松遼盆地徐深氣田火山巖氣藏儲量動用及開采特征

畢 曉 明

中國石油大慶油田勘探開發(fā)研究院

0 引言

自2007年以來，大慶徐深氣田先后投入開發(fā)4個區(qū)塊，陸續(xù)投產(chǎn)110口氣井，其中火山巖天然氣儲量占到已開發(fā)地質(zhì)儲量的90.8%，是大慶氣區(qū)最主要的供氣保障。經(jīng)過11年的火山巖氣藏開發(fā)，已對其產(chǎn)能與動態(tài)儲量取得了較為一致的認識：①火山巖氣井需要壓裂改造獲得工業(yè)氣流；②氣井的初期產(chǎn)能主要受到儲層物性的控制，儲層非均質(zhì)性強導致氣井間產(chǎn)能差異大；③壓裂井雖然初期產(chǎn)能較高，但下降也較快；④氣井井控動態(tài)儲量差異大［1-6］。隨著氣藏開發(fā)的深入，火山巖產(chǎn)能與動態(tài)儲量都出現(xiàn)了新的問題，即火山巖氣井的井控動態(tài)儲量在逐步增加，但增加的原因與物質(zhì)基礎是什么，如何進一步提高儲量動用程度，火山巖氣藏采收率大小，與儲量動用相關的滲流特征如何，長期生產(chǎn)后氣井的產(chǎn)能如何變化等問題直接關系到氣藏以后的挖潛與開發(fā)方案的制定。據(jù)此，從儲層特征著手，結(jié)合氣藏開發(fā)實踐及多方法綜合運用，闡述了徐深氣田火山巖氣藏井控動態(tài)儲量特點、增儲的方向、采收率特征、氣井滲流以及產(chǎn)能特征。

1 儲層特征

徐深氣田火山巖儲層在火山噴發(fā)期和后噴發(fā)期的一系列成巖作用的影響下，形成了基質(zhì)、孔隙、天然裂縫等各類儲集空間類型，各類儲集空間類型相互組合，形成不同的儲滲結(jié)構(gòu)體。儲層中既有致密基質(zhì)（滲透率≤0.1 mD，孔隙度≤4%）、低孔滲體（0.1 mD＜滲透率＜1.0 mD，4%＜孔隙度＜8%），又存在高孔滲體（滲透率≥1.0 mD，孔隙度≥8%）和天然裂縫。徐深氣田火山巖儲層有8口井進行了長井段取心，取心總長度1 600 m，在長井段取心中（表1）, 致密基質(zhì)的樣品數(shù)占總樣品數(shù)近80%，這種以致密基質(zhì)為主，其間分布高、低孔滲的儲滲結(jié)構(gòu)形式，使得火山巖儲層有較復雜的儲量動用與產(chǎn)能特征。

表1 取心井滲透率與孔隙度分布表

2 開發(fā)井特征

氣田2007年投入開發(fā)，井距700～1000 m，開發(fā)井射孔段平均海拔深度3 350 m，平均原始壓力系數(shù)1.08，采用壓裂完井（壓裂規(guī)模：平均每口井使用600 m3壓裂液，平均每口井加砂60 m3）。氣井間初期產(chǎn)能差異大，初期穩(wěn)定產(chǎn)量≥10.0×104m3/d的井占34.5%，穩(wěn)定產(chǎn)量≤5.0×104m3/d的井占41.6%，5.0×104～10.0×104m3/d的井占23.9%。氣井普遍采用定產(chǎn)降壓的方式開井生產(chǎn)，設計外輸壓力6.4 MPa，開發(fā)后期考慮增壓開采。受到季節(jié)性用氣量差異的影響，氣井采用間歇性開采。2018年已經(jīng)投產(chǎn)氣井110口，日產(chǎn)氣量750.0×104m3，年產(chǎn)氣量18.0×108m3，累產(chǎn)氣量128.0×108m3。

3 儲量動用特征

3.1 井控動態(tài)儲量

火山巖中低滲—致密儲層占到了95%，這類儲層中的氣井射孔后幾乎都只能產(chǎn)低產(chǎn)氣流，氣井需要壓裂改造才能獲得工業(yè)氣流。壓裂裂縫溝通了周圍的孔、洞和天然裂縫，在近井筒周圍形成了連通性好，相對高滲的區(qū)域，定義為主流區(qū)［7-8］。開發(fā)中氣井的壓降曲線下降減緩（圖1），顯示氣井有能量緩慢補給，因此，在主流區(qū)的周圍存在著以致密基質(zhì)為主的補給區(qū)，同時區(qū)內(nèi)部分發(fā)育有高低孔滲體。綜合地質(zhì)、試井與氣藏工程技術(shù)分析［9-15］，氣井的主流區(qū)近似矩形，長軸方向與壓裂主裂縫的延伸方向有關。

圖1 氣井壓降曲線圖

氣井投產(chǎn)后，與井筒直接相連的主流區(qū)內(nèi)的儲量先動用，隨著主流區(qū)內(nèi)地層壓力的下降，補給區(qū)內(nèi)的氣體逐步向主流區(qū)流動，補給區(qū)內(nèi)的儲量逐步動用，氣井的井控動態(tài)儲量逐步增加（圖2）。動態(tài)儲量的增加呈現(xiàn)2段式斜率特點，初期增加較快，然后減緩，逐步接近氣井實際控制儲量。動態(tài)儲量初期增加較快，表明主流區(qū)內(nèi)的儲量相對較低，綜合評價主流區(qū)動態(tài)儲量占總井控動態(tài)儲量20.0%左右，剩余的儲量來自于補給區(qū)域，補給區(qū)是氣井長期供氣的保障。

3.2 增儲方向

圖2 井控動態(tài)儲量變化圖

圖3 不同滲透率級別的合理井距展示圖

主流區(qū)內(nèi)氣體無啟動壓力阻力影響，主流區(qū)與補給區(qū)間因物性差異存在著阻流邊界，補給區(qū)內(nèi)氣體需要克服啟動壓力阻力后進入主流區(qū)內(nèi)。綜合啟動壓力梯度巖心試驗結(jié)果分析（圖3），隨著主流區(qū)范圍的擴大，分布于各井間的補給區(qū)范圍相對縮小，氣體受到啟動壓力阻力影響的范圍減小，滲透率更低的氣體參與流動，可動用儲量規(guī)模增大，因此通過加大壓裂規(guī)模擴大主流區(qū)范圍，可提高儲量動用程度。按照主流區(qū)寬度250 m考慮，滲透率0.1 mD的氣體進入主流區(qū)，需要550 m左右的井距。因此，可依據(jù)補給區(qū)中致密基質(zhì)的多少縮小井距，提高儲量動用程度。

3.3 采收率特征

采用數(shù)值試井模擬廢棄井底流壓7.95 MPa時，不同廢棄經(jīng)濟極限產(chǎn)量下采收率[16-17]隨滲透率變化（圖4）。補給區(qū)滲透率≤0.1 mD時，采收率受廢棄經(jīng)濟極限產(chǎn)量影響大，隨著廢棄經(jīng)濟極限產(chǎn)量的增加，采收率下降幅度大。而廢棄經(jīng)濟極限產(chǎn)量一定時，提高滲透率，采收率增加幅度明顯；補給區(qū)滲透率＞0.1 mD時（特別是滲透率≥0.5 mD時），提高滲透率后，采收率增加幅度變小，此時主要提高采氣速度。

圖4 采收率與滲透率關系圖

4 產(chǎn)能特征

4.1 滲流特征

氣井壓裂完井，在雙對數(shù)試井曲線中，過井筒儲集階段后，曲線反映的是壓裂裂縫本身的線性流動特征。壓裂裂縫線性流動后，主流區(qū)中的氣體向壓裂裂縫流動，受到壓裂裂縫延展性影響，主流區(qū)呈近似矩形形態(tài)，主流區(qū)中氣體以線性流動的形式流向壓裂裂縫。主流區(qū)中壓力下降后，補給區(qū)開始向主流區(qū)中供氣，由于補給區(qū)與主流區(qū)之間存在阻流邊界，且補給區(qū)內(nèi)氣體受到啟動壓力阻力影響，壓力擴散緩慢，氣體流動受阻，雙對數(shù)曲線持續(xù)上翹，使得不穩(wěn)定試井測試中擬徑向流動不易出現(xiàn)（圖5）。

圖5 雙對數(shù)試井曲線圖

4.2 產(chǎn)能特征

氣井雖然鉆遇了高孔滲體和天然裂縫，但由于高孔滲體和天然裂縫規(guī)模小，彼此間連通性差，因此氣井射孔后產(chǎn)能很低。壓裂改造以后，壓裂裂縫長度在百米以上，形成主流區(qū)域，氣井投產(chǎn)后，初供氣以主流區(qū)為主，初期產(chǎn)能高，但主流區(qū)規(guī)模小，產(chǎn)能很快下降（圖6）。隨著主流區(qū)壓力下降，補給區(qū)發(fā)揮作用，補給量逐步增加，達到最大補給能力后，又逐步下降，初期下降快，然后逐漸減緩（圖7）。氣井的產(chǎn)能表現(xiàn)為初期遞減快，后期遞減逐步減緩，呈現(xiàn)雙曲-調(diào)和的遞減規(guī)律。

圖6 無阻流量變化曲線圖

圖7 補給能力變化曲線圖

5 結(jié)論

1）火山巖儲層壓裂改造后形成雙區(qū)供氣的結(jié)構(gòu)，與氣井直接相連的是主流區(qū)，主流區(qū)外是補給區(qū)，補給區(qū)中的氣體首先進入主流區(qū)，經(jīng)主流區(qū)沿壓裂裂縫進入氣井。

2）氣井投產(chǎn)后，最先動用主流區(qū)儲量，隨著主流區(qū)壓力下降，補給區(qū)逐步補給，氣井的井控動態(tài)儲量逐步增加，補給區(qū)是氣井長期供氣的保障。

3）壓裂改造以后，形成主流區(qū)域，提高了氣井的早期產(chǎn)能。但氣井長期的物質(zhì)保障主要存在于以致密基質(zhì)為主的補給區(qū)中，改善致密基質(zhì)滲透性有提高產(chǎn)能和增加采收率作用。