戶部寨氣田提高開發效果的思考和思路

摘要：本文結合戶部寨氣田儲層特征和發育裂縫的特點，從提高開發效益的角度，對戶部寨氣田如何提高開發效果進行了思考，并提出了一些思路。從鉆井工程方面提出了水平井的部署，指出了井眼軌跡走向，從儲層改造方面探討了重復壓裂的必要性，從裂縫方面提出了裂縫水淹井的下步挖潛方向，從井筒維護方面否定了復合防鹽措施的可行性，最后對軟件的應用提出了一些想法。

關鍵詞：戶部寨氣田；重復壓裂；水平井

當前，戶部寨氣田低能低產，難道是戶部寨氣田的真實開發水平？或者說這種低品質儲量，只有維持較低的采收率？按照以前逐層上返的開發模式，似乎可供壓裂的層很少，按照前期研究“剩余儲量多而分布零散”的結論，措施效益差，改造風險很大。

戶部寨氣田有儲量而產量低，是當前困擾我們的難題。從地質和工程相結合的角度，談一些想法和建議，明確下步攻關方向，繼續開展技術試驗。

一、水平井和多段分層壓裂

（一）部署水平井的必要性。2007年大型壓裂試驗失敗后，在新井部署和儲層改造方面，戶部寨氣田4年以來沒有取得明顯突破。2011年10月白廟平1井多段壓裂試驗成功后，為致密砂巖氣藏的開發又燃起了一線希望。目前國內外的研究和應用表明，采取打水平井結合多段壓裂，將成為近幾年乃至較長時間內致密砂巖氣田增儲上產的重點。

統計歷年新井累產氣情況表明，戶部寨氣田絕大部分新井效益差，按照單井累產氣2500萬方保本計算，76%氣井累產氣僅17%。低效井的井數多，效益差，使得后續挖潛風險和難度增大。

表1-1 單井累產氣與合計累產氣比例

前期主要采取了打定向井結合逐層上返壓裂的開發方式，只在裂縫發育區取得了較好的效果。但是，新井能夠打到裂縫并能取得一定的開采效益，僅有部1-2、部1-9、部1-12和部10等井，幾率只有10%。

如何提高新井的效益，可以從以下兩個方面著手：

一是繼續打定向井，采取多層分段壓裂，縱向一次全部投產。這種方式是繼續沿用前期的打井模式，只是改過去逐層上返為一次全部投產。二是打水平井，采取分段壓裂。兩種方式誰優誰劣，需要結合氣藏特點和經濟效益測算。

以文23氣田為例，沙四3-6段縱向溝通、平面連通性好，為具有層狀特征的塊狀砂巖氣藏。采取打直井結合逐層上返或者一次全部射孔投產的方式，可以最大限度地提高單井產量和累產量，即單井縱向上采出程度高、平面上波及半徑大，生產效益高。如下圖所示：

圖1-1 塊狀氣藏水平井與直井示意圖

戶部寨氣田儲層的特點是縱向上砂巖不發育，層與層縱向上溝通差，平面上連通性也較差，表現為層狀砂巖氣藏特征。如果采取打直井或者定向井，結合逐層上返的開發方式，則氣井不僅產量低，而且累產氣也少，開發效果大打折扣，除非氣井處于裂縫發育區。如下圖所示：

圖1-2 層狀氣藏水平井與直井示意圖

如何挖掘層狀致密砂巖氣層的最大潛力？從目前衛79-9塊和邊塊挖潛情況來看，可能衛79-9塊適合打水平井，如果開發初期就將水平井作為首選，戶部寨氣田也許能進一步提高開發效益。同樣，戶部寨氣田邊塊更適合采取水平井技術，如部11塊。

部11-平1井：部11-平1井是部11塊設計的一口水平井，設計目的層為ES46的5小層，平均氣層有效厚度6.7m，控制儲量1.1億方，設計水平段700m。預計日產氣4.0萬方，日產油2.4噸。

部11-平1井能產多少氣？以部11井為例來分析。部11井2005年9月17日射孔ES45，井段3598.6-3641.0m，14.2m/9n。9月27日投產，截止2014年6月累計產氣量435萬方。雖然致密氣藏的泄氣范圍有限，但是部11井僅ES45層段產氣324萬方，如果部11-平1井采取水平井分段壓裂10段以上，在ES45層段造一條水平段，預計累產氣可達3240萬方，效益還是有的。

（二）多級多縫壓裂?？傮w而言，水平井分段數越多，改造效果越好。如果部署了水平井，如何提高分段數？調查表明，可利用限流法原理來提高分段數。

限流法原理：在每兩個封隔器間進行限流射孔（射2-3段），壓裂時通過排量控制，實現每個射孔段都達到壓裂改造的目的。關鍵工藝是優化射孔與排量。如下圖所示：

圖1-3 水平井多級多封壓裂示意圖

以部11-平1井為例，如果卡封分7段壓裂，每段進行限流射孔，則至少可產生14條裂縫，預計累產氣可超過3240萬方，效益非?？捎^。

（三）水平井的水平段延伸方位。部署水平井不僅僅要考慮氣層平面展布，還應從后續壓裂工序的角度出發，考慮水平井的水平段延伸方位。

從減小水平井分段壓裂的破裂壓力、降低施工難度和提高措施效果的角度來看，如果水平井的水平段延伸方位與最小主地應力平行，則可最大限度地降低破裂壓力，利于造縫，避免出現壓裂縫偏轉的現象。

二、重復壓裂的必要性

壓裂裂縫的走向受到地應力的影響，戶部寨氣田處于一條較狹長的地壘帶，構造的控制作用十分明顯，地應力的大小和方向變化大，壓裂會出現如下情況：

一是兩條裂縫并不是對稱分布。兩條裂縫在縫長和方向并不完全對稱，可能出現一條縫比另一條縫長的情況，也可能出現兩條縫不在一條直線上。二是應力集中處造成“半縫”。在個別應力大小和方向變化處，如斷層的夾角處，容易出現這種情況。

如下圖所示：

圖2-1 壓裂裂縫不對稱示意圖

戶部寨氣田大部分氣井壓裂投產后，都表現出初期高壓高產，穩產期短，或者無穩產時間，后續長期低產的特征，這與壓裂不徹底有一定關系：一是在衛79-9塊斷層附近，應力集中，存在壓裂縫長不完善的井點。二是氣田地應力高，裂縫閉合快，壓裂有效期短。

因此，在老井措施挖潛方面，建議在選井選層、裂縫啟裂延伸機理、施工工藝三方面開展研究。應用低滲透儲層三維應力場與全縫長壓裂數值模擬理論，即采取三維網格節點應力疊加建立應力場的方法，人工裂縫全縫長三維數值模擬技術，考慮天然裂縫。研究內容包括：應用地震資料開展壓裂施工設計和壓后評估、裂縫三維空間展布與矢量化井網匹配、地應力變化對重復壓裂技術的影響。

三、裂縫井的挖潛思路

戶部寨氣田自2004到2013年開展三次裂縫研究，對裂縫的分布范圍進行預測，并指導了新井的部署，取得了一定的效果。但是，一個無法預料的情況是，裂縫井出水后，產能迅速下滑，即使采取上返措施也未能獲得理想產能。

處在裂縫發育部位的部1-12井和部10井無水采氣期有3.5年，部1-9井不到6年見水，典型裂縫井出水情況如下：

①部1-9井：為提高產量壓裂，不到2年見水。②部1-12井：生產時給其它井提供高壓氣源，頻繁激動，見水后采取化學擠堵成功，后解堵失敗③部10井：壓裂投產，平穩生產，至今仍有產能。

部1-12井水淹后，擠堵了原出水層位，然后上返補孔未取得理想產能，后又解堵原生產層位，效果仍不理想。擠堵會堵塞微裂縫，封堵了水道的同時，也阻隔了氣流的通道，剩余氣無法動用。

對于裂縫區的氣井，如何動用剩余儲量，建議結合裂縫研究成果，試驗老井側鉆，做好儲層保護工作，有望繼續溝通裂縫發育部位，取得較好的效果。

四、復合防鹽的可行性

復合防鹽措施在文23氣田取得了較好的效果，但是，在戶部寨氣田效果一直較差，未能取得突破。前期認為是施工工藝的問題，即地層致密，防鹽藥劑難以擠入地層、有效期短，擬用液氮代替高壓氣試驗，提高注氣壓力，爭取將防鹽劑擠入地層，延長有效期。

用液氮代替高壓氣是否可行，首先從氣藏工程的角度來探討水的來源，來論證戶部寨氣田復合防鹽措施是否可行。

一般下部氣層容易出水，地層水來源可能有三個方面：一是地層擠壓出水。壓力降低，有效上覆壓力增大，束縛水流動。二是鉆井液、壓裂液等外來液體返排。三是壓裂溝通夾層水或者下部水層。

戶部寨氣田夾層水發育，壓裂容易溝通，極有可能是第三種情況，如下圖所示：

圖4-1 壓裂導致地層水侵入示意圖

文109井取芯樣品相滲曲線如下圖所示：

圖4-2 文109井相滲曲線

從上圖可知：

①原生水基本為不流動水。②等滲點處的氣、水相對滲透率均小于0.1。

在含水飽和度達到其所對應的75%以前，地層水的滲流能力是相當弱的，對于戶部寨氣田致密儲層而言，在地層見水前，水的滲流能力更弱，見水后，氣相的滲透率是很低的，即地層要么出氣，要么出水。

對于復合防鹽措施而言，藥劑不僅進入水層，更會容易和大量進入氣層，而氣層不產水，不會結鹽，只會造成氣層水鎖。

因此，戶部寨氣田防鹽的重點應放在井筒的鈉鹽防治上，復合防鹽不適應。

五、軟件應用的啟示

2013年，引進了Pipesim軟件，在儲氣庫注采預測、小油管可行性分析方面，發揮了很好的指導作用，增強了我們使用軟件的信心和決心。

當前，戶部寨氣田的儲量分布、采出和動用狀況評價，采用的方法是簡單的產量劈分，氣層滲流方面的因素考慮很少，建議采取建模和數模研究分析，驗證目前剩余氣研究結論，指導和調整挖潛措施，主要考慮以下方面：

①立足自身力量，開展建模和數模研究。②“裂縫性”氣藏如何開展建模研究。③主干裂縫、微裂縫、壓裂裂縫，對數模如何影響。

六、結論和建議

戶部寨氣田的挖潛要想取得突破，首先要地質認識取得突破，只有思路轉變了，才能發現出路。建議戶部寨氣田開展地應力研究，結合層間零散的剩余儲量，選取措施有效期短、剩余儲量較大的層位，重復壓裂造新縫，開展單層重復壓裂或者分層多段重復壓裂試驗。

（一）水平井和多段分層壓裂，針對地應力分布部署水平井，試驗多級多縫壓裂。

（二）重復壓裂，在地應力分布的指導下，優選老井開展重復壓裂試驗。

（三）裂縫井挖潛，開展水淹氣層剩余可采儲量評價， 論證側鉆可行性。

（四）軟件應用，戶部寨建模和數模研究，弄清剩余氣分布特征。

參考文獻：

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