大牛地氣田盒1氣層壓裂水平井產(chǎn)能影響因素分析

張程輝（中石化華北油氣分公司，河南　鄭州　450006）

大牛地氣田盒1氣層壓裂水平井產(chǎn)能影響因素分析

張程輝（中石化華北油氣分公司，河南鄭州450006）

大牛地氣田盒1氣層采用水平井分段壓裂改造的方式得到有效開發(fā)。在前期盒1氣層水平井分段壓裂改造效果的基礎(chǔ)上，分別研究了地質(zhì)因素與工程因素對(duì)盒1氣層水平井分段壓裂改造效果的影響。盒1氣層水平井水平段鉆遇含氣顯示是儲(chǔ)層改造效果的關(guān)鍵因素，在相近的水平段鉆遇顯示參數(shù)的情況下，顯示較好的井段位于水平段前半部分的水平井獲得較好的改造效果。根據(jù)單段加砂規(guī)模與盒1氣層改造效果的關(guān)系，優(yōu)化盒1氣層單段加砂規(guī)模為41m3，對(duì)盒1氣層壓裂液返排率與改造效果呈負(fù)相關(guān)的原因進(jìn)行了分析，并對(duì)改進(jìn)試氣工作思路提出了建議。

壓裂水平井；鉆遇顯示；單段加砂規(guī)模；返排率；大牛地氣田

鄂爾多斯盆地大牛地氣田上古生界發(fā)育有太1段、太2段、山1段、山2段、盒1段、盒2段、盒3段等7套氣層，為典型致密低滲氣田。自2005年大規(guī)模開發(fā)投產(chǎn)以來，盒1氣層直井壓后產(chǎn)量總體偏低，平均無阻流量為1.75×104m3/d，遠(yuǎn)低于其他層組，經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)難度大。2012年以來，采用水平井壓裂分段壓裂改造方式使在盒1氣層取得了較好的改造效果［1-3］。近年來，隨著大牛地氣田開發(fā)的不斷深入，越來越多的難動(dòng)用儲(chǔ)量投入開發(fā)，為了進(jìn)一步提高單井產(chǎn)量、縮短施工周期、降低開發(fā)成本，本文在前期盒1氣層水平井分段壓裂效果的基礎(chǔ)上，對(duì)影響改造效果的部分地質(zhì)因素與工程因素進(jìn)行分析，明確了部分對(duì)水平井影響水平井改造效果的部分地質(zhì)與工程因素，提出進(jìn)一步提高盒1氣層水平井壓后效果的措施建議。

1　地質(zhì)因素分析

1.1水平段鉆遇顯示對(duì)產(chǎn)能的影響

大牛地氣田盒1段辮狀河特征明顯，砂體發(fā)育并相互疊置，導(dǎo)致儲(chǔ)層縱橫向巖性、物性變化大，非均質(zhì)性強(qiáng)［4］。目前盒1氣層水平井水平段含氣顯示情況主要通過隨鉆氣測(cè)全烴及鉆遇具有全烴顯示砂巖百分比（以下簡稱“顯示段砂巖百分比”）兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖1　盒1氣層儲(chǔ)層顯示系數(shù)與壓后無阻流量關(guān)系

隨鉆氣測(cè)全烴值是發(fā)現(xiàn)油氣層最直觀的現(xiàn)場資料，也是評(píng)價(jià)油氣層優(yōu)劣的重要指標(biāo)。但隨鉆氣測(cè)全烴值的大小不僅取決于地層中的含氣程度，受地層因素的干擾，泥漿背景值差異較大，單純用全烴值來評(píng)價(jià)氣層存在較大誤差，所以在含氣性評(píng)價(jià)中使用全烴凈增值，以排除泥漿背景值的干擾而突出新鉆儲(chǔ)氣層的含氣性［5］。為了研究方便，將每口水平井水平段的氣測(cè)全烴凈增值在水平段內(nèi)的加權(quán)平均值作為水平井的平均全烴凈增值。顯示段砂巖百分比為鉆遇具有全烴顯示的砂巖總長度與水平段長的比值。

大牛地氣田盒1氣層水平井水平段含氣顯示差異較大，顯示段砂巖百分比范圍在3.58%～93.06%之間，平均全烴凈增值范圍在1.18%～39.37%之間。本文將平均全烴凈增值與顯示段砂巖百分比的乘積定義為儲(chǔ)層顯示系數(shù)。圖1統(tǒng)計(jì)了盒1氣層儲(chǔ)層顯示系數(shù)與水平井壓后無阻流量的關(guān)系，由圖1可以看出，儲(chǔ)層顯示系數(shù)與無阻流量呈正相關(guān)的關(guān)系。因此大牛地盒1氣層的鉆遇顯示是決定儲(chǔ)層改造效果的關(guān)鍵因素。

1.2顯示段位置對(duì)產(chǎn)能影響

由于盒1氣層水平井鉆遇水平段的非均質(zhì)性，有部分水平井在水平段的前半部分顯示較好，而水平段的后半部分氣測(cè)顯示較差，如圖2所示；有部分水平井在水平段的前半部分顯示較差，而水平段的后半部分氣測(cè)顯示較好，如圖3所示。

圖2　顯示較好砂巖段位于水平段前部示意圖

圖3　顯示較好砂巖段位于水平段后部示意圖

表1　盒1氣層顯示較好砂巖段位于水平段前部的水平井儲(chǔ)層參數(shù)及壓后效果數(shù)據(jù)表

WF3 1200 11 686 0.11 WF4 66.6 1200 24.2 43.4 12 912 799 56.0 1200 0.11 20.5 20.3 1067 12 0.13 8.5 10 696 20.4 0.07 65.2 383 664. 4 31.9 WF7 12 18.9 14.4 1 3 2 盒1 盒1 盒1 盒1 盒1 1188 11 53.3 WF5平均1200 21.2 0.16 0.11 22.5 3 33.7 57.2 WF6 10.4 12 4.9

表2　盒1氣層顯示較好砂巖段位于水平段后部的水平井儲(chǔ)層參數(shù)及壓后效果數(shù)據(jù)表

為了對(duì)比兩類不同鉆遇顯示情況下水平井壓后效果，并且盡可能確保水平段整體顯示情況對(duì)結(jié)果的影響，選取了盒1氣層鉆遇顯示相差不大的兩類水平井進(jìn)行壓后效果對(duì)比。表1為盒1氣層顯示較好砂巖段位于水平段前部的水平井儲(chǔ)層參數(shù)及壓后效果數(shù)據(jù)表，表2為盒1氣層顯示較好砂巖段位于水平段后部的水平井儲(chǔ)層參數(shù)及壓后效果數(shù)據(jù)表，由表1及表2可以看出，盒1氣層顯示較好砂巖段位于水平段前部的水平井要比顯示較好砂巖段位于水平段后部的水平井獲得更高的壓后無阻流量，見氣周期前者也比后者短。這是由于壓裂改造結(jié)束后水平段前半部分與后半部分返排壓差的存在，導(dǎo)致顯示較好砂巖段位于水平段后部的水平井的壓裂液難以及時(shí)排除，導(dǎo)致顯示較好砂巖段位于水平段后部的水平井在壓裂改造后改造效果較差，見氣周期較長。因此，水平井A點(diǎn)著陸位置選取在含氣性顯示較好的位置，能夠使水平井在壓裂改造后獲得較好的改造效果。

2　工程因素分析

2.1單段加砂規(guī)模對(duì)改造效果的影響

加砂規(guī)模直接影響到具有導(dǎo)流能力的裂縫幾何尺寸，通過分析大牛地低滲透、特低滲透儲(chǔ)層特征及利用壓裂模擬軟件進(jìn)行多個(gè)方案的模擬，確定了合理的加砂規(guī)模，綜合分析認(rèn)為加砂規(guī)模35m3-45m3，即可滿足支撐縫長及支撐縫寬的要求［6］。

大牛地氣田盒1氣層水平井分段壓裂每段加砂規(guī)模與壓后無阻流量之間關(guān)系如圖4所示，從圖4可知，盒1氣層單段加砂規(guī)模與壓后無阻流量基本呈正相關(guān)性。

圖4　盒1氣層水平井單段加砂規(guī)模與壓后無阻流量關(guān)系曲線

為了更好的研究單段加砂規(guī)模與壓后無阻流量的關(guān)系，選取了水平段鉆遇顯示相差不大的水平井（儲(chǔ)層顯示系數(shù)在0.047-0.100之間的水平井），其壓后無阻流量與單段加砂規(guī)模的關(guān)系如圖5所示。從圖5可以看出隨著單段加砂量的增加，水平井壓后無阻流量有增大的趨勢(shì)，但是當(dāng)單段加砂量達(dá)到41m3后，壓后無阻流量的增幅變緩，因此，建議大牛地氣田盒1氣層壓裂水平井單段加砂規(guī)模為41m3。

圖5　鉆遇顯示相近的盒1氣層水平井單段加砂規(guī)模與壓后無阻流量關(guān)系曲線

2.2壓裂液返排率對(duì)改造效果的影響

壓裂液返排是水力壓裂過程中的重要環(huán)節(jié)，壓后返排的目的是返排出地層中的壓裂液，同時(shí)防止支撐劑發(fā)生回流，返排效果直接影響壓裂整體施工成敗［7-8］。本文主要研究水平井壓裂后在試氣過程中的壓裂液返排率，其定義為水平井壓裂后在試氣過程中返排到地面的液量與入井總壓裂液量的比值。

圖6　盒1氣層壓裂液返排率與壓后無阻流量關(guān)系曲線

圖7　盒1氣層水平井見氣周期與壓后無阻流量關(guān)系曲線

大牛地盒1氣層水平井壓后無阻流量與試氣期間壓裂液返排率之間的關(guān)系如圖6所示，由圖6可知，隨著試氣期間壓裂液返排率的增加，水平井壓后無阻流量呈降低趨勢(shì)。這是由于，壓后無阻流量較高的水平井，其氣層物性較好，壓裂液在裂縫內(nèi)外壓差的作用下向地層內(nèi)濾失比較嚴(yán)重，壓后返排至地面的壓裂液體積較少；另外，無阻流量較高的水平井，其見氣周期較短，如圖7所示，其壓后很快達(dá)到試氣求產(chǎn)條件而結(jié)束試氣，因此其試氣期間壓裂液返排率較低。建議對(duì)壓后氣產(chǎn)量較高的水平井達(dá)到求產(chǎn)條件時(shí)即可進(jìn)入投產(chǎn)階段，不必追求過高返排率，縮短試氣周期，降低開發(fā)成本。

3　結(jié)語

（1）大牛地盒1氣層的鉆遇顯示是決定儲(chǔ)層改造效果的關(guān)鍵因素。

（2）水平井A點(diǎn)著陸位置選取在含氣性顯示較好的位置，能夠使水平井在壓裂改造后獲得較好的改造效果。

（3）大牛地氣田盒1氣層壓裂水平井單段加砂規(guī)模為41m3。高產(chǎn)水平井達(dá)到求產(chǎn)條件時(shí)即可進(jìn)入投產(chǎn)階段，不必追求過高壓裂液返排率，以縮短試氣周期，降低開發(fā)成本。

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