徐深氣田火山巖氣藏井間加密后動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量變化特征

畢曉明 孫偉石

中國(guó)石油大慶油田勘探開(kāi)發(fā)研究院

0 引言

火山巖氣藏是我國(guó)近十多年來(lái)新開(kāi)發(fā)的氣藏類(lèi)型之一，前人在火山巖氣藏井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量研究方面做了大量的工作，取得了多項(xiàng)認(rèn)識(shí)。康浩等[1]研究指出火山巖氣藏動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的計(jì)算應(yīng)當(dāng)考慮雙重介質(zhì)儲(chǔ)滲模式和存在啟動(dòng)壓力梯度的特點(diǎn)，火山巖動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的增加分為未達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)流階段和擬穩(wěn)態(tài)流階段。畢曉明等[2-4]認(rèn)為火山巖儲(chǔ)層壓裂改造后形成雙區(qū)供氣結(jié)構(gòu)，壓裂縫溝通周?chē)目紫逗吞烊涣芽p，形成相對(duì)高滲的主流區(qū)，主流區(qū)周?chē)且灾旅芑|(zhì)為主的補(bǔ)給區(qū)，開(kāi)發(fā)后先動(dòng)用的主流區(qū)儲(chǔ)量，再逐步動(dòng)用補(bǔ)給區(qū)儲(chǔ)量，井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量逐步增加。任東等[5]研究認(rèn)為火山巖氣藏發(fā)育有不同尺度的孔洞縫多重介質(zhì)，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ，非均質(zhì)性強(qiáng)，物性差異大，火山巖氣井井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量會(huì)隨氣井的生產(chǎn)而發(fā)生變化，對(duì)于低滲低效儲(chǔ)層及多重介質(zhì)儲(chǔ)層，氣井井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量隨生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。上述研究主要針對(duì)井間無(wú)干擾條件下的單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量變化。缺乏井間連通條件下對(duì)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量變化特征的研究。井網(wǎng)加密是提高氣藏儲(chǔ)量動(dòng)用程度的途徑之一，井網(wǎng)加密后人們關(guān)心加密后是提高了儲(chǔ)量動(dòng)用程度還是提高了采氣速度。為了論證徐深A(yù)區(qū)塊火山巖氣藏加密調(diào)整的可行性，筆者開(kāi)展了井間加密試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了連通氣井間動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量3種變化特征，并結(jié)合火山巖氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了分區(qū)物質(zhì)平衡方程，闡述了加密后氣井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量變化特點(diǎn)。

1 徐深氣田A區(qū)塊開(kāi)發(fā)概況

徐深氣田A區(qū)塊火山巖儲(chǔ)層[6-7]在火山噴發(fā)期和后噴發(fā)期的一系列成巖作用的影響下，形成了致密基質(zhì)（滲透率≤0.1 mD）、低孔滲體（0.1 mD＜滲透率＜1.0 mD）、高孔滲體（滲透率≥1.0 mD）和天然裂縫等各類(lèi)儲(chǔ)集空間類(lèi)型。各類(lèi)儲(chǔ)集空間類(lèi)型相互組合，形成不同的儲(chǔ)滲結(jié)構(gòu)。火山巖儲(chǔ)層具有啟動(dòng)壓力梯度，滲透率越小，啟動(dòng)壓力梯度越大。A區(qū)塊2007年投入開(kāi)發(fā)，投產(chǎn)氣井36口，按照徐深氣田氣井分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，A區(qū)塊氣井為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類(lèi)，沒(méi)有Ⅰ類(lèi)井。其中Ⅱ類(lèi)井平均井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量7.8×108m3，Ⅲ類(lèi)井平均井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量4.1×108m3，Ⅳ類(lèi)井平均井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量1.6×108m3。目前A區(qū)塊井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量占地質(zhì)儲(chǔ)量61.64% ，儲(chǔ)量動(dòng)用程度可繼續(xù)提高。為了論證火山巖氣藏加密調(diào)整提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度的可行性，在徐深A(yù)區(qū)塊開(kāi)展井網(wǎng)加密試驗(yàn)，加密井初始地層壓力都低于氣藏原始?jí)毫Γ瑥亩l(fā)現(xiàn)3對(duì)連通井組，較長(zhǎng)期開(kāi)采后，3對(duì)連通井組的井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量出現(xiàn)不同變化特征。

2 井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法

2.1 供氣區(qū)結(jié)構(gòu)模型

已有的研究成果[2-4]認(rèn)為火山巖氣井壓裂后井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量具有雙區(qū)供氣結(jié)構(gòu)，壓裂形成相對(duì)高滲的主流區(qū)，在主流區(qū)周?chē)l(fā)育補(bǔ)給區(qū)，主流區(qū)優(yōu)先動(dòng)用，補(bǔ)給區(qū)逐漸動(dòng)用。 因此，筆者建立了分區(qū)物質(zhì)平衡方程，描述加密前后老井井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的變化過(guò)程。將氣井的主流區(qū)域設(shè)定為1區(qū)，補(bǔ)給區(qū)域設(shè)定為2區(qū)，加密井從老井控制區(qū)內(nèi)（2區(qū)）分采的區(qū)域設(shè)定為3區(qū)（圖1-a、1-b、1-c）。

圖1 單井控制儲(chǔ)量變化示意圖

2.2 加密前儲(chǔ)量逐步增加階段

氣井位于1區(qū)，開(kāi)采后隨著1區(qū)地層壓力的下降，2區(qū)內(nèi)氣體逐漸向1區(qū)流動(dòng)，依據(jù)物質(zhì)平衡[8-13]原理，1區(qū)的原始含氣孔隙體積，等于1區(qū)剩余氣體占據(jù)的孔隙體積，加上1區(qū)束縛水和巖石彈性膨脹占據(jù)的孔隙體積，再加上2區(qū)補(bǔ)給到1區(qū)氣體占據(jù)的孔隙體積。由于火山巖氣藏屬于正常的壓力系統(tǒng)，因此束縛水和巖石彈性膨脹占據(jù)的孔隙體積，可以忽略不計(jì)。建立如下關(guān)系式：

2.3 加密后儲(chǔ)量干擾階段

老井控制1和2區(qū)的儲(chǔ)量以后，開(kāi)采一段時(shí)間后，加密井投產(chǎn)，加密井逐步從2區(qū)中分采部分儲(chǔ)量，分采區(qū)設(shè)為3區(qū)。依據(jù)物質(zhì)平衡原理，不考慮束縛水和巖石彈性膨脹占據(jù)的孔隙體積，1+2區(qū)的原始含氣孔隙體積，等于1+2區(qū)減去氣井累積氣量和被加密井分采氣量后剩余氣體占據(jù)的孔隙體積。

3 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量特征

徐深A(yù)區(qū)塊3對(duì)連通井組中，連通氣井間動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量有3類(lèi)變化特征：①持續(xù)增長(zhǎng)型，加密井與老井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、地層壓力、無(wú)阻流量差異大，相互間儲(chǔ)量無(wú)明顯干擾，加密后提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度；②干擾型，加密井與老井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、地層壓力、無(wú)阻流量相近，加密井干擾老井儲(chǔ)量，加密后主要提高采氣速度；③干擾—增長(zhǎng)交互型，加密井與老井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、地層壓力、無(wú)阻流量差異大，加密井既干擾老井儲(chǔ)量，又動(dòng)用新的儲(chǔ)量，加密后可提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

3.1 儲(chǔ)量持續(xù)增長(zhǎng)型

老井A1-1井與加密井A1-2井井距442 m，2口井都采用壓裂完井，地質(zhì)與動(dòng)態(tài)綜合分析2口井連通（圖1-a）。長(zhǎng)期開(kāi)采后，2口井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、地層壓力、無(wú)阻流量有較大的差異。

在動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與時(shí)間關(guān)系圖中（圖2-a），2口井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量從持續(xù)增加到趨于穩(wěn)定，相互間無(wú)明顯影響，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量差異大，老井A1-1動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是加密井A1-2的2.24倍。老井A1-1主流區(qū)（1區(qū)）儲(chǔ)量0.5×108m3，隨著補(bǔ)給區(qū)（2區(qū)）的逐步動(dòng)用，A1-1井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量持續(xù)增加，趨于穩(wěn)定后A1-1總動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量3.18×108m3。在老井A1-1開(kāi)采3.8 a時(shí)，加密井A1-2投產(chǎn)，在動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與時(shí)間關(guān)系圖中回歸得到A1-2的主流區(qū)儲(chǔ)量0.2×108m3，A1-2隨著補(bǔ)給區(qū)的逐步動(dòng)用，總的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量1.42×108m3。

圖2 A1-1與 A1-2井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與無(wú)阻流量變化對(duì)比圖

受到老井A1-1采氣影響，加密井A1-2開(kāi)井前，井底靜壓力由36.92 MPa降到32.79 MPa，同期老井A1-1井底靜壓力22.6 MPa，加密井A1-2比老井A1-1高出10.19 MPa。在2口井開(kāi)采過(guò)程后，加密井A1-2井底靜壓力始終比老井A1-1高出5.0 MPa以上，顯示2口井間雖然連通，但受到儲(chǔ)層非均質(zhì)及低滲—致密區(qū)阻流影響，井間壓力難以達(dá)到平衡。

2口井所處區(qū)域物性差異大，導(dǎo)致井間無(wú)阻流量差異大，老井A1-1井屬于Ⅲ類(lèi)井，加密井 A1-2屬于Ⅳ類(lèi)井。無(wú)阻流量隨時(shí)間變化曲線中（圖2-b），A1-1井投產(chǎn)第一年無(wú)阻流量40×104m3/d，A1-2井投產(chǎn)第一年無(wú)阻流量16×104m3/d，A1-1井無(wú)阻流量始終是A1-2井的2倍以上。

地質(zhì)、測(cè)井、試井及現(xiàn)代生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析技術(shù)綜合分析[14-15]，老井A1-1控制區(qū)域內(nèi)的儲(chǔ)層低滲、致密孔滲廣泛發(fā)育，高孔滲發(fā)育差，且非均質(zhì)性嚴(yán)重，老井A1-1井區(qū)平均滲透率0.172 mD；加密井A1-2位于老井A1-1的補(bǔ)給區(qū)內(nèi)（圖1-a中3區(qū)），所處區(qū)域發(fā)育致密孔滲為主，井控區(qū)平均滲透率0.045 mD。雖然加密井A1-2投產(chǎn)前井底靜壓力下降，但是3區(qū)內(nèi)的致密儲(chǔ)量因啟動(dòng)壓力梯度[16-20]影響，在老井A1-1中動(dòng)用程度不高。加密井A1-2投產(chǎn)后，縮短了周?chē)旅軞獾牧鲃?dòng)距離，提高了致密儲(chǔ)量的動(dòng)用程度，由于致密氣流動(dòng)范圍有限，加密井A1-2的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量較低。因?yàn)閺V泛分布的致密孔滲產(chǎn)生流動(dòng)阻隔，所以加密井A1-2投產(chǎn)5.03 a 后，沒(méi)有明顯影響與之連通的老井A1-1的儲(chǔ)量。

3.2 儲(chǔ)量干擾型

老井A2-1井與加密井A2-2井距573 m，2口井壓裂完井，A2-1井與加密井A2-2連通（圖1-b）。長(zhǎng)期開(kāi)采后，2口井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、地層壓力差異較小，無(wú)阻流量近似相等。

在動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與時(shí)間關(guān)系圖中（圖3-a），加密井A2-2對(duì)老井A2-1的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量有明顯干擾。老井A2-1井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量經(jīng)歷了增加、減少、穩(wěn)定的變化過(guò)程。老井A2-1主流區(qū)（1區(qū)）儲(chǔ)量2.5×108m3，由于補(bǔ)給區(qū)的逐步動(dòng)用，開(kāi)采到2.13年時(shí)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量增加到最大4.7×108m3。 老井A2-1井開(kāi)采0.8 a時(shí)，加密井A2-2投產(chǎn)，因加密井A2-2的影響，老井A2-1動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量下降，后期雖有所上升，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量基本保持在3.7×108m3。加密井A2-2井主流區(qū)儲(chǔ)量0.5×108m3，投產(chǎn)后因補(bǔ)給區(qū)的逐步動(dòng)用，動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量持續(xù)增加，最終井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量4.26×108m3。

加密井A2-2投產(chǎn)前受到老井A2-1采氣影響，井靜壓力由39.16 MPa降到37.12 MPa。在開(kāi)采過(guò)程中，加密井A2-2與老井A2-1井底靜壓力變化趨勢(shì)一致，差值從3.0 MPa逐步減小到0.28 MPa。無(wú)阻流量隨時(shí)間變化曲線中（圖3-b），老井A2-1井與加密井A2-2的無(wú)阻流量大小與變化趨勢(shì)一致，試井解釋A2-1井與A2-2井的地層系數(shù)分別是18 mD·m和20 mD·m，物性相近。

圖3 A2-1與 A2-2井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與無(wú)阻流量變化對(duì)比圖

地質(zhì)與動(dòng)態(tài)綜合分析，加密井A2-2所控制的區(qū)域位于老井A2-1的補(bǔ)給區(qū)內(nèi)（圖1-b），A2-1與A2-2井所處區(qū)域高、低、致密孔滲交互發(fā)育，也是天然裂縫集中發(fā)育帶。低滲、致密孔滲具有阻流作用，從加密井A2-2投產(chǎn)到老井A2-1動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量下降，期間間隔1.33 a，顯示儲(chǔ)量的影響有較強(qiáng)的滯后性；高孔滲及天然裂縫的發(fā)育，減小了井間低滲、致密孔滲的阻流作用，加密井A2-2逐步顯示出了對(duì)老井A2-1動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的干擾。老井A2-1與加密井A2-2都屬于Ⅱ類(lèi)井，區(qū)域內(nèi)Ⅱ類(lèi)井平均單井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量7.8×108m3左右，A2-1與A2-2井合計(jì)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量7.96×108m3，表明加密井A2-2的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量來(lái)自老井A2-1的補(bǔ)給區(qū)，加密后主要提高了采氣速度。

3.3 干擾—增長(zhǎng)交互型

加密水平井A3-2井水平段長(zhǎng)度968 m，多段壓裂完井，老井（直井）A3-1壓裂完井， 老井A3-1距離加密水平井A3-2水平段垂直距離613 m，2口井連通（圖1-c）。長(zhǎng)期開(kāi)采后，2口井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量、地層壓力、無(wú)阻流量有很大的差異。

在動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與時(shí)間關(guān)系圖中（圖4-a），老井A3-1井主流區(qū)（1區(qū)）儲(chǔ)量1.0×108m3，隨著補(bǔ)給區(qū)逐步動(dòng)用，開(kāi)采3.8 a動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量達(dá)到最大值5.6×108m3，基本代表該井控制的最大動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量（區(qū)塊Ⅲ類(lèi)井平均井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量4.1×108m3），開(kāi)采到4.9 a時(shí)，加密水平井A3-2投產(chǎn)，受到A3-2井干擾影響，A3-1井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量下降，從5.6×108m3降到3.05×108m3，下降了2.55×108m3。加密水平井A3-2主流區(qū)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量1.5×108m3，隨著補(bǔ)給區(qū)的動(dòng)用，逐步增加到8.4×108m3。老井A3-1與加密井A3-2合計(jì)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量11.45×108m3，比老井A3-1最高時(shí)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量高了5.8×108m3，說(shuō)明加密水平井A3-2不僅動(dòng)用老井A3-1的部分儲(chǔ)量，也動(dòng)用了新的儲(chǔ)量（圖1-c）。

圖4 A3-1與 A3-2井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量與無(wú)阻流量變化對(duì)比圖

加密水平井A3-2初始地層壓力34.48 MPa，比區(qū)塊原始地層壓力低3.92 MPa，表明該井投產(chǎn)前控制區(qū)內(nèi)部分儲(chǔ)量已經(jīng)動(dòng)用。與同時(shí)期測(cè)試的老井A3-1對(duì)比，井底靜壓力比A3-1高3.48 MPa，持續(xù)開(kāi)采后，井底靜壓力高差增到4.72 MPa。采用現(xiàn)代生產(chǎn)動(dòng)態(tài)技術(shù)分析老井A3-1井控區(qū)域平均滲透率小于0.1 mD，加密水平井A3-2鉆遇長(zhǎng)度看，低滲—致密層鉆遇55%，高孔滲鉆遇45%。A3-1井與A3-2井無(wú)阻流量差異大（圖4-b）,加密水平井A3-2井為Ⅱ類(lèi)井，老井A3-1井為Ⅲ類(lèi)井，A3-2井無(wú)阻流量是A3-1井的6倍。

綜合地質(zhì)研究認(rèn)為，加密水平井A3-2多段壓裂后，既連通了老井A3-1的補(bǔ)給區(qū)，又連通了新的補(bǔ)給區(qū)域（圖1c），各個(gè)井控制區(qū)域內(nèi)存在著嚴(yán)重的非均質(zhì)性，水平井A3-2新連通的補(bǔ)給區(qū)與其所分采的老井補(bǔ)給區(qū)之間存在著滲透性極差的阻隔帶。

在儲(chǔ)量持續(xù)增長(zhǎng)型和干擾—增長(zhǎng)交互型2種類(lèi)型中，雖然加密水平井A3-2井與直井A1-2都動(dòng)用了新的儲(chǔ)量，但是2口井新增的動(dòng)用儲(chǔ)量是有差別的，直井A1-2主要?jiǎng)佑玫氖抢暇a(bǔ)給區(qū)內(nèi)因啟動(dòng)壓力梯度影響不能有效動(dòng)用的致密儲(chǔ)量；水平井A3-2既分采了老井補(bǔ)給區(qū)的部分儲(chǔ)量，又鉆遇了新的儲(chǔ)量，總體提高了儲(chǔ)量動(dòng)用程度。加密效果對(duì)比看，水平井A3-2無(wú)論從新增儲(chǔ)量還是產(chǎn)能上，都明顯高于直井A1-2，因此采用水平井加密更有利于提高低滲—致密儲(chǔ)量動(dòng)用程度，同時(shí)獲得更高的產(chǎn)能。

4 結(jié)論

1）徐深A(yù)區(qū)塊火山巖儲(chǔ)層發(fā)育多種儲(chǔ)滲結(jié)構(gòu)，非均質(zhì)性強(qiáng)。火山巖氣井的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量是由主流區(qū)和補(bǔ)給區(qū)兩部分組成的。位于老井補(bǔ)給區(qū)內(nèi)的加密井，與之連通的老井間動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量有3種變化特征：持續(xù)增長(zhǎng)型、干擾型和干擾—增長(zhǎng)交互型。其中持續(xù)增長(zhǎng)型，加密后提高了儲(chǔ)量動(dòng)用程度；干擾型，加密后主要提高采氣速度；干擾—增長(zhǎng)交互型，加密井既干擾老井儲(chǔ)量，又動(dòng)用新的儲(chǔ)量，總體提高了儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

2）老井補(bǔ)給區(qū)以致密儲(chǔ)量為主，加密井（老井補(bǔ)給區(qū)）雖然初始地層壓力低，但仍明顯高于老井，表明受啟動(dòng)壓力梯度影響，該補(bǔ)給區(qū)域致密儲(chǔ)量未全部動(dòng)用，為加密井提供了儲(chǔ)量基礎(chǔ)。建議首先選擇致密儲(chǔ)量發(fā)育區(qū)為加密對(duì)象更為有利，其次采用水平井加密，由于水平井控制范圍更廣，提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度的幾率更大，同時(shí)水平井可以獲得更高的產(chǎn)能。

符號(hào)說(shuō)明

G1表示1區(qū)原始儲(chǔ)量，108m3；G2表示2區(qū)原始儲(chǔ)量，108m3；G3表示加密井分采的原始儲(chǔ)量（3區(qū)），108m3；Gp表示累積采氣量，108m3；G2p表示2區(qū)流入1區(qū)的累積氣量，108m3；G3p表示加密井從2區(qū)分采的累積氣量，108m3；Bgi表示氣體原始體積系數(shù)；Bg表示氣體某一壓力下體積系數(shù)。