永和氣田勘探開發(fā)認(rèn)識與建議

殷世巍

(中國石油長城鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司,北京 100101)

永和氣田勘探開發(fā)認(rèn)識與建議

殷世巍

(中國石油長城鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司,北京 100101)

摘要：為更好地開發(fā)低滲、低壓、低豐度的永和氣田，在前期地質(zhì)探勘與測試分析的基礎(chǔ)上，對該氣田的儲層物性特征、流體性質(zhì)及溫度壓力系統(tǒng)進(jìn)行了分析，永和氣田屬于無邊底水定容彈性驅(qū)動、粒間孔-溶孔型、特低孔超低滲巖性氣藏。對永和氣田的井位部署、井型優(yōu)選、開發(fā)層系以及開發(fā)方式進(jìn)行了綜合研究，并利用數(shù)值模擬方法，對水平井的水平段長度選取、方位優(yōu)選和水平段氣藏位置分布進(jìn)行了研究，根據(jù)研究結(jié)果建議優(yōu)先開發(fā)永和18井區(qū)的山2層系富集氣藏，采用一套層系天然能量衰竭式降壓開發(fā)方式能夠獲得較好地開發(fā)效果。

關(guān)鍵詞：永和氣田；氣藏特征；數(shù)值模擬；水平井參數(shù)；能量衰竭；分段壓裂

1氣田概況

永和氣田位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡與晉西撓褶帶之間的過渡帶，是一個低滲、低壓、低豐度的巖性氣藏，鉆遇地層集中在二疊系、石炭系和奧陶系，主力含氣層位為盒8和山2段，平均埋深2 275 m。永和氣田的第一口探井永和1井于2006年9月5日開鉆，2006年10月30日完鉆，完鉆層位馬家溝組。2006年11月至2007年7月先后對山2段、盒6段、盒8段的氣層進(jìn)行分層試氣，取得了不同含氣層系的產(chǎn)能數(shù)據(jù)。

截至2015年10月，永和氣田完成鉆井44口，壓裂、試氣井位共完成23口/53層，采用三相分離器一點(diǎn)法控制求產(chǎn)，單井平均日產(chǎn)氣量為0.78×104m3，其中永和18井在射孔后達(dá)到22.0×104m3/d的高產(chǎn)氣流量，最大無阻流量達(dá)到30.42×104m3/d。勘探數(shù)據(jù)及試氣錄取資料表明，山2段部分井區(qū)有效厚度相對較大，且含氣井段集中，其中永和18井和永和30井區(qū)試氣具有較高的產(chǎn)能。

2開發(fā)認(rèn)識

2.1基本地質(zhì)特征

永和氣田構(gòu)造特征形態(tài)為東高西低的單斜構(gòu)造，構(gòu)造線近南北走向，平均坡降4～8 m/km，傾角約1°。永和縣以東構(gòu)造比較陡，永和縣以西構(gòu)造比較緩，屬于三角洲前緣相沉積，物源方向為近南北向，具水下分流河道特征。鉆井揭露的地層自下而上依次為：奧陶系，石炭系，二疊系，三疊系，侏羅系，白堊系，鉆遇層位有劉家溝組、石千峰組、石盒子組、山西組、太原組和本溪組，鉆遇的有效氣層厚度較大、井位數(shù)量較多的主要集中在千5層、盒8層、山1層和山2層，各層位氣層分布及砂體展布特征見表1。

表1　永和氣田主要層位砂體及氣層平均厚度及特征

2.2溫度、壓力系統(tǒng)特征

從測井錄取資料分析，永和氣田屬于正常溫度系統(tǒng)的低壓氣藏，平均地層溫度梯度為3.13 ℃/100 m(標(biāo)準(zhǔn)參考值3.07 ℃/100 m) ，氣層段溫度53.53～70.38 ℃，計算氣藏壓力系數(shù)0.278～0.892(標(biāo)準(zhǔn)參考值0.87～0.94)，平均值0.72，見表2。

2.3氣藏類型及特征

按驅(qū)動類型劃分：千5、盒8、山1、山2氣藏均屬地層巖性圈閉氣藏，儲層分布受砂體展布和物性控制，無明顯邊、底水，屬于定容彈性驅(qū)動氣藏。

表2　永和氣田主要層位溫度、壓力系統(tǒng)參數(shù)

按儲集空間類型劃分：儲集空間主要是粒間孔，其次是溶孔、晶間孔和微裂縫，屬于粒間孔-溶孔性氣藏。

按儲層物性劃分：千5段儲層平均孔隙度4.5%，滲透率平均0.57×10-3μm2；盒8段儲層平均有效孔隙度7.60%，平均滲透率0.35×10-3μm2；山1段儲層平均有效孔隙度7.73%，平均滲透率0.59×10-3μm2；山2段儲層平均有效孔隙度8.04%，平均滲透率0.41×10-3μm2。永和氣田屬于特低孔、超低滲型氣藏。

以上分析表明，永和氣田屬于無邊底水定容彈性驅(qū)動、粒間孔-溶孔型、特低孔超低滲巖性氣藏。

2.4地層儲量特征

永和氣田高產(chǎn)能層位主要集中在千5段、盒8段、山1段和山2段等層位，根據(jù)表3主要含氣層位地層參數(shù)，運(yùn)用氣田儲量容積法計算公式(1)可以估算出永和氣田的實(shí)際儲量。

(1)

式中：G為氣田實(shí)際儲量,108m3；A為含氣面積,km2；h為有效厚度,m；φ為有效孔隙度,%,Sgi為原始含氣飽和度,%；T為地層溫度,K；Pi為原始地層壓力,MPa；Zi為原始?xì)怏w偏差系數(shù)；Tsc為地面標(biāo)準(zhǔn)溫度,K；Psc為地面標(biāo)準(zhǔn)壓力,MPa。

從表3中地層參數(shù)及前期勘探評價錄取資料分析可以看出：①千5層有效氣層厚度大，分布穩(wěn)定，但地層壓力低，儲量規(guī)模小；②盒8層整體有效氣層厚度大，縱向上氣層分布較分散，但部分井區(qū)氣層發(fā)育集中，可作為后期開發(fā)的潛力區(qū)；③山1層有效氣層厚度總體較薄，但局部井區(qū)氣層發(fā)育良好，可作為開發(fā)潛力區(qū)；④山2層部分井區(qū)有效厚度相對較大，且含氣井段集中，其中永和18井、永和30井區(qū)試氣具有較高的產(chǎn)能，可作為天然氣高產(chǎn)能建設(shè)區(qū)域。

表3　永和氣田主要含氣層位地層參數(shù)

根據(jù)天然氣田儲量估算經(jīng)驗公式(1)，永和氣田估算儲量為1 058.15×108m3，儲量豐度為0.8251×108m3/km2，氣藏平均埋深2 100～2 300 m，綜合評價永和氣田為低豐度、中深層大型氣田。

3開發(fā)建議[1-2]

進(jìn)入開發(fā)階段的永和氣田已經(jīng)完成了首口水平開發(fā)井永和18-1H井的壓裂試氣施工，試氣錄取資料顯示該井日產(chǎn)氣量穩(wěn)定在(10～12)×104m3，達(dá)到初期設(shè)計要求。目前，以永和18井為含氣富集區(qū)域中心，開發(fā)建設(shè)“7+1”井網(wǎng)覆蓋結(jié)構(gòu)，并建立了第一座天然氣集輸站點(diǎn)。為了更好、更快地完成永和氣田15×108m3產(chǎn)能建設(shè)目標(biāo)，永和氣田的開發(fā)方案和開發(fā)模式還需要不斷地調(diào)整和創(chuàng)新，結(jié)合勘探開發(fā)階段的錄取資料，提出幾點(diǎn)關(guān)于永和氣田快速開發(fā)的相關(guān)建議。

3.1開發(fā)井位應(yīng)優(yōu)先部署在永和18井區(qū)

氣田的開發(fā)要從整體考慮，注重主力區(qū)塊的作用，主力區(qū)塊要首先建設(shè)成一定的產(chǎn)能規(guī)模，并保持一定的穩(wěn)產(chǎn)期，其他含氣區(qū)塊可以作為后期的穩(wěn)產(chǎn)接替。從勘探開發(fā)階段的試氣錄取資料來看，永和氣田主力含氣層位為山2層，且主要含氣井位集中在永和30井、永和18井、永和7井、永和15井和永和21井這五大井區(qū)，而開發(fā)初期的井位部署宜優(yōu)選在永和18井區(qū)域，該區(qū)域含氣層有效厚度和豐度值相對較高，而且永和18井在射孔完后出現(xiàn)22×104m3/d的高產(chǎn)氣流量。

3.2開發(fā)井型宜優(yōu)選水平井

永和氣田屬于低滲、低壓、低豐度的致密氣藏，水平井在開發(fā)致密低滲氣藏具有明顯優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：①增加泄氣面積，在壓力較低的情況下，仍然可以增加產(chǎn)氣能力；②增大壓裂裂縫的傳導(dǎo)能力；③單井控制程度高，主要體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益方面；④壓裂投產(chǎn)后產(chǎn)量為直井的3～5倍。

水平井開發(fā)作為提高單井產(chǎn)量及采收率的重要手段已在蘇里格氣田得到推廣應(yīng)用。針對蘇里格低滲氣田直井開發(fā)單井成本高、控制儲量少、產(chǎn)量遞減快的特點(diǎn)，2006年開始，蘇里格氣田大面積開展水平井技術(shù)攻關(guān)，并逐步形成了適合蘇里格氣田提高單井產(chǎn)量、降低開發(fā)成本的整體高效開發(fā)系列特色配套工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以38口水平井替代300口直井建成10億方產(chǎn)能、122口水平井替代710口直井10億方穩(wěn)產(chǎn)10年的目標(biāo)， 可以說水平井開發(fā)技術(shù)已經(jīng)走向成熟，并得到了廣泛的應(yīng)用[3，6]。永和氣田與蘇里格氣田蘇53區(qū)塊氣藏有類似之處，結(jié)合同類型低滲致密氣藏蘇里格氣田蘇53區(qū)塊水平井整體開發(fā)模式，永和氣田宜采用南北向排距大于東西向井距的近似菱形面積井網(wǎng)。圖1為永和18井區(qū)山2層氣層分布圖，氣藏構(gòu)造平緩，部署區(qū)縱向上儲層集中，含氣井段厚度為0.7～20.2 m，有效氣層厚度平均為6.1 m，平面分部較穩(wěn)定，這種地層結(jié)構(gòu)尤為適合部署水平井。從部署的第一口永和18-1H水平井試氣錄取資料來看，該井水平段為800 m，采用裸眼完井9段分層壓裂，壓裂放噴排液后油套壓穩(wěn)定，關(guān)井后油套壓恢復(fù)至15.0 MPa以上，采用8 mm油嘴放噴，油套壓最終穩(wěn)定在10.5 MPa不降，日產(chǎn)氣量穩(wěn)定在(10～12)×104m3。

圖1　永和氣田永和18井區(qū)山2層氣層分布

3.3水平井參數(shù)需要進(jìn)一步優(yōu)化

從第一口水平井錄取資料來看，水平井的部分設(shè)計參數(shù)還需要進(jìn)一步完善，可以獲得更好的產(chǎn)能效果。

3.3.1 水平段方位的優(yōu)選

水平井水平段的方位選擇應(yīng)參照區(qū)塊主應(yīng)力方向，水平段方位與主應(yīng)力方向相匹配，并且兼顧河道展布方向，水平段方位為南-北方向。從圖2可以得出，當(dāng)水平段方位垂直于主應(yīng)力方向時產(chǎn)氣效果最好。

3.3.2 水平段長度優(yōu)化

永和18-1H水平井水平段設(shè)計長度為1 400 m，由于受到地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜的影響，最終完鉆水平段長度僅為800 m，該井采用裸眼完井9段分層壓裂，壓裂試氣效果良好。從采收率和經(jīng)濟(jì)效益角度來看，在永和氣田部署水平段長1 400 m的水平井未能發(fā)揮單井最大經(jīng)濟(jì)價值。從蘇里格氣田蘇53區(qū)塊水平井近三年投產(chǎn)情況來看，區(qū)域內(nèi)單井平均產(chǎn)氣量穩(wěn)定在8.99×104m3/d以上，而水平段長度主要為867～1 135 m，平均長度為1 026.6 m。從圖3可以看出，單井累產(chǎn)氣量及日產(chǎn)氣量隨水平段長度的增加而增大，當(dāng)水平段長超過1 000 m以后增幅大大降低減緩，產(chǎn)量區(qū)域穩(wěn)定。

圖2　不同水平井方位與采出程度關(guān)系曲線

圖3　不同水平段長度累計產(chǎn)量變化曲線

3.3.3 水平段在氣藏中的位置優(yōu)選

水平段在氣藏中的位置主要有三種，在氣層的上部、中部、下部等三種位置。永和氣田的第一口水平井的水平段井眼軌跡控制基本符合設(shè)計要求。雖然水平段處在儲層中不同垂向位置時對其累積產(chǎn)氣量影響很小，總的來說水平段控制在儲層中部時累積產(chǎn)氣量最高，但這種優(yōu)勢并不明顯。在蘇里格氣田蘇53區(qū)塊中的蘇53-4井區(qū)中，水平段大部分在砂巖組中部，壓裂方式采用水平井裸眼分多段壓裂，從壓裂裂縫監(jiān)測資料看，人工裂縫高度為10～40 m，有效的溝通了上下儲層。對于永和氣田低滲、低壓、低豐度氣藏，水平段控制在集中發(fā)育的砂層組中部為較好的儲層。

3.4優(yōu)選開發(fā)層系及方式

永和氣田處于開發(fā)初期，開發(fā)方案必須以經(jīng)濟(jì)效益為中心，借鑒類似氣田的成功開發(fā)經(jīng)驗，采用滾動開發(fā)，優(yōu)選有利區(qū)域部署，分步實(shí)施、不斷調(diào)整、逐步完善的方式來達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的開發(fā)目的。永和18井建產(chǎn)區(qū)的山2層屬于無邊底水、巖性干氣氣藏，氣藏驅(qū)動類型為定容彈性驅(qū)動，據(jù)該區(qū)塊已完鉆井統(tǒng)計，山2段氣層發(fā)育比較集中，平均單井鉆遇有效氣層厚度平均為6.1 m，因此適宜采用一套層系天然能量衰竭式降壓開發(fā)方式。

4結(jié)論與建議

(1)永和氣田是低壓、低滲、低豐度巖性氣藏，屬于中深層大型氣田；

(2)開發(fā)階段產(chǎn)能建設(shè)區(qū)應(yīng)優(yōu)選在永和18井區(qū)山2 層系；

(3)水平井的水平段方位應(yīng)垂直于區(qū)塊主應(yīng)力方向，長度控制在1 000 m且位于砂巖層中部最佳；

(4)開發(fā)方式適宜采用一套層系天然能量衰竭式降壓開發(fā)方式。

參考文獻(xiàn)

[1]付茜．深南構(gòu)造帶滾動勘探開發(fā)實(shí)踐與認(rèn)識[J] ．石油地質(zhì)與工程，2014，28(1)：58-60．

[2]王妍芝，陳石虎，楊超．鄂爾多斯盆地延氣2-延128井區(qū)盒8段氣藏儲層特征研究[J] ．石油地質(zhì)與工程，2014，28(1)：29-32．

[3]何東博，賈愛林，冀光，等．蘇里格大型致密砂巖氣田井型井網(wǎng)技術(shù)[J] ．石油勘探與開發(fā)，2013，40(1)：79-89．

[4]周思賓，杜簫笙，秦菲，等．長8超低滲透儲層壓力傳播與合理井網(wǎng)形式研究[J] ．石油地質(zhì)與工程，2012，5(5)：52-55．

[5]譚學(xué)群，劉傳喜，嚴(yán)謹(jǐn)．大牛地致密低滲氣田成功開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)及面臨的挑戰(zhàn)[J] ．當(dāng)代石油石化，2007，15(7)：19-21．

[6]唐俊偉，賈愛林，何東傅．蘇里格低滲強(qiáng)非均質(zhì)性氣田開發(fā)技術(shù)對策探討[J] ．石油勘探與開發(fā)，2006，33(1)：107-110．

[7]李振鐸，胡義軍，譚芳．鄂爾多斯盆地上古生界深盆氣研究[J]．天然氣工業(yè)，1998，18(3)：10-16．

編輯：吳官生

文章編號：1673-8217(2016)01-0072-05

收稿日期：2015-11-16

作者簡介：殷世巍,助理工程師，1987年生，2011年畢業(yè)于西南石油大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)，主要從事油氣田開發(fā)及生產(chǎn)管理。

中圖分類號：TE313.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A