摘要：松遼盆地徐深氣田是中國石油大慶油田有限責(zé)任公司2002年發(fā)現(xiàn)、2005年探明的，主要?dú)獠仡愋蛯儆诨鹕綆r氣藏。為了有效開發(fā)該類氣藏，先后開展了露頭勘測、密井網(wǎng)解剖以及長井段取心等研究，研究成果證實：大慶地區(qū)火山巖氣藏在地質(zhì)上具有儲層巖性、巖相類型多樣，平面和縱向變化快，非均質(zhì)性強(qiáng)，氣藏受構(gòu)造和巖性雙重控制，氣水關(guān)系復(fù)雜等特征。對徐深氣田試氣、試采和試驗區(qū)開發(fā)動態(tài)跟蹤研究的結(jié)果顯示：該類火山巖氣藏在開發(fā)動態(tài)方面具有氣井早期產(chǎn)能差異大、平面分布不均衡，單井控制的動態(tài)儲量差異大，出水類型復(fù)雜多樣等特征。通過綜合地質(zhì)、氣藏工程、壓裂工藝等多學(xué)科研究成果，結(jié)合火山巖氣藏儲層描述、地質(zhì)建模、產(chǎn)能評價、水平井開發(fā)優(yōu)化設(shè)計以及壓裂增產(chǎn)等方面的實踐成果，形成了一套適用于該區(qū)火山巖氣藏的開發(fā)對策：①深化火山巖氣藏地質(zhì)規(guī)律認(rèn)識；②開展產(chǎn)能評價技術(shù)研究，完善技術(shù)手段；③優(yōu)化直井設(shè)計，實現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ類儲層區(qū)塊有效開發(fā)；④“整體考慮，分類治理”，實現(xiàn)有效控水；⑤開展水平井開發(fā)技術(shù)攻關(guān)，探索火山巖氣藏開發(fā)新模式。
關(guān)鍵詞：松遼盆地；徐深氣田；火山巖氣藏；地質(zhì)特征；開發(fā)特征；開發(fā)對策；優(yōu)化直井設(shè)計；水平井開發(fā)技術(shù)
1 徐深氣田火山巖氣藏地質(zhì)及開發(fā)動態(tài)特征
基于松遼盆地徐深氣田主體區(qū)塊的開發(fā)資料，結(jié)合火山巖露頭勘測、密井網(wǎng)解剖、重點(diǎn)評價井長井段取心等工作的認(rèn)識，以及大量核磁共振、相滲透率、恒速壓汞等常規(guī)和特殊分析成果，總結(jié)了該區(qū)的火山巖氣藏儲層地質(zhì)特征；同時通過對試氣、試采和試驗區(qū)開發(fā)動態(tài)的跟蹤研究，逐步認(rèn)識了該區(qū)火山巖氣藏的開發(fā)動態(tài)特征[1～7]。主要表現(xiàn)在以下6個方面：
1.1 火山巖儲層巖性、巖相類型多樣，變化快
徐深氣田火山巖經(jīng)歷了多旋回多期次噴發(fā)，巖性變化頻繁，火山巖巖性可分為2大類8亞類17種。其中，火山熔巖中的球粒流紋巖、氣孔流紋巖，以及火山碎屑巖中的熔結(jié)凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r為有利的儲層巖性。火山巖相可分為5類沉積相15種亞相。其中，爆發(fā)相熱碎屑流亞相，噴溢相上部亞相，侵出相內(nèi)帶亞相，火山通道相的隱爆角礫巖亞相、火山頸亞相為有利的儲層巖相。
從徐深氣田營城組火山巖Ⅰ氣層組巖性、巖相平面分布看，火山巖巖性以酸性為主，中基性僅在汪深1區(qū)塊及徐深氣田南部個別井點(diǎn)處發(fā)育；火山巖相主要為噴溢相和爆發(fā)相，不同井區(qū)差異較大。
1.2 火山巖儲層非均質(zhì)性強(qiáng)
火山巖儲層類型的平面分布預(yù)測顯示，徐深氣田火山巖儲層總體以低產(chǎn)儲層為主，較高產(chǎn)的儲層僅在局部少量發(fā)育，不同區(qū)塊間儲層平面分布連續(xù)性差；儲層橫向連續(xù)性差、變化快，火山巖儲層物性縱向變化快，有利儲層僅在部分井段發(fā)育。
1.3 氣藏受構(gòu)造和巖性雙重控制，屬于巖性-構(gòu)造氣藏
總體上營城組火山巖氣藏氣水關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。平面上氣水系統(tǒng)的分布主要受火山巖體控制，不同的火山巖體相互之間不連通，屬于不同的氣水系統(tǒng)；而縱向上，在同一個火山巖體內(nèi)，又發(fā)育多個氣水系統(tǒng)。處于構(gòu)造高部位、物性好、裂縫發(fā)育的儲層則富氣高產(chǎn)；在構(gòu)造相對較低部位由于巖性、斷層、物性等因素影響，在局部也可形成氣層。
1.4 氣井早期產(chǎn)能差異大、平面分布不均衡
統(tǒng)計試采及投產(chǎn)的82口井初期穩(wěn)定日產(chǎn)量為(1.0～30)×104m3，平均為5.1×104m3/d，井間產(chǎn)能差異較大，總體儲層的物性控制著產(chǎn)能的分布，高物性區(qū)高產(chǎn)能井相對集中[3～4]。
1.5 單井控制的動態(tài)儲量差異大
根據(jù)34口井的統(tǒng)計結(jié)果，井控動態(tài)儲量為(0.1～19.2)×108m3，平均為3.45×108m3。其中先發(fā)現(xiàn)的探明儲量區(qū)內(nèi)井控動態(tài)儲量為(0.19～19.2)×108m3，平均為4.2×108m3，后發(fā)現(xiàn)的儲量區(qū)內(nèi)井控動態(tài)儲量為(0.1～2.4)×108m3，平均為1.2×108m3。
1.6 受裂縫水竄的影響部分井出水，氣井出水類型以裂縫縱向水竄為主
根據(jù)徐深氣田出水井出水特征，可以歸納出3種主要的出水類型：裂縫型縱向強(qiáng)水竄、裂縫型縱向弱水竄、裂縫-孔隙型縱向水錐，分別占50.0%、40.63%和9.37%。
2 火山巖氣藏開發(fā)對策
2.1 深化火山巖氣藏地質(zhì)規(guī)律認(rèn)識[6]
1) 通過野外露頭勘測+密井網(wǎng)解剖，在巖性巖相序列特征、展布規(guī)模、有利儲層控制岡素和裂縫發(fā)育特征等方面取得了深入認(rèn)識。
2) 開展野外露頭觀測和一系列室內(nèi)實驗研究，揭示了儲集結(jié)構(gòu)與滲流特征。
3) 針對徐深氣田火山巖成因特點(diǎn)，建立有利儲層分類預(yù)測技術(shù)流程，引入源控、體控、相控井震協(xié)同三維地質(zhì)建模思想，通過建立火山噴發(fā)模式和儲層三元結(jié)構(gòu)概念模型，形成了火山巖氣藏三維地質(zhì)建模技術(shù)，有效指導(dǎo)了開發(fā)井部署與隨鉆跟蹤調(diào)整。
4) 開展地震新技術(shù)攻關(guān)，探索預(yù)測火山巖儲層“甜點(diǎn)”的方法。
2.2 優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)各類儲層有效開發(fā)
2.2.1開展產(chǎn)能評價技術(shù)研究，完善技術(shù)手段
通過開展系統(tǒng)的試氣、試采工作，根據(jù)產(chǎn)能試井、不穩(wěn)定試井以及數(shù)值試井方法，形成了火山巖氣藏產(chǎn)能評價技術(shù)，不僅落實了單井初期產(chǎn)量，認(rèn)識了儲層形態(tài)、規(guī)模及主要參數(shù)，評價了井控動態(tài)儲量與穩(wěn)產(chǎn)能力，同時提高了方案的產(chǎn)能設(shè)計水平，為氣藏合理開發(fā)、平穩(wěn)供氣提供了技術(shù)支持與保障。
2.2.1.1 產(chǎn)能評價技術(shù)流程
采用修正等時試井等產(chǎn)能試井方法確定氣井的產(chǎn)能方程；采用不穩(wěn)定試井等方法進(jìn)行儲層動態(tài)描述，確定氣井井控動態(tài)儲量；在此基礎(chǔ)上結(jié)合儲層物性及氣井穩(wěn)產(chǎn)情況，確定整個氣藏的合理產(chǎn)能及規(guī)模(圖1)。
2.2.1.2 產(chǎn)能評價
綜合分析徐深氣田試采井的地層系數(shù)、穩(wěn)定產(chǎn)能、單位壓降采氣量等地質(zhì)和動態(tài)特征，對系統(tǒng)試采的井進(jìn)行了分類評價。綜合單井試采結(jié)果，結(jié)合不穩(wěn)定試井以及數(shù)值試井方法，建立了開發(fā)早期單井合理產(chǎn)量與穩(wěn)產(chǎn)能力關(guān)系圖版，確定氣井初期產(chǎn)能、落實合理產(chǎn)量(圖2、3)。
2.2.2優(yōu)化直井設(shè)計，實現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ類儲層區(qū)塊有效開發(fā)
2.2.2.1 優(yōu)選儲層多項動靜態(tài)指標(biāo)，建立有效儲層分類評價標(biāo)準(zhǔn)
有效儲層中Ⅰ類僅在少部分井區(qū)分布，以Ⅱ類、Ⅲ類儲層為主。
2.2.2.2 直井設(shè)計以動用Ⅰ、Ⅱ類儲層為主，利用高滲透部位開采低滲透部位儲層
以動用Ⅰ、Ⅱ類儲層為主，通過考慮啟動壓力梯度、壓裂縫半長、不穩(wěn)定試井、經(jīng)濟(jì)極限、類比法(日本火山巖氣藏)等來綜合確定合理井網(wǎng)密度與井距：連通性好的部位，井距為1000～1200m；連通性差的部位，井距為600～800m。
2.2.3 “整體考慮，分類治理”，實現(xiàn)有效控水
1) 對已出水井，根據(jù)其出水類型和機(jī)理采取有針對性的治水措施。針對裂縫型縱向強(qiáng)水竄，出水難以控制，采取早期帶水采氣，后期排水采氣；針對孔隙型水錐出水，可分兩步走，先控制壓差生產(chǎn)，當(dāng)水氣比上升到4m3/104m3時，應(yīng)適時采取排水采氣措施。
2) 對氣藏內(nèi)部未出水井，加強(qiáng)模擬跟蹤，嚴(yán)格控制底水錐進(jìn)速度，延長無水采氣期。
2.3 開展水平井開發(fā)技術(shù)攻關(guān)，探索火山巖氣藏開發(fā)新模式
針對部分Ⅱ、Ⅲ類儲層為主井區(qū)采用單一的直井開發(fā)難以有效動用的情況，開展火山巖儲層水平井先導(dǎo)性開發(fā)試驗，探索應(yīng)用水平井技術(shù)提高這類氣藏單井產(chǎn)能、井控動態(tài)儲量和控制底水、提高氣田整體開發(fā)效益的可行性。
2.3.1火山巖氣藏水平井優(yōu)化設(shè)計
2.3.1.1 火山巖氣藏水平井優(yōu)化設(shè)計流程
在儲層適應(yīng)性評價的基礎(chǔ)上，通過對比分析布井區(qū)塊內(nèi)各火山機(jī)構(gòu)規(guī)模和展布特征等，篩選出有利布井區(qū)帶；同時進(jìn)行水平段長度等氣藏工程設(shè)計論證；最后綜合考慮火山巖地震響應(yīng)等實現(xiàn)井位優(yōu)選(圖4)。
2.3.1.2 火山巖氣藏水平井產(chǎn)能預(yù)測
火山巖氣藏非均質(zhì)性強(qiáng)，具有復(fù)雜的滲流機(jī)理，給產(chǎn)能預(yù)測帶來了很大的困難?？紤]火山巖氣藏儲層的非均質(zhì)性，分別建立了火山巖氣藏常規(guī)與壓裂水平井穩(wěn)態(tài)三維滲流模型，采用有限元方法進(jìn)行了數(shù)值求解，給出了火山巖氣藏水平井產(chǎn)能預(yù)測方法；實例應(yīng)用表明提高了產(chǎn)能預(yù)測精度，為火山巖氣藏水平井設(shè)計及產(chǎn)能評價提供了依據(jù)。
2.3.1.3 水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向
火山巖儲層巖性巖相橫向變化快、平面非均質(zhì)性強(qiáng)，再加上地震分辨率有限，依靠現(xiàn)有地震資料所建的地質(zhì)模型存在較多的不確定性，單純依靠地質(zhì)模型完成鉆井地質(zhì)導(dǎo)向難度較大。因此建立了水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向方法和解釋平臺，實現(xiàn)了多井遠(yuǎn)程實時地質(zhì)導(dǎo)向，保證了儲層高鉆遇率。
在水平井鉆井過程中，采用斯倫貝謝LWD隨鉆近鉆頭測試儀進(jìn)行隨鉆測井；在鉆井跟蹤調(diào)整過程中，地質(zhì)導(dǎo)向人員通過網(wǎng)絡(luò)實時掌控鉆井運(yùn)行參數(shù)、地質(zhì)錄井參數(shù)和隨鉆測試參數(shù)，實時修正三維地質(zhì)模型；依據(jù)鉆井、錄井和隨鉆測井等信息，結(jié)合三維地質(zhì)模型，綜合判定鉆遇儲層性質(zhì)及其內(nèi)部流體性質(zhì)，指導(dǎo)水平井鉆進(jìn)。
2.3.2引進(jìn)先進(jìn)工藝技術(shù)，優(yōu)選了火山巖水平并儲層改造工藝
2.3.2.1 針對工類儲層形成了水平井篩管完井工藝技術(shù)
對于Ⅰ類儲層，如果氣測顯示好、鉆遇高滲透帶或裂縫發(fā)育帶，預(yù)計自然產(chǎn)能達(dá)到設(shè)計水平，采用篩管完井。BP1和A-P2井采用此種方法順利完井。
2.3.2.2 針對Ⅱ、Ⅲ類儲層，優(yōu)選了火山巖水平井儲層改造工藝
對于下套管固井的水平井，優(yōu)選確定了“Surgifrac噴砂壓裂工藝”。該工藝具有在常規(guī)套管固井、篩管及裸眼中均可實施，管串無機(jī)械封隔工具，工具串短，不受溫度和壓力限制，施工風(fēng)險性低，壓裂段數(shù)可以根據(jù)鉆遇儲層優(yōu)選，可以控制裂縫啟裂初始方向等優(yōu)點(diǎn)；對于裸眼完井的水平井，優(yōu)選確定了“FRAC-POINT”裸眼分段壓裂技術(shù)，該工藝具有可按常規(guī)壓裂規(guī)模與技術(shù)進(jìn)行施工，裸眼段長，與天然裂縫、儲層接觸面積大，有利于提高單井產(chǎn)量，且可對全井進(jìn)行分段控制等優(yōu)點(diǎn)。
2.3.3采用水平井開發(fā)火山巖氣藏取得明顯的增產(chǎn)效果
以鉆遇工類火山巖儲層為主的BP1井采用篩管完井，試氣獲得較高的自然產(chǎn)能，目前已累計開井644d，日產(chǎn)氣穩(wěn)定在30×104m3；以鉆遇Ⅱ、Ⅲ類火山巖儲層為主的E-P1井壓后試氣獲得重大突破，無阻流量超過100×104m3。
通過開展氣藏地質(zhì)、三維地質(zhì)建模、儲層地質(zhì)條件適應(yīng)性評價、地震和氣藏工程等多學(xué)科綜合研究，目前已形成了火山巖氣藏水平井開發(fā)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。與直井對比，采用水平井技術(shù)開發(fā)火山巖氣藏已取得顯著的增產(chǎn)效果；有效地指導(dǎo)部署了16口水平井，目前已完鉆8口，鉆井成功率100%。
3 結(jié)論
1) 通過開發(fā)實踐及前期評價研究表明，對該地區(qū)火山巖氣藏開展的地質(zhì)與開發(fā)動態(tài)特征描述是客觀的。
2) 開發(fā)實踐證明，該地區(qū)應(yīng)用的儲層描述、地質(zhì)建模、產(chǎn)能評價、水平井開發(fā)優(yōu)化設(shè)計以及壓裂增產(chǎn)等火山巖氣藏開發(fā)對策是合理有效的。
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(本文作者：徐正順 房寶財 中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院)
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