氣體受到啟動(dòng)壓力阻力影響的范圍減小，滲透率更低的氣體參與流動(dòng)，可動(dòng)用儲(chǔ)量規(guī)模增大，因此通過加大壓裂規(guī)模擴(kuò)大主流區(qū)范圍，可提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度。按照主流區(qū)寬度250 m考慮，滲透率0.1 mD的氣體進(jìn)入主流區(qū)，需要550 m左右的井距。因此，可依據(jù)補(bǔ)給區(qū)中致密基質(zhì)的多少縮小井距，提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

3.3 采收率特征

采用數(shù)值試井模擬廢棄井底流壓7.95 MPa時(shí)，不同廢棄經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量下采收率[16-17]隨滲透率變化（圖4）。補(bǔ)給區(qū)滲透率≤0.1 mD時(shí)，采收率受廢棄經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量影響大，隨著廢棄經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量的增加，采收率下降幅度大。而廢棄經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量一定時(shí)，提高滲透率，采收率增加幅度明顯；補(bǔ)給區(qū)滲透率＞0.1 mD時(shí)（特別是滲透率≥0.5 mD時(shí)），提高滲透率后，采收率增加幅度變小，此時(shí)主要提高采氣速度。

圖4 采收率與滲透率關(guān)系圖

4 產(chǎn)能特征

4.1 滲流特征

氣井壓裂完井，在雙對(duì)數(shù)試井曲線中，過井筒儲(chǔ)集階段后，曲線反映的是壓裂裂縫本身的線性流動(dòng)特征。壓裂裂縫線性流動(dòng)后，主流區(qū)中的氣體向壓裂裂縫流動(dòng)，受到壓裂裂縫延展性影響，主流區(qū)呈近似矩形形態(tài)，主流區(qū)中氣體以線性流動(dòng)的形式流向壓裂裂縫。主流區(qū)中壓力下降后，補(bǔ)給區(qū)開始向主流區(qū)中供氣，由于補(bǔ)給區(qū)與主流區(qū)之間存在阻流邊界，且補(bǔ)給區(qū)內(nèi)氣體受到啟動(dòng)壓力阻力影響，壓力擴(kuò)散緩慢，氣體流動(dòng)受阻，雙對(duì)數(shù)曲線持續(xù)上翹，使得不穩(wěn)定試井測(cè)試中擬徑向流動(dòng)不易出現(xiàn)（圖5）。

圖5 雙對(duì)數(shù)試井曲線圖

4.2 產(chǎn)能特征

氣井雖然鉆遇了高孔滲體和天然裂縫，但由于高孔滲體和天然裂縫規(guī)模小，彼此間連通性差，因此氣井射孔后產(chǎn)能很低。壓裂改造以后，壓裂裂縫長(zhǎng)度在百米以上，形成主流區(qū)域，氣井投產(chǎn)后，初供氣以主流區(qū)為主，初期產(chǎn)能高，但主流區(qū)規(guī)模小，產(chǎn)能很快下降（圖6）。隨著主流區(qū)壓力下降，補(bǔ)給區(qū)發(fā)揮作用，補(bǔ)給量逐步增加，達(dá)到最大補(bǔ)給能力后，又逐步下降，初期下降快，然后逐漸減緩（圖7）。氣井的產(chǎn)能表現(xiàn)為初期遞減快，后期遞減逐步減緩，呈現(xiàn)雙曲-調(diào)和的遞減規(guī)律。

圖6 無阻流量變化曲線圖

圖7 補(bǔ)給能力變化曲線圖

5 結(jié)論

1）火山巖儲(chǔ)層壓裂改造后形成雙區(qū)供氣的結(jié)構(gòu)，與氣井直接相連的是主流區(qū)，主流區(qū)外是補(bǔ)給區(qū)，補(bǔ)給區(qū)中的氣體首先進(jìn)入主流區(qū)，經(jīng)主流區(qū)沿壓裂裂縫進(jìn)入氣井。

2）氣井投產(chǎn)后，最先動(dòng)用主流區(qū)儲(chǔ)量，隨著主流區(qū)壓力下降，補(bǔ)給區(qū)逐步補(bǔ)給，氣井的井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量逐步增加，補(bǔ)給區(qū)是氣井長(zhǎng)期供氣的保障。

3）壓裂改造以后，形成主流區(qū)域，提高了氣井的早期產(chǎn)能。但氣井長(zhǎng)期的物質(zhì)保障主要存在于以致密基質(zhì)為主的補(bǔ)給區(qū)中，改善致密基質(zhì)滲透性有提高產(chǎn)能和增加采收率作用。