周淑娟

（中國(guó)石化華北油氣分公司，河南 鄭州 450006）

0 引言

鄂爾多斯盆地典型的低滲透致密氣藏以蘇里格氣田、大牛地氣田為主，構(gòu)造平緩，主力氣層為砂體疊置連片分布的巖性氣藏，儲(chǔ)層含氣性受構(gòu)造影響小。東勝氣田什股壕氣區(qū)位于鄂爾多斯盆地北部、伊陜斜坡、伊盟隆起的交界部位，主力層位為低孔隙度—特低孔隙度、低滲透率—特低滲透率砂巖巖性—構(gòu)造含水氣藏，氣井產(chǎn)能受構(gòu)造影響較大。前期對(duì)氣藏類型認(rèn)識(shí)不充分，未充分考慮構(gòu)造高度對(duì)氣水分異的影響，氣水分布認(rèn)識(shí)不清，部分氣井壓裂溝通水層，開(kāi)發(fā)效果不佳。針對(duì)該類氣藏有必要開(kāi)展構(gòu)造對(duì)氣水分布的影響及開(kāi)發(fā)方式的研究，以期提高氣藏的開(kāi)發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

1 氣藏概況

東勝氣田位于鄂爾多斯盆地北部，在區(qū)域構(gòu)造上橫跨鄂爾多斯盆地伊盟隆起、伊陜斜坡、天環(huán)坳陷3個(gè)構(gòu)造單元。什股壕氣區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊盟北部隆起杭錦旗斷階帶北東段、泊爾江海子斷層西南處，為一向西南傾斜的單斜構(gòu)造，受古地貌的影響，披覆構(gòu)造較為發(fā)育，氣區(qū)北部至東北部是什股壕鼻隆發(fā)育地帶，多處發(fā)育北東—南西方向延伸的小型鼻狀構(gòu)造［1-2］。

1.1 氣藏地質(zhì)概況

東勝氣田什股壕氣區(qū)烴源巖不發(fā)育，構(gòu)造整體呈北東高、南西低的格局，發(fā)育3條較大的構(gòu)造脊，構(gòu)造幅度介于5～50 m，構(gòu)造圈閉面積介于0.3～0.8 km2。主力層位為二疊系下石盒子組盒2+3段，屬于近物源的辮狀河沉積。河道寬度主要集中在300～1 000 m，砂體厚度介于5～12 m，縱向多期發(fā)育（5～10期）。儲(chǔ)層主要為巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖，孔隙類型以原生粒間孔和粒間溶孔為主，儲(chǔ)層孔隙度介于13%～19%，平均值為12%，滲透率介于0.22～6.42 mD，平均值為2.10 mD，儲(chǔ)層物性較好。氣藏埋深為2 000～2 500 m，原始地層壓力為18.7 MPa，地層溫度為66.6℃，地溫梯度為2.75℃／100 m，屬于常溫、低壓、低孔隙度—特低孔隙度、低滲透率—特低滲透率砂巖巖性—構(gòu)造氣藏［3］。

1.2 生產(chǎn)特征

什股壕氣區(qū)盒2+3段氣藏氣井天然氣無(wú)阻流量 為（0.5～25.0）×104m3／d，初期日產(chǎn)氣量為（0.5～3.2）×104m3，初期日產(chǎn)液量為0～15 m3。受局部構(gòu)造和巖性的影響，氣井生產(chǎn)狀況差異較大。其中，構(gòu)造高部位氣井日產(chǎn)氣量平均值為1.9×104m3，水氣比較低，為1.5 m3／104m3，構(gòu)造低部位氣井日產(chǎn)氣量低，為0.5×104m3（表1），產(chǎn)液量高，氣井無(wú)法正常攜液生產(chǎn)，處于關(guān)停井狀態(tài)。從氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與構(gòu)造高度關(guān)系圖可以看出（圖1），氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量受構(gòu)造的影響，氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與構(gòu)造高度呈正相關(guān)關(guān)系。

圖1 什股壕氣區(qū)盒2+3段氣藏氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與構(gòu)造高度的關(guān)系圖

表1 什股壕氣區(qū)盒2+3段氣藏氣井生產(chǎn)狀況表

2 構(gòu)造對(duì)氣水分異的影響

什股壕氣區(qū)烴源巖欠發(fā)育，微幅構(gòu)造發(fā)育，儲(chǔ)層物性好，從部分氣井水平段的鉆遇狀況分析，在構(gòu)造的下傾方向測(cè)井電阻率和全烴含量下降，顯示鉆遇氣水界面［4-5］。JP1井和JP2井位于鼻隆構(gòu)造氣藏（圖2），圈閉高度為51 m，JP1井位于構(gòu)造低部位，聲波時(shí)差為293μs／m，測(cè)井電阻率為10.5Ω·m，試氣期間日產(chǎn)液量為73 m3，產(chǎn)水量大，無(wú)法正常投產(chǎn)。JP2井位于構(gòu)造高部位，聲波時(shí)差為300μs／m，測(cè)井電阻率為22.9Ω·m，日產(chǎn)氣量為2.0×104m3，日產(chǎn)液量為2.3 m3，液氣比為1.1 m3／104m3，氣井生產(chǎn)穩(wěn)定，目前累積產(chǎn)氣量為2 135×104m3，表現(xiàn)出構(gòu)造低部位電阻率低氣井產(chǎn)水，構(gòu)造高部位電阻率高氣井產(chǎn)氣的特征。

圖2 JP1-JP2井砂體與構(gòu)造疊合圖

盒2+3段氣藏氣水分布宏觀上受構(gòu)造的影響，從成藏角度分析，由于氣藏充注不充分，氣柱產(chǎn)生的浮力不足以克服毛細(xì)管壓力而完全排替地層中的水，天然氣在上傾巖性遮擋、鼻狀構(gòu)造和背斜構(gòu)造的局部構(gòu)造相對(duì)高部位富集。構(gòu)造幅度大的儲(chǔ)層，氣水有足夠的高度進(jìn)行重力分異，構(gòu)造高部位含氣飽和度高。而構(gòu)造平緩的儲(chǔ)層，構(gòu)造幅度未達(dá)到氣水分異的高度，儲(chǔ)層以氣水同層為主，氣井生產(chǎn)為氣水同出。氣層和水層區(qū)域上呈不連續(xù)分布，各局部構(gòu)造氣水界面不統(tǒng)一［6］。

為了刻畫達(dá)到氣水分異所需的構(gòu)造高度，利用毛細(xì)管壓力曲線和相對(duì)滲透率曲線進(jìn)行理論分析計(jì)算［7-10］。毛細(xì)管壓力與含水飽和度的關(guān)系，即毛細(xì)管壓力曲線可在實(shí)驗(yàn)室對(duì)巖樣進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)式1得到氣柱高度與含水飽和度的關(guān)系。由于儲(chǔ)層孔隙度、滲透率存在差異，不同物性特征的巖心，其毛細(xì)管壓力曲線不同，利用J函數(shù)（式2）將已測(cè)巖心的毛細(xì)管壓力曲線轉(zhuǎn)換成代表氣藏的毛細(xì)管壓力曲線。同時(shí)，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定氣藏條件下的地層水和天然氣密度，以及氣水界面張力和潤(rùn)濕角。通過(guò)式3將實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)定的毛細(xì)管壓力關(guān)系換算成氣藏條件下的毛細(xì)管壓力關(guān)系。

式中，h為氣水過(guò)渡帶高度，m；p c為毛細(xì)管壓力，MPa；ρw為水的密度，kg／m3；ρg為氣體的密度，kg／m3；J(Sw)為J函數(shù)，無(wú)因次；σ為界面張力，mN／m；θ為潤(rùn)濕角，（°）；K為滲透率，mD；?為孔隙度，%；p wg為氣水毛細(xì)管壓力，MPa；p Hg為壓汞實(shí)驗(yàn)汞的毛細(xì)管壓力，MPa；σwg為水的表面張力，mN／m；σHg為汞的表面張力，mN／m；θwg為水的潤(rùn)濕角，（°）；θHg為汞的潤(rùn)濕角，（°）。

運(yùn)用毛細(xì)管壓力曲線結(jié)合相對(duì)滲透率曲線，確定氣水分異所需的高度（圖3）。不同物性條件下的氣水過(guò)渡帶高度如圖4所示，從圖4可以看出，氣水分異所需的高度與儲(chǔ)層滲透率有關(guān)，儲(chǔ)層滲透率越差，氣水分異所需的高度越高。盒2+3段儲(chǔ)層滲透率為2.1 mD時(shí)，氣水分異所需高度為22 m。依據(jù)毛細(xì)管壓力曲線進(jìn)行氣水分異所需高度計(jì)算，為區(qū)塊井位部署提供依據(jù)。

圖3 毛細(xì)管壓力曲線與相對(duì)滲透率曲線預(yù)測(cè)氣水分異所需的高度圖

圖4 不同物性條件下氣水分異所需的高度圖

3 開(kāi)發(fā)方式優(yōu)選

什股壕氣區(qū)河道寬度窄，遷移擺動(dòng)頻繁，非均質(zhì)性強(qiáng)，氣藏儲(chǔ)量小，構(gòu)造低部位存在含氣水層，壓裂存在溝通水層的風(fēng)險(xiǎn)。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，充分考慮氣藏儲(chǔ)量規(guī)模、氣層疊置狀況及儲(chǔ)層物性對(duì)井網(wǎng)井型和投產(chǎn)方式進(jìn)行優(yōu)選。

3.1 井網(wǎng)井型

井網(wǎng)部署要充分考慮砂體展布及儲(chǔ)量的控制，不同于蘇里格氣田、大牛地氣田等巖性低滲致密氣藏［11-13］，什股壕氣區(qū)盒2+3段氣藏氣水分布受構(gòu)造的影響，構(gòu)造高點(diǎn)含氣飽和度高，氣井生產(chǎn)效果好，井位應(yīng)部署在構(gòu)造高部位。此外，氣藏面積較小，為0.2～0.8 km2，在目前正常生產(chǎn)氣井動(dòng)態(tài)分析和動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算的基礎(chǔ)上，分析氣井的泄氣范圍在0.12～0.64 km2，單井對(duì)氣藏可以進(jìn)行有利的控制。因此什股壕氣區(qū)盒2+3段氣藏采用以構(gòu)造高部位、單井控制圈閉砂體最大化為目標(biāo)的井位部署方式。

井型的設(shè)計(jì)考慮儲(chǔ)層的疊置狀況、儲(chǔ)量規(guī)模及經(jīng)濟(jì)極限控制儲(chǔ)量。在儲(chǔ)層精細(xì)刻畫的基礎(chǔ)上總結(jié)了3種不同的砂體疊置模式（圖5）。對(duì)于Ⅰ類垂向疊置心灘，心灘構(gòu)造高點(diǎn)平面偏移距小于30 m時(shí)采用直井開(kāi)發(fā)，Ⅱ類垂向疊置心灘，心灘構(gòu)造高點(diǎn)平面偏移距大于30 m時(shí)，為了更好地控制構(gòu)造高部位，采用多靶點(diǎn)定向井開(kāi)發(fā)。對(duì)于側(cè)向切疊的心灘，采用水平井開(kāi)發(fā)。

圖5 不同砂體疊置模式的井型圖

3.2 投產(chǎn)方式

什股壕氣區(qū)盒2+3段氣藏單井控制儲(chǔ)量小，構(gòu)造低部位存在含氣水層，按常規(guī)低滲透率—特低滲透率氣藏進(jìn)行壓裂投產(chǎn)，存在壓裂溝通水層的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)效益差［14-16］。氣藏為辮狀河沉積，有利沉積微相心灘沉積水動(dòng)力強(qiáng)、顆粒粗、分選性好，砂體物性好，在做好儲(chǔ)層保護(hù)的前提下存在自然建產(chǎn)的潛力，目前部分氣井自然建產(chǎn)取得了較好的生產(chǎn)效果。為了篩選自然建產(chǎn)的儲(chǔ)層條件，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益因素，對(duì)自然建產(chǎn)井的生產(chǎn)特征進(jìn)行分析。

結(jié)合單井投資以實(shí)現(xiàn)8%的內(nèi)部收益率為標(biāo)準(zhǔn)，確定自然建產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)極限初期日產(chǎn)氣量為1.0×104m3和經(jīng)濟(jì)極限累積產(chǎn)氣量為0.21×108m3（圖6）。以滿足經(jīng)濟(jì)極限初期日產(chǎn)氣量為標(biāo)準(zhǔn)，分析自然建產(chǎn)井的生產(chǎn)特征，通過(guò)氣井產(chǎn)量與儲(chǔ)層物性的關(guān)系確定自然建產(chǎn)的篩選條件。從初期日產(chǎn)氣量與聲波時(shí)差、孔隙度及滲透率的關(guān)系可以看出（圖7），滿足初期日產(chǎn)氣量大于1.0×104m3，聲波時(shí)差需大于260μs／m，孔隙度需大于15%，滲透率需大于1 mD。

圖6 不同氣價(jià)下自然建產(chǎn)經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)氣量圖版

圖7 日產(chǎn)氣量與聲波時(shí)差、孔隙度及滲透率關(guān)系圖

此外，對(duì)比相同物性條件下氣井的穩(wěn)產(chǎn)效果，對(duì)于單套砂體氣層厚度大、砂體展布連續(xù)性好、隔夾層不發(fā)育的儲(chǔ)層，氣井自然投產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)效果好（表2）。該類儲(chǔ)層氣層厚度大，孔隙分布均勻，連通性較好，在自然伽馬曲線上表現(xiàn)為較為平滑的箱形曲線。

表2 不同儲(chǔ)層類型下自然建產(chǎn)井生產(chǎn)狀況表

綜合地質(zhì)條件及經(jīng)濟(jì)效益，確定自然建產(chǎn)的篩選標(biāo)準(zhǔn)為自然伽馬光滑箱形，無(wú)隔夾層，聲波時(shí)差大于260μs／m，孔隙度大于15%，滲透率大于1 mD，初期日產(chǎn)氣量大于1.0×104m3，累積產(chǎn)氣量大于0.21×108m3。

4 結(jié)論

1）什股壕氣區(qū)盒2+3段氣藏天然氣在上傾巖性遮擋、鼻狀構(gòu)造和背斜構(gòu)造的局部構(gòu)造相對(duì)高部位富集，利用毛細(xì)管壓力曲線和相對(duì)滲透率曲線進(jìn)行分析計(jì)算刻畫氣水分異所需的高度，氣水分異所需的高度與儲(chǔ)層滲透率有關(guān)，儲(chǔ)層滲透率越差，氣水分異所需的高度越高。盒2+3段儲(chǔ)層滲透率為2.1 mD時(shí)，氣水分異所需高度為22 m。

2）優(yōu)選構(gòu)造幅度大于22 m的氣藏，采用構(gòu)造高部位的井位部署方式，對(duì)于垂向疊置心灘，心灘構(gòu)造高點(diǎn)平面偏移距小于30 m時(shí)采用直井開(kāi)發(fā)，心灘構(gòu)造高點(diǎn)平面偏移距大于30 m時(shí)采用多靶點(diǎn)定向井開(kāi)發(fā)。對(duì)于側(cè)向切疊的心灘，采用水平井開(kāi)發(fā)。

3）綜合地質(zhì)條件及經(jīng)濟(jì)效益，自然建產(chǎn)的篩選標(biāo)準(zhǔn)為自然伽馬光滑箱形，無(wú)隔夾層，聲波時(shí)差大于260μs／m，孔隙度大于15%，滲透率大于1 mD，初期日產(chǎn)氣量大于1.0×104m3，累積產(chǎn)氣量大于0.21 ×108m3。