西湖凹陷天然氣井誘噴返排規律及主控因素研究

黎 祺，蔣云鵬，徐 博，石美雪，劉啟楠

(中海石油(中國)有限公司上海分公司 上海 200020)

東海盆地西湖凹陷是我國東海油氣勘探開發的主要區域，目前已建成十余油氣田，是我國東部地區清潔天然氣能源供應的主要生產地之一，其主要含油氣層段為漸新統花港組和始新統平湖組[1-4]。與渤海、南海等中國其他海域的油田不同，東海以氣田為主，氣井較多，伴生部分凝析油，產油井相對較少，且主力產層埋藏深度較深，儲層物性較為致密，以低滲、特低滲氣藏為主[5-6]。如何快速誘噴、清理干凈井筒中的完井液對于提高東海地區低滲氣藏開發井投產初期產量非常重要。

本文以“誘噴返排規律”為研究核心，以開發井“誘噴問題”為導向，以地質、油藏、鉆完井、工藝等專業的大數據統計分析，對研究區 8個主要氣田、57口開發井的投產誘噴規律進行了研究，建立了17種屬性與返排時間、排液速度、返排率的相關性分析圖版，總結分析了影響東海開發井誘噴效果的6個主控因素，最后形成了開發井誘噴返排效果預測圖版，指導下步開發井的誘噴工藝選取、誘噴工作制度優化，收到了較好的生產應用效果，為提高新井誘噴效果和降低作業成本提供了重要依據。

1 研究區概況

西湖凹陷位于東海陸架盆地東北部，油氣資源豐富，整體呈北東向展布，其西側為虎皮礁隆起、海礁隆起，東鄰釣魚島隆褶帶，南接釣北坳陷，北靠福江坳陷，總面積 4.6×104km2。西湖凹陷構造上屬于東海盆地浙東拗陷內的二級構造單元，具有東西分帶、南北分塊特征，是個東斷西超的斷陷盆地[7-9]。凹陷內部自西向東可以分為西部斜坡帶、中央隆起帶和東部陡坡帶。本次研究區的 8個氣田位于西部斜坡帶和中央隆起帶，主要含油氣層系為平湖組和花港組，根據前人對西湖凹陷始新統平湖組的沉積特征研究，平湖組主要為一套三角洲-潮坪沉積體系，花港組主要發育河流—三角洲沉積體系[10-11]。

2 東海開發井誘噴特征

東海開發井誘噴返排特征復雜，涉及的油氣藏類型較多，受地質油藏、鉆完井特征、射孔和誘噴工藝影響因素較多。本文通過對東海西湖凹陷 8個主要油氣田的開發井誘噴返排特征的統計和梳理，共統計了 57口開發井近 250項誘噴數據和 1400多項井屬性數據，初步建立了東海地區開發井誘噴特征數據庫。

2.1 總體誘噴返排特征

①東海西湖凹陷8個主要油氣田共57井次誘噴作業中(含二次完井等)共有 52井次誘噴成功，誘噴返排成功率約90%，誘噴失利的井共有6口，誘噴失利的主要原因有儲層低滲、含油氣較少、壓裂酸化試驗失利等。②總體誘噴返排時間平均為 26h，小于10h的占 43%，時間最長的井經歷了環空氣舉、連續油管氣舉和鄰井氣源氣舉共3個階段250h噴活，主要是受儲層低滲影響；誘噴時間最短的井通過負壓射孔聯作僅 0.5h就可噴活。③排液速度平均為6.7m3/h，總體差異不大，排液速度最快的井采用負壓射孔聯作誘噴技術，排液速度達到了 57.6m3/h。④所有開發井誘噴成功時平均返排率為 65.9%，小于60%的約占50%，說明近半的井誘噴情況相對順利。

2.2 鉆完井及射孔工藝

東海目前已鉆開發井的鉆井液體系以水基鉆井液為主，約占 75%，鉆井液附加比重總體平均值為0.2。完井液主要有甲酸鹽完井液、隱形酸完井液和高密度完井液 3種類型。其中甲酸鹽完井液為主要類型，約占 90%；隱形酸完井液使用相對較少；高密度完井液僅在一些異常高壓的井使用。

東海開發井所使用的射孔工藝主要有 TCP平衡射孔、TCP負壓射孔和射孔聯作 3種技術。其中以TCP負壓射孔為主，約占 70%；其次為 TCP平衡射孔，約占 25%。射孔聯作技術為東海最新引進的射孔誘噴排液一體化技術，可實現一趟管柱射孔后直接誘噴返排，節約了一次起下管柱的時間，較大縮短了完井作業時間，更好地減輕了儲層污染[12]。目前應用的2口井均取得了較好的應用效果，但該工藝適用性不高，還存在較多限制條件，如在井斜＞60°的井中無法進行準確射孔校深等問題，因此還未全面推廣。

2.3 開發井型及誘噴工藝

海上開發井常用的井型為定向井和水平井2類，目前東海水平井(含多分支井)約占 46%，主要集中在東海油氣田群的中北部。水平井的水平段長度平均為 850m，其中以 140～770m為主，占比約 50%；770～1400m 的約占 35%；水平段長度＞1400m 的約占15%。

東海開發井所用的誘噴工藝主要有以下4種：環空氣舉、連續油管氣舉、替淡水柴油誘噴和電潛泵誘噴。其中以環空氣舉誘噴為主，約占 46%；其次為連續油管氣舉，約占 37%；替淡水柴油和電潛泵誘噴相對較少，約占17%。

3 誘噴主控因素評價

3.1 研究思路

本項目的主要思路是以“誘噴返排特征”為研究核心，以開發井“誘噴問題”為導向，通過對東海開發井誘噴參數、地質油藏、鉆完井、現場工藝等影響因素的收集整理，從儲層、鉆完井、射孔、誘噴工藝層面對誘噴的影響因素及其相關性進行分析，并總結相關主控因素，建立開發井誘噴返排效果預測圖版，進而提出下一步開發井投產誘噴返排工作的建議。

3.2 地質油藏影響因素分析

通過統計分析發現，西湖凹陷開發井開發層位埋深較大，以-3500m 以下為主，儲層物性以低孔中低滲儲層為主，產層埋深與孔隙度相關性明顯，與滲透率有一定相關性，主要認識如下。

①孔隙度、滲透率是影響返排效果的主控因素之一。統計數據表明東海地區在同等產氣層電阻率比值情況下，開發井儲層孔隙度、滲透率越高，地層流體能量傳遞越快，排液速度越大，噴活所需時間越短，噴活對應的完井液返排率越低(圖1)。儲層滲透率為 1～5mD 時，返排時間 27.8h，平均排液速度4.2m3/h，平均返排率 77.3%；儲層滲透率為 5～20mD 時，返排時間 17.8h，平均排液速度 5.7m3/h，平均返排率 71.5%；儲層滲透率＞20mD時，平均返排時間 8.3h，平均排液速度 5.2m3/h，平均返排率44.4%(表1)。

表1 不同儲層滲透率的誘噴返排結果Tab.1 Results of induced flow-back for different reservoir permeability conditions

②電阻率比值是指開發氣層與鄰近水層的電阻率之比，在一定程度上是儲層含氣性的體現，通過統計發現主力產層的電阻率比值是返排效果主要影響因素之一，在同等儲層物性條件下與返排效果呈正相關。主力產層與相鄰水層電阻率比值為 0～4的氣井，井誘噴成功時平均返排時間 16.5h，平均排液速度 6.3m3/h，平均返排率 66.2%；電阻率比值為 4～8的氣井，平均返排時間 22.1h，平均排液速度5.2m3/h，平均返排率 76.6%；電阻率比值＞8的氣井，平均返排時間8.0h，平均排液速度5.2m3/h，返排率 44.4%(表2)。說明電阻率比值越高，誘噴所需返排時間越短，對應的返排率越低。

表2 不同儲層電阻率比值的誘噴返排結果Tab.2 Results of induced flow-back for different reservoir resistivity ratios

③氣層垂厚、含烴飽和度、地層壓力與返排效果相關性弱。統計數據表明氣層垂厚、含烴飽和度、地層壓力系數與返排時間、返排排液速度、返排率相關性低，低-中等屬于誘噴返排效果的非主要影響因素，是誘噴返排效果的次要因素之一。

3.3 鉆完井及射孔工藝影響因素分析

西湖凹陷開發井鉆井液體系以水基鉆井液為主，占已鉆開發井的 75%，統計結果顯示使用油基鉆井液井返排效果相對優于水基鉆井液(圖2)。完井液體系以甲酸鹽完井液為主，占已完井開發井的 89%。隱形酸完井液返排效果相對較好，但對比數據樣本少，效果還有待進一步驗證。

圖2 不同鉆井液體系的返排結果對比圖Fig.2 Comparison of induced flow-back results for different drilling fluid systems

定向井射孔方式以負壓射孔為主，占比 71%；其中 2口井采用了射孔聯作方式，占比 6%。對比表明射孔聯作方式噴活返排時間短、排液速度快，在相對較低返排率即可噴活，返排效果較負壓射孔、平衡射孔有明顯優勢(圖3)。

圖3 不同射孔工藝的返排結果對比圖Fig.3 Comparison of induced flow-back results for different perforating processes

3.4 井型及誘噴工藝影響因素分析

經統計，西湖凹陷開發井中共有 25口為水平井(含多分支井)，占比 46%；對比發現定向井的返排時間、排液速度、返排率均優于水平井，主要原因是由于水平井管柱較長，鉆完井液體積相對較大，在同等射孔工藝條件下誘噴效果差于定向井。

總體上來說，西湖凹陷開發井誘噴方式以環空氣舉為主，占比 46%；其次為連續油管誘噴，連續油管氣舉各方面均優于環空氣舉誘噴(圖4)。采用環空氣舉方式，噴活返排時間 23.9h，平均排液速度5.5m3/h，平均返排率 73.4%；采用連續油管氣舉方式，噴活返排時間17.1h，平均排液速度10.7m3/h，平均返排率 66.2%；采用替淡水柴油方式，噴活返排時間 11.1h，排液速度 1.5m3/h，平均返排率 34.2%；采用啟泵誘噴方式，平均返排時間 5.1h，平均排液速度11.4m3/h，平均返排率 44.6%。結果表明誘噴工藝也是影響誘噴效果的主要原因之一，連續油管的返排效果明顯優于環空氣舉等方式。

圖4 不同誘噴工藝的返排結果對比圖Fig.4 Comparison of induced flow-back results for different flow techniques

4 開發井誘噴效果預測

4.1 關鍵影響因素總結

通過對返排率、返排時間、排液速度與地質油藏、鉆完井、射孔誘噴工藝等參數進行相關性分析，總結出影響返排效果主要有6個主要影響因素，即孔隙度、滲透率、電阻率比值、鉆井液類型、射孔工藝和返排工藝。

4.2 誘噴返排效果預測圖版

通過對東海目前已鉆開發井的孔隙度、滲透率、電阻率比值、誘噴工藝、井型數據進行交會投點，形成了誘噴返排效果預測圖版(圖5)。結合各項影響因素進行分析，當新鉆開發井時根據新鉆井的孔隙度、滲透率、電阻率比值等關鍵參數，并利用圖版預測該井誘噴返排效果，可以初步判斷是否需動員連續油管氣舉設備等，以便及時進行決策。從圖版可以看出誘噴返排失利的井主要集中在孔隙度、滲透率和電阻率比值均較低的區域(斜線充填)，即孔隙度值＜12%，滲透率值＜5mD。對于物性好的井(方塊充填)可采用替淡水柴油誘噴工藝，以節約完井誘噴費用。

圖5 基于儲層孔滲物性的返排效果預測圖版Fig.5 Prediction chart of induced flow-back effect based on porosity and permeability of reservoir

5 結 論

①統計了東海西湖凹陷8個主要油氣田的57口開發井的近250項誘噴數據，初步建立了東海地區開發井誘噴特征數據庫，梳理總結了東海天然氣井誘噴返排規律如下：總部返排成功率 90%，平均返排時間為 26h，平均排液速度為 6.7m3/h，平均返排率為65.9%。

②通過誘噴影響因素及相關性進行分析，篩選總結出6個主控因素：孔隙度、滲透率、電阻率比值、鉆井液類型、射孔工藝和返排工藝。其中儲層孔隙度、滲透率、電阻率比值與返排效果呈正相關，油基鉆井液的儲層保護效果好于水基鉆井液，射孔聯作較負壓射孔、平衡射孔有明顯優勢；連續油管的返排效果明顯優于環空氣舉等方式。③建立了不同孔滲條件下的開發井誘噴返排效果預測圖版，有效指導了今后新鉆開發井的誘噴工藝選取，提出了下一步誘噴作業的建議，為提高新井誘噴效果和降低作業成本提供了重要依據。