海上低滲氣藏定向井壓裂經濟開發(fā)地質下限探討

嚴申斌，黃導武，伍銳東

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

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海上低滲氣藏定向井壓裂經濟開發(fā)地質下限探討

嚴申斌，黃導武，伍銳東

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

介紹了東海低滲氣藏的地質特征，分析了東海低滲氣藏定向井壓裂的3種開采特征，即高產平穩(wěn)型、中產快速遞減型、低產平穩(wěn)型。通過機理模型研究了動用儲量、儲層滲透率、裂縫長度、裂縫寬度等參數(shù)對低滲氣藏產能的影響。在此基礎上，探討了3種不同工況條件(即已有生產井兼顧、已有平臺新鉆井、新建平臺依托開發(fā))下海上低滲氣藏定向井壓裂經濟開發(fā)的地質儲量下限。在目前經濟條件下，建議海上低滲氣藏開發(fā)以現(xiàn)有生產井深層兼顧和已有平臺新鉆井壓裂開發(fā)為主。

海上油氣田；低滲氣藏；定向井壓裂；產能；地質儲量下限

隨著全世界對天然氣能源需求量的不斷增大，常規(guī)天然氣藏的產量和儲采比均呈日益降低的趨勢，非常規(guī)天然氣資源則被認為是最有希望的能源補充，低滲氣藏便是其中最重要的一類。近年來我國天然氣探明儲量中低滲透氣藏儲量所占的比例逐年增加，而且隨著開發(fā)技術的突破，低滲氣藏產量也持續(xù)較快增長，預計2030年低滲氣藏產量將達到1000×108m3，在全國天然氣總產量中的占比超過1/4[1～3]。因此，低滲氣藏的開發(fā)將會越來越受到行業(yè)的重視。

由于低滲氣藏儲層物性較差，且儲層易受到傷害，單井產量低，一般需采取增產工藝措施才能投入開采，開發(fā)難度較大。特別是針對海上低滲氣田，由于作業(yè)成本較高，只有當單井產能達到一定條件才能經濟開發(fā)。目前定向井壓裂改造已成為提高低滲氣藏產能的主要方式[4]，筆者在總結東海近幾年低滲氣藏開發(fā)實踐經驗的基礎上，提出不同工況條件下海上低滲氣藏定向井壓裂經濟開發(fā)的地質下限。

1　低滲氣藏的定義和分類

表1　儲層滲透率分類(東海，2014)

關于低滲氣藏的定義和分類國內外并無統(tǒng)一標準，美國將儲層有效滲透率作為劃分依據(jù)，有效滲透率小于0.1mD的定義為致密氣藏[5]；而國內關于低滲氣藏也有不同劃分標準，陸上油田將儲層有效滲透率在0.1～5mD范圍定義為低滲氣藏，小于0.1mD定義為致密氣藏[6]；目前國家儲量規(guī)范中按空氣滲透率界定低滲氣藏，1～10mD定義為低滲氣藏，小于1mD定義為特低滲氣藏[7]。在國家儲量規(guī)范低滲氣藏分類標準的基礎上，結合海上低滲氣藏勘探開發(fā)實踐，東海以空氣滲透率作為低滲氣藏分類依據(jù)(表1)，其中1～10mD范圍定義為常規(guī)低滲，0.1～1mD定義為特低滲，小于0.1mD定義為超低滲。

2　東海低滲氣藏的地質特征

東海低滲氣藏主要發(fā)育于古近系漸新統(tǒng)花港組下段和始新統(tǒng)平湖組砂巖儲層，一般具有以下地質特征：①儲層埋深大，滲透率小于1mD的低滲氣藏埋深一般大于3200m，處于成巖B+C期，壓實作用強；②砂巖成分成熟度、結構成熟度均中等，石英體積分數(shù)平均62%，巖性以長石石英砂巖和巖屑石英砂巖為主，分選中-好，磨圓次棱-次圓狀；③砂巖孔道半徑變化不大，主要分布范圍在100～250μm，但喉道細小，滲透率1mD以下的儲層喉道半徑一般小于1.5μm，砂巖滲流能力主要受喉道半徑控制；④儲層裂縫不發(fā)育；⑤高溫高壓，且儲層應力敏感性強；⑥通常無自然產能，需壓裂改造。

3　低滲氣藏定向井壓裂開采特征

東海自“十一五”開始便在低滲氣藏開發(fā)方面進行積極探索與實踐，取得了較好的效果，并積累了豐富經驗，先后完成多口定向井壓裂改造。東海低滲氣藏定向壓裂井總體生產特征表現(xiàn)為：壓后初期產氣量2～12×104m3/d不等，有效生產期短，遞減相對較快或低水平穩(wěn)產。東海典型低滲氣藏定向壓裂井的生產特征可歸納為3類：①高產平穩(wěn)型——壓后初期產氣量12×104m3/d，有效期1a，油壓13.7MPa，產氣量遞減緩慢，年遞減率25%(圖1(a))；②中產快速遞減型——壓后初期產氣量7.3×104m3/d，有效期10個月，產氣量、油壓均遞減快，產量年遞減率68%(圖1(b))；③低產平穩(wěn)型——壓后初期產氣量2.6×104m3/d，初期遞減快，之后產氣量穩(wěn)定在(1～1.5)×104m3/d，穩(wěn)產期長(圖1(c))。

圖1　東海典型低滲氣藏定向壓裂井生產特征

4　低滲氣藏產能主控因素及變化規(guī)律

圖2　滲透率、動用儲量對低滲氣藏產量遞減率的影響分析(縫寬5mm、半縫長100m)

通過機理模型研究動用儲量、儲層滲透率、裂縫長度、裂縫寬度等參數(shù)對低滲氣藏產能的影響，模型參數(shù)設置如下：儲層厚度20m、孔隙度10%、含氣飽和度60%、地層壓力35MPa，模擬5a累計產氣量，初產氣量10×104m3/d。模擬結果表明儲層滲透率及動用儲量是影響低滲氣藏產能變化的主控因素：儲層滲透率低于0.2mD的氣藏，定向壓裂井表現(xiàn)為低水平“穩(wěn)產”，年均遞減率小；滲透率高于0.2mD條件下，遞減率隨動用儲量增加或滲透率增大而減小(圖2)。壓裂裂縫參數(shù)是影響低滲氣藏產能變化的次要因素：縫長對產能變化影響較小，而縫寬對產能變化具有一定程度的影響，隨著縫寬(裂縫導流能力)的變窄遞減率增大。

針對東海不同生產類型的低滲定向壓裂井，分別總結出其產能變化規(guī)律和相應地質條件(表2)，其中高產平穩(wěn)型定向壓裂井：動用地質儲量一般不小于2×108m3、儲層滲透率不小于1mD，相應的穩(wěn)定日產量可達到10×104m3以上，年遞減率低于30%，5a累計產氣量可達到0.5×108m3以上；中產快速遞減型定向壓裂井：動用地質儲量小于1×108m3情況下，儲層滲透率一般在0.5mD以上，而當?shù)刭|儲量超過1×108m3時，儲層滲透率一般在0.2～1mD之間，相應的穩(wěn)定日產量在4～10×104m3，年遞減率30%～80%，5a累計產量可達到0.4×108m3以上；低產平穩(wěn)型定向壓裂井：動用地質儲量不小于1×108m3，儲層滲透率一般在0.2mD以下，相應的穩(wěn)定日產量在4×104m3以下，年遞減率低于30%，5a累計產量低于0.3×108m3。

表2　不同類型低滲定向壓裂井產能變化規(guī)律

5　低滲氣藏定向井壓裂經濟開發(fā)的地質儲量下限

在總結東海低滲氣藏定向壓裂井產能主控因素及變化規(guī)律的基礎上，探討不同工況條件下海上低滲氣藏定向井壓裂經濟開發(fā)的地質儲量下限。

1)已有生產井兼顧已有生產井兼顧深層低滲氣藏壓裂生產，海上壓裂作業(yè)綜合成本一般在600萬元左右，單井累計產氣(300～500)×104m3即可回收投資，相應地質儲量下限極低(圖3)。

2)已有平臺新鉆井已有生產平臺上新鉆一口深層低滲氣藏定向開發(fā)井，根據(jù)鉆完井作業(yè)綜合投資要求5a經濟累計產氣量為1×108m3，相應儲層滲透率下限為0.5mD，動用地質儲量下限為6×108m3，隨滲透率增大相應動用地質儲量下限降低，當儲層滲透率為1mD時，相應動用地質儲量僅需2×108m3(圖3)。

圖3　不同動用儲量條件下低滲氣藏定向壓裂井累計產氣量與滲透率的關系

3)新建平臺依托開發(fā)工程方案以東海某平臺為例，氣田開發(fā)內部收益率為12%條件下，8口開發(fā)井累計天然氣產量為40×108m3，單井平均累計產氣量為5×108m3。其中前5a占可采量的近40%，即單井累計產氣量為2×108m3，相應低滲定向壓裂井經濟開發(fā)的地質下限為：儲層滲透率不低于1.7mD、單井動用地質儲量不低于11×108m3，隨滲透率增大動用地質儲量下限降低，但不得低于6×108m3(圖3)。

6　結論

1)在總結東海低滲氣藏開發(fā)實踐經驗的基礎上，探討了不同工況條件下海上低滲氣藏定向井壓裂經濟開發(fā)的地質下限，研究表明在已有生產井兼顧條件下，相應地質儲量下限極低；已有平臺新鉆井條件下，儲層滲透率下限為0.5mD，動用地質儲量下限為6×108m3，隨滲透率增大相應動用地質儲量下限降低；而在新建平臺依托開發(fā)條件下，低滲氣藏經濟開發(fā)的地質儲量門檻較高。

2)目前經濟條件下，建議海上低滲氣藏開發(fā)以現(xiàn)有生產井深層兼顧和已有平臺新鉆井壓裂開發(fā)為主，另外可從以下3方面進行積極探索：①開展低滲氣藏相對高滲儲層地質成因研究，尋找“甜點”儲層、以優(yōu)帶劣；②進行水平井分段壓裂開發(fā)試驗。定向井壓裂改造已成為提高低滲氣藏產能的主要方式，但整體增產效果有限，而水平井分段壓裂技術可大幅提高低滲氣藏儲量動用程度和單井產能，值得海上氣田借鑒；③在生產氣田深層挖潛。由常規(guī)氣藏開發(fā)支撐平臺等工程設施投資，深層低滲氣藏開發(fā)門檻則大大降低，同時深層低滲開發(fā)可延長氣田穩(wěn)產期，提升氣田項目效益。

[1]潘繼平,周東升,劉洪林. 我國非常規(guī)天然氣資源與發(fā)展前景[J].中國能源,2010, 32(11):37～41.

[2]雷群，李熙喆，萬玉金，等. 中國低滲透砂巖氣藏開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].天然氣工業(yè),2009,29(6):1～3.

[3]邱中建,趙文智,鄧松濤. 我國致密砂巖氣和頁巖氣的發(fā)展前景和戰(zhàn)略意義[J].中國工程科學,2012,14(6):4～8.

[4]刁素,顏晉川,任山，等. 川西地區(qū)定向井壓裂工藝技術研究及應用[J].西南石油大學學報(自然科學版),2009, 31(1):111～115.

[5]趙靖舟. 非常規(guī)油氣有關概念、分類及資源潛力[J].天然氣地球科學,2012, 23(3):393～406.

[6]SY/T 6168—2009,氣藏分類[S].

[7]DZ/T 0217—2005,石油天然氣儲量計算規(guī)范[S].

[編輯]黃鸝

2016-03-25

中國海洋石油總公司“十二五”科技重大專項(CNOOC-KJ 125 ZDXM 07 LTD 04 SH 2011)。

嚴申斌(1982-)，男，碩士，工程師，主要從事開發(fā)地質方面的研究工作，ysb1573@126.com。

TE375

A

1673-1409(2016)26-0061-04

[引著格式]嚴申斌，黃導武，伍銳東.海上低滲氣藏定向井壓裂經濟開發(fā)地質下限探討[J].長江大學學報(自科版),2016,13(26):61～64.