蘇里格氣田水平井整體開發(fā)區(qū)開發(fā)技術研究

萬單夫，黃文芳，李躍剛，張 吉，王 龍，劉 平

（1.中國石油長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西西安 710018；2.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

蘇里格氣田盒8 氣藏為典型的大型緩坡型三角洲背景下的辮狀河沉積，受物源供給、河道遷移、水動力變化等因素影響儲層空間變化快、非均質強。生產動態(tài)顯示蘇里格直井產量僅1萬立方米/天，這給氣田持續(xù)發(fā)展帶來了很大壓力。2007-2009年長慶油田公司水平井試驗取得階段突破，水平段長度和有效儲層長度不斷刷新，有效儲層鉆遇率從評價初期的23.9%提高到60%左右；試氣無阻流量不斷攀升，從初期的2萬立方米/天提高到目前的45萬立方米/天左右。截至2011年年底，蘇里格氣田完鉆水平井237口，投產水平井168口，水平井投產井數占總井數的二十分之一，日產天然氣達到900萬立方米，約占蘇里格氣田總產量的五分之一。水平井開發(fā)是提高單井產量，提升氣田開發(fā)效益有效途徑。

1 水平井整體開發(fā)區(qū)優(yōu)選及開發(fā)思路

目前認為辮狀河可發(fā)育于河流源頭到入湖的任何區(qū)域，由于發(fā)育環(huán)境的差異，其沉積特征往往存在較大的差異[1]。Miall 共劃分了6 種辮狀河類型[2]，分別是特羅爾海姆型（TRollheim）、斯科特型（Scott）、東杰克型（Donjek）、普拉特型（platte）、比喬型（Bijou）。蘇里格氣田盒8 段辮狀河心灘巖性以灰-灰白色含礫粗砂巖、中-粗砂巖等粗碎屑巖為主，巖性剖面正旋回特征的不明顯。水動力較強，河道的下切侵蝕能量較強，底部一般發(fā)育底礫巖，具沖刷面，與下伏泥巖突變接觸，自然伽馬曲線多為低值平滑箱型。這與Maill 所描述的南薩斯喀徹溫型辮狀河沉積相似[3]，即底部為一定厚度的礫巖，僅占心灘的一少部分（礫石厚度＜10%），其余主要為槽狀交錯層理中粗砂巖，夾有不同比例的板狀交錯層理、平行層理粗砂巖，波痕紋層細砂巖，并以向上變細、變薄的層序排列。

1.1 整體開發(fā)區(qū)的優(yōu)選

水平井開發(fā)其本身對油氣藏本身有一定要求，并非每一個氣田開發(fā)都適合設計水平井，而是必須符合一定的地質條件。其中，蘇里格氣田滿足水平井實施的主要條件為：（1）儲層主力含氣小層較為發(fā)育，儲層規(guī)模占優(yōu)；（2）區(qū)塊內有一定骨架井控制，地震預測儲層好，橫向展布相對穩(wěn)定；（3）目的氣層構造落實；（4）鄰井產量較高；（5）水平段延伸方向及長度滿足目前井網井距。按照蘇里格氣田水平井開發(fā)的五項地質條件，結合不同區(qū)帶目前地質認識，在相對富集區(qū)內開展精細研究，優(yōu)選水平井開發(fā)區(qū)。

1.1.1 緩坡型三角洲沉積背景下落實主河道砂體 河道帶砂體并不是某一瞬間或單一河流旋回沉積過程產物，它的沉積往往是由多個單河道砂體在側向上、縱向上和垂向上連續(xù)疊置組成的復合河道帶砂體[4]。在這樣的河道帶內，有效層往往也呈相互疊置的厚層塊狀或多層段分布，有效層厚度要比那些長期處于河道間的區(qū)域發(fā)育得多。通過地震綜合評價和骨架井的實施，基本控制主河道砂體的走向、寬度，落實主河道砂體的平面分布。

1.1.2 優(yōu)選區(qū)塊氣層縱向發(fā)育相對集中 地震現有分辨率條件下（時間分辨率僅為20～25 m），地震只能識別出一個多旋回疊加的砂體，對于水平井實施目標層位盒8 小層的砂體及有效砂體地震無法做到準確識別。根據水平井實施地質條件，要求在水平井選區(qū)時完鉆井有效儲層縱向相對集中、橫向分布穩(wěn)定。

2 水平井整體開發(fā)區(qū)綜合地質研究

通過骨架井的實施，結合地震預測成果圖，對整體開發(fā)區(qū)構造、沉積、砂體及有效砂體等地質研究是水平井整體開發(fā)的基礎。在地質研究前，首先對該區(qū)完鉆井進行小層劃分，地層對比按照“先尋找區(qū)域標志層，再尋找輔助標志層；先對大段，再對小段；旋回控制，參考厚度；多井對比，全區(qū)閉合”的原則進行。通過地層對比分析認為盒8 段各小層分布穩(wěn)定，厚度變化較小。

2.1 構造特征

本區(qū)構造繼承了鄂爾多斯區(qū)域構造特征，北東高-南西低的西傾單斜背景上發(fā)育多排鼻狀構造[5]。通過精細刻畫小層構造認為盒8下頂、底部構造之間存在明顯的繼承性，鼻隆起幅度一般10 m 左右，鼻寬為2～3 km。

2.2 沉積相研究

辮狀河沉積可劃分為河道和洪泛沉積兩個亞相。辮狀河道沉積根據其成因可細分為河床滯留沉積、心灘、河道充填、廢棄河道及落淤層[6]。結合蘇里格氣田盒8 段儲層地質特征，分析認為各個微相空間展布情況（見圖1）。

心灘：辮狀河沉積的主體，也是油氣主要儲集體。根據勝利Ⅰ號心灘的研究成果[7]，辮狀河心灘在平面上呈兩頭窄、中部寬的菱形。縱、橫剖面上，心灘呈底平、頂凸的透鏡狀，頂部窄底部寬。

河床滯留沉積：由砂質沉積物充填水道形成，通常分布于心灘之間，也可分布于心灘之上。

河道充填：是當期活動的水道在后期由于基準面下降或湖平面上升，細砂質、粉砂質或泥質充填河道形成，一般不能形成有效儲層。

廢棄河道：水道廢棄后，以泥質為主的沉積物充填其中形成；落淤層：洪水后，心灘頂部沉積的薄層泥巖。

圖1 松花江松原菜園子段沉積微相分布模式圖Fig.1 Sedimentary microfacies distribution ideograph for SongYuan garden section of the songhua river

2.3 沉積相平面特征

蘇S 水平井整體開發(fā)區(qū)盒8下小層河道呈南北條帶狀展布，盒8下1 小層主要發(fā)育辮狀河道、心灘微相，發(fā)育南北向辮狀河道兩條，寬度2.0～4.0 km。西部心灘微相發(fā)育，心灘縱向互相切割、疊置，橫向拼接，發(fā)育規(guī)模大。盒8下2 小層主要發(fā)育洪漫湖沼、辮狀河道沉積微相，發(fā)育南北向辮狀河道3 條，辮狀河道寬度1.0～2.0 km，心灘呈點狀分布，發(fā)育規(guī)模小（見圖2）。

2.4 砂體展布特征研究

受沉積的影響，蘇S 水平井整體開發(fā)區(qū)盒8下1 砂帶河道特征較盒8下2 特征明顯，砂帶寬度大。盒8下1 主要發(fā)育東西兩個砂帶，其中西砂帶厚度平均為13.5 m，最大為19.5 m。東砂帶相對較薄且河道寬度小，平均厚度大約為9.6 m，最大15.2 m，是水平井實施的目的層。盒8下2砂體展布特征主砂帶特征不明顯，厚度砂體呈零星塊狀分布，不適合水平井開發(fā)（見圖3）。

2.5 有效砂體展布特征研究

有效砂體是天然氣的高滲儲集體，水平井的鉆進目的是溝通多個有效砂體。蘇里格氣田的巖相類型中，只有粗砂巖、含礫粗砂巖等粗砂巖相可形成有效儲層。這些粗砂巖相的分布受微相控制，主要分布在心灘的主體和河道充填的下部。根據巖心資料統(tǒng)計，心灘與河道下部粗巖相占砂巖總厚度的35%～40%；其中心灘占粗巖相的75%左右，河道下部占粗巖相的25%左右。

心灘—粗砂巖相：根據蘇里格加密井區(qū)蘇S 井區(qū)的單個心灘的厚度從1～8 m 不等，主要在2～6 m；寬度從300～1000 m 不等，主要在400～800 m；長度從400～1600 m 不等，主要在900～1200 m。內部由多個垂向加積體構成，加積體層面接近平行，單個加積體內部均質程度較高。

河道充填下部—粗砂巖相：位于河道充填砂體的下部，向上變?yōu)橹屑毶皫r沉積，粗砂巖相厚度一般小于2 m，占砂巖總厚度的8%～10%。河道充填序列以中細砂巖為主，內部常有泥質夾層。

3 水平井整體部署及優(yōu)化設計技術

3.1 水平井整體部署

圖2 蘇S 水平井整體開發(fā)區(qū)盒8下2、盒8下1 小層沉積相平面圖Fig.2 He8下2、He8下1 sedimentary facies plan of SueS horizontal well overall development zone

圖3 蘇S 水平井整體開發(fā)區(qū)盒下2、盒8下1 小層砂體平面圖Fig.3 He8下2、He8下1 sand body plan of SueS horizontal well overall development zone

蘇里格氣田大面積的緩坡型三角洲沉積，受古地形和物源供給影響，河道砂帶的寬度小，變化大。同時河道沉積主體心灘在不同的井區(qū)其沉積規(guī)模變化較大。在水平井幾年的攻關經歷中，面對砂體和有效儲層變化大的特征，蘇里格氣田水平井形成自己獨特的部署思路。

3.1.1 混合井網井型 針對蘇里格氣田地質特征，在水平井部署初期，水平井部署注重骨架井的實施，利用骨架井高精度控制砂體和微幅度構造。隨著地質認識不斷提高，導向技術的不斷積累和完善，逐步轉向少實施骨架井，盡量多實施水平井，整體研究、整體部署的開發(fā)思路。

骨架井是落實河道帶，提供水平井實施井場；直井、叢式井是精細刻畫小層儲層展布，為水平井設計提供依據，兼顧其它含氣層位，提高儲層垂向動用程度；水平井提高單井產量，提升氣田開發(fā)水平。

骨架井具體分成基準井和控制井，基準井是與水平井同井場的骨架井，而控制井是水平段延伸方向一口骨架井。在初期水平井部署需基準井和控制井，這為水平井的部署和實施提供有效保障。隨著水平井的工作量不斷增加，水平井的導向技術成熟，逐步取消基準井或控制井已成為趨勢（見圖4）。

圖4 蘇里格氣田水平井井網井型示意圖Fig.4 Horizontal well pattern and well type diagram of Sulige gas field

3.1.2 水平井整體部署 水平井整體部署主要考慮三個因素：（1）目的層砂體厚度大，橫向分布穩(wěn)定；（2）水平段延伸方向及長度滿足目前井網井距；（3）鄰近直井產量較高。結合地質綜合研究成果及混合井網結構，蘇S 井區(qū)在盒8下1 部署水平井50口，水平井可建產能8.2億立方米（見圖5）。

圖5 蘇里格氣田蘇S 水平井整體開發(fā)區(qū)部署圖Fig.5 Deployment diagram for Sue S horizontal well overall development zone of Sulige gas field

3.2 水平井優(yōu)化設計

水平井地質設計是一個非常重要的環(huán)節(jié)。優(yōu)化設計主要根據地震預測、構造、儲層特征等方法優(yōu)化水平段在儲層中的鉆進軌跡，重點解決水平井段在平面上的軌跡、靶點方位、縱向上的位置等問題。相對于直井和常規(guī)定向井而言，水平井鉆井地質設計根本性的特點，就是突出精細，包括精細研究、大比例編圖和精細設計。

3.2.1 單砂體層段為單元，編制相應地質圖件 由于蘇里格氣田砂體多期疊置、大面積分布，儲層非均質性強，常規(guī)地質解剖所用的大層段砂層厚度圖、氣層厚度圖、頂面構造圖已不能滿足要求，應當在精細小層劃分的基礎上，編制單砂體厚度圖、氣層等值圖以及頂、底面構造圖等地質圖件，以此為依據，進行關鍵參數的設計。具體做法是六圖一表，即地震剖面、砂體厚度、氣層厚度圖、氣層頂面、底面構造圖、氣藏剖面圖、靶點預測表的設計方法。

3.2.2 水平井設計中使用地質圖件精度高 如構造圖、氣層厚度等值圖時，應當將以10 m 或5 m為間距的常規(guī)圖件進行數據加密，使之達到2 m 甚至0.5 m為間距的精度，在此基礎上取得相關技術參數。這樣的做法有兩點優(yōu)勢，一是可以避免在大間距圖件上讀數時人為隨意性引起的誤差，二是可以在數據加密的過程中促進認識的深化，從而更加精細的反映出水平井所在區(qū)域的微構造及油氣層變化，提高設計預測的符合率。

3.2.3 水平井設計中關鍵參數精度高 水平井井深數據、分層數據、靶點的構造或氣層深度數據等關鍵參數要比直井要求的精度更高，水平井目的層附近地層的分層數據應當以1 m為基數，靶點的深度數據以0.01 m為基數。其主要原因為水平井軌跡在到達預計的氣層靶點時，傾角在90°左右，短距離內調整余地小；同時避免調整軌跡的過程中出現較長的無效水平段。

3.3 水平井實施效果

水平井地質導向實施過程中，形成了強化“入靶與水平段”的兩個階段地質導向，堅持“測井、錄井與工程參數”三種資料結合，做好“沉積相、砂體、儲層構型和微幅度”四個方面分析，制定入靶階段的“入靶提前和入靶滯后”和水平段實施階段的“側向穿出、河道局部致密及頂部和底部穿出”的五種調整預案，取得效果良好。

目前，蘇S 水平井整體開發(fā)區(qū)完鉆水平井3口，平均水平段長度1035 m，砂巖鉆遇率90.2%，有效儲層鉆遇率69.2%。完試3口，其中2口井獲得百萬立方米高產。三口井已經分別于2011年6月、9月與12月投產，井均日產天然氣16萬立方米，井均累計產氣量950萬立方米。

4 結論

（1）受古地形和物源供給影響，辮狀河儲層內部結構復雜，其中心灘是辮狀河道沉積的主體，是河道內最有利的油氣儲集體；河道充填底部可形成有效儲層，但厚度薄，其余與廢棄河道相似，以細粒沉積為主；落淤層為洪泛期形成的薄層泥質沉積，可作為劃分辮狀河發(fā)育期次的依據。

（2）綜合地震地質資料，對水平井整體開發(fā)區(qū)進行整體研究，考慮骨架井和水平井進行整體部署，根據地質風險排序、分批實施，確保水平井整體有效開發(fā)。

（3）辮狀河河道砂體多為多期河道垂向疊置而成，水平井設計各類圖件需分期次、高精度為原則，水平井優(yōu)化的這些措施有助于提高水平井鉆遇率，提高水平井實施效果，其核心是“六圖一表”水平井設計技術。

（4）蘇里格氣田局部河道砂體儲層厚度大，分布相對集中，可實現水平井整體開發(fā)。是蘇里格轉變開發(fā)思路，提高單井產量的有效途徑。

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