淺談涪陵頁巖氣田加密調整效果評價及影響因素

陳忠 米瑛

摘 要：涪陵頁巖氣田焦石壩區塊實施了40口加密調整井，均獲得了工業氣流，但測試產量和壓力較老井明顯偏低，同時，加密井壓裂期間，部分小井距老井出現了干擾現象，對老井的生產效果產生了正面或者負面的影響， 因此，文章旨在通過對比加密井與老井的生產特征，評價加密井的開發效果，認識其生產規律，探討影響加密井開發效果的影響因素，從而提出改進措施，提高加密井產能以及井組最終采收率。

關鍵詞：加密井;產量;壓力;衰竭區;加密時機;投球暫堵

中圖分類號：TE243 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）04-0174-06

Abstract：In Fuling Shale Gas Field， has implemented 40 infill adjustment Wells， all of which have obtained industrial flow. But the test production and pressure are obviously lower than the old Wells， at the same time， during the infill well fracturing， some small well spacing are disturbed from old well， it has a positive or negative effect on the production effect of the old well. Therefore， In this paper， the production characteristics of infilled wells and old wells are compared， evaluate the development effect of infill well， understand the law of production. Discuss the influencing factors that affect the development effect of infill wells， and propose improvement measures to increase the productivity of infill wells and the final recovery rate of well groups.

Key words：infill well， output， pressure， depleted area， infill time， temporary blockage of pitching

涪陵頁巖氣田為國內首個投入商業開發的頁巖氣田，焦石壩區塊開發層系為五峰-龍馬溪組，含氣頁巖段可劃分為上、下部兩套氣層，上部氣層厚約57m，下部氣層厚40m左右。前期，下部氣層為涪陵頁巖氣田主力氣層，埋深2200～2800m，平均孔隙度5.96%，平均TOC值3.13%，脆性礦物含量68%，為典型的優質頁巖氣儲層。焦石壩區塊下部氣層主要以叢式布井模式1臺4井或1臺6井為主，井距約600m，水平段長1500m，通過大型水力壓裂改造后，實現了商業開發。目前，涪陵頁巖氣田焦石壩一期預測采收率12.6%，遠低于國外頁巖氣田采收率（20%）[1]，因此，焦石壩區塊剩余儲量大、儲量動用不充分、開發調整潛力大，可通過加密調整提高區塊的最終采收率。

2019年底，焦石壩區塊下部氣層已實施加密評價井40口，已投入試采。加密試驗井的實施后，加密井壓裂期間對老井產生井間干擾，老井復產后生產效果發生了變化，同時，加密井的生產效果也存在差異。本文旨在通過對比加密井與老井的生產特征，評價加密井的開發效果，認識其生產規律，探討影響加密井開發效果的影響因素，從而提出改進措施，提高加密井產能以及井組最終收率。

1 試采特征分析

1.1 加密井具有較好的測試產量，但略低于相鄰老井

圖1可以看出，加密井壓裂后平均測試壓力15.03MPa，平均測試產量為21.87萬m3/d，平均歸一化無阻流量23.91萬m3/d，獲得了較好的測試產量，加密井獲得了工業氣流，具有效益開發的潛力，但加密井的測試壓力、測試產量、無阻流量、歸一化（1500m水平段）無阻流量略低于相鄰老井。

1.2? 加密井與老井生產特征基本一致，但生產能力低于老井

1.2.1 壓力遞減規律相似，但壓力水平略低

受投產時間先后影響，本文選取投產時間較長的樣本井，由圖2可以看出，加密井投產初期生產壓力較相鄰老井低，隨累產的不斷增加，壓力不斷下降，表現為“初期壓力遞減快、后期遞減慢”的特征[2]，與老井生產特征基本一致[3]，同時，加密井目前主要采用定產方式生產，壓力遞減相對較快。

如表1所示，鄰井老井投產初期井口壓力29.30MPa，加密井投產初期平均壓力20.02MPa，壓力保持幅度占老井的68.3%;老井投產前靜壓38.84MPa，加密井平均投產前靜壓27.46MPa，投產前靜壓保持幅度占老井的70.7%。

1.2.2 彈性產率差異性小

考慮到加密井日配置量的差異性，選用彈性產率來評價氣井階段產氣能力，即單位兆帕下氣井的產氣量[4]。從彈性產率隨累產氣量的關系可以看出（圖3），加密井與老井均表現出彈性產率隨累產增加而增加[5]，且趨勢一致，差異性較小。

1.3? 加密井具有較好的技術可采儲量，但低于老井

截止2019年底，統計生產時間較長的4口樣本井，單井日產氣量3～7萬m3/d，平均生產壓力7.0MPa，累產氣3500～5800萬m3，采用RTA方法預測技術可采儲量[6]為0.8-1.18億m3，平均1.0億m3，較相鄰老井技術可采儲量不同程度減少（圖4） [7]。

2 影響加密調整效果的原因

2.1 加密井已部分動用，兩側存在壓力衰竭區，誘導裂縫走向

2.1.1 加密井存在壓力衰竭區，部分區域已動用

從表2可以看出，JY24-X6井壓裂試氣后實測靜壓30MPa，相較老井壓裂試氣后實測靜壓值低11MPa，約為老井靜壓的73%;相鄰老井目前平均靜壓13.94MPa，相較加密井試氣后靜壓低16MPa。

JY2-X5井壓裂試氣后推算靜壓29.58MPa，相較老井壓裂試氣后實測靜壓值低8MPa，約為老井靜壓的79%;相鄰老井目前靜壓12.73MPa，相較加密井投產前靜壓高17MPa。

JY4-X3井壓裂試氣后推算靜壓24.29MPa，相較老井壓裂試氣后實測靜壓值低14MPa，約為老井靜壓的63%;相鄰老井目前靜壓10.14MPa，相較加密井投產前靜壓高14MPa。

分析認為，加密井壓裂試氣后靜壓低于老井8～14MPa，高于老井目前靜壓約14～17MPa，暨老井優先生產后，加密井存在壓力衰竭區[8]，部分區域已動用，但動用不充分（圖5）。

2.1.2 老井采出程度越高，壓力衰竭越嚴重，誘導加密井裂縫走向不對稱

加密井JY2-X5井投產時，相鄰老井實測靜壓JY29-X2井（11.64MPa）低于JY29-X1井（13.81MPa），老井實測靜壓JY29-X2井（51%）高于JY29-X1井（43%）。從JY2-X5井微地震監測事件點圖可以看出（圖6），靠近JY29-X2井（左側）一側微地震事件點明顯多于JY29-X1井（右側）一側。

加密井JY2-X5井壓裂期間分別在不同的壓裂段注入了醇類示蹤劑開展了示蹤劑監測。如表2所示，JY2-X5井的周邊老井采出程度為52.83%，表現為“采出程度越高、氣井壓力低”的特點，JY2-X5井示蹤劑監測結果顯示，壓裂后僅老井JY29-X2井出現明顯見劑現象，并且見劑層位并非同層，分析認為JY29-X2井采出程度高、實測靜壓低可能會導致加密井與老井會出現局部裂縫溝通，且裂縫延伸方向更易延伸至采出程度高的低壓區[9]。也就是說，加密井壓裂時裂縫易向采出程度高、壓力低的區域一側生長，誘導加密井裂縫走向不對稱[9]。

2.2 井間干擾影響了加密井壓裂效果

同時，加密井裂縫的不對稱延伸還會給老井造成裂縫干擾，從而影響老井產量，加密井井距和壓裂施工規模均是影響井間干擾的關鍵因素。

加密井井壓裂期間，老井均進行了提前關井，統計不同井距加密井壓裂期間老井井口壓力變化可以看出（圖7所示），200m井距的氣井壓力曲線呈現為“持續上升+鋸齒狀”，壓裂沖擊明顯，400m井距的氣井壓力曲線為正常壓力恢復，說明400m井距對老井無明顯井間干擾。分析結果表明，較小的井距壓裂期間對鄰井存在一定的影響。

同時，加密井壓裂期間，大多數老井出現了壓力上升和波動（表3），加密井給老井造成裂縫干擾或沖擊，相當于對老井進行重復壓裂，可能使得老井的巖層更為破碎[10]。統計結果表明（表3），加密井壓裂后，老井關井恢復一段時間復產后，生產趨勢變好，日產氣量由6.52萬m3/d提高至8.93萬m3/d，那么影響老井的產量一方面可能是關井恢復，一方面可能是加密井壓裂，但是有待進一步論證。老井產量得到了一定的提高，但仍有部分井采取復產措施恢復產量[11]。

分析認為，首先，裂縫干擾說明加密井裂縫向老井擴散并可能進入了衰竭區，會降低加密井壓裂效果;其次，裂縫干擾可能會影響老井產量，壓裂液竄入老井，部分井可能需要通過復產措施恢復老井產量[12]。加密井目的是希望通過壓裂改造加密井未動用區域，提高井組采收率，雖然對老井干擾影響并非負面的，但造成了壓裂能量的損失，應當避免壓裂干擾。

3 改進措施

加密井開發目的是提高單井產能和區域的最終采收率，通過對加密井開發效果的影響因素進行分析，提出以下技術對策來提高加密井產能。

3.1 調整加密時機

A號平臺和B號平臺為試驗井組氣井，地質條件、井位部署方式、井距基本相似，均有下部氣層加密井，但加密時機不同，開發效果差異較大。

A號平臺有三口井，分別是JYA-1、JYA-2、JYA-3井，JYA-2井為一次井網部署的加密試驗井，其中JYA-1、JYA-3井優先開始壓裂后投入試采，從圖8可以看出，3口井的壓力、產量遞減規律相似。

B號平臺有3口井，分別是JYB-1、JYB-2、JYB-3，其中，JYB-3HF井為二次井網部署的加密試驗井。從圖8可以看出，JYB-1HF、JYB-2HF壓力、產量遞減規律相似，加密井JYB-3HF井在老井較高累產時投入生產，生產特征表現為壓力低于老井、壓力遞減率較大。

對比兩口井的技術指標（表4）可以看出，B號平臺采出程度13.26%，A號平臺采出程度26.28%，A號平臺開發效果較好，一次井網部署的加密井JYA-1井與鄰井累產氣量、壓力、遞減規律基本一致。在老井采出程度較大時，二次井網部署的B號平臺開發效果略差，總體表現為“加密越早、效果越好、采出程度高”的特點。因此，建議開發調整部署時，優化合理井距，一次井網部署完成，保證全部氣井在原始應力下進行水力壓裂，以防后期加密受到應力衰竭區的影響，造成加密井裂縫改造效果不理想。

3.2 調整壓裂工藝

加密井壓裂主要面臨3大技術難題：①應力差增大，形成復雜縫網的難度增加。數值模擬顯示，當老井開采多年后，老井水平應力差都增加[13]，形成“高水平應力差屏障”，導致加密井壓裂時形成復雜縫的難度增加。②壓裂改造范圍變小。一方面老井人工裂縫成為高滲區，誘導新縫向其延伸;另一方面老井生產形成低壓區，誘導壓裂液流向，造成改造效率較低[14]。③地層壓力降低。地層壓力降低導致裂縫有效閉合應力增大，對裂縫導流能力提出了較高要求。

針對加密井實施壓裂工藝調整，一是采用減小段簇間距，增加裂縫條數，達到增加近井復雜程度;二是采用投球暫堵轉向工藝，通過封堵已改造簇，繼續是開啟首次未進液簇，達到均勻改造的目的，并防止竄入老井的裂縫[15]。

JY2-X5井第2、3段以及JY4-X3井（16段）開展了多級投球暫堵的壓裂工藝試驗。主要工藝措施為：在相同的單段長度，采用單段6簇射孔，分兩級，中途投球轉向一次;單段9簇射孔，分三級，中途投球轉向兩次（見表5）。

JY4-X3井共有16段進行投球暫堵壓裂工藝，共計12段出現第二級破裂壓力比第一級明顯偏高的特征;JY2-X5井2段進行投球暫堵壓裂，均出現投球后破裂壓力高于投球前的現象。投球后破裂壓力上升明顯。

JY2-X5井微地震事件顯示（圖9～10），第3段第1級在整段9簇兩翼均有事件點的產生，表明9簇均有進液。第3級壓裂事件點只分布在后幾簇周圍，微地震結果表明投球對部分射孔簇進行了有效封堵，暫堵起到了簇間轉向的效果。

兩口井案例說明，通過壓力變化、微地震監測以及壓裂效果分析認為：投球暫堵轉向工藝試驗取得成功，在降低施工成本的同時，保證了改造強度。充分說明，通過壓裂工藝優化，可以提高近井復雜程度，獲得較好的試氣產量。

4 結論與建議

（1）加密井具有較好的測試產量，但試氣效果略差于老井;加密井與老井生產特征基本一致，但生產能力略低于老井;加密井具有一定的技術可采儲量，但略低于老井，但是利用地面現狀，可以實現效益開發;

（2）影響加密井效果的主要因素是：加密井兩側壓力衰竭，誘導加密井裂縫走向，影響加密井壓裂效果的，老井采出程度越高，對加密井影響越大;老井裂縫發育和縫網發育不對稱，導致加密井對老井造成一定的影響，未達有效改造加密井，影響加密井壓裂效果。

（3）針對影響加密井開發效果的因素，建議從兩方面優化：一是從源頭入手建立最優的開發方案，以實現在合理井距下均勻的泄流面積;二是通過采用壓裂工藝優化，起到暫堵轉向，提高近井和遠井轉向，有助于提高近井縫網復雜度和壓裂液竄入老井裂縫衰竭區。

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