非均質(zhì)儲(chǔ)層水平井分段壓裂設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

李志坤(長城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧 盤錦 124010)

非均質(zhì)儲(chǔ)層水平井分段壓裂設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

李志坤(長城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧 盤錦 124010)

非均質(zhì)儲(chǔ)層是指地質(zhì)結(jié)構(gòu)中儲(chǔ)層間出現(xiàn)的分布不均，交錯(cuò)分布的現(xiàn)象，這為氣藏開采工作帶來很大的難度。尤其是在水平井分段壓裂設(shè)計(jì)中，需要優(yōu)先了解各個(gè)儲(chǔ)層之間的分布情況，才能制定合理的壓裂計(jì)劃，而非均質(zhì)儲(chǔ)層的分布特性導(dǎo)致無法有效構(gòu)建供水平井天然氣流動(dòng)所需的裂縫網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)這一問題，相關(guān)學(xué)者提出將最小阻隔層的厚度作為劃分滲流單元的參數(shù)，以人工干預(yù)的方式優(yōu)化儲(chǔ)層間的分布關(guān)系，通過驗(yàn)證得到了良好的應(yīng)用效果。

非均質(zhì)儲(chǔ)層；水平井分段壓裂；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

由于致密低滲氣藏普遍存在儲(chǔ)層非均質(zhì)分布的情況，為此，在以往的開采工作所使用的水平井壓裂技術(shù)并不能在致密低滲氣藏中發(fā)揮有效作用。要想實(shí)現(xiàn)對(duì)致密低滲氣藏的高效開采，首先需要解決構(gòu)建供水平井天然氣流動(dòng)所需的裂縫網(wǎng)絡(luò)問題；其次是建設(shè)合理的分段地下裂縫網(wǎng)絡(luò)問題。本文就以實(shí)際開采工程為例，闡述非均質(zhì)儲(chǔ)層水平井分段壓裂設(shè)計(jì)的相關(guān)問題以及相關(guān)技術(shù)在實(shí)際案例中的應(yīng)用。

1 開采工程概述

某致密砂石氣藏儲(chǔ)層分布呈現(xiàn)出縱向多層交錯(cuò)，平面儲(chǔ)層是復(fù)雜的非均質(zhì)組合的態(tài)勢(shì)。在以往的水平井分段壓裂設(shè)計(jì)中是以箱體模型和紡錘模型作為設(shè)計(jì)依據(jù)，實(shí)際驗(yàn)證得出的設(shè)計(jì)方案缺少實(shí)效性，對(duì)地質(zhì)的改造效果也不盡相同。導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象的主要原因是忽視了水平井中存在的特殊情況，利用單井存在的部分共性進(jìn)行建模，無法合理解決非均質(zhì)儲(chǔ)層的核心問題。通過借鑒國外的先進(jìn)處理技術(shù)，并結(jié)合開采工作中的實(shí)際問題，將砂體作為壓裂網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建的基礎(chǔ)，通過合理規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和開采效率。

2 建立非均質(zhì)水平井段壓裂地質(zhì)模型

該工程中的淺層是以砂巖為主，自然形成的裂縫較小，平均在10%以下，平均滲透率為1mD，根據(jù)以上數(shù)據(jù)顯示該工程屬于超低滲致密儲(chǔ)層。儲(chǔ)層分布中縱向上多個(gè)層次不規(guī)則疊加，水平上的儲(chǔ)層分布無論是規(guī)模還是形狀都呈現(xiàn)不同的態(tài)勢(shì)。為了方便壓裂設(shè)計(jì)的合理進(jìn)行，我們需要先對(duì)其儲(chǔ)層進(jìn)行縱向、橫向以及軸向的立體模型建設(shè)。

2.1 縱向地質(zhì)模型建立

根據(jù)真實(shí)的水平段上部儲(chǔ)層地震解釋數(shù)據(jù)，建立實(shí)際的地質(zhì)模型，確定儲(chǔ)層物性參數(shù)；參照測(cè)井解釋數(shù)據(jù)，將水平井縱向儲(chǔ)層認(rèn)為均勻分布，即直井井筒方向測(cè)井解釋儲(chǔ)層性質(zhì)延伸至水平段上部。

2.2 橫向地質(zhì)模型建立

以真實(shí)砂體疊置情況確定的水平井橫向特征參數(shù)；以沉積河道寬度、大小等確定的地質(zhì)模型。以第一種情況建立與真實(shí)地質(zhì)情況相吻合的橫向地質(zhì)模型為最佳，但是相關(guān)砂體平面圖資料不易獲取，建立橫向地質(zhì)模型難度大，考慮應(yīng)用沉積河道寬度等預(yù)測(cè)砂體寬度。

2.3 軸向地質(zhì)模型建立

連續(xù)同種砂體模型。針對(duì)不同類型的儲(chǔ)層以同種砂體建設(shè)連續(xù)性的立體模型，在了解特點(diǎn)條件下的壓力傳播狀況之后，將此分析數(shù)據(jù)作為確定裂縫間距的依據(jù)；含阻隔層的砂體模型。在對(duì)于連續(xù)砂體中的低滲透阻隔層的分布情況進(jìn)行分析之后，操作改變阻隔層的相關(guān)參數(shù)，觀察相同壓力對(duì)不同參數(shù)阻隔層的作用變化，以此，作為最終確定阻隔層參數(shù)的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立滲透單元的合理劃分，將裂縫的作用發(fā)揮到極致；多砂體組合模型。對(duì)于存在的連續(xù)不同砂體組合形式，綜合單井的測(cè)試參數(shù)，構(gòu)建出適應(yīng)不同單井的模型，并且根據(jù)以上的連續(xù)同種砂體和含阻隔層砂體的探究結(jié)果，將產(chǎn)量和風(fēng)險(xiǎn)因素考慮在內(nèi)，做出最終的布縫設(shè)計(jì)。

3 非均質(zhì)儲(chǔ)層水平井分段壓裂設(shè)計(jì)方法

3.1 控制壓裂縫高

由于該工程存在縱向儲(chǔ)層多層疊加的狀況，為此，我們?cè)O(shè)計(jì)分段壓裂的主要目的是將其裂縫高度控制在合理范圍并且對(duì)儲(chǔ)層間的分布關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，以此，確保地下水平井的裂縫網(wǎng)絡(luò)可以為天然氣流動(dòng)提供充足的空間。通過對(duì)裂縫的垂直機(jī)理研究可以發(fā)現(xiàn)，影響縫隙高度的主要因素是產(chǎn)生的垂向應(yīng)力和阻隔層的厚度。當(dāng)應(yīng)力差增大時(shí)，裂縫高度就會(huì)變小，在應(yīng)力差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，裂縫高度變化會(huì)趨于平穩(wěn)。如果阻隔層的厚度過小，任意改變應(yīng)力差也不會(huì)影響裂縫高度，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫高度的控制目的。

3.2 氣藏?cái)?shù)值模擬法

在對(duì)氣藏單井進(jìn)行建模時(shí)，將氣藏的含氣量以及河道寬度、儲(chǔ)層厚度、儲(chǔ)層物性、流體性質(zhì)參數(shù)作為模型的建設(shè)依據(jù)，對(duì)應(yīng)的水平井井筒及水平段周邊的裂縫網(wǎng)格也需要加密操作，最后對(duì)分段壓裂裂縫模型的相關(guān)數(shù)值進(jìn)行模擬運(yùn)算。此種方式，主要是以壓力和產(chǎn)量為最終的目標(biāo)，在水平井分段壓裂設(shè)計(jì)中以裂縫間距的確認(rèn)、長度的確認(rèn)以及裂縫網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)流能力為設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

某井水平段實(shí)鉆長1600m，砂體鉆遇率100%。本井水平段穿過一套較厚的砂體，砂體的連續(xù)性較好。其中Ⅰ類儲(chǔ)層1763m，Ⅱ類儲(chǔ)層462 m，Ⅲ類儲(chǔ)層499m，儲(chǔ)層鉆遇率71.4%。根據(jù)測(cè)井情況，將整個(gè)水平段分為三個(gè)部分：水平段前部150m物性較好，含氣性較好，儲(chǔ)層以Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層為主；水平段中部430m；物性較差，儲(chǔ)層以Ⅲ類儲(chǔ)層以及含氣層為主；水平段中后部750m，物性較好含氣性較好，儲(chǔ)層以Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層為主。

5 結(jié)語

致密低滲氣藏因其自身具有非均質(zhì)性強(qiáng)的特性，在開采時(shí)實(shí)行的水平井分段壓裂技術(shù)要區(qū)別于常規(guī)的開采工作，需要有針對(duì)性的對(duì)水平井分段壓裂技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中需要綜合考慮橫向、縱向以及軸向的儲(chǔ)層分布特性，設(shè)計(jì)全面合理的立體壓裂技術(shù)。通過合理的劃分滲流單元可以有效避免出現(xiàn)無產(chǎn)能的裂縫，由此可見，實(shí)行水平井分段壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要作用。

[1]趙志紅,魏瑞,梁豪.水平井分段壓裂測(cè)試獲取地層參數(shù)[J].油氣井測(cè)試,2015,24(3).

李志坤（1986-），男，遼寧盤錦人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事壓裂酸化研究。