□付豫蓉 馬獻(xiàn)珍 賈春曉 任廣磊 趙 茜

“每當(dāng)大牛地氣田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)形勢出現(xiàn)吃緊的關(guān)鍵時(shí)期，總能迎來新的轉(zhuǎn)機(jī)?！比A北油氣采氣一廠地質(zhì)研究所所長張家偉說。

大牛地氣田在歷經(jīng)十幾年規(guī)模開發(fā)后，建成氣井2000余口，按照早期復(fù)合砂體氣藏認(rèn)識，氣田加密調(diào)整井部署已沒有“立足之地”，尤其是2017~2018年，每年新建年產(chǎn)能僅1億~1.5億立方米，不能支撐氣田穩(wěn)產(chǎn)?！?018年底，我們開始立項(xiàng)研究單砂體刻畫技術(shù)并成功應(yīng)用，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，扭轉(zhuǎn)了氣田快速遞減趨勢，新建年產(chǎn)能12.7億立方米，支撐氣田硬穩(wěn)產(chǎn)30億立方米?！睆埣覀フf。

大牛地氣田冬季鉆井施工場景。董鵬飛 影

新技術(shù)帶來新轉(zhuǎn)機(jī)

大牛地氣田具有低壓、低滲、低豐度、低產(chǎn)特性，屬于非常規(guī)致密砂巖氣藏，穩(wěn)產(chǎn)難度大，綜合遞減率高。在氣田開發(fā)初期，科研人員把氣田分為盒1、盒2、山1、山2等7個(gè)氣藏14套復(fù)合砂體，依據(jù)“先肥后瘦”原則，運(yùn)用“直井單采”和“直井多層合采”，對優(yōu)質(zhì)的Ⅰ、Ⅱ類儲層進(jìn)行了有效開發(fā)。接著，他們針對次級的Ⅲ、Ⅳ類儲層，運(yùn)用水平井技術(shù)，也實(shí)現(xiàn)了效益開發(fā)。大牛地氣田年產(chǎn)氣量逐年增加，2014年產(chǎn)氣40億立方米。

“這期間我們一直運(yùn)用復(fù)合砂體的理念部署井位，均獲得了預(yù)期產(chǎn)量。”華北油氣勘探開發(fā)研究院大牛地天然氣所所長李曉慧介紹，隨著油氣開發(fā)持續(xù)深入，儲層內(nèi)部剩余氣分布變得更為零散與復(fù)雜，層間、平面儲量動用不清，復(fù)合砂體刻畫已經(jīng)不能滿足開發(fā)調(diào)整需求。

2017年，華北油氣部署了一批新井，但效果未達(dá)預(yù)期。2018年底，單砂體刻畫技術(shù)研究全面展開。

2019年，科研人員加快對全氣田、全層系單砂體的精細(xì)描述。他們整理、分析了氣田1800余口井的數(shù)據(jù)，從中歸攏砂體表征的數(shù)據(jù)，完成單砂體劃分，將縱向14個(gè)小層細(xì)分為29個(gè)單砂體，實(shí)現(xiàn)全區(qū)閉合，完成主力目的層單砂體刻畫。這相當(dāng)于把一整棟大樓重新劃分隔間、改造裝修，難度與復(fù)雜程度可想而知。

正是在單砂體刻畫的基礎(chǔ)上，科研人員評價(jià)出了井網(wǎng)未控型儲量6.8億立方米，加密調(diào)整可新增年產(chǎn)能0.37億立方米；評價(jià)出井控未動型儲量33億立方米，補(bǔ)孔合采可新增年產(chǎn)能0.55億立方米。

隨著該技術(shù)不斷修正和完善，目前已完成了從點(diǎn)到線、面，再到立體的升級，形成了三維立體構(gòu)型，客觀展示出氣藏的展布方向，為井位部署提供支撐。

精準(zhǔn)定位加密調(diào)整井

打開大牛地氣田氣井分布圖，井位密密麻麻，要如何在這些氣井中間部署加密調(diào)整井成為難題。

大66井區(qū)為Ⅱ、Ⅲ類儲量疊合區(qū)，具有縱向?qū)游欢?、單層氣層薄、連片性差的特點(diǎn)。開發(fā)初期，以直井“多層合采”開發(fā)方式為主，整體來看井網(wǎng)控制程度高，但層間動用差異大，規(guī)模開發(fā)后剩余氣呈碎片化分布。

為“吃干榨凈”剩余氣，科研人員創(chuàng)新思維，開展“小井組、小網(wǎng)格”建模數(shù)模一體化剩余氣研究，分析多層合采氣藏的層間動用差異及平面波及狀況，探索形成“小區(qū)域集中攻關(guān)、多層系立體部署、儲量極致動用”的思路，分別部署兩口水平井和一口定向井，實(shí)現(xiàn)了對該井組區(qū)域盒3、盒1、山2、太2、太1等層系剩余儲量的充分控制，將剩余氣“一網(wǎng)打盡”。采用三井式混合井型加密井組開發(fā)至今，大66井區(qū)累計(jì)產(chǎn)氣3378萬立方米，平均日產(chǎn)氣8.1萬立方米。

大12井區(qū)為水平井加密區(qū)，水平井在施工過程中，其井眼軌跡在進(jìn)入水平段之前要有一個(gè)造斜段，井口與著陸點(diǎn)一般有300~350米靶前距，存在剩余氣。2022年，華北油氣在水平井DPT-30井與DPT-48井靶前距之間的太2層，部署了加密井D12P-95井，試獲日產(chǎn)氣2萬立方米。

還有一種情況是井間加密，早期部署的水平井井距為500米，在水平段尾端會出現(xiàn)壓裂改造不到位的情況。為挖潛這部分剩余氣，2022年，科研人員在DPT-16井與DPT-42井針對太2層部署了加密井D12P-74井，采用1000米水平段錯(cuò)位設(shè)計(jì)，將井距調(diào)整為300米，獲得了預(yù)期產(chǎn)量。

在外擴(kuò)區(qū)塊，科研人員依據(jù)單砂體展布方向，判定有充分的剩余資源，在大70井區(qū)部署了水平井小井組D70-P1井、D70-P2井、D70-P3井，其水平段目的層分別是山1-1、山1-2和山1-3，這些氣層均在較窄的河道內(nèi)。單砂體刻畫技術(shù)將這些1~5米厚的“甜點(diǎn)”刻畫出來，為井位部署提供了支撐。

措施挖潛“喚醒”低效井

大牛地氣田已開發(fā)的層位儲量逐步減少，每年都會產(chǎn)生部分低效、無效的氣井，甄別具有儲量潛力的氣井成為精細(xì)化勘探開發(fā)的重要任務(wù)。隨著單砂體刻畫技術(shù)逐步成熟，哪里存在什么類型的剩余氣也清晰起來。

2019年，華北油氣勘探開發(fā)研究院大牛地天然氣所整理出一大批低效、關(guān)停的老井進(jìn)行挖潛。

D1-1-144井是2006年投產(chǎn)的氣井，原來的生產(chǎn)層位是盒3、太2層?？蒲腥藛T通過研究認(rèn)為其他未動用氣層具有較好的儲量潛力，于是決定重新下入套管，對未動用的盒1、盒2、山1氣層進(jìn)行壓裂改造，該井投產(chǎn)后，日增產(chǎn)氣4400立方米。

華北采氣一廠生產(chǎn)技術(shù)室副主任王排營說：“使用這種方法治理氣井的效果有時(shí)相當(dāng)于施工一口新井，但成本只有新井的50%。”

DK13-FP8井是2020年部署在下古生界的定向井，因產(chǎn)氣量較低沒有投產(chǎn)，一直處于關(guān)停狀態(tài)。科研人員按照地質(zhì)評價(jià)有潛力、工程工藝有對策、經(jīng)濟(jì)評價(jià)有效益的原則，類比鄰井儲層特征，認(rèn)為該井上古生界氣層具有潛力。通過封堵下古生界氣層，上返打開上古生界山1、盒3氣層，DK13-FP8井日產(chǎn)氣2.3萬立方米。

“針對這個(gè)類型井筒條件完好的關(guān)停井，下一步我們計(jì)劃利用開窗側(cè)鉆技術(shù)，在井筒上鉆一個(gè)新井眼，直達(dá)目的層。”王排營說。

華北油氣采氣員工在調(diào)整輸氣管線運(yùn)行流程。付豫蓉 攝

支撐氣田立體開發(fā)

“這是大牛地和東勝氣田的第83個(gè)井組，一個(gè)井組平臺上可以施工多口單井，這些井眼軌跡像大樹的根一樣，分別扎到不同的氣藏層位，通過立體開發(fā)把天然氣采出來?！闭诰M施工的華北五普鉆井隊(duì)隊(duì)長邢大偉介紹。

叢式井組立體開發(fā)具有大幅度降本、集約化環(huán)保、多層系增儲等諸多優(yōu)勢。但鄂爾多斯盆地致密低滲油氣藏儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)、河道較窄，“甜點(diǎn)”分布零散。

“由于整體動用難度較大，我們進(jìn)一步推廣井組立體開發(fā)模式，攻關(guān)鉆井軌跡控制、精準(zhǔn)導(dǎo)向及儲層保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，使其能夠適應(yīng)氣藏開發(fā)，將零散的‘珍珠’精準(zhǔn)穿起來?！比A北油氣石油工程技術(shù)研究院院長王翔說。

“我們依據(jù)單砂體刻畫研究，建立不同沉積類型砂體的構(gòu)型模式，形成三維精細(xì)表征技術(shù)，使氣藏空間展布更加直觀，部署井位時(shí)做到有的放矢。”華北油氣勘探開發(fā)研究院油氣田開發(fā)專家閆淑紅介紹。

目前，大牛地氣田可以在同一個(gè)井組平臺上部署三維水平井、魚鉤狀井等各種復(fù)雜軌跡的開發(fā)井，實(shí)現(xiàn)儲量動用最大化。

“一段一策”指引壓裂改造

壓裂作業(yè)是致密砂巖氣提高單井產(chǎn)量的有效手段。以復(fù)合砂體理念部署井位時(shí)，科研人員認(rèn)為只要在砂體中壓裂就可以溝通氣層，而實(shí)際上會因隔夾層存在遺漏含氣砂體。

單砂體刻畫技術(shù)應(yīng)用后，壓裂作業(yè)更具針對性，可根據(jù)單砂體“甜點(diǎn)”的外部形態(tài)、體積、內(nèi)部構(gòu)型等，有目標(biāo)、有方向地設(shè)計(jì)壓裂段間距、壓裂規(guī)模、控逢高、造長縫等參數(shù)。“早期設(shè)計(jì)水平井水平段的段間距是100米左右，后來發(fā)現(xiàn)氣層之間有隔夾層，造成壓裂改造不充分，效果差，之后就按照砂體構(gòu)型規(guī)模將段間距優(yōu)化為30~50米?！遍Z淑紅說。

通過不斷探索，他們以剩余氣充分動用為目標(biāo)，總結(jié)出“一段一策，合理布縫”的施工模式：當(dāng)遇到縱向上的疊加層，就適當(dāng)增加壓裂縫高，盡可能溝通更多氣層；當(dāng)氣層橫向延伸較長，就運(yùn)用能夠造長縫的壓裂工藝；當(dāng)遇到顯示效果差的氣層，就縮小壓裂規(guī)模，或者不壓裂。

根據(jù)單砂體刻畫情況有針對性地實(shí)施“大規(guī)模、密切割”壓裂方式，壓裂改造見到明顯效果，水平井平均單井日產(chǎn)量達(dá)到3.5萬立方米，單井井控儲量提高50%。

大牛地氣田分流河道砂體展布模式圖 郭萌萌 提供

新聞會客廳

華北油氣首席專家、油氣開發(fā)管理部經(jīng)理 王國壯

石油勘探開發(fā)研究院華北地區(qū)勘探開發(fā)研究中心黨支部書記、副經(jīng)理 嚴(yán) 謹(jǐn)

問：什么是致密氣？有何特點(diǎn)？

王國壯：致密砂巖氣藏（簡稱：致密氣）在世界各大含油氣盆地廣泛分布，是重要的天然氣藏類型之一。根據(jù)第四次油氣資源評價(jià)結(jié)果，我國陸上致密氣總資源量21.85萬億立方米，其中鄂爾多斯盆地上古生界致密氣資源量13.3萬億立方米，占全國的60%。

我國致密儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，單個(gè)有效砂體規(guī)模小，呈孤立狀非均勻分布，低孔薄層導(dǎo)致三維地震儲層預(yù)測及“甜點(diǎn)”描述難度大，優(yōu)質(zhì)儲層難以發(fā)現(xiàn)。

因致密儲層孔喉細(xì)小，相當(dāng)比例的天然氣儲存于納米級儲集空間或非連通孔隙中，難以產(chǎn)出，儲量動用難度大。同時(shí)，由于儲層致密，天然氣充注過程中地層水驅(qū)替不充分，導(dǎo)致氣藏中除存在傳統(tǒng)意義上的“束縛水”外，還存在大量毛細(xì)管“滯留水”，在開采過程中會隨著生產(chǎn)壓差增大變成“可動水”，在氣藏中形成氣水兩相流，導(dǎo)致氣相滲透率降低。另外，致密儲層固有的啟動壓力梯度、強(qiáng)應(yīng)力敏感、水鎖等特性，都導(dǎo)致采收率降低。

嚴(yán) 謹(jǐn)：全球致密氣資源豐富，分布范圍十分廣泛，已成為非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域之一，但世界上尚無統(tǒng)一的致密氣標(biāo)準(zhǔn)和界限，不同國家根據(jù)不同時(shí)期的資源狀況、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件、稅收政策來確定其標(biāo)準(zhǔn)和界限。我國致密氣是指覆壓基質(zhì)滲透率小于或等于0.1毫達(dá)西的砂巖類氣層，單井一般無自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能低于工業(yè)氣流下限，但在一定經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)措施下可獲得工業(yè)天然氣產(chǎn)量。

1927年，致密氣最早發(fā)現(xiàn)于美國的圣胡安盆地。目前，全球已發(fā)現(xiàn)致密氣的盆地約70個(gè)，可采資源量209.7萬億立方米。我國自1971年發(fā)現(xiàn)川西中壩氣田之后開始致密氣研究，隨著地質(zhì)理論和開發(fā)技術(shù)不斷進(jìn)步，致密氣勘探開發(fā)取得了顯著進(jìn)展，已成為天然氣增儲上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。

問：當(dāng)前，中國石化致密氣勘探開發(fā)取得了哪些進(jìn)展？

嚴(yán) 謹(jǐn)：中國石化致密氣主要分布在鄂爾多斯和四川盆地，具有埋藏深度大、氣層厚度小、非均質(zhì)性強(qiáng)、含氣飽和度低、氣水關(guān)系復(fù)雜的地質(zhì)特征，開發(fā)具有“三低一快一長”的特點(diǎn)。近年來，中國石化以提高單井產(chǎn)量、降低開發(fā)成本為目標(biāo)，借鑒國外致密氣開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身致密氣的地質(zhì)特征，通過自主研發(fā)創(chuàng)新，形成了儲層“甜點(diǎn)”預(yù)測及有利區(qū)定量優(yōu)選、多層系多井型開發(fā)優(yōu)化、直井多層壓裂和水平井分段壓裂、排水采氣等關(guān)鍵技術(shù)，建成了新場、大牛地、中江、東勝等大型氣田，推動了致密氣的規(guī)模化開發(fā)。圍繞致密氣田長效穩(wěn)產(chǎn)，形成了致密氣藏剩余氣定量表征及綜合調(diào)整優(yōu)化技術(shù)系列，主要包括復(fù)雜沉積體系單砂體精細(xì)描述技術(shù)、基于致密儲層滲流特征的復(fù)雜剩余氣定量表征技術(shù)、井網(wǎng)立體調(diào)整優(yōu)化技術(shù)、全生命周期氣藏-井筒-地面一體化壓力利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大牛地、新場致密氣田長期穩(wěn)產(chǎn)。

問：致密氣勘探開發(fā)的下一步攻關(guān)方向是什么？

王國壯：一是持續(xù)加強(qiáng)三維地震采集、處理、解釋一體化，有效提升地震資料品質(zhì)，攻關(guān)形成不同類型致密儲層及“甜點(diǎn)”有效預(yù)測技術(shù)；二是加強(qiáng)地震地質(zhì)一體化，持續(xù)深化單砂體精細(xì)描述，建立接近氣藏實(shí)際的精細(xì)地質(zhì)模型，明確剩余氣空間分布特征，采取新井、側(cè)鉆、補(bǔ)孔等針對性措施精準(zhǔn)挖潛；三是深化不同類型氣井開采規(guī)律研究，優(yōu)化合理開采方式，持續(xù)深化不同開發(fā)階段有效排采技術(shù)研究與應(yīng)用，降低地層廢棄壓力。

鏈 接

單砂體刻畫是什么？

鄂爾多斯盆地成藏地質(zhì)條件復(fù)雜，部分地區(qū)致密氣呈現(xiàn)層數(shù)多、層薄、低滲背景下相對高滲的特點(diǎn)。把地層縱向上逐級細(xì)分，可以將復(fù)合的砂層組或油氣層組細(xì)分到單砂層。同一單砂層在平面上可以劃分為若干個(gè)（孤立的）單砂體，單砂體是指自身內(nèi)部垂向和平面連續(xù)，與其上、下砂體被泥巖等非滲透夾層分隔的砂體。

單砂體構(gòu)型研究、單砂體刻畫是大牛地氣田開發(fā)中后期儲層描述的重點(diǎn)，通過對儲層內(nèi)部不同級次單元要素進(jìn)行解剖，描述儲集層內(nèi)部的非均質(zhì)性，刻畫不同級次儲層構(gòu)成單元的單砂體幾何形態(tài)、規(guī)模、疊置關(guān)系等，實(shí)現(xiàn)剩余油氣的高效挖潛。

近幾年，華北油氣又綜合利用數(shù)字化平臺，通過井位圖導(dǎo)航，采用點(diǎn)、線、面、體多角度的地層對比形成三維立體的地層構(gòu)型，將單砂體存在位置、大小、走向等參數(shù)標(biāo)注清晰，科研人員可以直觀看到單砂體的展布方向，明確各類儲層平面展布特征，打造出“透明”氣藏，為剩余氣研究、井位部署提供技術(shù)支撐。

單砂體刻畫技術(shù)系列包括哪些內(nèi)容？

第一，垂向期次劃分技術(shù)，運(yùn)用數(shù)字化應(yīng)用平臺，在地層格架控制下，確定單砂體沉積期次劃分方案，實(shí)現(xiàn)全氣田期次劃分的吻合。

第二，成因機(jī)理研究技術(shù)，通過沉積分析及模擬、野外露頭觀測等，明確大牛地氣田上古生界儲層砂體構(gòu)型以辮狀河、三角洲平原分流河道、障壁島沉積為主，為單砂體構(gòu)型解剖指明了方向。

第三，構(gòu)型模式建立技術(shù)，在建立儲層成因模式的基礎(chǔ)上，弄清楚不同沉積類型單砂體的形態(tài)、規(guī)模、疊置關(guān)系及內(nèi)部構(gòu)型特征，精細(xì)刻畫儲層的空間展布。

第四，密井網(wǎng)構(gòu)型解剖技術(shù)，通過對密井網(wǎng)解剖，建立了露頭-巖芯-測井間的聯(lián)系，為精細(xì)描述單砂體的位置、形態(tài)、規(guī)模、疊置關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。

第五，精細(xì)定量表征技術(shù)，通過大量現(xiàn)代沉積、野外露頭觀測、巖芯描述的研究及1800余口氣井詳細(xì)對比，形成了以“垂向分期、曲線定位、側(cè)向劃界、心灘刻畫”為核心的構(gòu)型表征技術(shù)，為開展單砂體剩余氣三維定量表征和井網(wǎng)完善奠定基礎(chǔ)。

該技術(shù)的形成和應(yīng)用有何意義？

一是在砂體展布方面可由已知推未知。利用已鉆井資料，通過三維地質(zhì)建模分析，開展沉積模擬、密井網(wǎng)解剖，可以明確未鉆井區(qū)域有效砂體展布特征，量化不同類型單砂體發(fā)育規(guī)模的關(guān)鍵參數(shù)，精細(xì)預(yù)測井間儲層展布，指導(dǎo)井位的實(shí)鉆跟蹤調(diào)整。

二是明確剩余氣挖潛對策。通過單砂體精細(xì)表征及數(shù)值模擬，可以按照壓力波及范圍和層內(nèi)阻流帶、層間阻隔層特征，將剩余氣細(xì)分為井網(wǎng)未控型、井間未波及型、滲流阻隔型、層間未控型、層間未打開型、層間干擾型等6類，結(jié)合地層壓力監(jiān)測資料，明確不同開發(fā)單元的剩余氣分布模式與挖潛方向。

三是指導(dǎo)鉆井、壓裂現(xiàn)場施工?；趩紊绑w描述成果，分析有效砂體疊置特征，通過“建模數(shù)模一體化”動態(tài)模擬與效益比選，“地質(zhì)工程一體化”優(yōu)化不同砂體疊置模式下的水平井軌跡設(shè)計(jì)，制定優(yōu)化地質(zhì)、工程“雙甜點(diǎn)”壓裂改造方案，提高單井產(chǎn)能。

（毛 嚴(yán) 整理）