徐深氣田火山巖氣藏特征與開(kāi)發(fā)對(duì)策

摘 要

摘要：松遼盆地徐深氣田是中國(guó)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?lèi)型屬于火山巖氣藏。為了有效開(kāi)發(fā)該類(lèi)氣藏，先后開(kāi)展了露頭勘測(cè)、密井網(wǎng)解剖以及長(zhǎng)井
摘要：松遼盆地徐深氣田是中國(guó)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?lèi)型屬于火山巖氣藏。為了有效開(kāi)發(fā)該類(lèi)氣藏，先后開(kāi)展了露頭勘測(cè)、密井網(wǎng)解剖以及長(zhǎng)井段取心等研究，研究成果證實(shí)：大慶地區(qū)火山巖氣藏在地質(zhì)上具有儲(chǔ)層巖性、巖相類(lèi)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(duì)徐深氣田試氣、試采和試驗(yàn)區(qū)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)跟蹤研究的結(jié)果顯示：該類(lèi)火山巖氣藏在開(kāi)發(fā)動(dòng)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(dòng)態(tài)儲(chǔ)量差異大，出水類(lèi)型復(fù)雜多樣等特征。通過(guò)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(chǔ)層描述、地質(zhì)建模、產(chǎn)能評(píng)價(jià)、水平井開(kāi)發(fā)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及壓裂增產(chǎn)等方面的實(shí)踐成果，形成了一套適用于該區(qū)火山巖氣藏的開(kāi)發(fā)對(duì)策：①深化火山巖氣藏地質(zhì)規(guī)律認(rèn)識(shí)；②開(kāi)展產(chǎn)能評(píng)價(jià)技術(shù)研究，完善技術(shù)手段；③優(yōu)化直井設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層區(qū)塊有效開(kāi)發(fā)；④“整體考慮，分類(lèi)治理”，實(shí)現(xiàn)有效控水；⑤開(kāi)展水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)攻關(guān)，探索火山巖氣藏開(kāi)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(kāi)發(fā)特征；開(kāi)發(fā)對(duì)策；優(yōu)化直井設(shè)計(jì)；水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)
1 徐深氣田火山巖氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)特征
    基于松遼盆地徐深氣田主體區(qū)塊的開(kāi)發(fā)資料，結(jié)合火山巖露頭勘測(cè)、密井網(wǎng)解剖、重點(diǎn)評(píng)價(jià)井長(zhǎng)井段取心等工作的認(rèn)識(shí)，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(chǔ)層地質(zhì)特征；同時(shí)通過(guò)對(duì)試氣、試采和試驗(yàn)區(qū)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)的跟蹤研究，逐步認(rèn)識(shí)了該區(qū)火山巖氣藏的開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)特征[1～7]。主要表現(xiàn)在以下6個(gè)方面：
1.1 火山巖儲(chǔ)層巖性、巖相類(lèi)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(lèi)8亞類(lèi)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(chǔ)層巖性?；鹕綆r相可分為5類(lèi)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(chǔ)層巖相。
    從徐深氣田營(yíng)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?xún)H在汪深1區(qū)塊及徐深氣田南部個(gè)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(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)
    火山巖儲(chǔ)層類(lèi)型的平面分布預(yù)測(cè)顯示，徐深氣田火山巖儲(chǔ)層總體以低產(chǎn)儲(chǔ)層為主，較高產(chǎn)的儲(chǔ)層僅在局部少量發(fā)育，不同區(qū)塊間儲(chǔ)層平面分布連續(xù)性差；儲(chǔ)層橫向連續(xù)性差、變化快，火山巖儲(chǔ)層物性縱向變化快，有利儲(chǔ)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(yíng)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(gè)火山巖體內(nèi)，又發(fā)育多個(gè)氣水系統(tǒng)。處于構(gòu)造高部位、物性好、裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層則富氣高產(chǎn)；在構(gòu)造相對(duì)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(jì)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(chǔ)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(duì)集中[3～4]。
1.5 單井控制的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量差異大
    根據(jù)34口井的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為(0.1～19.2)×108m3，平均為3.45×108m3。其中先發(fā)現(xiàn)的探明儲(chǔ)量區(qū)內(nèi)井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量為(0.19～19.2)×108m3，平均為4.2×108m3，后發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量區(qū)內(nèi)井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)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(lèi)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(lèi)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(kāi)發(fā)對(duì)策
2.1 深化火山巖氣藏地質(zhì)規(guī)律認(rèn)識(shí)[6]
    1) 通過(guò)野外露頭勘測(cè)+密井網(wǎng)解剖，在巖性巖相序列特征、展布規(guī)模、有利儲(chǔ)層控制岡素和裂縫發(fā)育特征等方面取得了深入認(rèn)識(shí)。
    2) 開(kāi)展野外露頭觀測(cè)和一系列室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，揭示了儲(chǔ)集結(jié)構(gòu)與滲流特征。
    3) 針對(duì)徐深氣田火山巖成因特點(diǎn)，建立有利儲(chǔ)層分類(lèi)預(yù)測(cè)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(guò)建立火山噴發(fā)模式和儲(chǔ)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(kāi)發(fā)井部署與隨鉆跟蹤調(diào)整。
    4) 開(kāi)展地震新技術(shù)攻關(guān)，探索預(yù)測(cè)火山巖儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”的方法。
2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)儲(chǔ)層有效開(kāi)發(fā)
2.2.1開(kāi)展產(chǎn)能評(píng)價(jià)技術(shù)研究，完善技術(shù)手段
    通過(guò)開(kāi)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(píng)價(jià)技術(shù)，不僅落實(shí)了單井初期產(chǎn)量，認(rèn)識(shí)了儲(chǔ)層形態(tài)、規(guī)模及主要參數(shù)，評(píng)價(jià)了井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與穩(wěn)產(chǎn)能力，同時(shí)提高了方案的產(chǎn)能設(shè)計(jì)水平，為氣藏合理開(kāi)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(píng)價(jià)技術(shù)流程
采用修正等時(shí)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(chǔ)層動(dòng)態(tài)描述，確定氣井井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量；在此基礎(chǔ)上結(jié)合儲(chǔ)層物性及氣井穩(wěn)產(chǎn)情況，確定整個(gè)氣藏的合理產(chǎn)能及規(guī)模(圖1)。
 

2.2.1.2 產(chǎn)能評(píng)價(jià)
    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(dòng)態(tài)特征，對(duì)系統(tǒng)試采的井進(jìn)行了分類(lèi)評(píng)價(jià)。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(kāi)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(shí)合理產(chǎn)量(圖2、3)。

2.2.2優(yōu)化直井設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層區(qū)塊有效開(kāi)發(fā)
2.2.2.1 優(yōu)選儲(chǔ)層多項(xiàng)動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)，建立有效儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
    有效儲(chǔ)層中Ⅰ類(lèi)僅在少部分井區(qū)分布，以Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為主。
2.2.2.2 直井設(shè)計(jì)以動(dòng)用Ⅰ、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層為主，利用高滲透部位開(kāi)采低滲透部位儲(chǔ)層
    以動(dòng)用Ⅰ、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層為主，通過(guò)考慮啟動(dòng)壓力梯度、壓裂縫半長(zhǎng)、不穩(wěn)定試井、經(jīng)濟(jì)極限、類(lèi)比法(日本火山巖氣藏)等來(lái)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(lèi)治理”，實(shí)現(xiàn)有效控水
    1) 對(duì)已出水井，根據(jù)其出水類(lèi)型和機(jī)理采取有針對(duì)性的治水措施。針對(duì)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(duì)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(shí)，應(yīng)適時(shí)采取排水采氣措施。
    2) 對(duì)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(zhǎng)無(wú)水采氣期。
2.3 開(kāi)展水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)攻關(guān)，探索火山巖氣藏開(kāi)發(fā)新模式
    針對(duì)部分Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為主井區(qū)采用單一的直井開(kāi)發(fā)難以有效動(dòng)用的情況，開(kāi)展火山巖儲(chǔ)層水平井先導(dǎo)性開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，探索應(yīng)用水平井技術(shù)提高這類(lèi)氣藏單井產(chǎn)能、井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量和控制底水、提高氣田整體開(kāi)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(jì)
2.3.1.1 火山巖氣藏水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)流程
    在儲(chǔ)層適應(yīng)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)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(shí)進(jìn)行水平段長(zhǎng)度等氣藏工程設(shè)計(jì)論證；最后綜合考慮火山巖地震響應(yīng)等實(shí)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(cè)
    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(cè)帶來(lái)了很大的困難?？紤]火山巖氣藏儲(chǔ)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(cè)方法；實(shí)例應(yīng)用表明提高了產(chǎn)能預(yù)測(cè)精度，為火山巖氣藏水平井設(shè)計(jì)及產(chǎn)能評(píng)價(jià)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(chǔ)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(tái)，實(shí)現(xiàn)了多井遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向，保證了儲(chǔ)層高鉆遇率。
    在水平井鉆井過(guò)程中，采用斯倫貝謝LWD隨鉆近鉆頭測(cè)試儀進(jìn)行隨鉆測(cè)井；在鉆井跟蹤調(diào)整過(guò)程中，地質(zhì)導(dǎo)向人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)掌控鉆井運(yùn)行參數(shù)、地質(zhì)錄井參數(shù)和隨鉆測(cè)試參數(shù)，實(shí)時(shí)修正三維地質(zhì)模型；依據(jù)鉆井、錄井和隨鉆測(cè)井等信息，結(jié)合三維地質(zhì)模型，綜合判定鉆遇儲(chǔ)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(chǔ)層改造工藝
2.3.2.1 針對(duì)工類(lèi)儲(chǔ)層形成了水平井篩管完井工藝技術(shù)
    對(duì)于Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層，如果氣測(cè)顯示好、鉆遇高滲透帶或裂縫發(fā)育帶，預(yù)計(jì)自然產(chǎn)能達(dá)到設(shè)計(jì)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(duì)Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層，優(yōu)選了火山巖水平井儲(chǔ)層改造工藝
    對(duì)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(shí)施，管串無(wú)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(xiǎn)性低，壓裂段數(shù)可以根據(jù)鉆遇儲(chǔ)層優(yōu)選，可以控制裂縫啟裂初始方向等優(yōu)點(diǎn)；對(duì)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(zhǎng)，與天然裂縫、儲(chǔ)層接觸面積大，有利于提高單井產(chǎn)量，且可對(duì)全井進(jìn)行分段控制等優(yōu)點(diǎn)。
2.3.3采用水平井開(kāi)發(fā)火山巖氣藏取得明顯的增產(chǎn)效果
    以鉆遇工類(lèi)火山巖儲(chǔ)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(jì)開(kāi)井644d，日產(chǎn)氣穩(wěn)定在30×104m3；以鉆遇Ⅱ、Ⅲ類(lèi)火山巖儲(chǔ)層為主的E-P1井壓后試氣獲得重大突破，無(wú)阻流量超過(guò)100×104m3。
    通過(guò)開(kāi)展氣藏地質(zhì)、三維地質(zhì)建模、儲(chǔ)層地質(zhì)條件適應(yīng)性評(píng)價(jià)、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(kāi)發(fā)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。與直井對(duì)比，采用水平井技術(shù)開(kāi)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(guò)開(kāi)發(fā)實(shí)踐及前期評(píng)價(jià)研究表明，對(duì)該地區(qū)火山巖氣藏開(kāi)展的地質(zhì)與開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)特征描述是客觀的。
    2) 開(kāi)發(fā)實(shí)踐證明，該地區(qū)應(yīng)用的儲(chǔ)層描述、地質(zhì)建模、產(chǎn)能評(píng)價(jià)、水平井開(kāi)發(fā)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及壓裂增產(chǎn)等火山巖氣藏開(kāi)發(fā)對(duì)策是合理有效的。
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(本文作者：徐正順 房寶財(cái) 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)