什邡蓬萊鎮組氣藏特征及壓裂對策研究

劉其明 黃建智

（1.中國石化西南油氣分公司工程技術研究院，四川 德陽 618000；2.中國石油青海油田公司井下作業公司，甘肅 敦煌 736202）

什邡蓬萊鎮組氣藏特征及壓裂對策研究

劉其明1黃建智2

（1.中國石化西南油氣分公司工程技術研究院，四川 德陽 618000；2.中國石油青海油田公司井下作業公司，甘肅 敦煌 736202）

什邡蓬萊鎮組氣藏埋深差別大，儲層非均質性強，地質特征和應力特征變化大，單一的壓裂技術無法滿足氣藏開發需要，因此，有必要針對氣藏地質特征和應力特征進行研究，從而提出具有針對性的壓裂技術措施。研究發現蓬萊鎮組縱向氣層多，可選用分層壓裂技術，尤其蓬二氣藏各氣層破裂壓力基本一致，可以采用分層限流法工藝，同時改造多個層段，多層合采，提高壓裂和生產的經濟效益。蓬一儲層部分井最小水平主應力低于20MPa，可選用石英砂作為支撐劑，降低成本，針對大于20MPa的儲層選用陶粒作為支撐劑。蓬一、蓬二儲層特性好、壓力低、返排難、濾失量大，建議選用泡沫壓裂液。蓬一氣藏含水飽和度高，可減小入地液量；蓬二、蓬四儲層發育，砂體寬，厚度大，可增大施工規模；蓬三砂體窄、厚度小，可減小施工規模。

什邡氣田 蓬萊鎮組 儲層特征 壓裂技術

0 引言

什邡氣田位于德陽向斜北斜坡，構造較陡，埋深相差近1000m。蓬萊鎮地層厚1300m左右，發育4個氣藏、20多個含氣砂體，氣層埋深范圍較大，在800～2130m之間。同時受沉積環境控制，河道交替出現，形成砂泥巖互層，非均質性特別強，儲層地質特征和應力特征變化大，單一的壓裂技術無法滿足氣藏開發的需要，因此，有必要針對氣藏地質特征和應力特征進行研究，從而提出具有針對性的壓裂技術措施。

1 氣藏特征

1.1 砂體分布特征

什邡地區蓬萊鎮組主要屬于三角洲平原和前緣沉積，有利含氣沉積微相為水下分流河道和河口砂壩，由于分流河道十分發育且改道十分頻繁，導致三角洲平原分流河道砂體微相在該地區疊置連片分布。蓬一氣藏發育2～3條主河道，河道寬1～7km，厚度7～15m；蓬二氣藏也發育3個河道，河道砂體疊置連片分布，砂體厚一般為10～30m；蓬三氣藏砂體相對不發育，砂體寬300～800m，厚度平均為7m；蓬四氣藏砂體發育，呈片狀分布，砂體寬，厚度在20m左右。

1.2 儲層特征

儲層巖性主要是以細砂巖為主，少量粉砂巖。顆粒分選中等—較好，磨圓度較差，以次棱角狀為主。儲集空間類型：孔隙主要為粒間孔（大小為0.03～0.15mm）、粒間溶孔（大小為0.05～0.10 mm），具微孔喉、差孔喉、低滲的特征。粘土礦物以伊蒙混層和伊利石為主，含綠泥石和高嶺石，具有弱速敏、中等水敏、無酸敏、弱堿敏、水鎖嚴重等敏感性特征。孔隙度主要分布在5%～13%之間，平均為9.2%；滲透率主要分布在0.07～0.7mD之間，平均為0.23mD，總體上屬于中—低孔、低滲類型。受沉積環境、沉積物堆積方式以及成巖作用的控制，儲層內非均質性較強。

1.3 氣藏動態特征

地層溫度在30°～60°；蓬一氣藏地層壓力系數為常壓，蓬二氣藏地層壓力系數為1.2～1.35，蓬三

氣藏地層壓力系數為1.35～1.45，蓬四氣藏地層壓力系數為1.45～1.55；蓬萊鎮組氣藏所產流體主要是以甲烷為主的天然氣，但蓬一氣藏產水較多，蓬四氣層斷層附近也產水。

1.4 主要氣層特征

對蓬萊鎮組主要氣層地質資料進行統計（圖1、圖2）：儲層物性總體上隨埋深增大而變差，JP13氣層孔隙度最好，平均為14.8%，JP15+6-JP25氣層孔隙度大小基本一致，平均在12.8%左右，蓬三氣藏孔隙度平均在10%左右，蓬四氣藏最差，平均在7%左右。滲透率JP13最好，平均為3.2mD，其次是JP15+6，平均為1.28mD，蓬二氣藏各氣層滲透率平均在0.64～0.95 mD之間，蓬三氣藏兩氣層滲透率一致，平均為0.3 mD，蓬四氣藏最差，滲透率平均僅為0.09mD。儲層泥質含量變化不大，平均在6.38%～9.4%之間，但JP13和JP39+10儲層泥質含量明顯相對較高，建議選用比較清潔的壓裂液。含水飽和度隨埋深增大具有減少的趨勢，JP13明顯比其他層高，可能與該層孔滲性較好有關。

圖1 縱向主儲層平均孔隙度分布特征圖

圖2 縱向主儲層平均滲透率分布特征圖

2 儲層應力特征

2.1 地層壓力計算方法（公式）

地層壓力經多年研究表明，伊頓法在川西碎屑巖地層壓力預測應用中精度較高［1-3］：

式中，Pp為地層壓力，MPa；σv為垂向應力，MPa；σW為地層水靜液柱壓力，MPa；c為壓實指數；AC為實測聲波，μs／ft；ACn為壓實趨勢線上的聲波，μs／ft。

2.2 地應力計算方法

垂向地應力是由上覆地層重力引起的，它是隨著地層密度和深度而變化的，因此可用密度測井資料來求出垂向地應力，水平地應力通常是選彈簧組合模型：

式中，ΔDi為第i段地層厚度，m；ρi為密度測井曲線上第i段的平均體積密度，g／cm3；g為重力加速度，m／s2；εH、εh分別為最大、最小水平地應力方向的應變，常數；E為楊氏模量，MPa；μ為泊松比；α為波特系數；σH、σh分別為水平最大、最小主應力，MPa。

2.3 破裂壓力計算方法

對低滲透地層，地層破裂壓力的計算公式為：

式中，Pf為破裂壓力，MPa；St為巖石抗拉強度，MPa。

巖石力學參數是通過實驗成果與測井數據建立關系式，再用測井數據建立縱向剖面。

2.4 儲層應力特征

根據各儲層應力計算結果（圖3、圖4）：在縱向上，地層壓力、破裂壓力以及地應力總體上都隨埋深增加而增大，但在蓬二儲層之間各應力參數基本一致，破裂壓力變化也不大。水平最小主應力在蓬一儲層平均為20MPa左右，部分儲層段最小水平地應力小于20MPa；在蓬二儲層之間，最小水平主應力平均為32MPa左右；蓬三儲層最小水平主應力平均為37～44MPa，蓬四儲層較大，平均為57MPa，

各氣藏之間地應力變化較大，可根據應力值選擇支撐劑類型。蓬一兩氣層破裂壓力平均為26.5MPa和29.5MPa，蓬二氣藏各氣層破裂壓力基本一致平均在39MPa左右，蓬三氣藏兩氣層平均破裂壓力分別為46MPa和54MPa，蓬四氣藏最大，破裂壓力平均為70MPa左右。

圖3 縱向主儲層地應力分布特征圖

圖4 縱向主儲層地層壓力和破裂壓力分布特征圖

3 壓裂技術對策

根據對氣藏地質特征和儲層應力特征的研究成果，建立針對各氣藏的建議壓裂對策［3-4］：

針對蓬一氣藏，儲層物性好、含水飽和度較高、常壓地層，能量不足、返排低、常規壓裂液濾失量大、產氣少、產水多等特征，建議控制規模減小入地液量，采用泡沫壓裂液，具有濾失量小、易返排的優勢。由于部分儲層最小水平主應力小于20 MPa，建議選用石英砂作為支撐劑，以節約成本，大于20MPa的儲層選用陶粒作為支撐劑。

針對蓬二氣藏，儲層發育，砂體寬、厚度大，物性好，含氣飽和度相對較高，地壓系數在1.3左右，也存在能量不足、返排難，采用泡沫壓裂液，由于砂體發育，應適當增加施工規模造長縫，增大氣井產量，另外，蓬二儲層破裂壓力一致，建議選用多層限流壓裂、多層合采工藝，以節約施工成本，提高效益。

蓬三氣藏砂體不發育，砂體窄，厚度小，物性相對較差，但含氣飽和度及地壓系數高，建議在窄河道上控制施工規模及排量，減小縫高，用高速通道。

蓬四氣藏砂體發育，呈片狀分布，砂體寬、厚度大，地壓系數高，但物性差，孔隙度和滲透率平均為7%和0.09mD，為獲較好產能需造長縫，增加施工規模、排量，應用層內限流壓裂，層間分層壓裂工藝，因斷層附近出水應降低改造規模。

4 結論與建議

1）壓裂方式選擇：蓬萊鎮組縱向氣層多，可選用分層壓裂技術，蓬二氣藏中各氣層破裂壓力基本一致，可以用分層限流法工藝，同時改造多個層段，提高壓裂和生產的經濟效益。

2）壓裂材料：蓬一儲層部分井最小水平主應力低于20MPa，可選用石英砂作為支撐劑，降低成本，大于20MPa儲層選用陶粒作為支撐劑。蓬一、蓬二儲層物性好、壓力低、返排難、濾失量大，建議選用泡沫壓裂液；JP13和JP39+10儲層泥質含量高，建議選用清潔壓裂液。

3）施工規模：蓬一氣藏含水飽和度高，可減小入地液量；蓬二、蓬四氣藏儲層發育，砂體寬，厚度大，可增大施工規模；蓬三氣藏砂體窄、厚度小，應減小施工規模。

［1］張景和，孫宗頎.地應力、裂縫測試技術在石油勘探開發中的應用［M］.北京：石油工業出版社，2001.

［2］胡湘炯，高德利.油氣井工程［M］.北京：中國石化出版社，2003.

［3］周文，閆長輝，王世澤，等.油氣藏現今地應力場評價方法及應用［M］.北京：地質出版社，2007．

［4］王鴻勛.水力壓裂原理［M］.北京：石油工業出版社，1987.

（編輯：盧櫟羽）

B

2095-1132（2014）01-0021-03

10.3969／j.issn.2095-1132.2014.01.006

2013-11-01

2014-01-15

本文系中國石化西南油氣分公司科技項目的部分研究成果。

劉其明（1975-），碩士，高級工程師，從事工程地質研究工作。E-mail：liuqm316@126.com。