高立超

(中國石化中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷廠，河南 濮陽 457001)

戶部寨氣田位于渤海灣盆地南緣東濮凹陷中央隆起帶北部，主力含氣層系為新生界下第三系沙河街組沙四段，是一個由裂縫和孔隙雙重介質(zhì)控制的裂縫性致密砂巖氣藏，具有埋藏深、含氣井段長、儲層低滲致密、非均質(zhì)性強(qiáng)的地質(zhì)特點(diǎn)。探明天然氣地質(zhì)儲量42.07×108m3，可采儲量21.42×108m3。氣田從1992年試采以來，已經(jīng)過了二十余年的開發(fā)，截至2015年10月，氣田共有生產(chǎn)井32口，累產(chǎn)天然氣12.91×108m3，地質(zhì)儲量采出程度僅為30.68%，氣田整體表現(xiàn)出動用程度低、采出程度低和采氣速度低的“三低”特點(diǎn)，氣田整體開發(fā)效益較差。通過提高采收率技術(shù)對策研究及改建儲氣庫論證，為提高戶部寨氣田開發(fā)效益提供了依據(jù)。

1 存在問題

戶部寨氣田儲層中發(fā)育著以高角度縫為主的天然構(gòu)造裂縫，受裂縫和儲層發(fā)育程度的影響，不同部位天然氣控制儲量和氣井產(chǎn)能差異很大。主力產(chǎn)氣層的有效砂體空間分布規(guī)律不夠落實(shí)，裂縫性質(zhì)、分布規(guī)律與生產(chǎn)動態(tài)的關(guān)系認(rèn)識不到位，制約了氣藏的開發(fā)效果。氣田開發(fā)至目前，主要存在以下問題，需要進(jìn)一步攻關(guān)研究。

(1)儲層砂體空間展布認(rèn)識程度低：儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，砂體平面、縱向展布規(guī)律認(rèn)識不清。

(2)儲層裂縫識別、預(yù)測精度低：前期裂縫研究技術(shù)手段單一，研究結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)情況符合率較低。

(3)剩余氣分布規(guī)律認(rèn)識程度低：剩余氣分布在裂縫較發(fā)育低滲儲層的分布認(rèn)識不到位，挖潛缺乏針對性。

2 提高采收率技術(shù)

通過明確氣田有效砂體和儲層裂縫的展布[1]，評價(jià)剩余氣分布情況，提出挖潛技術(shù)對策，依據(jù)技術(shù)對策，通過調(diào)整部署實(shí)施，達(dá)到提高氣田儲量動用程度、提升氣田產(chǎn)能和采收率的目的。

2.1 儲層預(yù)測

基于疊后地震資料，開展測井約束儲層預(yù)測，明確砂體發(fā)育分布情況。首先通過分析儲層阻抗特征[2]，確定采用有效地震反演方法的可行性，并確定適合戶部寨氣田沙四段氣藏的一套反演方案。然后進(jìn)行約束稀疏脈沖反演與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演相結(jié)合，分析約束稀疏脈沖反演結(jié)果，將成果用于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，對砂體發(fā)育和分布進(jìn)行高分辨率預(yù)測。采用“門檻值體”巖性解釋方法對全區(qū)進(jìn)行解釋和預(yù)測，提高儲層預(yù)測精度，并預(yù)測出砂體分布范圍及發(fā)育厚度等參數(shù)，見圖1。

分別進(jìn)行了反演的波阻抗的不確定性參數(shù)、信噪比參數(shù)、地震誤差權(quán)重參數(shù)、子波比例因子、低頻補(bǔ)償參數(shù)分析[2]，通過多次交互設(shè)置，相互分析，波阻抗不確定性參數(shù)為0.005，地震信噪比參數(shù)為12，地震誤差權(quán)重為1.1，子波比例因子為1，低頻補(bǔ)償參數(shù)為8Hz。利用以上分析參數(shù)，采用稀疏脈沖反演的方法，利用波阻抗趨勢體為軟趨勢約束，進(jìn)行確定性反演。

圖1 儲層預(yù)測流程圖Fig.1 Flow chart of reservoir prediction

稀疏脈沖反演縱向分辨率很低，目的層地震數(shù)據(jù)主頻是25Hz，速度約4000m·s-1，縱向分辨率約40m。需要開展地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，提高分辨率。從反演剖面來看，沙四上段波阻抗小于沙四下段。從橫向來看，稀疏脈沖反演波阻抗在沙四上段的衛(wèi)351塊、衛(wèi)79-9塊和部11塊呈現(xiàn)低阻趨勢，是砂體發(fā)育的有利區(qū)域。而在沙四下段衛(wèi)79-9塊區(qū)域沒有很好的反演出來，見圖2。縱波阻抗在砂泥巖區(qū)域有較大的疊置現(xiàn)象，需要開展地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演。

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演縱向分辨率大大提高。從砂巖概率體上來看，橫向有很好的連續(xù)性，說明地震在反演中起決定作用，井只是提供數(shù)據(jù)概率統(tǒng)計(jì)。從砂巖反演體看，砂巖反演結(jié)果與井能很好的吻合。從橫向來看，在沙四上段的衛(wèi)351塊、衛(wèi)79-9塊和部11塊是砂體發(fā)育的有利區(qū)域，整體砂體厚度為5～30m。其中衛(wèi)351-2、衛(wèi)351-3以及B1-32、B1-7區(qū)域達(dá)到20m以上，在沙四下段主要發(fā)育在衛(wèi)79-9塊和部11塊區(qū)域，厚度為5～30m，其中B11、B1-14、B1-12區(qū)域達(dá)到20m以上[3]，見圖3。

圖2 V318-P98-5-B1-1-P88-B1-26-B1-18井阻抗連井剖面圖Fig.2 Impedance Connecting Well Profile of V318-P98-5-B1-1-P88-B1-26-B1-18

圖3 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演巖性概率體Fig.3 Geostatistical inversion of lithologic probabilistic bodies

圖4 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演巖性體Fig.4 Geostatistical inversion of lithologic bodies

2.2 裂縫預(yù)測

通過分方位的疊前道集，計(jì)算得到分方位的AVO梯度屬性和頻率衰減梯度屬性。由于AVO梯度屬性雖然能很好的預(yù)測裂縫，但對裂縫尺度不敏感，不能區(qū)分裂縫尺度。而頻率梯度屬性能很好的預(yù)測裂縫，并且能區(qū)分裂縫尺度，計(jì)算抗干擾性強(qiáng)，比較穩(wěn)定。因此本次研究將頻率梯度屬性優(yōu)選為檢測小尺度裂縫的敏感屬性。對方位頻率梯度屬性進(jìn)行橢圓擬合，最終得到小尺度裂縫的密度體和方位體，見圖5。

研究結(jié)果表明，戶部寨氣田沙四上(1～4砂組)裂縫發(fā)育程度從上到下由差變好，其中4砂組裂縫最為發(fā)育，1砂組裂縫發(fā)育程度相對較差，裂縫主要發(fā)育在工區(qū)中部及南部(衛(wèi)79-9塊)，北部及東部總體發(fā)育相對較差；沙四下(5～7砂組)裂縫發(fā)育程度從上到下由好變差，其中5砂組裂縫最為發(fā)育，7砂組裂縫發(fā)育相對較差，裂縫主要發(fā)育在工區(qū)中部及南部(衛(wèi)79-9塊)，北部及東部發(fā)育相對差[4]。

疊前方位屬性預(yù)測小裂縫的各向異性分析認(rèn)為，大裂縫可近似為各向同性介質(zhì)，這樣采用疊后疊前不同方法預(yù)測裂縫，可很好區(qū)分大小裂縫尺度。利用疊后幾何屬性預(yù)測的斷層以及斷裂級別的大裂縫，裂縫尺度大于40m，主要發(fā)育在斷層以及斷裂褶皺帶上，在井區(qū)地壘帶不發(fā)育。利用疊前方位屬性預(yù)測的小裂縫，主要發(fā)育在井區(qū)地壘帶上，裂縫尺度在1.36m和40m之間，和大裂縫預(yù)測結(jié)果互補(bǔ)。根據(jù)大小裂縫預(yù)測結(jié)果，進(jìn)行大小裂縫疊合。綜合分析認(rèn)為：大裂縫、小裂縫一起決定了工區(qū)目的層的裂縫發(fā)育，并進(jìn)一步影響氣井的產(chǎn)能情況。

圖5 多方位頻率梯度道集Fig.5 Multidirectional frequency gradient gathers

2.3 剩余氣評價(jià)

2.3.1 剩余氣潛力分析[5]

戶部寨氣田剩余氣宏觀分布形式主要有未動用型、層間干擾型和動用不徹底型等三種分布形式。

2.3.1.1 未動用型

未動用型剩余氣是指受構(gòu)造、經(jīng)濟(jì)效益和工藝原因影響，目前未動用獨(dú)立斷塊的天然氣地質(zhì)儲量。這種剩余氣類型主要分布戶部寨氣田衛(wèi)351和部8塊、開發(fā)潛力較大。

2.3.1.2 層間干擾型

層間干擾型剩余氣主要是由層間非均質(zhì)物性差異造成物性較差的氣層，在多層合采情況下，這類層基本上不產(chǎn)或微產(chǎn)氣，使氣層儲量動用程度較低而形成的剩余氣。氣層壓力系數(shù)的差異反映了層內(nèi)儲量動用程度的差異，高壓層是剩余氣集中分布所在。

2.3.1.3 動用不徹底型

動用不徹底型剩余氣是指已開發(fā)目前正在生產(chǎn)而未枯竭的層或斷塊、井間未控制和因井底積液、提前上返改采或作業(yè)不當(dāng)而未完全采出的剩余天然氣儲量。戶部寨氣田剩余氣類型主要以動用不徹底型為主，其次為未動用型剩余氣。通過儲量動用狀況評價(jià)及剩余氣潛力分析，平面上衛(wèi)79-9塊、部11塊和衛(wèi)351塊是下步調(diào)整挖潛的重點(diǎn)。

2.3.2 挖潛技術(shù)對策

(1)針對平面上未控儲量的相對富集區(qū)，通過部署調(diào)整井，利用老井側(cè)鉆來挖潛。

(2)針對井控未動層系，通過補(bǔ)孔措施，進(jìn)一步提高儲量動用程度。

(3)針對產(chǎn)出較差，動用較差的儲層，實(shí)施多段壓裂、重復(fù)壓裂改造，恢復(fù)動用儲量。

2.4 挖潛效果評價(jià)

結(jié)合儲層預(yù)測、裂縫識別預(yù)測、剩余氣評價(jià)結(jié)果以及挖潛技術(shù)對策，優(yōu)化實(shí)施4口側(cè)鉆井、9口措施井，增加動用儲量5.3×108m3，年建產(chǎn)能2100×104m3，目前累計(jì)增氣4680×104m3，預(yù)計(jì)開發(fā)期末采收率提高3.5個百分點(diǎn)。

3 儲氣庫論證

戶部寨氣田歷經(jīng)二十余年的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)后期，目前地層壓力僅為8.2MPa，大部分氣井日產(chǎn)氣能力低于0.5×104m3，90.6%以上的氣井存在井筒積液的情況，需要通過高壓氣舉、泡排、復(fù)合排液等排液采氣措施才能保持氣井產(chǎn)能[6]，開發(fā)效益較差。為了合理利用和盤活氣藏資源，適時改建成儲氣庫，實(shí)現(xiàn)夏注冬采，提高經(jīng)濟(jì)效益，論證改建儲氣庫可行性。經(jīng)過優(yōu)選評價(jià)，衛(wèi)79-9塊地質(zhì)儲量大，采出程度高，儲層物性相對較好，裂縫發(fā)育，適合改建儲氣庫。

衛(wèi)79-9塊為濮97斷層、文198斷層、衛(wèi)79-9斷層、文26斷層夾持的長條型反向屋脊斷塊帶，見圖6，地層西陡東緩，傾向東南、傾角15～35°，該斷塊是戶部寨氣田的最主力的產(chǎn)氣區(qū)。

圖6 過B1-31-V79-9-B12氣藏剖面圖Fig.6 Profile of Gas Reservoir in B1-31-V79-9-B12

3.1 氣藏封閉性評價(jià)

3.1.1 蓋層封閉性

沙三下亞段為巨厚鹽膏及泥巖層，厚度一般在400m左右，鹽膏層由南往北逐漸減薄，相變?yōu)槟鄮r，整體厚度不變，封閉性強(qiáng)[7]，為儲氣庫的建設(shè)提供了得天獨(dú)厚的封閉條件，見圖6。

3.1.2 斷層封閉性[8]

3.1.2.1 各斷塊氣水界面不一致

戶部寨氣水界面各斷塊氣水界面深度：戶部寨衛(wèi)79-9塊部1-1井區(qū)氣水界面深度3450m，部1-2井區(qū)3473m，部1-12井區(qū)3430m，部1-11井區(qū)3380m。邊塊的濮88斷塊氣水界面衛(wèi)3489m，比相鄰的衛(wèi)79-9塊氣水界面低16～39m；衛(wèi)351塊氣水界面為3424m，比衛(wèi)79-9塊北部氣水界面高26m；濮95塊氣水界面深度3455m，比衛(wèi)79-9塊南部低75m。通過氣水界面深度說明衛(wèi)79-9塊邊界斷層濮97斷層和衛(wèi)79-9斷層具有封閉性。

3.1.2.2 各斷塊壓力系統(tǒng)不同

戶部寨氣田投產(chǎn)后，邊塊斷層均鉆遇到原始地層壓力。衛(wèi)79-9塊93年投產(chǎn)，其余各斷塊在2000年以后先后投產(chǎn)，投產(chǎn)后并未受衛(wèi)79-9塊影響，均鉆遇原始地層壓力，見表1。各斷塊的壓力系統(tǒng)不同，說明分塊斷層具有封閉性[9]。

表1 戶部寨氣田邊塊氣井RFT統(tǒng)計(jì)表Table 1 RFT Statistical Table of Gas Wells in Edge Block of Hubuzhai Gas Field

(3)試井資料反應(yīng)不滲透邊界

在試井資料解釋過程中，發(fā)現(xiàn)個別井有明顯的邊界反映。如衛(wèi)79-9井2001年4月22日～5月8日測試雙對數(shù)曲線圖上顯示斷層邊界，見圖7，壓力導(dǎo)數(shù)與雙對數(shù)曲線后期成近平行上升趨勢。

圖7 V79-9壓力恢復(fù)雙對數(shù)曲線圖Fig.7 Double Logarithmic Curve of Pressure Recovery in V79-9

3.2 建庫可行性分析

3.2.1 沉積特征

東濮凹陷早第三紀(jì)沙四段早期為干旱、半干旱氣候，該種氣候條件有利于母巖機(jī)械風(fēng)化及季節(jié)性洪水的形成。因此，在沙四段下部反映為湖退的進(jìn)積沉積旋回，沉積微相以砂坪、混合坪為主，沉積了以紫紅色粉砂巖為主的碎屑巖地層。隨著構(gòu)造活動地殼下沉，沙四中晚期反映為湖進(jìn)的退積沉積旋回，湖水逐漸加深。沙四段上部淺水重力流發(fā)育，沉積微相以淺水重力流水道、漫溢濁流沉積為主，沉積了以灰色粉砂巖為主的砂泥巖地層，形成了沙四段上灰下紅的典型特征[10]。

3.2.2 砂體展布特征

平面上，沿物源方向的重力流水道砂體發(fā)育程度高，連通性好，向四周隨著沉積微相的變化及物源結(jié)合部處砂體發(fā)育程逐漸變差，衛(wèi)79-9塊沙四段有效厚度在7.64～62.1m，平均有效厚度31m。

縱向上，2、3、5砂組砂巖發(fā)育程度較高，砂體厚度較大，連通性較好，連通率為50%～80%；4、6、7砂組，平面上發(fā)育穩(wěn)定性較差，砂體厚度變化大，連通率為30%～60%；1、8砂組砂體不發(fā)育，砂體連通性差，多呈透鏡狀，連通率為10%～50%。

3.2.3 物性特征

衛(wèi)79-9塊儲層物性普遍較差，孔隙度平均5.2%～9.2%，滲透率0.18～0.76mD，據(jù)部1-2井沙四4巖芯物性分析，孔隙度分布區(qū)間7～11%，平均8.3%，滲透率主要分布在0.1～0.5mD之間，平均0.28mD。

平面上，由于沉積微相的變化，孔隙度、滲透率值變化較大，處于有利微相帶的儲層物性較好[10]。

縱向上，1、2、3、5砂組較好，平均孔隙度大于10.3%，平均滲透率大于0.82mD，沙四4、6、7、8次之。

雖然整體上物性較差，但由于局部縱、橫向上裂縫的發(fā)育，大大改善了裂縫區(qū)氣井的產(chǎn)能，出現(xiàn)部1-2、部1-9、部1-12、部10等一批高產(chǎn)氣井，這也為儲氣庫強(qiáng)注強(qiáng)采提供了先天條件。

3.2.4 開發(fā)特征

衛(wèi)79-9塊自1992年投入試采以來，經(jīng)歷試采階段(1992-1996)、產(chǎn)能建設(shè)階段(1997-2002)、穩(wěn)產(chǎn)階段(2003-2006)、遞減階段(2007～今)四個開發(fā)階段。衛(wèi)79-9塊探明天然氣地質(zhì)儲量26.21×108m3，占戶部寨氣田總儲量的62.3%，目前共有生產(chǎn)井21口，開井13口，日產(chǎn)氣3.52×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣11.76×108m3，平均地層壓力8.0MPa，氣井初期產(chǎn)能、無阻流量、累計(jì)產(chǎn)氣較高的氣井主要分布在衛(wèi)79-9塊中高部位。

3.2.5 可行性分析

氣藏：衛(wèi)79-9塊構(gòu)造相對落實(shí)，砂體相對發(fā)育，儲層局部裂縫發(fā)育，部分井高產(chǎn)；

地面：衛(wèi)79-9塊距離文96儲氣庫10km，距離文23儲氣庫4.5km，氣源及管網(wǎng)有保障。

綜合評價(jià)認(rèn)為：衛(wèi)79-9塊可做為下步儲氣庫建設(shè)目標(biāo)。

4 結(jié)論

(1)通過儲層預(yù)測、裂縫預(yù)測摸清氣田砂體及裂縫展布，結(jié)合剩余氣評價(jià)結(jié)果，制定有針對性的挖潛技術(shù)對策，部署措施實(shí)施后可以有效提高氣田產(chǎn)能及采收率。

(2) 衛(wèi)79-9塊地質(zhì)儲量大，采出程度高，儲層物性相對較好，裂縫發(fā)育，適合改建儲氣庫。

(3) 將已開發(fā)的中小規(guī)模的氣藏適時改建成儲氣庫，實(shí)現(xiàn)夏注冬采，可以合理利用和盤活現(xiàn)有氣藏資源，提高經(jīng)濟(jì)效益。