謝 軍

中國石油西南油氣田公司

0 引言

四川盆地是世界上最早開發(fā)利用天然氣的地區(qū)，也是我國現(xiàn)代天然氣工業(yè)的搖籃。該盆地油氣資源量達38×1012m3，居全國第一，探明率尚不足10%，勘探開發(fā)潛力巨大，是中國最具潛力的含油氣盆地[1-3]。目前，四川盆地常規(guī)天然氣年產(chǎn)量超300×108m3，其中深層碳酸鹽巖氣藏天然氣年產(chǎn)量達250×108m3，占該盆地常規(guī)天然氣總產(chǎn)量80%，是四川盆地天然氣開發(fā)的壓艙石。自2011年起，四川盆地中部安岳氣田在震旦系燈影組和寒武系龍王廟組相繼獲得重大勘探突破，累計探明天然氣儲量9 450.43×108m3，三級儲量已達1.23×1012m3，成為我國已發(fā)現(xiàn)的最大的整裝碳酸鹽巖氣藏[4]。安岳氣田主要層系為寒武系龍王廟組和震旦系燈影組，埋深4 600～5 700 m，屬古老深層碳酸鹽巖氣藏，經(jīng)歷了超長時間的地質(zhì)演化，成巖、成藏過程復(fù)雜，儲層非均質(zhì)性強，氣水關(guān)系復(fù)雜，地層水活躍，全球尚無同類型氣藏高效開發(fā)先例，要實現(xiàn)儲量向產(chǎn)量的快速轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)氣藏整體高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)面臨巨大挑戰(zhàn)[5-8]。通過多輪攻關(guān)研究，創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了安岳特大型氣田高效開發(fā)，僅用3年時間建成百億立方米大氣田，目前已建成天然氣年產(chǎn)能150×108m3。為此筆者重點剖析安岳特大型氣田高效開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)和開發(fā)管理新模式，以期為國內(nèi)外特大型碳酸鹽巖氣藏高效開發(fā)提供參考和借鑒。

1 安岳氣田開發(fā)的基本特征

1.1 氣田基本概況

安岳氣田位于四川盆地中部，屬四川盆地川中古隆中斜平緩帶，樂山—龍女寺加里東古隆起東段。地理位置位于四川省遂寧市、資陽市及重慶市潼南區(qū)境內(nèi)。

安岳大氣田的發(fā)現(xiàn)，就是一部勘探理論的創(chuàng)新史。建國初期，三上威遠，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時中國最大的整裝氣田威遠氣田（燈影組氣藏）。自20世紀(jì)70年代起，按照構(gòu)造控藏思路，持續(xù)勘探大型地面構(gòu)造，但始終未獲突破。2006年以來，通過強化疊合盆地古老碳酸鹽巖成藏理論攻關(guān)，勘探對象由構(gòu)造圈閉轉(zhuǎn)向巖性—地層復(fù)合圈閉，由單一層系轉(zhuǎn)向多層系立體勘探，聚焦古隆起與現(xiàn)今構(gòu)造疊合發(fā)育區(qū)，鎖定川中古隆起東段的高石梯—磨溪地區(qū)寒武系龍王廟組、震旦系燈影組，部署高石1井、磨溪8井終發(fā)現(xiàn)安岳特大型氣田，取得了古老碳酸鹽巖勘探的歷史性突破。

2012年9月龍王廟組氣藏發(fā)現(xiàn)后，高效推進開發(fā)前期評價，同年12月完成試采方案，2013年建成10×108m3試采規(guī)模，2014年初完成方案編制并投入規(guī)模開發(fā)，2015年底，龍王廟組氣藏高效建成天然氣年產(chǎn)能110×108m3；2019年，燈影組氣藏分兩期3年建成天然氣年產(chǎn)能40×108m3。目前安岳氣田天然氣年產(chǎn)量超100×108m3，已穩(wěn)產(chǎn)4年。

1.2 氣田特點及開發(fā)挑戰(zhàn)

安岳氣田目標(biāo)層位包括寒武系龍王廟組和震旦系燈影組。

寒武系龍王廟組氣藏為低孔—縫洞型有水碳酸鹽巖氣藏[9]，特點為：①儲層類型多、孔滲特征復(fù)雜。儲層受孔隙、裂縫、小尺度溶洞共同作用，組合類型多，微細裂縫發(fā)育。②儲層厚度薄，孔隙度低，主體區(qū)橫向連通性較好。儲層厚度一般僅40 m，平均孔隙度僅為4.3%。由于氣藏主體區(qū)普遍發(fā)育微細裂縫，儲層滲透能力大大提高，縱橫向連通性也較好。③氣藏高壓（壓力系數(shù)1.6），地層水活躍，存在多個活動水體。由于構(gòu)造幅度低（地層傾角僅1°～3°），導(dǎo)致氣水關(guān)系復(fù)雜，邊底水和局部封存水并存。

震旦系燈影組氣藏為風(fēng)化殼巖溶碳酸鹽巖氣藏[10]，特點為：①古老風(fēng)化殼巖溶氣藏、儲層非均質(zhì)性強烈。古老丘灘體經(jīng)歷多期成巖作用，儲層縱橫向分布變化大，平面上連通性差。②儲層孔隙度低、滲透率低，氣井自然產(chǎn)能低。儲集空間以毫米至厘米級次生溶洞為主，孔隙度平均為3.87%，滲透率平均為0.51mD，直井自然產(chǎn)能一般低于10×104m3/d。

由于氣田地質(zhì)特征極為復(fù)雜，控制因素多，地處人居稠密區(qū)，要實現(xiàn)氣田整體高效開發(fā)，主要面臨4大方面的技術(shù)挑戰(zhàn)：①氣田構(gòu)造幅度低（1°～3°）、氣水交織，儲層縱橫向變化快，對氣藏描述的精度提出極高的要求；②氣田面積大、地表條件復(fù)雜，加大了地面建設(shè)的難度，如何通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)降本增效和安全清潔開發(fā)面臨著挑戰(zhàn)；③傳統(tǒng)的管理運行模式已不適宜于特大型氣田的開發(fā)，如何順利實現(xiàn)管理轉(zhuǎn)型升級是亟待解決的難題；④水體活躍、儲層非均質(zhì)性強導(dǎo)致氣藏穩(wěn)產(chǎn)難度大、采收率低，如何抑制水侵危害和增加儲量動用率對氣藏優(yōu)化開發(fā)至關(guān)重要。

2 安岳氣田開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 特大型古老復(fù)雜碳酸鹽巖氣藏精細開發(fā)技術(shù)

2.1.1 低幅構(gòu)造氣藏精細描述技術(shù)

創(chuàng)新形成：①全流程井控寬頻高保真地震處理技術(shù)，解決了深層巖性氣藏地震信號弱、頻率衰減快等技術(shù)難題[11-12]，將主頻從勘探初期的25～30 Hz提高到35～40 Hz，頻寬由10～60 Hz拓展到6～72 Hz；②層序格架約束與模型正演驅(qū)動下的全三維層位解釋技術(shù)，解決了龍王廟組頂界層位相位變化快、質(zhì)控難度大等技術(shù)難題，大幅度提高了層位解釋精度；③基于井震VTI與空間趨勢校正的精細速度建模技術(shù)，有效消除了上覆膏巖速度異常體對于速度場的影響，準(zhǔn)確落實了龍王廟組頂界深度域隆凹變化。

通過技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)了深層低幅構(gòu)造細節(jié)精細刻畫，識別出閉合度20 m的微幅構(gòu)造，37口井構(gòu)造深度誤差控制在10 m以內(nèi)，相對誤差小于0.5%（圖1）。

圖1 龍王廟組頂界局部構(gòu)造細節(jié)刻畫對比圖

2.1.2 古老風(fēng)化殼氣藏儲層精細描述技術(shù)

創(chuàng)新形成：①古老碳酸鹽巖層序地層分析與小層劃分對比技術(shù)，實現(xiàn)丘灘體空間展布的精細描述[13]，丘灘預(yù)測符合率由攻關(guān)前的65%提高到85%以上；②巖溶古地貌恢復(fù)技術(shù)，實現(xiàn)了殘丘、坡折帶等有利古地貌的精細刻畫，刻畫誤差總體在10 m以內(nèi)；③古老風(fēng)化殼氣藏儲層精細描述技術(shù)及多尺度縫洞體空間雕刻技術(shù)，實現(xiàn)了縫洞有利儲集體展布的精細識別，開發(fā)井縫洞儲層預(yù)測吻合率由60%提高到80%。

2.1.3 巖性—構(gòu)造復(fù)合氣藏氣水關(guān)系精細刻畫技術(shù)

創(chuàng)新形成：①構(gòu)造和巖性雙重因素控制下的氣水分布模式，突破了傳統(tǒng)單一的構(gòu)造氣藏氣水分布模式的局限，掌握了受多因素控制下的巖性—構(gòu)造氣藏氣水分布規(guī)律；②低幅構(gòu)造氣水分布精細描述技術(shù)，解決了傳統(tǒng)氣水分布描述方法針對低幅構(gòu)造氣水關(guān)系精細刻畫存在不適應(yīng)性的技術(shù)難題，拓展了氣水關(guān)系描述的深度與廣度，將氣藏由內(nèi)及外劃分為純氣區(qū)、過渡區(qū)與水區(qū)，進一步結(jié)合儲層滲透性能將水體劃分為高滲活躍水體和低滲不活躍水體。

通過技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)了低幅背景下巖性—構(gòu)造復(fù)合氣藏氣水分布精細描述（圖2），發(fā)展了精細氣藏描述方法，刻畫出研究區(qū)內(nèi)3種氣水不同接觸關(guān)系的氣水分布模式，精準(zhǔn)鎖定338 km2純氣區(qū)和195 km2過渡區(qū)邊界與分布范圍，為后續(xù)開發(fā)井優(yōu)化部署奠定基礎(chǔ)。

圖2 龍王廟組氣藏局部氣水分布認(rèn)識變化圖

2.1.4 古老復(fù)雜碳酸鹽巖氣藏高產(chǎn)井培育技術(shù)

創(chuàng)新形成：①低孔隙度氣藏高產(chǎn)主控因素定量分析技術(shù)，解決了低孔隙度氣藏高產(chǎn)主控因素認(rèn)識不清的困惑，揭示了成巖型微裂縫發(fā)育是龍王廟組氣藏低孔隙儲層能獲高產(chǎn)的根本原因，發(fā)現(xiàn)了小溶洞與微裂縫的內(nèi)在關(guān)系，為低孔隙度氣藏尋找高產(chǎn)有利區(qū)提供理論基礎(chǔ)；②古老復(fù)雜碳酸鹽巖氣藏高產(chǎn)井部署模式（表1），解決了強非均質(zhì)性導(dǎo)致的鉆井儲層鉆遇率偏低的難題[14]，通過優(yōu)化設(shè)計井眼軌跡，儲層鉆遇率從50%提高到90%以上；③深層復(fù)雜碳酸鹽巖氣藏鉆完井及增產(chǎn)改造技術(shù)，解決了深層縫洞氣藏長水平段鉆井及酸化改造難題[15-19]，通過優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)與井眼軌跡設(shè)計，優(yōu)化布酸工藝、酸化施工參數(shù)設(shè)計，實現(xiàn)了平均完鉆井深由5 753 m提高至6 522 m（最深7 200 m），水平段長由620 m提高至1 018 m（最長1 610 m），鉆井周期由211 d縮短至179 d（最短118 d），同比縮短25.1%，改造后平均增產(chǎn)倍比達2～5倍。

表1 安岳氣田龍王廟組氣藏高產(chǎn)井部署模式表

技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)了安岳氣田單井產(chǎn)量的大幅度提高，龍王廟組氣藏井均測試天然氣產(chǎn)量由探井的70×104m3/d提高到開發(fā)井的150×104m3/d，井均穩(wěn)定產(chǎn)量由25×104m3/d提高到93×104m3/d，井均控制儲量達到45×108m3；燈影組氣藏井均無阻流量由探井的45×104m3/d 提高到開發(fā)井的126×104m3/d，井均產(chǎn)量由開發(fā)方案設(shè)計的13×104m3/d提高到23×104m3/d，產(chǎn)量提高幅度達70%。

2.2 大型氣田優(yōu)快建設(shè)技術(shù)

2.2.1 地面高效建產(chǎn)技術(shù)

充分利用新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計平臺推行全三維建模，采用“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化預(yù)制、模塊化安裝、規(guī)?；少?、信息化管理”的高效建產(chǎn)模式，實現(xiàn)凈化廠100%三維設(shè)計；推行數(shù)字化移交，實現(xiàn)凈化廠工程數(shù)字孿生，為全生命周期數(shù)字化智能化管理奠定基礎(chǔ)。通過采用以上先進工藝技術(shù)，不斷創(chuàng)新工程項目管理模式，大幅度縮短建設(shè)周期，億立方米產(chǎn)能投資比國內(nèi)同類氣田低60%以上。

2.2.2 安全清潔生產(chǎn)技術(shù)

創(chuàng)新形成大型氣田安全清潔生產(chǎn)技術(shù)系列：①采用國內(nèi)最高安全防護等級的井工程完井設(shè)計和完整性管理技術(shù)，氣井全生命周期安全受控；②發(fā)明了新型高效脫硫溶劑和催化劑，攻克了深度脫硫和高效回收的技術(shù)難題[20-21]，商品天然氣優(yōu)于一類氣指標(biāo)（總硫11.6 mg/m3），凈化廠SO2排放濃度為同類凈化廠最低（140 mg/m3）；③采用行業(yè)最先進的八級截斷（圖3）、三級放空（圖4）的工業(yè)控制系統(tǒng)，確保地面系統(tǒng)安全可靠；④集成電滲析和蒸發(fā)結(jié)晶工藝，形成了生產(chǎn)廢水低能耗綜合處理技術(shù)，國內(nèi)首次實現(xiàn)凈化廠廢水零排放，氣田水全部回注，實現(xiàn)“零外排”“零污染”。

圖3 八級截斷示意圖

圖4 三級放空示意圖

2.3 特大型氣田開發(fā)智能管控技術(shù)

2.3.1 氣田高效現(xiàn)代化運行系統(tǒng)搭建技術(shù)

利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等先進信息技術(shù)，搭建了一系列氣田高效現(xiàn)代化運行系統(tǒng)，建成了最先進自控系統(tǒng)和超級物聯(lián)網(wǎng)。搭建高效現(xiàn)代化運行系統(tǒng)，使得“無人機＋機器人＋AR＋VR＋光纖預(yù)警＋次聲波監(jiān)測”等新一代智能技術(shù)實現(xiàn)集成應(yīng)用。實現(xiàn)了對設(shè)備狀態(tài)、周邊環(huán)境危害、工作流程標(biāo)準(zhǔn)與崗位角色等全要素相關(guān)相連、深度感知以及實時提示預(yù)警和防范[22]。

2.3.2 多專業(yè)跨地域?qū)崟r協(xié)同平臺建設(shè)技術(shù)

創(chuàng)新形成：①基于復(fù)雜應(yīng)用場景的“平臺＋油氣開采”技術(shù)，重塑業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)信息、業(yè)務(wù)、技術(shù)的共享優(yōu)化集成[23]；②以數(shù)字化氣藏、數(shù)字化井筒、數(shù)字化地面為核心的全數(shù)字化系統(tǒng)，打造了作業(yè)區(qū)數(shù)字化管理平臺和開發(fā)生產(chǎn)管理平臺。實現(xiàn)了氣田全生命周期動靜態(tài)數(shù)據(jù)的同步孿生、集成共享、業(yè)務(wù)協(xié)同，生產(chǎn)由傳統(tǒng)線下“表單化填報”向?qū)崟r在線“數(shù)字化辦公” 高效運行管理轉(zhuǎn)型（圖5）。

2.3.3 “氣藏—井筒—地面”一體化自適應(yīng)分析技術(shù)

構(gòu)建表征氣田生產(chǎn)管理特征的一體化仿真分析模型，實現(xiàn)了模型的靜、動態(tài)數(shù)據(jù)從獲取、傳輸、處理、加載到分析計算、成果輸出的全過程自動化運行，形成以敏感參數(shù)驅(qū)動、動態(tài)邊界條件約束的自動化運行、全局化分析、智能化管理的氣田開發(fā)一體化工作流。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建自動配產(chǎn)工作流，實現(xiàn)模型的自動校正與優(yōu)化、氣井產(chǎn)量的實時監(jiān)測和自動調(diào)配，自動提出解決方案（圖6）。

2.4 特大型氣田整體優(yōu)化開發(fā)技術(shù)

2.4.1 特大型高壓有水氣藏整體治水技術(shù)

創(chuàng)新形成：①非均勻水侵識別預(yù)判技術(shù)，定量揭示微觀—宏觀水侵機理，識別不同尺度水侵通道，氣井出水預(yù)判符合率超過90%，提前半年預(yù)報氣井出水[24]；②“跨尺度＋非結(jié)構(gòu)化＋無粗化”的縫洞復(fù)雜網(wǎng)格精細建模數(shù)模一體化分析技術(shù)，計算速度提高10倍以上，在計算機集群系統(tǒng)上僅用2.5 h完成一個計算周期，相對誤差由8.34%降低至1.43%，大幅提升了開發(fā)動態(tài)預(yù)報水平；③以“整體治水、主動治水、早期治水”為原則的四維治水優(yōu)化開發(fā)模式，針對不同時間階段、不同水侵模式分階段實施差異化治水措施（圖7），有效抑制水體突進[25-27]；④隔離式氣舉排水采氣工藝技術(shù)，研發(fā)4個系列5套排水采氣工具，在不動管柱條件下建立氣舉工藝通道，并保證井筒完整性，大幅度節(jié)約修井費用，同時滿足深井大水量排液要求和氣藏主動治水要求。

通過對氣藏實施整體治水技術(shù)，將開發(fā)技術(shù)對策有效率提升至80%以上，保障氣藏實現(xiàn)長期穩(wěn)產(chǎn)，預(yù)計提高氣藏采收率15%。

2.4.2 強非均質(zhì)性氣藏優(yōu)化開發(fā)技術(shù)

圖5 數(shù)字化管理模式轉(zhuǎn)變圖

圖6 磨溪008-15-H1節(jié)點反算結(jié)果圖

創(chuàng)新形成：①開發(fā)部署優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，一次井網(wǎng)條件下開發(fā)區(qū)儲量動用率提升至90%以上，有效提升低滲透儲量動用程度；②強非均質(zhì)氣藏井型優(yōu)化技術(shù)，形成大斜度井＋水平井＋直井交叉布井模式（圖8），平均單井井控儲量提升50%以上，兼顧了縱向小層儲量的有效動用，提升了單井穩(wěn)產(chǎn)能力；③單井優(yōu)化配產(chǎn)技術(shù)，氣井產(chǎn)能預(yù)測符合率由60%提升至80%以上，確保氣藏科學(xué)合理配產(chǎn)。

通過優(yōu)化開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，燈影組臺緣帶建產(chǎn)區(qū)動用儲量達2 400×108m3，開發(fā)規(guī)模達到60×108m3，兩項指標(biāo)較方案設(shè)計提高了45%和50%，大幅度提高燈影組氣藏的開發(fā)效果。

3 安岳氣田開發(fā)下一步的攻關(guān)方向

3.1 龍王廟組氣藏長期穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)

針對龍王廟組氣藏，以實現(xiàn)長期穩(wěn)產(chǎn)為核心目標(biāo)，持續(xù)精準(zhǔn)優(yōu)化開發(fā)：①完善整體治水技術(shù)，持續(xù)提高水侵動態(tài)預(yù)報精度，跟蹤氣藏治水動態(tài)，適時優(yōu)化調(diào)整治水對策，抑制水侵突進危害，確保主體區(qū)長期穩(wěn)產(chǎn)并提高氣藏采收率；②攻關(guān)外圍區(qū)含瀝青強非均質(zhì)薄儲層精細描述技術(shù)與水平井提高單井產(chǎn)量工藝技術(shù)，實現(xiàn)規(guī)模建產(chǎn)和補充接替，確保龍王廟組氣藏整體穩(wěn)產(chǎn)10年以上，穩(wěn)產(chǎn)期末累計產(chǎn)氣量超1 000×108m3。

圖7 龍王廟組氣藏水侵通道及不同井區(qū)治水對策示意圖

圖8 燈影組氣藏井軌跡設(shè)計圖

3.2 震旦系氣藏低滲區(qū)提高單井產(chǎn)量技術(shù)

在臺緣帶進一步提高低效區(qū)單井產(chǎn)量，實現(xiàn)氣藏均衡開發(fā)，提高儲量動用率：①完善古老風(fēng)化殼氣藏儲層精細描述技術(shù)及多尺度縫洞體空間雕刻技術(shù)，結(jié)合動態(tài)資料分析，精細劃分氣藏滲流單元；②完善高產(chǎn)井培育技術(shù)，實現(xiàn)臺緣帶低效區(qū)高效開發(fā)。

在臺內(nèi)，針對儲層明顯減薄，儲層預(yù)測難度增大的難題，加快白云巖薄儲層預(yù)測攻關(guān)研究，包括：①高保真寬頻地震處理攻關(guān)，進一步提高資料分辨率，奠定薄儲層預(yù)測資料基礎(chǔ)；②基于分方位資料的縫洞預(yù)測研究，明確裂縫發(fā)育方位，精細刻畫縫洞發(fā)育情況，為井軌跡設(shè)計提供依據(jù)。預(yù)計2020年底震旦系將建成年產(chǎn)60×108m3天然氣的規(guī)模。

3.3 外圍區(qū)域積極開拓

安岳氣田已發(fā)現(xiàn)古隆起北斜坡大型復(fù)合圈閉群（圖9），勘探潛力巨大，為實現(xiàn)該區(qū)域接替上產(chǎn)，急需攻關(guān)研究深層巖性圈閉識別和描述技術(shù)、單斜背景下的巖性圈閉有效性及成藏機制、超深層碳酸鹽巖氣藏鉆完井及采氣工程技術(shù)。

4 結(jié)論

1）發(fā)展氣藏精細描述技術(shù)，構(gòu)建“透明氣藏”，精細刻畫了龍王廟組氣藏深層低幅構(gòu)造細節(jié)，大幅提高縫洞儲層預(yù)測吻合率。創(chuàng)建了古老復(fù)雜碳酸鹽巖氣藏高產(chǎn)井培育技術(shù)，明確了成巖型微裂縫是低孔隙氣藏高產(chǎn)的主要因素，形成了高產(chǎn)井部署模式和配套技術(shù)，實現(xiàn)氣井產(chǎn)量大幅度提高。

2）創(chuàng)新“全三維建模、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化預(yù)制、模塊化安裝、數(shù)字化移交”的高效建產(chǎn)技術(shù)，大幅度縮短建設(shè)周期，優(yōu)化簡化地面流程，提高工藝水平和安全等級，安全環(huán)保指標(biāo)達到了行業(yè)最高水平。

圖9 安岳氣田震旦系氣藏勘探開發(fā)形勢圖

3）建立以智能工作流和一體化模型為核心的特大型氣田開發(fā)智能管控技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測氣田開發(fā)動態(tài)變化，助推氣田開發(fā)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)、自動化生產(chǎn)，實現(xiàn)開發(fā)模型的自動校正與優(yōu)化、氣井產(chǎn)量的實時監(jiān)測和自動調(diào)配。

4）創(chuàng)新特大型高壓有水氣藏整體治水技術(shù)和強非均質(zhì)性氣藏優(yōu)化開發(fā)技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)報水侵動態(tài)，制定差異化治水措施，有效提高氣藏儲量動用率和采收率，確保安岳氣田長期穩(wěn)產(chǎn)。