復雜斷塊氣藏合理開發方式研究

黃發海

（中石油大慶油田有限責任公司第十采油廠，黑龍江大慶166405）

N 氣田含氣面積 44.3km2，探明儲量 33.82×108m3，目前僅投產氣井2口，開發潛力較大，但受斷層切割影響，儲層發育連續性差，氣藏規模較小，儲量豐度低，外加氣田處于松花江流域，地面條件復雜，氣田有效動用難度大。為此，通過對N氣田水平井、斜井等開發方式的可行性評價，優選井網與儲層匹配的最佳開發方式，實現氣藏儲量的有效動用。

1 氣田概況

N 氣田主體區位于長春嶺背斜構造東部，構造形態為南北向斷層切割背斜形成的地壘斷塊，沿背斜軸向形成脊部高、兩翼陡的拱型地壘,T2 層以下斷層走向為北—北東向，少數為近南北向，大部分為正斷層，延伸長度2～6km，多數斷距15～100m，最大斷距120m；氣田主要發育扶楊油層，有效厚度軸部較厚、翼部變薄，砂體的延伸方向以北東—南西向為主，縱向上發育40個砂體，有效儲層23個，有效儲層鉆遇率低，砂體連續性差。

2 開發方式評價

N氣田儲層發育層多而薄，橫向連續性差，加之斷層發育，氣藏規模較小、儲量豐度低，且位于松花江流域，地面條件復雜，屬于難采儲量。在開發方式上，需結合地面條件選擇斜井、水平井及直井相結合的布井方式，使井網與儲層匹配，實現氣藏儲量的有效動用，從而提高氣藏開發效果。

2.1 水平井適應性評價

N氣田儲層層多且薄，不穩定，直井開發效果不明顯，對于砂體呈片狀發育的FI5、FI7、YI7 幾個砂體可部署水平井，其他砂體不穩定區域可考慮斜井。

考慮到儲層鉆遇率的問題，當儲層厚度小于6m時鉆水平井風險過大，而當儲層厚度過大時，水平井與直井產能替換比會過小，而鉆水平井費用比直井費用大。因此部署水平井的儲層厚度不宜過大。

通過對N 氣田地質特征分析，從以下幾個方面分析該區水平井適用的地質條件：

（1）儲層厚度：儲層厚度1.6～53.6m，平均19.1m，厚度較薄，水平井相對直井可獲得較高的增產倍比；同時儲層厚度又大于6m，有利于控制水平段井眼軌跡。但部分儲層厚度過小，小于6m，故而水平井段井眼軌跡較難控制。

（2）儲層連續性。N氣田砂體多呈透鏡狀發育，僅幾個主力層呈片狀發育，對地面條件復雜、儲層片狀發育的區域可部署水平井，從而擴大連通范圍，增加可動用儲量，提高氣藏儲量動用程度及單井產能，減少鉆井數量及地面基建等投資。

（3）儲層的各向異性的影響。由于儲層垂向滲透率越大則水平井效果越明顯，而各向異性系數越大則水平井效果越差。如果儲層裂縫不發育，且儲層垂向滲透率小，對儲層水平井產能影響較大。

（4）儲層深度。從工藝角度考慮，水平井鉆、完井液如果返排不暢則易形成地層污染，對水平井產能構成影響。N 氣田儲層較淺，深度750～890m，有利于水平井鉆、完井液返排，減輕儲層污染。

2.2 斜井適應性評價

（1）N 氣田發育兩套層系、40 個砂體，有效儲層23個，儲層發育較多，但單層厚度較小，平均單層厚度僅為0.8m；統計已完鉆井有效儲層鉆遇率較低，其中鉆遇率大于50%的砂體僅有3個，表明該區儲層發育極不穩定，砂體連續性較差。因此，從儲層發育狀況分析，為充分利用儲層，N氣田比較適合部署斜井，尤其砂體不穩定區域。

（2）從地面條件分析，N 氣田位于松花江流域，地面條件復雜，鉆斜井可以減少鉆井井數，增加儲層鉆遇厚度和可動用的地質儲量。

3 產能對比分析

以N氣田N2井為例分別計算直井、斜井與水平井的產能，從計算結果可以看出當斜井井斜角為0°時，斜井產能與直井一致，當斜井井斜角向90°接近時，斜井產能向水平井產能接近；當水平井長度過小時，水平井產能甚至可能小于斜井產能，故在氣藏設計時需要綜合考慮鉆井工藝和經濟的可行性。計算結果見表1。

表1 N2井不同井斜角時的產能

4 開發效果對比分析

建立數值模擬模型，對N氣田按表2設計的方案進行數值模擬，時間為30年。通過對各開發方式及開發速度下達到產能規模所需井數、平均單井穩產期、穩產期平均采出程度及最終采出程度進行對比，找出較優的開發方式。

表2 模擬方案設表計表

（1）以斜井產能替換比1.5，水平井產能替換比2.0，模擬不同采氣速度下，達到相同產能規模時，不同開發方式的開發效果（見表3）。

當采氣速度為2.0%時，達到相同產能規模所需斜井比直井少8口、水平井比直井少11口，穩產期采出程度斜井比直井大10.0%、水平井比直井14.0%，最終采出程度斜井比直井大5.0%、水平井比直井大3.0%。

當采氣速度為3.0%時，達到相同產能規模所需斜井比直井少11 口、水平井比直井少17 口，穩產期采出程度斜井比直井大13.0%、水平井比直井20.0%，最終采出程度斜井比直井大6.0%、水平井比直井大9.0%。

當采氣速度為4.0%時，達到相同產能規模所需斜井比直井少6口、水平井比直井少13口，穩產期采出程度斜井比直井大7.0%、水平井比直井16.0%，最終采出程度斜井比直井大6.0%、水平井比直井大10.0%。

模擬結果顯示，當以相同采氣速度生產時，水平井越長、斜井井斜角越大、產能替換比越高，則達到相同產能規模所需井數越少，且水平井穩產期>斜井穩產期>直井穩產期。

表3 不用采氣速度開發方式對比表

（2）以井底最小控制壓力0.5MPa，模擬預測采氣速度為1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%及4.0%時，直井、斜井及水平井開發效果見圖1～圖3。

當用直井進行開采時，采氣速度越大則穩產期越短，當采氣速度不小于3.5%時，基本已經沒有穩產期，開井即開始減產，故直井采氣速度不宜過大。此外采氣速度越大則初期井底流壓越小且井底流壓下降越快。

采用斜井、水平井進行開采時，采氣速度越大則穩產期越短，初期井底流壓越小且井底流壓下降越快。

模擬結果顯示，當以不同采氣速度采氣時，不論以何種方式（直井、斜井、水平井）開采，隨采氣速度增大穩產期越短，開采初期井底流壓較小且流壓下降較快，累產氣量逐漸增大，但增幅逐漸減小。

綜上所述，當進行布井時，可先考慮在適合水平井的區域布水平井，再根據所要達到的產能規模，在適合斜井的區域布適當數量的斜井，然后再跟據產能規模確定直井數。

由于N氣田儲層較淺，地層壓力較低，如果采氣速度過大，則容易導致流壓過低，穩產時間短，故采氣速度不宜過大，約為1.5%～2.0%左右。

當采氣速度為1.5%時，達到產能規模需要直井17口，除去現有的10口，還需要直井7口。若水平井產能替換比為2.0，斜井產能替換比為1.5，則依照斜直井為主，水平井為輔的原則，對地面條件差的井區部署水平井1 口，地面條件相對較好的部署斜井2 口，地面條件好的部署直井2 口。若水平井產能替換比為2.5，可考慮布水平井1口、斜井3口。

當采氣速度為2.0%時，達到產能規模需要直井23口，除去現有的10 口，還需要直井13 口。若水平井產能替換比為2.0，斜井產能替換比為1.5，則依照斜直井為主，水平井為輔的原則，對地面條件差的井區部署水平井2 口，地面條件相對較好的部署斜井4 口，地面條件好的部署直井3 口。若水平井產能替換比為2.5，可考慮布水平井2口、斜井4口、直井2口。

5 結論

（1）論證得到了N 氣田水平井、斜井開發的可行性,計算結果表明，斜井和水平井開發都是可行的，但水平井開發風險相對較大，宜考慮以斜直井為主，水平井為輔。

（2）利用數值模擬方法，得到了N 氣田不同井型下產量、壓力隨時間的變化關系，為正確開發N 氣田提供了基礎；N氣田采氣速度不宜過大，采氣速度宜為1.5%～2.0%，宜布水平井1～2口、斜井2～4口。

（3）當布水平井時，考慮到砂體展布范圍，布井層位宜大于6.0m，否則砂體易尖滅，展布范圍不夠大，水平井儲層鉆遇長度會比較短，產能會比較低。