涪陵頁巖氣田井網加密技術探討

潘麒光

（中國石化江漢油田分公司石油工程技術研究院規劃研究所，湖北武漢 430000）

頁巖氣是一種潛在資源量巨大的非常規天然氣資源，具有開采技術要求高、氣流阻力比常規天然氣大、采收率比常規天然氣低的特點。近些年來，隨著嚴峻的能源緊張形勢和美國頁巖氣大規模開發并在天然氣產量中所占比例迅速增長，頁巖氣資源在全世界受到了廣泛的重視。我國頁巖氣事業雖起步較晚，但發展迅速，涪陵頁巖氣田2013 年投入商業開發以來，至今已鉆探開發井500 余口，2015 年完成50×108m3產能建設，同時在2017 年建成百億方大氣田[1-5]。

1 目前氣田的開發形勢

涪陵頁巖氣田焦石壩區塊位于重慶市涪陵區，構造上位于川東高陡褶皺帶萬縣復向斜東部。焦石壩區塊含氣頁巖層為五峰-龍馬溪組一段，截至2019 年10月，涪陵頁巖氣田累計投產420 余口井，累計產氣260×108m3；隨著生產時間的延長，部分井產量、壓力遞減快（見圖1）。低壓氣井逐年增加，氣田持續穩產壓力大。

圖1 部分井產氣量與壓力曲線圖

圖2 下部氣層剩余地質儲量豐度分布圖

2 井網加密技術的提出

焦石壩區塊下部氣層剩余地質儲量豐度平均為4.69×108m3/km2，地質儲量采出程度5.08 %，地質儲量采氣速度2.28 %。平面分布呈現“北高南低”的特征（見圖2）。主體區、西區剩余地質儲量豐度較高，單井產量高，利用RTA 軟件擬合氣井生產動態，預測氣井壓裂改造波及范圍，計算氣井裂縫半長，根據單井控制面積結合儲量豐度計算動用儲量。下部氣層儲量動用程度僅31.3 %，具有井網加密潛力。

同時微地震及壓后模擬結果表明，部分區域兩口井之間儲量動用程度較低，例如48 號平臺微地震結果表明單井壓裂平均縫長245.5 m～319.4 m，水平方向具有加密部署井的空間（見圖3）。

經過不斷地研究與開發實踐，發現開發井網會對采收率造成不同程度的影響，若井網距離較大，井網對于儲量控制的能力不夠，則很難實現充分動用儲量，氣田的采收率也較低，若井網距離較近，則井之間的干擾情況則會較為嚴重，在一定程度上能夠保證采收率，但是經濟效益難以保證，因此需要探索合理的井網布置方案。

圖3 焦頁48 平臺微地震監測事件密度體、波及特征結果俯視圖

3 加密井國外技術調研

美國頁巖氣開發經驗表明：加密鉆井可以增加波及面積、提高儲量動用程度、提高氣井的采收率，井網加密已經成為開發頁巖氣藏的主要技術之一。

伊格福特頁巖目前已在南德克薩斯的約20 個縣得到開發，目前的通常做法是從同一地面平臺鉆多口水平井。開發初期井間距一般在300 m 左右，后期針對伊格福特的頁巖厚度、巖性、壓力和熱飽和度等參數對井間距進行了調整。為了監測井間干擾、溝通情況和全平臺泄氣效率，采取了如下措施：（1）在平臺上的一口或多口井注入化學和放射性示蹤劑。這些數據可解釋裂縫生成、擴展、流體流動和支撐劑充填，即了解流體傳送距離、支撐劑傳送距離和裂縫形態等。（2）微地震監測也可用于儲藏改造體積的識別、量化和分布研究。（3）壓力監測也是一種重要方法，它是在壓裂、返排和開采過程中對幾口鄰井的壓力進行監測，確定井間是否溝通。（4）投產后進行數月的干擾測試，可以更好地認識裂縫導流能力和有效支撐裂縫的變化。通過這些手段優化頁巖儲藏拉鏈壓裂時的井間距。目前的常規做法是鉆井采用150 m 井間距，然后進行拉鏈壓裂。

伍德福德頁巖儲量豐富，位于俄克拉荷馬州的阿托卡縣、Coal 縣、休斯縣和匹茲堡縣境內的阿卡瑪盆地西部。為了提高產氣量，水平井沿最小水平主應力方向鉆出，并且多級水力壓裂時采用較小的裂縫間距。水力壓裂技術進步和（2008 年高氣價帶來的）增產需求促進了多井平臺的開發，由原來2.6 km2平臺上鉆單井改為鉆5～6 口井，采用200 m 的小井距，從而在水平井間生成互相連接的裂縫網絡，同時采用長水平段鉆井（最長1 611 m）和大規模減阻水多級加砂壓裂（最多22級）。在水力壓裂技術方面，采用了同步壓裂，相鄰的多井同時進行壓裂，以提高開發效果；另一種方式是壓完一口水平井后，先不返排，然后再壓相鄰水平井，最后再一起返排，這樣可以利用前一口井中巖石基質的高壓。

4 現場試驗

早在2014 年涪陵頁巖氣田就開展過小井距試驗，選取了A 平臺作為試驗井組，A 平臺位于主體1 區北部的川東高陡褶皺帶包鸞-焦石壩背斜帶焦石壩構造高部位。平臺上有3 口井，主要穿行在1～5 號小層，水平段長度在880 m～1 590 m，其中焦頁A-1HF 和焦頁A-2HF 水平段相距300 m（見圖4）。

圖4 7 號井組井位示意圖

先期于2013 年9 月對焦頁A-2HF 進行了壓裂（設計22 段，完成13 段），采用“酸液+減阻水+膠液”造復雜縫網的改造模式，單段平均液量1 708.5 m3，平均砂量67.2 m3，測試無阻流量15.3×104m3/d。2014 年6 月完成焦頁A-1HF 全井17 段施工，采用與鄰井相同壓裂工藝模式，適當減小液量以降低對鄰井的干擾，單段施工液量控制在1 600 m3以內，整體加砂較為順暢，單段平均液量1 582.6 m3，平均砂量54.9 m3，測試無阻流量37.8×104m3/d。施工壓力較平穩，裂縫延伸順暢，壓裂施工曲線特征與鄰井類似。鄰井生產動態及井間示蹤劑監測顯示：壓裂期間存在明顯干擾，300 m～1 350 m范圍內焦頁A-2HF、B-4HF、A-3HF 等鄰井均受到焦頁A-1HF 壓裂不同程度影響，在一定時間段內壓力、產量波動，壓后恢復至正常水平，目前生產期間未見干擾。通過數值模擬計算焦頁A-1HF 井加密后預測井組可采儲量由原先的3.59×108m3增加到5.14×108m3，新增可采儲量1.55×108m3。小井距試驗結果（見表1）表明，在涪陵頁巖氣田開展井網加密技術具有一定的可行性。

表1 A 平臺加密前后井組可采儲量對比

5 結論

（1）加密井可以增加波及面積和鄰井縫網的復雜程度，改善鄰井開發效果，提高儲量動用程度和氣井的采收率。

（2）在涪陵頁巖氣田小井距試驗中，通過鄰井生產動態及井間示蹤劑監測顯示：小井距井在壓裂期間，周圍鄰井會受到其不同程度的影響，周圍鄰井在一定時間段內壓力、產量波動，壓后恢復至正常水平，井組在正常生產期間未見干擾。