川南威遠(yuǎn)地區(qū)頁(yè)巖氣水平井開(kāi)發(fā)箱體設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用

李沛坤

摘要：頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)實(shí)踐證明水平井箱體（以水平段井眼為中心，縱、橫向允許誤差為邊距的幾何體）位置對(duì)井生產(chǎn)效果影響較大，本文通過(guò)對(duì)長(zhǎng)城鉆探四川頁(yè)巖氣威遠(yuǎn)作業(yè)區(qū)頁(yè)巖氣產(chǎn)層地化特征、已投產(chǎn)井生產(chǎn)數(shù)據(jù)、實(shí)鉆軌跡位置，儲(chǔ)層含氣性和壓裂監(jiān)測(cè)等參數(shù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)和相關(guān)性分析，初步建立了水平井箱體與開(kāi)發(fā)目的層間的最佳匹配關(guān)系，可為威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣高效開(kāi)發(fā)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)城 威遠(yuǎn) 頁(yè)巖氣 水平井 箱體 儲(chǔ)層特征 龍一1a小層

【分類(lèi)號(hào)】：TE357.7

0.引言

2014年5月，中油長(zhǎng)城鉆探公程有限公司中標(biāo)中石油川南頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)示范工程威遠(yuǎn)202、204井區(qū)作業(yè)項(xiàng)目，即開(kāi)展頁(yè)巖氣產(chǎn)層評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)部署設(shè)計(jì)優(yōu)化、壓裂工藝優(yōu)化等系列研究與試驗(yàn)，目前已完鉆水平井27口，壓裂投產(chǎn)19口，平均日產(chǎn)在10萬(wàn)方以上，綻放出商業(yè)開(kāi)發(fā)的曙光。受各種因素影響，投產(chǎn)水平井生產(chǎn)效果差異較大，開(kāi)展影響水平井開(kāi)發(fā)效果因素分析，找出主控因素，趨利避害，優(yōu)化水平井設(shè)計(jì)方案成為急待解決的實(shí)際問(wèn)題[1，2]。

1.區(qū)塊地質(zhì)概況

威遠(yuǎn)區(qū)塊構(gòu)造上位于川西南古中斜坡低褶帶，斷層不發(fā)育[3，4]。鉆井證實(shí)地層自下而上發(fā)育古生界的奧陶系、志留系和二疊系及中生界的三疊系和侏羅系地層。志留系龍馬溪組頁(yè)巖為深水陸棚相沉積，其地層分為龍一段和龍二段，龍一段又分為龍一1和龍一2。龍一1為一套優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖[5-7]；有機(jī)質(zhì)以腐泥組為主，TOC>2%，RO：1.93%～2.26%，脆性礦物含量：43.1%～74%，含氣量：2.34～4.79m3/t，厚度約40米，面積約237km2，頁(yè)巖氣儲(chǔ)量約為1191.62×108m3；其中龍一1底部有機(jī)質(zhì)最發(fā)育，脆性礦物含量高，厚度相對(duì)穩(wěn)定，一般在20m左右，是本地區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的主要目的層。

2.目的層小層劃分

龍一1亞段是本區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)主要目的層段，有機(jī)質(zhì)最發(fā)育，且富含烴類(lèi)氣體。水平井鉆井的箱體主要選在該層，在鉆井過(guò)程中為加強(qiáng)水平井軌跡縱向位置分析，并解決在鉆井、開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的工程、地質(zhì)問(wèn)題，本次研究將龍一1亞段由上至下分為龍一1d、龍一1c、龍一1b、龍一1a四個(gè)小層。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為龍一1a小層含氣性最好，龍一1b小層次之。

3.投產(chǎn)井生產(chǎn)效果

目前，長(zhǎng)城鉆探四川頁(yè)巖氣威遠(yuǎn)作業(yè)區(qū)威xxH2平臺(tái)已全部壓裂投產(chǎn)，但生產(chǎn)效果存在較大差異。按單井平均日產(chǎn)氣量，將威遠(yuǎn)區(qū)塊開(kāi)發(fā)井劃分四類(lèi)，即Ⅰ類(lèi)：日產(chǎn)氣量大于15×104m3；Ⅱ類(lèi)：日產(chǎn)氣量10～15×104m3；Ⅲ類(lèi)：日產(chǎn)氣量5～10×104m3；Ⅳ類(lèi)：日產(chǎn)氣量小于5×104m3。以威xxH2平臺(tái)為例，威xxH2-4井和威xxH2-5井分屬Ⅰ類(lèi)井和Ⅱ類(lèi)井，平均日產(chǎn)氣量明顯高于其余井。

4. 影響因素分析

以首個(gè)開(kāi)發(fā)試驗(yàn)平臺(tái)威xxH2平臺(tái)為研究對(duì)象，通過(guò)水平井鉆遇地層的動(dòng)靜態(tài)參數(shù)對(duì)比，結(jié)合實(shí)鉆軌跡[9]，基本確定了影響生產(chǎn)效果主控地質(zhì)因素和水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案。

4.1水平段鉆遇小層分析

對(duì)比分析水平井軌跡，生產(chǎn)井類(lèi)型與水平井鉆經(jīng)不同小層長(zhǎng)度相關(guān)：Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)井以鉆遇龍一1a小層為主，；III類(lèi)、IV類(lèi)井鉆遇龍一1a小層長(zhǎng)度變短。

4.2水平段電性特征

威xx井區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖自然伽馬值范圍一般在150～550API。Ⅰ類(lèi)井和Ⅱ類(lèi)井平均自然伽馬值較III類(lèi)、IV類(lèi)井大。

4.3水平段有機(jī)地球化學(xué)特征

威xx井區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)碳含量（TOC）縱向變化較大，由龍一1d至龍一1a逐漸增大，TOC值范圍一般在2%～7%。Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)井平均TOC較大，大于4.5%。而III類(lèi)、IV類(lèi)井平均TOC相對(duì)較小，接近3.5%。

4.4水平段脆性礦物特征

威xx井區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖脆性礦物以石英為主，含量大于40%，脆性礦物總含量范圍在56%～72%[10]。Ⅰ類(lèi)井脆性礦物含量最高，大于70%。而Ⅱ類(lèi)、III類(lèi)和IV類(lèi)井脆性礦物含量小于60%。

4.5水平段含氣性特征

威xx井區(qū)龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段總含氣量范圍為3.4～5.7m3/t，其中吸附氣含量為0.8～1.02m3/t，游離氣含量為2.5～4.7m3/t。Ⅰ類(lèi)井和Ⅱ類(lèi)井的總含氣量大于4.5 m3/t，明顯高于III類(lèi)和IV類(lèi)井。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果：龍一1a小層含氣量高、TOC高、自然伽馬高，脆性礦物含量高，是水平井鉆井最有利目的層位，井軌跡鉆遇龍一1a層位長(zhǎng)度占比越高生產(chǎn)效果越好。

5. 水平井箱體設(shè)計(jì)方案

基于大型水利壓裂水平井技術(shù)的頁(yè)巖氣商業(yè)開(kāi)發(fā)，需滿足一定的單井產(chǎn)量和累積產(chǎn)量要求，單井控制儲(chǔ)量是軌跡設(shè)計(jì)重要考慮因素。結(jié)合各儲(chǔ)量參數(shù)及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)參數(shù)，利用容積法估算出儲(chǔ)層縱向動(dòng)用厚度應(yīng)大于18米。

G=A h ρ C ER （1）

G：?jiǎn)尉T(mén)限控制儲(chǔ)量。

A：?jiǎn)尉刂泼娣e。

ρ：地層密度

C：?jiǎn)挝惑w積含氣量。

ER：采收率。

根據(jù)以上分析和計(jì)算，威遠(yuǎn)地區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)水平井箱體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：水平段應(yīng)設(shè)計(jì)在龍一1a小層內(nèi)且位于層段上部 ，縱向誤差±2米，橫向誤差±5米。

6. 應(yīng)用效果

截止到2015年10月8日，長(zhǎng)城威遠(yuǎn)作業(yè)區(qū)相繼投產(chǎn)19口井，實(shí)鉆與設(shè)計(jì)符合率大于90%，平均日產(chǎn)氣量在10萬(wàn)以上（表1-2），表現(xiàn)出良好的生產(chǎn)態(tài)勢(shì)。

7. 結(jié)論

（1）巖心室內(nèi)試驗(yàn)和完鉆井錄、測(cè)資料顯示，龍一1a小層含氣量高、TOC高、自然伽馬高，脆性礦物含量高，是水平井開(kāi)發(fā)最有利的目的層。

（2）水平段軌跡應(yīng)設(shè)計(jì)在龍一1a小層內(nèi)且位于層段上部，以滿足累產(chǎn)對(duì)單井控制儲(chǔ)量的要求。

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