蘇里格氣田水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)開(kāi)發(fā)技術(shù)研究

萬(wàn)單夫，黃文芳，李躍剛，張 吉，王 龍，劉 平

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

蘇里格氣田盒8 氣藏為典型的大型緩坡型三角洲背景下的辮狀河沉積，受物源供給、河道遷移、水動(dòng)力變化等因素影響儲(chǔ)層空間變化快、非均質(zhì)強(qiáng)。生產(chǎn)動(dòng)態(tài)顯示蘇里格直井產(chǎn)量?jī)H1萬(wàn)立方米/天，這給氣田持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了很大壓力。2007-2009年長(zhǎng)慶油田公司水平井試驗(yàn)取得階段突破，水平段長(zhǎng)度和有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度不斷刷新，有效儲(chǔ)層鉆遇率從評(píng)價(jià)初期的23.9%提高到60%左右；試氣無(wú)阻流量不斷攀升，從初期的2萬(wàn)立方米/天提高到目前的45萬(wàn)立方米/天左右。截至2011年年底，蘇里格氣田完鉆水平井237口，投產(chǎn)水平井168口，水平井投產(chǎn)井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的二十分之一，日產(chǎn)天然氣達(dá)到900萬(wàn)立方米，約占蘇里格氣田總產(chǎn)量的五分之一。水平井開(kāi)發(fā)是提高單井產(chǎn)量，提升氣田開(kāi)發(fā)效益有效途徑。

1 水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)優(yōu)選及開(kāi)發(fā)思路

目前認(rèn)為辮狀河可發(fā)育于河流源頭到入湖的任何區(qū)域，由于發(fā)育環(huán)境的差異，其沉積特征往往存在較大的差異[1]。Miall 共劃分了6 種辮狀河類型[2]，分別是特羅爾海姆型（TRollheim）、斯科特型（Scott）、東杰克型（Donjek）、普拉特型（platte）、比喬型（Bijou）。蘇里格氣田盒8 段辮狀河心灘巖性以灰-灰白色含礫粗砂巖、中-粗砂巖等粗碎屑巖為主，巖性剖面正旋回特征的不明顯。水動(dòng)力較強(qiáng)，河道的下切侵蝕能量較強(qiáng)，底部一般發(fā)育底礫巖，具沖刷面，與下伏泥巖突變接觸，自然伽馬曲線多為低值平滑箱型。這與Maill 所描述的南薩斯喀徹溫型辮狀河沉積相似[3]，即底部為一定厚度的礫巖，僅占心灘的一少部分（礫石厚度＜10%），其余主要為槽狀交錯(cuò)層理中粗砂巖，夾有不同比例的板狀交錯(cuò)層理、平行層理粗砂巖，波痕紋層細(xì)砂巖，并以向上變細(xì)、變薄的層序排列。

1.1 整體開(kāi)發(fā)區(qū)的優(yōu)選

水平井開(kāi)發(fā)其本身對(duì)油氣藏本身有一定要求，并非每一個(gè)氣田開(kāi)發(fā)都適合設(shè)計(jì)水平井，而是必須符合一定的地質(zhì)條件。其中，蘇里格氣田滿足水平井實(shí)施的主要條件為：（1）儲(chǔ)層主力含氣小層較為發(fā)育，儲(chǔ)層規(guī)模占優(yōu)；（2）區(qū)塊內(nèi)有一定骨架井控制，地震預(yù)測(cè)儲(chǔ)層好，橫向展布相對(duì)穩(wěn)定；（3）目的氣層構(gòu)造落實(shí)；（4）鄰井產(chǎn)量較高；（5）水平段延伸方向及長(zhǎng)度滿足目前井網(wǎng)井距。按照蘇里格氣田水平井開(kāi)發(fā)的五項(xiàng)地質(zhì)條件，結(jié)合不同區(qū)帶目前地質(zhì)認(rèn)識(shí)，在相對(duì)富集區(qū)內(nèi)開(kāi)展精細(xì)研究，優(yōu)選水平井開(kāi)發(fā)區(qū)。

1.1.1 緩坡型三角洲沉積背景下落實(shí)主河道砂體 河道帶砂體并不是某一瞬間或單一河流旋回沉積過(guò)程產(chǎn)物，它的沉積往往是由多個(gè)單河道砂體在側(cè)向上、縱向上和垂向上連續(xù)疊置組成的復(fù)合河道帶砂體[4]。在這樣的河道帶內(nèi)，有效層往往也呈相互疊置的厚層塊狀或多層段分布，有效層厚度要比那些長(zhǎng)期處于河道間的區(qū)域發(fā)育得多。通過(guò)地震綜合評(píng)價(jià)和骨架井的實(shí)施，基本控制主河道砂體的走向、寬度，落實(shí)主河道砂體的平面分布。

1.1.2 優(yōu)選區(qū)塊氣層縱向發(fā)育相對(duì)集中 地震現(xiàn)有分辨率條件下（時(shí)間分辨率僅為20～25 m），地震只能識(shí)別出一個(gè)多旋回疊加的砂體，對(duì)于水平井實(shí)施目標(biāo)層位盒8 小層的砂體及有效砂體地震無(wú)法做到準(zhǔn)確識(shí)別。根據(jù)水平井實(shí)施地質(zhì)條件，要求在水平井選區(qū)時(shí)完鉆井有效儲(chǔ)層縱向相對(duì)集中、橫向分布穩(wěn)定。

2 水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)綜合地質(zhì)研究

通過(guò)骨架井的實(shí)施，結(jié)合地震預(yù)測(cè)成果圖，對(duì)整體開(kāi)發(fā)區(qū)構(gòu)造、沉積、砂體及有效砂體等地質(zhì)研究是水平井整體開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。在地質(zhì)研究前，首先對(duì)該區(qū)完鉆井進(jìn)行小層劃分，地層對(duì)比按照“先尋找區(qū)域標(biāo)志層，再尋找輔助標(biāo)志層；先對(duì)大段，再對(duì)小段；旋回控制，參考厚度；多井對(duì)比，全區(qū)閉合”的原則進(jìn)行。通過(guò)地層對(duì)比分析認(rèn)為盒8 段各小層分布穩(wěn)定，厚度變化較小。

2.1 構(gòu)造特征

本區(qū)構(gòu)造繼承了鄂爾多斯區(qū)域構(gòu)造特征，北東高-南西低的西傾單斜背景上發(fā)育多排鼻狀構(gòu)造[5]。通過(guò)精細(xì)刻畫小層構(gòu)造認(rèn)為盒8下頂、底部構(gòu)造之間存在明顯的繼承性，鼻隆起幅度一般10 m 左右，鼻寬為2～3 km。

2.2 沉積相研究

辮狀河沉積可劃分為河道和洪泛沉積兩個(gè)亞相。辮狀河道沉積根據(jù)其成因可細(xì)分為河床滯留沉積、心灘、河道充填、廢棄河道及落淤層[6]。結(jié)合蘇里格氣田盒8 段儲(chǔ)層地質(zhì)特征，分析認(rèn)為各個(gè)微相空間展布情況（見(jiàn)圖1）。

心灘：辮狀河沉積的主體，也是油氣主要儲(chǔ)集體。根據(jù)勝利Ⅰ號(hào)心灘的研究成果[7]，辮狀河心灘在平面上呈兩頭窄、中部寬的菱形。縱、橫剖面上，心灘呈底平、頂凸的透鏡狀，頂部窄底部寬。

河床滯留沉積：由砂質(zhì)沉積物充填水道形成，通常分布于心灘之間，也可分布于心灘之上。

河道充填：是當(dāng)期活動(dòng)的水道在后期由于基準(zhǔn)面下降或湖平面上升，細(xì)砂質(zhì)、粉砂質(zhì)或泥質(zhì)充填河道形成，一般不能形成有效儲(chǔ)層。

廢棄河道：水道廢棄后，以泥質(zhì)為主的沉積物充填其中形成；落淤層：洪水后，心灘頂部沉積的薄層泥巖。

圖1 松花江松原菜園子段沉積微相分布模式圖Fig.1 Sedimentary microfacies distribution ideograph for SongYuan garden section of the songhua river

2.3 沉積相平面特征

蘇S 水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)盒8下小層河道呈南北條帶狀展布，盒8下1 小層主要發(fā)育辮狀河道、心灘微相，發(fā)育南北向辮狀河道兩條，寬度2.0～4.0 km。西部心灘微相發(fā)育，心灘縱向互相切割、疊置，橫向拼接，發(fā)育規(guī)模大。盒8下2 小層主要發(fā)育洪漫湖沼、辮狀河道沉積微相，發(fā)育南北向辮狀河道3 條，辮狀河道寬度1.0～2.0 km，心灘呈點(diǎn)狀分布，發(fā)育規(guī)模?。ㄒ?jiàn)圖2）。

2.4 砂體展布特征研究

受沉積的影響，蘇S 水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)盒8下1 砂帶河道特征較盒8下2 特征明顯，砂帶寬度大。盒8下1 主要發(fā)育東西兩個(gè)砂帶，其中西砂帶厚度平均為13.5 m，最大為19.5 m。東砂帶相對(duì)較薄且河道寬度小，平均厚度大約為9.6 m，最大15.2 m，是水平井實(shí)施的目的層。盒8下2砂體展布特征主砂帶特征不明顯，厚度砂體呈零星塊狀分布，不適合水平井開(kāi)發(fā)（見(jiàn)圖3）。

2.5 有效砂體展布特征研究

有效砂體是天然氣的高滲儲(chǔ)集體，水平井的鉆進(jìn)目的是溝通多個(gè)有效砂體。蘇里格氣田的巖相類型中，只有粗砂巖、含礫粗砂巖等粗砂巖相可形成有效儲(chǔ)層。這些粗砂巖相的分布受微相控制，主要分布在心灘的主體和河道充填的下部。根據(jù)巖心資料統(tǒng)計(jì)，心灘與河道下部粗巖相占砂巖總厚度的35%～40%；其中心灘占粗巖相的75%左右，河道下部占粗巖相的25%左右。

心灘—粗砂巖相：根據(jù)蘇里格加密井區(qū)蘇S 井區(qū)的單個(gè)心灘的厚度從1～8 m 不等，主要在2～6 m；寬度從300～1000 m 不等，主要在400～800 m；長(zhǎng)度從400～1600 m 不等，主要在900～1200 m。內(nèi)部由多個(gè)垂向加積體構(gòu)成，加積體層面接近平行，單個(gè)加積體內(nèi)部均質(zhì)程度較高。

河道充填下部—粗砂巖相：位于河道充填砂體的下部，向上變?yōu)橹屑?xì)砂巖沉積，粗砂巖相厚度一般小于2 m，占砂巖總厚度的8%～10%。河道充填序列以中細(xì)砂巖為主，內(nèi)部常有泥質(zhì)夾層。

3 水平井整體部署及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

3.1 水平井整體部署

圖2 蘇S 水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)盒8下2、盒8下1 小層沉積相平面圖Fig.2 He8下2、He8下1 sedimentary facies plan of SueS horizontal well overall development zone

圖3 蘇S 水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)盒下2、盒8下1 小層砂體平面圖Fig.3 He8下2、He8下1 sand body plan of SueS horizontal well overall development zone

蘇里格氣田大面積的緩坡型三角洲沉積，受古地形和物源供給影響，河道砂帶的寬度小，變化大。同時(shí)河道沉積主體心灘在不同的井區(qū)其沉積規(guī)模變化較大。在水平井幾年的攻關(guān)經(jīng)歷中，面對(duì)砂體和有效儲(chǔ)層變化大的特征，蘇里格氣田水平井形成自己獨(dú)特的部署思路。

3.1.1 混合井網(wǎng)井型 針對(duì)蘇里格氣田地質(zhì)特征，在水平井部署初期，水平井部署注重骨架井的實(shí)施，利用骨架井高精度控制砂體和微幅度構(gòu)造。隨著地質(zhì)認(rèn)識(shí)不斷提高，導(dǎo)向技術(shù)的不斷積累和完善，逐步轉(zhuǎn)向少實(shí)施骨架井，盡量多實(shí)施水平井，整體研究、整體部署的開(kāi)發(fā)思路。

骨架井是落實(shí)河道帶，提供水平井實(shí)施井場(chǎng)；直井、叢式井是精細(xì)刻畫小層儲(chǔ)層展布，為水平井設(shè)計(jì)提供依據(jù)，兼顧其它含氣層位，提高儲(chǔ)層垂向動(dòng)用程度；水平井提高單井產(chǎn)量，提升氣田開(kāi)發(fā)水平。

骨架井具體分成基準(zhǔn)井和控制井，基準(zhǔn)井是與水平井同井場(chǎng)的骨架井，而控制井是水平段延伸方向一口骨架井。在初期水平井部署需基準(zhǔn)井和控制井，這為水平井的部署和實(shí)施提供有效保障。隨著水平井的工作量不斷增加，水平井的導(dǎo)向技術(shù)成熟，逐步取消基準(zhǔn)井或控制井已成為趨勢(shì)（見(jiàn)圖4）。

圖4 蘇里格氣田水平井井網(wǎng)井型示意圖Fig.4 Horizontal well pattern and well type diagram of Sulige gas field

3.1.2 水平井整體部署 水平井整體部署主要考慮三個(gè)因素：（1）目的層砂體厚度大，橫向分布穩(wěn)定；（2）水平段延伸方向及長(zhǎng)度滿足目前井網(wǎng)井距；（3）鄰近直井產(chǎn)量較高。結(jié)合地質(zhì)綜合研究成果及混合井網(wǎng)結(jié)構(gòu)，蘇S 井區(qū)在盒8下1 部署水平井50口，水平井可建產(chǎn)能8.2億立方米（見(jiàn)圖5）。

圖5 蘇里格氣田蘇S 水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)部署圖Fig.5 Deployment diagram for Sue S horizontal well overall development zone of Sulige gas field

3.2 水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)

水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。優(yōu)化設(shè)計(jì)主要根據(jù)地震預(yù)測(cè)、構(gòu)造、儲(chǔ)層特征等方法優(yōu)化水平段在儲(chǔ)層中的鉆進(jìn)軌跡，重點(diǎn)解決水平井段在平面上的軌跡、靶點(diǎn)方位、縱向上的位置等問(wèn)題。相對(duì)于直井和常規(guī)定向井而言，水平井鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)根本性的特點(diǎn)，就是突出精細(xì)，包括精細(xì)研究、大比例編圖和精細(xì)設(shè)計(jì)。

3.2.1 單砂體層段為單元，編制相應(yīng)地質(zhì)圖件 由于蘇里格氣田砂體多期疊置、大面積分布，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，常規(guī)地質(zhì)解剖所用的大層段砂層厚度圖、氣層厚度圖、頂面構(gòu)造圖已不能滿足要求，應(yīng)當(dāng)在精細(xì)小層劃分的基礎(chǔ)上，編制單砂體厚度圖、氣層等值圖以及頂、底面構(gòu)造圖等地質(zhì)圖件，以此為依據(jù)，進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)。具體做法是六圖一表，即地震剖面、砂體厚度、氣層厚度圖、氣層頂面、底面構(gòu)造圖、氣藏剖面圖、靶點(diǎn)預(yù)測(cè)表的設(shè)計(jì)方法。

3.2.2 水平井設(shè)計(jì)中使用地質(zhì)圖件精度高 如構(gòu)造圖、氣層厚度等值圖時(shí)，應(yīng)當(dāng)將以10 m 或5 m為間距的常規(guī)圖件進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，使之達(dá)到2 m 甚至0.5 m為間距的精度，在此基礎(chǔ)上取得相關(guān)技術(shù)參數(shù)。這樣的做法有兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，一是可以避免在大間距圖件上讀數(shù)時(shí)人為隨意性引起的誤差，二是可以在數(shù)據(jù)加密的過(guò)程中促進(jìn)認(rèn)識(shí)的深化，從而更加精細(xì)的反映出水平井所在區(qū)域的微構(gòu)造及油氣層變化，提高設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)的符合率。

3.2.3 水平井設(shè)計(jì)中關(guān)鍵參數(shù)精度高 水平井井深數(shù)據(jù)、分層數(shù)據(jù)、靶點(diǎn)的構(gòu)造或氣層深度數(shù)據(jù)等關(guān)鍵參數(shù)要比直井要求的精度更高，水平井目的層附近地層的分層數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)以1 m為基數(shù)，靶點(diǎn)的深度數(shù)據(jù)以0.01 m為基數(shù)。其主要原因?yàn)樗骄壽E在到達(dá)預(yù)計(jì)的氣層靶點(diǎn)時(shí)，傾角在90°左右，短距離內(nèi)調(diào)整余地小；同時(shí)避免調(diào)整軌跡的過(guò)程中出現(xiàn)較長(zhǎng)的無(wú)效水平段。

3.3 水平井實(shí)施效果

水平井地質(zhì)導(dǎo)向?qū)嵤┻^(guò)程中，形成了強(qiáng)化“入靶與水平段”的兩個(gè)階段地質(zhì)導(dǎo)向，堅(jiān)持“測(cè)井、錄井與工程參數(shù)”三種資料結(jié)合，做好“沉積相、砂體、儲(chǔ)層構(gòu)型和微幅度”四個(gè)方面分析，制定入靶階段的“入靶提前和入靶滯后”和水平段實(shí)施階段的“側(cè)向穿出、河道局部致密及頂部和底部穿出”的五種調(diào)整預(yù)案，取得效果良好。

目前，蘇S 水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)完鉆水平井3口，平均水平段長(zhǎng)度1035 m，砂巖鉆遇率90.2%，有效儲(chǔ)層鉆遇率69.2%。完試3口，其中2口井獲得百萬(wàn)立方米高產(chǎn)。三口井已經(jīng)分別于2011年6月、9月與12月投產(chǎn)，井均日產(chǎn)天然氣16萬(wàn)立方米，井均累計(jì)產(chǎn)氣量950萬(wàn)立方米。

4 結(jié)論

（1）受古地形和物源供給影響，辮狀河儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中心灘是辮狀河道沉積的主體，是河道內(nèi)最有利的油氣儲(chǔ)集體；河道充填底部可形成有效儲(chǔ)層，但厚度薄，其余與廢棄河道相似，以細(xì)粒沉積為主；落淤層為洪泛期形成的薄層泥質(zhì)沉積，可作為劃分辮狀河發(fā)育期次的依據(jù)。

（2）綜合地震地質(zhì)資料，對(duì)水平井整體開(kāi)發(fā)區(qū)進(jìn)行整體研究，考慮骨架井和水平井進(jìn)行整體部署，根據(jù)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)排序、分批實(shí)施，確保水平井整體有效開(kāi)發(fā)。

（3）辮狀河河道砂體多為多期河道垂向疊置而成，水平井設(shè)計(jì)各類圖件需分期次、高精度為原則，水平井優(yōu)化的這些措施有助于提高水平井鉆遇率，提高水平井實(shí)施效果，其核心是“六圖一表”水平井設(shè)計(jì)技術(shù)。

（4）蘇里格氣田局部河道砂體儲(chǔ)層厚度大，分布相對(duì)集中，可實(shí)現(xiàn)水平井整體開(kāi)發(fā)。是蘇里格轉(zhuǎn)變開(kāi)發(fā)思路，提高單井產(chǎn)量的有效途徑。

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