徐深氣田火山巖氣藏高效開(kāi)發(fā)難點(diǎn)及對(duì)策

摘 要

摘要：松遼盆地徐深氣田火山巖氣藏開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)在于：儲(chǔ)層物性差異大，有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大；單井產(chǎn)能低，經(jīng)濟(jì)效益差；氣藏普遍含邊底水，出水治理難度大。針對(duì)這些難點(diǎn)，從氣藏開(kāi)發(fā)模式、開(kāi)發(fā)
摘要：松遼盆地徐深氣田火山巖氣藏開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)在于：儲(chǔ)層物性差異大，有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大；單井產(chǎn)能低，經(jīng)濟(jì)效益差；氣藏普遍含邊底水，出水治理難度大。針對(duì)這些難點(diǎn)，從氣藏開(kāi)發(fā)模式、開(kāi)發(fā)井類(lèi)別及出水治理措施等方面對(duì)該類(lèi)氣藏高效開(kāi)發(fā)進(jìn)行了探討，并提出以下技術(shù)對(duì)策：采用以動(dòng)用Ⅰ、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層為主，利用高滲透部位氣井開(kāi)采低滲透部位儲(chǔ)層；采用水平井開(kāi)發(fā)提高單井產(chǎn)量；對(duì)不同的出水井類(lèi)型采取對(duì)應(yīng)的出水治理措施，使該氣田能達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)的目的。該方法和技術(shù)對(duì)類(lèi)似的火山巖氣藏開(kāi)發(fā)具有一定的借鑒作用。
關(guān)鍵詞：松遼盆地；徐深氣田；火山巖；開(kāi)發(fā)；難點(diǎn)；技術(shù)；對(duì)策
1 高效開(kāi)發(fā)難點(diǎn)
1.1 儲(chǔ)層物性差異大，有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大
    松遼盆地徐深氣田屬于特殊巖性的復(fù)雜類(lèi)型氣藏，由于火山多期噴發(fā)，造成巖相變化快、物性變化大和不同期次的火山巖疊置，從而使地震響應(yīng)特征復(fù)雜，規(guī)律性差[1～4]。通過(guò)鉆井取心及分析化驗(yàn)研究表明，不同巖相間物性差異大，同一巖相間物性差異亦大，有效儲(chǔ)層分布規(guī)律性差。目前的三維地震資料只能分辨火山巖的分布范圍，對(duì)火山巖不同巖相帶的精細(xì)劃分和有效儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)仍十分困難。
1.2 Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層單井產(chǎn)量低，經(jīng)濟(jì)效益差
    徐深氣田儲(chǔ)層以Ⅱ、Ⅲ類(lèi)為主，徐深3、7、9井區(qū)及汪深1區(qū)塊主要為Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層，初步開(kāi)發(fā)方案預(yù)測(cè)直井平均單井日產(chǎn)氣1.54×104～3.34×104m3/d，低于經(jīng)濟(jì)界限產(chǎn)量，需要提高單井產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量有效動(dòng)用[5～6]。
1.3 火山巖氣藏邊底水普遍發(fā)育，氣井出水機(jī)理及治理對(duì)策需要進(jìn)一步研究
    徐深氣田水體較為發(fā)育，火山巖底部普遍含水，試氣試采初期不產(chǎn)水或低產(chǎn)水，但隨著試采時(shí)間增長(zhǎng)，部分井產(chǎn)水量增加。目前，試氣出水井占試氣總井?dāng)?shù)的40%，出水量在7.78098.80m3/d之間，平均單井為32.46m3/d。初步分析認(rèn)為出水的主要原因是壓裂縫或鉆井誘導(dǎo)縫及天然裂縫勾通所至。但氣水分布關(guān)系、水體能量大小及出水機(jī)理等需要通過(guò)試采深入認(rèn)識(shí)。
2 火山巖氣藏高效開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)策
2.1 開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)以動(dòng)用Ⅰ、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層為主，利用高滲透部位氣井開(kāi)采低滲透部位儲(chǔ)層
通過(guò)采取動(dòng)靜資料結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，建立了火山巖氣藏儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表1)。
表1 火山巖氣藏儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)表
儲(chǔ)層分類(lèi)
地質(zhì)指標(biāo)
動(dòng)態(tài)指標(biāo)
測(cè)井有效厚度分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)
地震分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)
孔隙度(%)
滲透率(10-3μm2)
平均孔喉半徑(μm)
巖石密度(g/cm3)
采氣指數(shù)[104m3/(MPa2·d)]
穩(wěn)定產(chǎn)能(104m3/d)
孔隙度(%)
巖石密度(g/cm3)
含氣飽和度(%)
巖石密度(g/cm3)
聲阻抗值[(m/s)·(g/cm3)]
Ⅰ
＞5
＞5
＞0.5
＜2.4
0.040(壓前)
≥10(壓前)
＞10
＜2.4
＞60
2.31～2.4
＜11800
Ⅱ
5～10
1～5
0.25～0.5
2.4～2.48
0.040(壓后)
10～5(壓后)
5～10
2.4～2.48
45～60
2.4～2.48
11800～14300
Ⅲ
Ⅲ1
＜5
0.1～1
0.1～0.25
2.48～2.53
＜0.040
5～0.1(壓后)
3.2～5
2.48～2.53
＜45
2.48～2.53
14300～15400
Ⅲ2
＜0.1
＜0.1
＜0.1
    通過(guò)開(kāi)發(fā)方案的實(shí)施，各動(dòng)用區(qū)塊新增開(kāi)發(fā)井及評(píng)價(jià)井證實(shí)：儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)嚴(yán)重，長(zhǎng)井段取心井Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層僅在局部出現(xiàn)、以Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層分布為主；儲(chǔ)層橫向連續(xù)性差、變化快，一個(gè)火山機(jī)構(gòu)中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為窄條帶、斷續(xù)分布，一般為200～500m，以Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為主。
    徐深氣田除升深2-1區(qū)塊Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層比例較高(28.6%)外，其他區(qū)塊Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層分布極為零星，占3%～6%，以Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為主(表2)。與日本火山巖氣田對(duì)比，升深2-1區(qū)塊工類(lèi)火山巖儲(chǔ)層與長(zhǎng)岡氣田南部(主要產(chǎn)氣區(qū)域)火山巖儲(chǔ)層相類(lèi)似。
    從徐深氣田試氣、試采動(dòng)態(tài)特征來(lái)看，一般以Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層為主的氣井自然產(chǎn)能可以達(dá)到工業(yè)氣流，試采中產(chǎn)量與壓力基本保持穩(wěn)定，一般初期穩(wěn)定產(chǎn)量可以達(dá)到10×104m3/d以上；以Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為主的氣井壓裂后才能達(dá)到工業(yè)氣流，試采中產(chǎn)量與壓力均有下降，初期穩(wěn)定產(chǎn)量一般低于10×104m3/d。在編制開(kāi)發(fā)方案時(shí)，針對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育特征，采用“優(yōu)先動(dòng)用Ⅰ、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層為主，高滲開(kāi)采低滲”的原則部署開(kāi)發(fā)井。以Ⅰ類(lèi)火山巖儲(chǔ)層最發(fā)育的升深2-1區(qū)塊為例，Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層主要發(fā)育在區(qū)塊北部，南部零星發(fā)育。在井網(wǎng)部署時(shí)優(yōu)先動(dòng)用Ⅰ、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層，新設(shè)計(jì)10口開(kāi)發(fā)井全部署在I類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育處，其中區(qū)塊北部開(kāi)發(fā)井井距為830～1000m，在區(qū)塊南部主要利用高滲透部位的氣井兼顧開(kāi)采低滲透部位的儲(chǔ)層，因此，將井距加大到1200～1600m，取得了較好的實(shí)施效果[7]。
表2 不同開(kāi)發(fā)區(qū)鉆遇各類(lèi)儲(chǔ)層情況表
區(qū)塊
Ⅰ類(lèi)(%)
Ⅱ類(lèi)(%)
Ⅲ類(lèi)(%)
徐深1
3
54
43
徐深9
6
51
43
升深2-1
28.6
53.5
17.9
合計(jì)
9.7
52
38.3
2.2 水平井成為火山巖氣藏主體開(kāi)發(fā)技術(shù)
2.2.1試驗(yàn)表明采用水平井開(kāi)發(fā)I類(lèi)火山巖儲(chǔ)層是可行的
    升深平1井是針對(duì)工類(lèi)火山巖儲(chǔ)層設(shè)計(jì)的第一口水平井，水平段長(zhǎng)度500m，鉆遇儲(chǔ)層490m，占水平段長(zhǎng)度的98.0%，其中Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層372m，占鉆遇儲(chǔ)層的75.9%，Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層97m，Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層21m。該井采用篩管完井。2007年6月采用7.94～14.3mm油嘴測(cè)試求產(chǎn)，日產(chǎn)氣在(22.1～55.5)×104m3之間，無(wú)阻流量高達(dá)165.9×104m3/a，是同區(qū)塊同層位直井無(wú)阻流量的5倍。階段開(kāi)發(fā)試驗(yàn)結(jié)果表明應(yīng)用水平井開(kāi)發(fā)Ⅰ類(lèi)火山巖儲(chǔ)層是可行的，同時(shí)也預(yù)示水平井有望成為火山巖氣藏開(kāi)發(fā)的主體技術(shù)。
2.2.2 Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層通過(guò)應(yīng)用水平井、分支井鉆遇較多的有利相帶和裂縫發(fā)育帶或?qū)λ蕉螌?shí)施分段壓裂，實(shí)現(xiàn)有效動(dòng)用
    徐深氣田火山巖氣藏巖性、巖相橫向變化快，有利相帶平面延伸范圍有限，儲(chǔ)層橫向連續(xù)性差、變化快。與直井對(duì)比，一方面采用水平井或分支井在平面上可以鉆遇較多的有利相帶和裂縫發(fā)育帶，把多個(gè)封閉的流動(dòng)單元與井眼連接起來(lái)，擴(kuò)大氣層的連通范圍，有望獲得較高的自然產(chǎn)能；另一方面即使水平井未鉆遇到有利相帶和裂縫發(fā)育帶，也有望通過(guò)對(duì)水平段實(shí)施大規(guī)模分段壓裂與有利相帶和裂縫發(fā)育帶溝通，達(dá)到增大泄流范圍，提高Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層單井產(chǎn)量和實(shí)現(xiàn)有效動(dòng)用的目的。
    從徐深1區(qū)塊11口井鉆遇的火山巖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層的空間分布概念模型來(lái)看，采用水平井+分段壓裂的模式開(kāi)發(fā)，鉆遇Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層的概率厚度為32.8m，Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層的概率厚度為181.6m，Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層的概率厚度為77.3m；壓開(kāi)Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層的概率面積3275.5m2，Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層的概率面積18162.8m2，Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層的概率面積為7726.4m2。采用直井開(kāi)發(fā)鉆遇工類(lèi)儲(chǔ)層的概率厚度為11.8m，Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層的概率厚度為67.1m，Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層的概率厚度為29.8m；直井壓開(kāi)Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層的概率面積1179.1m2，Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層的概率面積6706.8m2，Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層的概率面積2982.3m2。與直井對(duì)比，采用水平井+分段壓裂的方式鉆遇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層的概率厚度約為直井的3倍，壓開(kāi)各類(lèi)儲(chǔ)層的概率面積約是直井的3倍，可見(jiàn)，采用水平井+分段壓裂模式鉆遇好儲(chǔ)層的概率更高、壓開(kāi)好儲(chǔ)層的概率面積更大，開(kāi)發(fā)效果應(yīng)明顯好于直井。
2.3 根據(jù)不同類(lèi)型出水機(jī)理采取不同的治水措施
    根據(jù)徐深氣田出水井儲(chǔ)層基質(zhì)物性、儲(chǔ)層綜合滲透率與基質(zhì)滲透率之比、裂縫類(lèi)型、來(lái)水方向、水流入井筒通道、產(chǎn)水量變化、水氣比變化、無(wú)水采氣期可以較為全面的描述不同類(lèi)型的出水特征，從目前徐深氣田已出水井情況來(lái)看，可以歸納出3種主要的出水類(lèi)型。
    裂縫型縱向強(qiáng)水竄出水類(lèi)型的井氣層基質(zhì)孔隙度一般較低(通常低于10%)，基質(zhì)滲透率也比較低(通常小于0.1×10-3μm2)；儲(chǔ)層綜合滲透率與基質(zhì)滲透率之比一般超過(guò)數(shù)10倍；具有人工壓裂形成的垂直裂縫或天然高角度縫與鉆井誘導(dǎo)縫組合；來(lái)水方向?yàn)榈姿?，水流通道主要為裂縫；底水水體能量較大、水體活躍，生產(chǎn)初期產(chǎn)水量迅速上升至較高水平或初期具有較高產(chǎn)水量，水氣比迅速上升或初期即維持較高水氣比；一般沒(méi)有無(wú)水采氣期或無(wú)水采氣期較短。
    裂縫型縱向弱水竄出水類(lèi)型的井氣層基質(zhì)孔隙度一般較低，基質(zhì)滲透率也比較低；儲(chǔ)層綜合滲透率與基質(zhì)滲透率之比一般超過(guò)10倍；具有人工壓裂形成的垂直裂縫或天然高角度縫與鉆井誘導(dǎo)縫組合；來(lái)水方向?yàn)榈姿?，水流通道主要為裂縫；底水水體能量較小、水體不活躍，生產(chǎn)初期產(chǎn)水量緩慢下降或初期具有較低產(chǎn)水量，水氣比緩慢下降或初期水氣比較低；一般沒(méi)有無(wú)水采氣期或無(wú)水采氣期較短。
    裂縫-孔隙型縱向水錐出水類(lèi)型的井氣層以孔隙為主，基質(zhì)孔隙度較高(通常高于10%)，基質(zhì)滲透率也較高(通常大于0.1×10-3μm2)；儲(chǔ)層綜合滲透率與基質(zhì)滲透率之比一般在10～20倍；一般不需進(jìn)行人工大型壓裂，在氣層下部和水層上部致密層段發(fā)育網(wǎng)狀縫或微裂縫；來(lái)水方向?yàn)榈姿?，水流通道為先裂縫后孔隙；產(chǎn)水量上升相對(duì)較慢或初期不產(chǎn)地層水；水氣比上升較慢，或初期只有較低水氣比；一般具有一定的無(wú)水采氣期。
    針對(duì)徐深氣田3種不同的出水類(lèi)型，對(duì)應(yīng)采取3種不同的防水治水模式。
    針對(duì)裂縫型縱向水竄，此種類(lèi)型出水井氣層和水層之間發(fā)育高角度裂縫或具有人工壓裂形成的垂直縫，短期試采或投產(chǎn)初期很快發(fā)生裂縫水竄，強(qiáng)水竄類(lèi)型的井日產(chǎn)水量和水氣比高、水氣比上升迅速，氣藏能量高，氣產(chǎn)量和壓力保持相對(duì)穩(wěn)定；弱水竄類(lèi)型的井日產(chǎn)水量和水氣比低、水氣比呈緩慢下降趨勢(shì)，氣藏具有一定能量，壓力臺(tái)邕保持相對(duì)穩(wěn)定，這兩種類(lèi)型出水井可在生產(chǎn)初期實(shí)施“帶水采氣”的治水措施即可保證氣井正常穩(wěn)定的生產(chǎn)。
    針對(duì)裂縫-孔隙型縱向水錐，此種類(lèi)型水錐在地質(zhì)特征上表現(xiàn)為具有統(tǒng)一的氣水界面，氣水隔層不發(fā)育，氣層和水層之間發(fā)育高角度裂縫，水層物性好，水體能量大的特征，邊部構(gòu)造低部位井首先出水，投產(chǎn)初期一般只有邊部少量井出水，氣藏中部較高部位的井未見(jiàn)出水，對(duì)于該類(lèi)型水錐氣藏，可在生產(chǎn)初期對(duì)高部位未出水井實(shí)行“控水采氣”+邊部和低部位已出水井“早期排水采氣”的治水措施保證氣藏底水均勻緩慢地向上推進(jìn)，減少底水水竄的發(fā)生，延緩邊水侵入氣藏，提高氣藏?zé)o水采收率。
3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)
    1) 火山巖地質(zhì)模型為受火山噴發(fā)和后期改造控制，整體是塊狀的，由多個(gè)高儲(chǔ)滲體與基質(zhì)和裂縫組成的連通地質(zhì)體，縱橫向非均質(zhì)性嚴(yán)重。
    2) 在編制氣田開(kāi)發(fā)方案時(shí)，采用“優(yōu)先動(dòng)用Ⅰ、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層為主，高滲開(kāi)采低滲”的原則部署開(kāi)發(fā)井，在升深2-1區(qū)塊取得較好的實(shí)施效果。
    3) 開(kāi)發(fā)試驗(yàn)證實(shí)，水平井產(chǎn)能是直井產(chǎn)能的3～5倍，這是提高徐深火山巖氣藏單井產(chǎn)能的有效途徑。
    4) 對(duì)邊底水氣藏，需搞清氣藏出水機(jī)理，在氣藏開(kāi)采初期就采取控水或排水等措施，減少底水錐進(jìn)，延緩邊水侵入氣藏，提高氣藏?zé)o水采收率。
參考文獻(xiàn)
[1] 王成，邵紅梅，洪淑新.徐深1井火山巖、礫巖儲(chǔ)層特征研究[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2003，22(5)：1-4.
[2] 羅靜蘭，邵紅梅，張成立，等.火山巖油氣藏研究方法與勘探技術(shù)綜述[J].石油學(xué)報(bào)，2003，24(1)：31-37.
[3] 王璞琚，鄭常青，舒萍，等.松遼盆地深層火山巖巖性分類(lèi)方案[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2007，26(4).
[4] 舒萍，丁日新，凹延明，等.徐深氣田火山巖儲(chǔ)層巖性巖相模式[J].天然氣工業(yè)，2007，27(8)：23-27.
[5] 袁士義，冉啟全，徐正順，等.火山巖氣藏高效開(kāi)發(fā)策略研究[J].石油學(xué)報(bào)，2006，26(5)：79-81.
[6] 楊雙玲，劉萬(wàn)洙，于世泉，等.松遼盆地火山巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間特征及其成因[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2007，37(3)：506-512.
[7] 周學(xué)民，郭平，黃全華，等.升平氣田火山巖氣藏井網(wǎng)井距研究[J].天然氣工業(yè)，2007，27(8)：23-27.
 
(本文作者：譚顯春 邵銳 邱紅楓 中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)