賈躍鵬， 夏朝輝， 汪 萍， 孔祥文， 蘇朋輝， 丁 偉， 曲良超

(中國石油勘探開發(fā)研究院， 北京 100083)

滲透率低于0.1×10-3μm2、孔隙度低于10%、單井無自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能低于工業(yè)氣流下限，但在一定經(jīng)濟技術(shù)條件下可獲得工業(yè)天然氣產(chǎn)量的天然氣藏稱為致密砂巖氣藏[1-3]。

致密砂巖氣藏主要采用分段壓裂水平井開發(fā)，隨著壓裂工藝不斷進步、水平井井距不斷減小，出現(xiàn)了大量井間干擾現(xiàn)象[4-5]。龐進等[6]根據(jù)氣井干擾前后的動態(tài)儲量變化評價井間干擾。孫玉平等[7]基于蒙特卡洛原理建立了兩種井間干擾模式下干擾儲量評價數(shù)學模型，探討了井間干擾程度的變化規(guī)律。位云生等[8]設(shè)計了以基質(zhì)接觸面積、縫間干擾、井間干擾、裂縫-基質(zhì)流入流出為核心的井網(wǎng)井距優(yōu)化方法，論證了“W”形交錯水平井部署的立體開發(fā)效果。高樹生等[9]建立了井間干擾概率的計算方法，提出了一套適用于致密砂巖氣藏的井網(wǎng)密度優(yōu)化與采收率評價新方法。王軍磊等[10]建立了考慮井間干擾和縫間干擾的多水平井滲流數(shù)學模型。Tang等[11]研究了兩種不同儲層的井間干擾現(xiàn)象。雍銳等[12]建立了地質(zhì)-工程-經(jīng)濟一體化的水平井井距分析方法。Xiong等[13]通過整合復(fù)雜裂縫建模和油藏模擬技術(shù)，優(yōu)化了完井設(shè)計和3D井距。Yang等[14]通過建立雙縫解析模型，提出了一個與時間平方根成正比的無量綱壓力標量來量化兩井間的干擾水平。周小金等[15]建立了壓裂生產(chǎn)同步作業(yè)壓力傳導(dǎo)模型，厘清了井間干擾的影響因素，并提出了干擾防控措施。高占武等[16]通過數(shù)值模擬方法定量研究加密井網(wǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)井距對加密效果影響最大。何勇等[17]發(fā)現(xiàn)在井數(shù)相同的情況下，實施多靶體的立體開發(fā)能夠有效地減弱井間干擾的影響，提高氣藏采收率。相關(guān)研究主要針對水平方向的井間干擾，縱向井間干擾卻鮮有涉及。加拿大X區(qū)塊致密砂巖氣藏的開發(fā)表明，水平井的井間干擾與水平方向或垂直方向無關(guān)，僅與相鄰水平井的最短距離相關(guān)。針對X項目致密砂巖氣藏水平井縱向井間干擾突出的問題，進行井間干擾分析和縱向開發(fā)層系優(yōu)化研究。此研究可為加拿大X項目的有效開發(fā)提供技術(shù)支撐，同時也可為中國同類型氣藏的開發(fā)提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

加拿大X區(qū)塊致密砂巖氣藏位于西加盆地西部邊緣，主要目的層為三疊系Upper Montney組，屬于被動大陸邊緣“海相”(淺水陸棚)致密粉砂巖沉積，具有前積特征，自下而上被細分為AA以及A～F共7個小層(圖1)，地層厚度為150～200 m，儲層有效厚度為120～180 m[18]。

圖1 西加盆地Upper Montney組地層剖面

2 縱向井間干擾分析

2.1 井間干擾機理分析

將沒有相鄰井的單井定義為不封閉井，有一口相鄰井的井定義為半封閉井，有兩口或兩口以上相鄰井的井定義為封閉井。

通過鉆多個井平臺和多級水力壓裂，形成復(fù)雜的壓裂縫網(wǎng)，大量壓裂裂縫增加了鄰井間裂縫串通的可能性，從而引起井間干擾[19-21]。當井距較小時，封閉井和半封閉井井間的壓裂裂縫相互串通，產(chǎn)生井間干擾，表現(xiàn)為兩井的可動用區(qū)域重疊，導(dǎo)致兩井在生產(chǎn)上形成競爭，影響開發(fā)效果(圖2)。在相同條件下，半封閉井的開發(fā)效果要優(yōu)于封閉井，因為半封閉井只有一側(cè)受到壓力干擾，與鄰井共享的有效通道體積更小，可動用的范圍更大。理想條件下，當井距擴大到井間的可動用區(qū)域不發(fā)生重疊時，井組井組中的生產(chǎn)井幾乎不受鄰井的影響，此時封閉井和半封閉井的生產(chǎn)效果近乎等同于不封閉井。

圖2 典型水平井井組分布示意圖

2.2 生產(chǎn)動態(tài)法分析井間干擾

生產(chǎn)動態(tài)分析法具有數(shù)據(jù)豐富易獲取的優(yōu)點，是分析井間干擾最常用的方法。一般有三個時間段可以觀察到井間干擾[22-23]：①鄰井進行水力壓裂時，可以監(jiān)測到鄰井壓力的激增；②井間干擾測試期間所有井關(guān)井，其中一口井恢復(fù)生產(chǎn)后，可以監(jiān)測到鄰井的壓力擾動；③生產(chǎn)過程中，可以通過生產(chǎn)的變化檢測到井間干擾。

壓裂過程中，為了使裂縫在壓力衰竭后仍保持開放狀態(tài)，需注入大量支撐劑充填裂縫，在第一個時間段檢測到的壓力響應(yīng)通常是由此引起的。后期生產(chǎn)過程中，這部分裂縫可能會閉合，將兩口井隔離開來[24]。因此，選取投產(chǎn)一年以上的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行井間干擾分析。

Pad-Ⅰ平臺采用3套井網(wǎng)開發(fā)，共鉆有17口水平井(圖3)，于2011—2013年間分批投產(chǎn)，其中，I-1、I-3、I-4、I-6、I-7、I-8井于2011年投產(chǎn)，J-2、J-3、J-5、J-6、J-8、J-9井于2012年投產(chǎn)，而I-2、I-5、J-1、J-4、J-7井于2013年投產(chǎn)。

以I-3、I-5、J-3、J-6井為激動井，I-1和I-2井、I-4和I-6井、J-4和J-5井、J-7和J-8井為對應(yīng)的觀察井，組成4個測試井組。如圖4所示，在激動井關(guān)井、開井期間，對應(yīng)的觀察井的產(chǎn)量依次出現(xiàn)上升、回落，表明激動井與觀察井之間存在不同程度的井間干擾。

圖4 Pad-Ⅰ平臺井間干擾分析

在此基礎(chǔ)上，預(yù)測老井發(fā)生干擾前后的最終可采儲量(estimated ultimate recovery，EUR)以量化井間干擾對生產(chǎn)的影響。由于在鉆J-4、J-7井時，J-3、J-5、J-6、J-8井均長時間關(guān)井，使得其壓力得到了較好的恢復(fù)，開井時產(chǎn)量甚至出現(xiàn)上升，因此無法分析其井間干擾強度，本文僅對平臺西側(cè)的井進行井間干擾的定量分析。分析表明，采用三套開發(fā)層系井間干擾嚴重，亟需調(diào)整縱向開發(fā)層系(表1)。

表1 Pad-Ⅰ平臺西側(cè)老井干擾前后EUR

3 縱向開發(fā)層系組合

加拿大X區(qū)塊Upper Montney組致密砂巖地層平均有效厚度約143.3 m，各小層的平均有效厚度見表2，B、C、D、E層的平均有效厚度遠大于AA、A、F層，其中又以E層的平均有效厚度最大，為主力開發(fā)層。

表2 Upper Montney組各層平均有效厚度

X區(qū)塊目前采用三套開發(fā)層系[圖5(a)]，分別為EF層系、CD層系和AB層系。其中，EF層系開發(fā)E層和F層，分段壓裂水平井水平段部署于E層；CD層系開發(fā)C層和D層，水平段主要部署在D層下部；AB層系開發(fā)AA層、A層和B層，水平段主要部署在B層中下部。

圖5 X區(qū)塊Upper Montney組開發(fā)層系優(yōu)化

基于第2節(jié)的縱向井間干擾分析，現(xiàn)將縱向上原有的EF層系、CD層系、AB層系三套開發(fā)層系組合調(diào)整為E層系和Lower層系兩套開發(fā)層系組合[圖5(b)]。E層系開發(fā)D層、E層和F層，分段壓裂水平井水平段主要部署在E層中下部；Lower層系開發(fā)AA層、A層、B層和C層，水平段部署在C層下部。

4 不同開發(fā)層系組合開發(fā)效果分析

4.1 開發(fā)效果分析原則

(1)基于分段壓裂水平井產(chǎn)量與完井參數(shù)敏感性分析，明確本區(qū)敏感參數(shù)為水平段長度和每米支撐劑量，確定水平段長度為歸一化基準，以每米支撐劑量作為典型曲線調(diào)整的主要參考。

(2)從干擾井中篩選出具有相似完井參數(shù)的井，原則：①位于同一層系且儲層條件相近；②完井方式：50 m“固井+橋塞+射孔”壓裂方式或100 m“裸眼完井，管外封隔器+段內(nèi)單閥分段壓裂”壓裂方式，加砂強度0.6 t/m；③實際加砂量達到設(shè)計加砂量90%以上；④生產(chǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)，產(chǎn)量無大幅波動。

(3)對篩選出的生產(chǎn)井進行時間歸一化、水平段長度歸一化。

(4)在歸一化的基礎(chǔ)上，求取生產(chǎn)井平均遞減曲線，開展遞減分析，得到單位水平段長度遞減曲線作為單位水平段長度Type Curve。

4.2 不同開發(fā)層系組合開發(fā)效果對比

基于以上原則，根據(jù)開發(fā)層系組合優(yōu)化，在X區(qū)塊北部Pad-Ⅱ平臺開展了先導(dǎo)試驗，該平臺共鉆分段壓裂水平井20口，其空間分布如圖6所示。

Pad-Ⅱ平臺的20口分段壓裂水平井均采用PnP壓裂方式完井，具有相似的完井參數(shù)，且生產(chǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)，產(chǎn)量無較大波動?，F(xiàn)將這20口水平井的生產(chǎn)時間進行歸一化、水平段長度歸一化到1 000 m，綜合對比三套開發(fā)層系組合和兩套開發(fā)層系組合的開發(fā)效果。結(jié)果顯示，在同一平臺中采用相似的完井技術(shù)和方式的情況下，采用兩套開發(fā)層系較采用三套開發(fā)層系，B層單井EUR提高了61%，C層單井EUR提高了89%，E層單井EUR提高了42%(表3)。此結(jié)果表明，兩套開發(fā)層系開發(fā)效果優(yōu)于三套開發(fā)層系。

5 結(jié)論

(1)生產(chǎn)動態(tài)分析結(jié)果表明，X區(qū)塊致密砂巖氣藏存在明顯的縱向井間干擾，利用干擾井干擾前后的EUR進行井間干擾的定量分析，發(fā)現(xiàn)I-1井、I-3井、I-4井和I-6井在井間干擾發(fā)生后其EUR比干擾前分別降低了18.9%、19.8%、22.8%和36.7%。

(2)基于井間干擾分析，對X區(qū)塊致密砂巖氣藏進行了縱向上的開發(fā)層系組合調(diào)整，將原有的EF層系、CD層系、AB層系三套開發(fā)層系組合調(diào)整為E層系和Lower層系兩套開發(fā)層系組合。

(3)X區(qū)塊致密砂巖氣藏生產(chǎn)實踐表明，在同一平臺中采用相似的完井技術(shù)和方式、水平井水平段長度歸一化到1 000 m時的情況下，相較于三套開發(fā)層系組合，采用兩套開發(fā)層系組合時B層的平均單井EUR提高了61%，C層的平均單井EUR提高89%，E層的平均單井EUR提高了42%，開發(fā)效果顯著提升。