川西侏羅系致密砂巖氣藏穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與展望

郭彤樓

中國石化西南油氣分公司，四川 成都610041

引言

川西拗陷總體可以分為“三隆兩凹一坡”，即知新場構(gòu)造帶、新場構(gòu)造帶、龍門山前構(gòu)造帶、梓潼凹陷、中江斜坡帶及成都凹陷6 個區(qū)帶（圖1）[1-7]，處于成都--德陽--綿陽城市經(jīng)濟(jì)圈。主要產(chǎn)層為侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組和沙溪廟組，為典型的低滲透率、高含水飽和度、低豐度復(fù)雜致密砂巖氣藏，單井自然產(chǎn)能低、遞減快、可采儲量低[8-9]。氣田開發(fā)近30 年來，探明大中型致密氣藏13 個，探明天然氣地質(zhì)儲量約4 900×108m3（表1）。多年來，中國石化西南油氣分公司圍繞提高采收率、提高動用率、控制遞減率持續(xù)開展了地質(zhì)-工程-經(jīng)濟(jì)一體化攻關(guān)，主力氣藏儲量動用率100%、采收率達(dá)到56%，成為致密砂巖氣藏效益開發(fā)的典范。目前，川西拗陷致密砂巖氣藏面臨優(yōu)質(zhì)儲量全部動用、開發(fā)對象品質(zhì)越來越差及都市氣田環(huán)評難度加大等難題，如何進(jìn)一步效益動用難采儲量是實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)亟待解決的問題。本文通過梳理氣田開發(fā)歷程，總結(jié)氣田地質(zhì)特征、效益開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)及持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)面臨的難點(diǎn)，提出穩(wěn)產(chǎn)對策，以期指導(dǎo)氣田的下步開發(fā)并能為其他同類氣藏的開發(fā)起到借鑒作用。

圖1 川西拗陷構(gòu)造單元及氣田地理位置圖Fig.1 Structural unit of Western Sichuan Depression and location of gas field

表1 川西拗陷中淺層已發(fā)現(xiàn)天然氣藏參數(shù)表Tab.1 Parameter of discovered natural gas reservoirs in the middle and shallow layers of the Western Sichuan Depression

1 開發(fā)概況

1.1 地質(zhì)特征

川西拗陷侏羅系致密砂巖氣藏埋深700～3 200 m，以巖性-構(gòu)造復(fù)合型氣藏為主，主要有兩種類型。一種是鏡狀薄窄河道致密砂巖氣藏。如中江沙溪廟組氣藏，油氣藏縱向含氣層系16 個，發(fā)育130 余條河道，河道寬度在300～1 000 m，厚度為5～40 m，縱向上疊合程度低、橫向上廣泛分布，泥質(zhì)含量整體較低，泥巖隔夾層分布不穩(wěn)定，疊合含氣面積在440 km2?？紫抖葹?%～13%、常壓滲透率為0.04～0.50 mD，含水飽和度在40%～65%，埋深在1 300～3 200 m，平均地層壓力系數(shù)為1.60，氣水關(guān)系復(fù)雜。另一種是毯狀寬厚河道致密砂巖氣藏。如新場沙溪廟組氣藏，油氣藏縱向含氣層系7 個，發(fā)育7 條河道，寬度在4 500～10 500 m，氣層厚度為5～30 m，縱向疊合程度高，泥質(zhì)含量低，泥巖隔夾層分布穩(wěn)定，疊合含氣面積在310 km2。孔隙度為9%～13%、常壓滲透率為0.10～0.20 mD，含水飽和度在30%～70%，埋深在2 100～2 800 m，平均地層壓力系數(shù)為1.92，無固定氣水邊界。

1.2 開發(fā)歷程

四川盆地是中國致密砂巖氣藏發(fā)現(xiàn)、開發(fā)最早的地區(qū)。川西侏羅系致密砂巖主力氣藏新場沙溪廟氣藏于2000 年正式投入開發(fā)，是中國石化第一個規(guī)模開發(fā)的大型致密砂巖氣藏，在不斷探索中形成了主產(chǎn)層直井單層開采、多層合采以及難動用儲量水平井加密調(diào)整等技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了多層致密砂巖氣藏立體高效開發(fā)，年產(chǎn)規(guī)模最高達(dá)到13×108m3，目前累產(chǎn)氣已超過200×108m3。2008 年，什邡馬井蓬萊鎮(zhèn)氣藏實(shí)現(xiàn)規(guī)模開發(fā)，形成了河道砂體識別與刻畫技術(shù)、斜坡帶巖性氣藏富集地質(zhì)規(guī)律認(rèn)識及以含氣飽和度為核心的甜點(diǎn)儲層綜合評價(jià)技術(shù)，積累了低豐度巖性氣藏開發(fā)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。2014 年，借鑒新場沙溪廟組氣藏水平井開發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)，對中江沙溪廟組氣藏實(shí)行滾動勘探-評價(jià)-建產(chǎn)一體化，形成了針對該氣藏薄窄河道砂體特點(diǎn)的多域多屬性精細(xì)刻畫及儲層預(yù)測技術(shù)、氣藏高產(chǎn)富集模式與開發(fā)目標(biāo)評價(jià)和優(yōu)選技術(shù)、水平井優(yōu)化技術(shù)、立體開發(fā)技術(shù)及儲層改造技術(shù)，2019 年達(dá)到年產(chǎn)10×108m3的規(guī)模。目前，川西侏羅系致密砂巖氣藏已從2004 年開始在20×108m3以上穩(wěn)產(chǎn)18 a（圖2）。

圖2 川西侏羅系致密砂巖氣藏開發(fā)歷程Fig.2 Development process of Jurassic low permeability tight sandstone gas reservoir in Western Sichuan

1.3 儲量分類

川西侏羅系致密砂巖氣藏探明儲量區(qū)評價(jià)采用以產(chǎn)能為核心，以儲層參數(shù)為依據(jù)，建立儲量區(qū)分類評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將儲量區(qū)分為4 類（表2）。I 類儲量區(qū)占11%，主要分布在各氣藏的局部區(qū)域，已全部動用；II 類儲量區(qū)占21%，儲量動用率95%；III 類儲量區(qū)占28%，儲量動用率30%左右；IV 類儲量區(qū)占總儲量的40%左右，暫未動用。

表2 探明儲量區(qū)分類標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Classification standard of proved reserves

1.4 開發(fā)階段

1.4.1 不同階段開發(fā)效果差異大

川西侏羅系致密砂巖氣藏開發(fā)初期，采用直井或定向井開發(fā)，配合增產(chǎn)工藝措施，新場淺層蓬萊鎮(zhèn)組氣藏I 類儲量區(qū)平均單井穩(wěn)定產(chǎn)量0.60×104m3/d，動態(tài)儲量0.25×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期1～2 a，初期遞減率28.50%；新場中深層沙溪廟組氣藏I 類儲量區(qū)平均單井穩(wěn)定產(chǎn)量1.90×104m3/d，動態(tài)儲量0.54×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期4 a 左右，初期遞減率9.37%。

隨著開發(fā)的推進(jìn)，I 類儲量區(qū)基本動用，隨后采用“以優(yōu)帶差”開發(fā)方式，對蓬萊鎮(zhèn)組II 類儲量區(qū)進(jìn)行多層壓裂合采，平均單井產(chǎn)量0.50×104m3/d，動態(tài)儲量0.16×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期小于1 a，初期遞減率32.00%；針對沙溪廟組II 類儲量區(qū)同樣采用多層壓裂合采，平均單井產(chǎn)量1.40×104m3/d，動態(tài)儲量0.30×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期2～3 a，初期遞減率17.60%。沙溪廟組氣藏II 類儲量區(qū)開發(fā)，合采井的開發(fā)效果較前期I 類儲量區(qū)單層直井的開發(fā)效果差。

其后，采用水平井結(jié)合分段壓裂方式開發(fā)II、III類儲量區(qū)，平均單井產(chǎn)量1.77×104m3/d，動態(tài)儲量0.35×108m3，穩(wěn)產(chǎn)期1 a 左右，初期遞減率34.10%。

總體上，川西侏羅系致密砂巖氣藏因儲層致密、非均質(zhì)性強(qiáng)、氣水滲流規(guī)律復(fù)雜、儲量品位差異，氣井動態(tài)儲量差異大。單井動態(tài)儲量為（0.01～3.17）×108m3，平均在0.43×108m3，其中，小于0.40×108m3的氣井占比超過60%，大于0.80×108m3的氣井占比不足10%。I、II 類儲量區(qū)單井動態(tài)儲量明顯高于III 儲量區(qū)。I 類儲量區(qū)平均單井動態(tài)儲量約為II 類儲量區(qū)的1.9 倍，為III 類儲量區(qū)的6.2 倍。

1.4.2 水平井和體積壓裂是提高產(chǎn)能的有效手段

由于儲層較致密，非均質(zhì)性嚴(yán)重，氣井自然產(chǎn)能普遍較低，平均僅為0.35×104m3/d，直井壓裂后平均產(chǎn)能為2.55×104m3/d，約為自然產(chǎn)能的7倍，水平井平均產(chǎn)能達(dá)6.61×104m3/d，約為自然產(chǎn)能的19 倍。2021 年，針對II、III 類儲量區(qū)采用地質(zhì)工程一體化實(shí)施“多尺度高密度裂縫”壓裂技術(shù)，多口水平井平均無阻流量63.0×104m3/d，最高達(dá)103.5×104m3/d，單井可采儲量（1.80～3.00）×108m3，有效釋放了儲層產(chǎn)能。

1.4.3 蓬萊鎮(zhèn)組、沙溪廟組氣藏動態(tài)儲量差異大

氣藏縱向上動態(tài)儲量差異較大。新場蓬萊鎮(zhèn)組氣藏平均動態(tài)儲量為0.20×108m3，新場沙溪廟組氣藏平均動態(tài)儲量為0.51×108m3；中江沙溪廟組氣藏平均動態(tài)儲量為0.67×108m3。蓬萊鎮(zhèn)組氣藏有穩(wěn)產(chǎn)期的井不超過20%，穩(wěn)產(chǎn)期1～2 a；沙溪廟組氣藏有穩(wěn)產(chǎn)期的井占60%左右，穩(wěn)產(chǎn)期2～4 a。氣井穩(wěn)產(chǎn)能力受配產(chǎn)影響明顯，配產(chǎn)比小于0.5 時，氣井穩(wěn)產(chǎn)能力相對更強(qiáng)。同時，由于儲層存在應(yīng)力敏感性，當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆抵聊骋凰胶?，壓裂縫閉合導(dǎo)致產(chǎn)量遞減加快。

1.4.4 單井遞減曲線呈現(xiàn)明顯的“三段式”

氣藏生產(chǎn)采用定產(chǎn)降壓和定壓降產(chǎn)兩種生產(chǎn)方式，產(chǎn)量遞減規(guī)律以雙曲及調(diào)和遞減為主。圖3 為典型單井遞減曲線，從圖3 可以看出，單井遞減曲線呈現(xiàn)初期快速遞減、中期緩慢遞減及后期平穩(wěn)遞減的明顯“三段式”特征，即：生產(chǎn)早期，井底流壓高，加砂壓裂改造使井底周圍滲流能力強(qiáng)，但基質(zhì)供應(yīng)不足，因此，氣井產(chǎn)量遞減率較高；生產(chǎn)中期，基質(zhì)區(qū)域供氣跟上，遞減速度減緩；生產(chǎn)后期，泄氣半徑逐漸增大，由遠(yuǎn)端的基質(zhì)區(qū)域供氣，進(jìn)入低壓低產(chǎn)階段。

圖3 典型單井遞減曲線Fig.3 Decline curve of typical single well

2 氣藏效益開發(fā)難點(diǎn)

2.1 砂泥交互，儲層預(yù)測難度大

川西侏羅系致密砂巖氣藏砂體分布主要受分流河道控制，河道多、分布廣、寬度窄、厚度薄、巖性和物性橫向變化快，常規(guī)的單一地震屬性很難刻畫河道的邊界，水平井開發(fā)所需的以單砂體為單元的儲層預(yù)測，河道的期次刻畫既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。

同時，低波阻抗泥巖發(fā)育導(dǎo)致含氣砂巖波阻抗分布區(qū)間與泥巖波阻抗分布區(qū)間部分重疊，存在著低阻抗泥巖陷阱和中高阻抗砂體預(yù)測難點(diǎn)，水平井軌跡設(shè)計(jì)、儲層改造等都需要精準(zhǔn)把握儲層厚度、孔隙度和含氣飽和度等參數(shù)，但由于定量預(yù)測成果的可靠性受資料品質(zhì)、巖石物理分析可靠性、地震反演精度及定量預(yù)測算法精度等多種因素影響，薄互儲層精細(xì)預(yù)測難度較大。

2.2 低品位儲量規(guī)模大，難以效益開發(fā)

川西侏羅系致密砂巖氣藏現(xiàn)有未動用儲量約2 900×108m3，未動用儲量以低品位儲量為主，在目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，能夠效益開發(fā)的儲量不足10%。從地質(zhì)因素上可分為遠(yuǎn)離烴源斷層的低豐度儲量和斷裂夾持區(qū)高含水飽和度儲量兩種類型。

低豐度儲量類型以什邡蓬萊鎮(zhèn)組氣藏為典型，區(qū)域內(nèi)斷層不發(fā)育，距離烴源斷層10 km 以上；無正向構(gòu)造，油氣運(yùn)移通道不暢，氣藏整體充注度低；砂體厚度薄，普遍小于10 m，有效厚度小于5 m 的單砂體占70% 以上，呈條帶狀分布；油氣在局部以巖性圈閉為主的空間聚集，整體儲量豐度低，在（0.50～1.25）×108m3/km2，單井產(chǎn)量（0.20～0.60）×104m3/d。

斷裂夾持區(qū)高含水飽和度儲量類型以中江沙溪廟組氣藏為典型，單砂體厚度10～30 m，儲層條件好，氣藏內(nèi)部斷裂發(fā)育，但封堵條件差，造成天然氣逸散，含水飽和度普遍較高，投產(chǎn)后即產(chǎn)水，產(chǎn)量遞減快，無經(jīng)濟(jì)開發(fā)效益。

2.3 剩余地層壓力低，儲層改造工藝適應(yīng)性差

川西侏羅系致密砂巖氣藏主力建產(chǎn)區(qū)優(yōu)質(zhì)儲量已基本動用，在氣藏滾動擴(kuò)邊及剩余儲量挖潛的過程中，出現(xiàn)氣藏地層壓力為常壓或低壓，儲層表現(xiàn)出孔滲性差、孔喉孔徑細(xì)小、孔隙連通性弱的低品位化特征。與前期相比，常規(guī)壓裂工藝適應(yīng)性變窄，存在改造動用率不高、有效性差和低品位儲層壓裂傷害高的問題。一方面，目標(biāo)儲層包含塊狀連續(xù)、河道不連續(xù)、透鏡狀的不同砂體類型，前期采用的常規(guī)加砂分段針對性不足，有效支撐縫長偏短使得產(chǎn)能損失在40%～60%；另一方面，含量在20%～25%的黏土礦物會引起流動啟動壓力增加5 倍，壓裂后滲透率降低50%的水敏和水鎖傷害。

2.4 低壓低產(chǎn)井多，維護(hù)措施工作量大

現(xiàn)有生產(chǎn)井近2 000 口，平均油壓在1.02 MPa，平均單井日產(chǎn)氣0.27×104m3，平均單井日產(chǎn)水0.15 m3。其中，油壓低于1.00 MPa 的氣井占總井?dāng)?shù)74.94%，日產(chǎn)氣低于0.20×104m3的井占總井?dāng)?shù)56.26%。

氣井產(chǎn)氣量普遍低于攜液臨界氣量，需要高頻次泡排才能維護(hù)穩(wěn)產(chǎn)。目前，77.10%的井產(chǎn)氣量低于攜液臨界氣量，差異化泡沫排水采氣工藝技術(shù)是最經(jīng)濟(jì)有效的穩(wěn)產(chǎn)維護(hù)手段，年泡排作業(yè)達(dá)80 000余次。

氣井積液、水淹頻繁，需要周期性氣舉排水才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。部分產(chǎn)水量較大的氣井積液、水淹停產(chǎn)頻繁，主要采用“氣舉+泡排”“氣舉憋壓+提噴”及“氣舉+控輸”等多種氣舉工藝組合模式，年作業(yè)次數(shù)400 余井次。

3 穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 地球物理處理與解釋技術(shù)

針對川西侏羅系致密砂巖氣藏河道砂巖特征，開展地震資料目標(biāo)處理、河道砂巖精細(xì)刻畫、儲層預(yù)測與含氣性預(yù)測等技術(shù)研究，建立了完整的地球物理技術(shù)體系[10-11]，有效解決了氣藏開發(fā)難題，支撐了高效建產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)。

3.1.1 地震資料目標(biāo)處理技術(shù)

以“突出河道砂體地震響應(yīng)特征，保持振幅可靠變化”為處理思路，通過保真去噪、綜合靜校正、地表一致性穩(wěn)健反褶積、五維插值及OVT 疊前時間偏移等技術(shù)[12]，實(shí)現(xiàn)地震資料三高三保（三高：高信噪比、高分辨率、高保真度；三保：保頻、保幅、保AVO）目標(biāo)處理，與前期成果相比，新成果信噪比更高、成像更好、波組更連續(xù)穩(wěn)定、河道特征更清楚，主頻更高、頻帶更寬、低頻信息更加豐富（圖4），能夠滿足致密砂巖儲層精細(xì)刻畫和預(yù)測要求。

圖4 三維地震資料處理效果對比Fig.4 Comparison of different processing results of three dimensional seismic data

3.1.2 河道砂巖精細(xì)刻畫技術(shù)

針對多期河道縱橫交織、疊置關(guān)系復(fù)雜，單河道外形及內(nèi)幕刻畫難度大等問題，以高保真和高分辨率處理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過分頻能量融合、三維可視化等建立多域多屬性河道砂巖精細(xì)刻畫技術(shù)[13]，從時頻域、時空域精細(xì)刻畫河道外形及內(nèi)幕信息。將單河道三維子體追蹤、河道體系組合、河道群成像等相結(jié)合，建立復(fù)雜河道群解釋方法，提高了河道群的解釋精度和效率（圖5）。中江氣田沙溪廟組新發(fā)現(xiàn)河道23 條，新場蓬萊鎮(zhèn)組新發(fā)現(xiàn)河道15 條，新場沙溪廟組新發(fā)現(xiàn)河道3 條，累計(jì)新增探明儲量超500×108m3。

圖5 中江氣田沙溪廟組復(fù)雜河道規(guī)?？坍婩ig.5 Large scale characterization of complex river channel of Shaximiao Formation in Zhongjiang Gas Field

3.1.3 河道砂巖儲層預(yù)測技術(shù)

針對薄窄河道儲層定量預(yù)測及描述難題，建立了遞進(jìn)式儲層參數(shù)反演與預(yù)測技術(shù)。首先，利用地震疊前數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)河道道集快速抽取和生成，面向單河道開展研究，提高河流相儲層反演精度；其次，根據(jù)地震波形的橫向變化來反映儲層空間的相變特征，采用波形指示反演技術(shù)分辨薄窄河道儲層；最后，通過巖石物理模型建立儲層巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)等參數(shù)與彈性參數(shù)的先驗(yàn)關(guān)系，基于貝葉斯分類器儲層巖石參數(shù)聯(lián)合反演技術(shù)，實(shí)現(xiàn)河道砂巖儲層的孔隙度等參數(shù)精準(zhǔn)預(yù)測。

3.1.4 河道砂巖含氣性預(yù)測技術(shù)

氣藏氣水關(guān)系極為復(fù)雜，同一河道不同位置及同一位置不同河道的含氣性存在較大差異，含氣性預(yù)測面臨較大挑戰(zhàn)。充分利用測井、鉆井、巖石物理和地震數(shù)據(jù)等資料，尋找儲層含氣性敏感性參數(shù)，結(jié)合疊前（AVO 疊前時間偏移、疊前反演等）疊后（振幅屬性、波阻抗及吸收衰減等）含氣性識別和預(yù)測技術(shù)，分析方法的適應(yīng)性及其效果，初步實(shí)現(xiàn)河道儲層含氣性預(yù)測。

3.2 測井精細(xì)解釋與評價(jià)技術(shù)

針對川西侏羅系致密砂巖氣藏特征以及測井精細(xì)評價(jià)的難點(diǎn)，確立以沉積微相約束的測井曲線標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理為基礎(chǔ)，以基于儲層五性關(guān)系評價(jià)分析為關(guān)鍵，以多參數(shù)、多維度、多角度儲層流體識別技術(shù)為核心的測井綜合評價(jià)思路，形成了致密砂巖氣藏測井精細(xì)評價(jià)技術(shù)體系。

3.2.1 沉積相約束測井曲線標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)

基于同期同相地層具有相似測井響應(yīng)的原理[14]，以目的層砂巖段作為標(biāo)準(zhǔn)層，將不同的井劃分在各自的沉積相帶內(nèi)，通過統(tǒng)計(jì)曲線的特征值頻率的分布區(qū)間，確定待標(biāo)準(zhǔn)化資料的校正關(guān)系，并進(jìn)行校正。針對區(qū)域資料實(shí)際情況，主要對自然伽馬、中子及密度曲線做了標(biāo)準(zhǔn)化處理。

3.2.2 儲層五性關(guān)系評價(jià)分析技術(shù)

川西侏羅系致密砂巖氣藏儲層孔隙類型多樣，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同的孔隙結(jié)構(gòu)與氣井產(chǎn)能密切相關(guān)。因此，針對川西致密砂巖氣藏在傳統(tǒng)四性關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，加入孔隙結(jié)構(gòu)特性分析，開展“五性關(guān)系”分析，提出了基于多元回歸及六參數(shù)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)孔隙度計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了儲層孔隙度的精準(zhǔn)評價(jià)。同時，由于川西致密砂巖氣藏縱向上含氣砂組眾多，不同砂組，不同河道沉積環(huán)境有所差異，因此，需分區(qū)分層系建立孔隙度評價(jià)模型[15-17]。同時，由于儲層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，巖芯實(shí)驗(yàn)分析表明，巖芯孔隙度和滲透率在交會圖上分布離散，呈典型的非線性關(guān)系，若采用傳統(tǒng)的方法建立滲透率模型，誤差較大。研究表明，儲層孔隙結(jié)構(gòu)受沉積環(huán)境、成巖作用控制，相似的孔隙結(jié)構(gòu)特征決定了儲層內(nèi)部存在相似的流動單元，基于此，提出了以流動單元為基礎(chǔ)，通過計(jì)算孔隙度、流動單元指數(shù)及儲層品質(zhì)因子等參數(shù)，采用聚類分析法，分類建立滲透率模型，提高了滲透率解釋精度[18]。

3.2.3 儲層流體識別技術(shù)

前期研究表明，針對川西致密砂巖氣藏若采用單一參數(shù)（或簡單的交會圖技術(shù)）來識別儲層流體性質(zhì)必會出現(xiàn)誤判或準(zhǔn)確性不高，因此，需尋找測井信息中最能代表流體的測井特征點(diǎn)開展儲層流體識別。通過研究形成了中子-孔隙度斜率法、彈性模量法以及多因素雷達(dá)圖法開展流體識別。多因素雷達(dá)圖法是在考慮含水飽和度、滲透率等參數(shù)的基礎(chǔ)上，加入更能表征儲層流體性質(zhì)的孔隙度體積指數(shù)（孔隙度與儲層厚度的相關(guān)關(guān)系）、含氣體積指數(shù)（孔隙度、儲層厚度、含氣飽和度的相關(guān)關(guān)系）等參數(shù)，分不同井型（直井、水平井）分別建立川西致密砂巖氣藏流體識別圖版，運(yùn)用圖形識別的方式開展流體識別[18]，傳統(tǒng)的阿爾奇公式目前仍是評價(jià)致密砂巖氣藏儲層含氣飽和度的有效方法。但川西致密砂巖氣藏巖電實(shí)驗(yàn)分析表明，致密砂巖的阿爾奇測井解釋參數(shù)常常是一個變量，因此，針對川西侏羅系致密砂巖氣藏雖繼續(xù)選用阿爾奇公式來計(jì)算飽和度，但引入其他測井參數(shù)修正模型表征參數(shù)，完善了含水飽和度模型。研究表明，川西致密砂巖氣藏儲層的膠結(jié)指數(shù)m、飽和度指數(shù)n值與孔隙度、泥質(zhì)含量、儲層品質(zhì)因子關(guān)系密切，通過建立相關(guān)關(guān)系最終形成了可變m、n計(jì)算飽和度方法[18]，進(jìn)而更為準(zhǔn)確地定量評價(jià)川西侏羅系致密砂巖氣藏的含水飽和度。

3.3 富集區(qū)優(yōu)選與井網(wǎng)優(yōu)化部署技術(shù)

3.3.1 富集區(qū)優(yōu)選技術(shù)

富集區(qū)優(yōu)選是致密砂巖氣藏規(guī)模效益開發(fā)的前提之一，通過對各氣藏古今構(gòu)造特征、斷砂配置、河道砂儲層展布特征等因素與氣井產(chǎn)能特征進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)構(gòu)造對油氣富集具有控制作用，且古構(gòu)造是關(guān)鍵控制因素，有效斷砂配置是油氣井獲產(chǎn)的前提條件，儲層物性好壞是決定氣井高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因素?；凇隘B合-復(fù)合控藏”思路，提出“有效斷砂配置+優(yōu)勢古構(gòu)造+優(yōu)質(zhì)儲層”和“有效斷砂配置+優(yōu)勢古構(gòu)造+物性封堵+優(yōu)質(zhì)儲層”是川西侏羅系致密砂巖氣藏的兩種天然氣富集高產(chǎn)模式。在此基礎(chǔ)上，形成了河道砂天然氣富集高產(chǎn)區(qū)優(yōu)選技術(shù)，尋找烴源巖斷層與河道砂有效搭配、儲層物性好、與斷裂保持一定距離（5～25 km）、古今構(gòu)造均高或者古構(gòu)造高、今構(gòu)造低的區(qū)域，作為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的首選目標(biāo)。同時結(jié)合工程技術(shù)，向構(gòu)造低部位滾動擴(kuò)邊。

3.3.2 井網(wǎng)優(yōu)化部署技術(shù)

川西侏羅系致密砂巖氣藏均位于成都平原經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，土地資源日漸稀缺，高效利用井場尤為重要。根據(jù)地面條件、河道砂展布特征及其疊置程度，提出地面地下一體化的“一場多井、一井多層”立體部署思路（圖6）：平面上，根據(jù)河道砂體形態(tài)及地面條件，形成“一”字形、“Y”形、“X”形及“V”形等形式的井組；縱向上，根據(jù)砂體間的疊置關(guān)系，開展多層位、多井型井組優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能兼顧多層，提高分散儲量的動用程度。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同河道儲層物性及生產(chǎn)動態(tài)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究，確定各類河道井型優(yōu)選的物性標(biāo)準(zhǔn)及不同井型組合下的合理井距。采用“一場多井、一井多層”的立體部署思路，實(shí)現(xiàn)有利河道評價(jià)快速化、成本最小化及儲量動用程度最大化。

圖6 立體井網(wǎng)部署示意圖Fig.6 Schematic of 3D well pattern deployment

3.4 提高單井產(chǎn)量技術(shù)

早期儲層改造技術(shù)主要是直井單層油管壓裂或酸化為主開發(fā)I 類儲層區(qū)，壓裂規(guī)模和施工排量偏小，以疏通近井帶污染為主要改造理念。伴隨氣藏開發(fā)對象逐漸變化，水平井開發(fā)致密砂巖思路開始推廣，為提升單段裂縫有效性和低傷害壓裂，戚斌、劉琦等提出了基于低傷害壓裂液-纖維-支撐劑團(tuán)耦合作用的水平井非連續(xù)支撐形態(tài)控制理念，形成以“脈沖加砂、纖維固砂、低流動阻力壓裂”為核心的脈沖柱塞加砂低傷害壓裂技術(shù)[19-20]，較前期提高裂縫導(dǎo)流能力5～7 倍，有效縫長增加一倍，壓裂傷害降低33.6%，平均測試產(chǎn)量達(dá)到5.07×104m3/d。依托儲層地質(zhì)精細(xì)描述和滲流單元的劃分，2017年，黃禹忠等提出以“非均質(zhì)儲層裂縫布縫+裂縫形態(tài)優(yōu)化”為核心的水平井精細(xì)分段體積壓裂技術(shù)[21-22]，該技術(shù)可契合地質(zhì)工程雙甜點(diǎn)需求，將裂縫形態(tài)與砂體展布有機(jī)結(jié)合，匹配裂縫形態(tài)與儲層滲流能力。與脈沖柱塞加砂低傷害壓裂相比，壓裂分段數(shù)由4～6 段提升到8～14 段，裂縫間距由100 m降至60 m，平均測試產(chǎn)量達(dá)到7.97×104m3/d。隨著儲層越來越少，2020 年，開始轉(zhuǎn)換思路，借鑒頁巖氣水平井壓裂技術(shù)[23-25]，以構(gòu)建強(qiáng)支撐多維度的復(fù)雜裂縫為出發(fā)點(diǎn)，突出裂縫布縫密度、復(fù)雜裂縫和人工裂縫支撐性，逐漸形成以“密切割、大規(guī)模、足支撐、低傷害、強(qiáng)暫堵”的多維度裂縫高效體積壓裂技術(shù)，該技術(shù)進(jìn)一步將裂縫簇間距降低至10～18 m，裂縫數(shù)量由20～30 簇提高至50～80 簇，施工排量從5～8 m3/min 提高到16～18 m3/min，加砂強(qiáng)度由0.4～0.7 t/m 提高到4.0～4.5 t/m，平均測試產(chǎn)量達(dá)到15.64×104m3/d，單井產(chǎn)量持續(xù)提高。

3.5 提高采收率技術(shù)

對于開發(fā)中后期老氣藏，隨開發(fā)的深入和不斷更新的地質(zhì)認(rèn)識，剩余儲量分布越加零散[26]。首先，在通過地震-地質(zhì)-建模-數(shù)模-經(jīng)濟(jì)一體化研究搞清氣藏剩余氣分布基礎(chǔ)上，落實(shí)剩余氣成因，主要分為水平井靶前未射開型、井網(wǎng)控制差型、多層合采動用不充分型和高含水飽和度型。其次，確定各碎片儲量的挖潛措施。轉(zhuǎn)層補(bǔ)孔主要針對局部剩余的規(guī)模較小的I、II 類儲量區(qū)，新部署定向井多層合采剩余儲量規(guī)模稍大且多層疊置的區(qū)域，儲層好但前期壓裂改造效果未達(dá)預(yù)期、井筒條件好的老井開展重復(fù)壓裂改造，剩余儲量相對集中并且井距較大的區(qū)域部署長水平段水平井完善井網(wǎng)，水平井靶前未射開型剩余儲量則部署短水平段水平井加密完善井網(wǎng)。局部剩余儲量豐度較高井區(qū)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價(jià)后井距加密到200～300 m，實(shí)施后，單井平均穩(wěn)定產(chǎn)量3.00×104m3/d，單井平均新增可采儲量0.60×108m3，受新井改造影響，老井單井產(chǎn)量上升(0.10～0.60)×104m3/d，加密后氣藏采收率提高3.0%～6.0%。查層補(bǔ)孔后老井平均新增經(jīng)濟(jì)可采儲量(0.38～2.32)×108m3，提高氣藏采收率1.0%～2.0%。

大部分氣井在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)水，造成井筒積液，大幅降低氣井產(chǎn)量。川西侏羅系致密砂巖氣藏通過氣井排水采氣智能化管理，依托泡沫排水、超音速霧化及氣舉等工藝措施形成排水采氣技術(shù)，現(xiàn)場實(shí)施效果顯著，提高氣藏采收率1.5%。

氣井普遍壓力低，必須通過增壓開采才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。川西侏羅系致密砂巖氣藏開發(fā)早期采用“中壓集氣、單井建站、一站一設(shè)計(jì)”模式，站內(nèi)采用“水套爐加熱節(jié)流、分離器分離輪計(jì)”常規(guī)集氣工藝；中后期為有效釋放高低壓氣井產(chǎn)能、提高氣田開發(fā)效益，開展“多壓力系統(tǒng)疊置管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、集氣半徑、站場優(yōu)化工藝、集輸管網(wǎng)、建設(shè)模式”等多方面優(yōu)化，形成了“中低增互聯(lián)互通的三級集氣管網(wǎng)、三級階梯式整體增壓、多井建站、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、鉆前-地面一體化”模式，站內(nèi)采用“井下節(jié)流、井口濕氣計(jì)量、氣液混輸”為核心的簡化工藝。自1999 年開始大規(guī)模實(shí)施高低壓分輸和井口增壓工作，約75%的氣井增產(chǎn)效果明顯。通過分析增壓效果影響因素，確定了沙溪廟組氣藏合理的增壓區(qū)域?yàn)闈B透率高于0.2 mD、含水飽和度低于60%的井區(qū)，水氣比大于1.2×10-4m3/m3的井增壓開采效果較好，氣藏采收率提高2.0%～5.0%。

4 發(fā)展展望

4.1 勘探潛力

川西侏羅系致密砂巖氣常規(guī)組分、輕烴對比以及碳同位素分析均反映侏羅系天然氣主要來自下伏須五段暗色泥頁巖，為典型的次生氣藏[27]。川西拗陷須五段烴源巖在晚侏羅世末期進(jìn)入排烴門限，白堊世中晚期進(jìn)入排烴高峰期[1]，累計(jì)生氣強(qiáng)度普遍大于20×108m3/km2，為侏羅系氣藏的形成提供了優(yōu)良的資源基礎(chǔ)；川西拗陷新場構(gòu)造帶、龍泉山構(gòu)造帶、龍門山構(gòu)造帶以及成都凹陷均發(fā)育不同規(guī)模的烴源斷層，這些烴源斷層向下斷至須五段烴源層，向上斷至侏羅系儲集層，為侏羅系天然氣成藏提供了良好的輸導(dǎo)條件；川西侏羅系發(fā)育大規(guī)模三角洲沉積，三角洲河道砂體縱向上多層疊置，平面上大面積分布，且儲層物性較好，具備良好的儲層條件。因此，川西侏羅系仍具有較大的勘探潛力，預(yù)計(jì)“十四五”期間可新增天然氣探明儲量1 000×108m3。

4.2 開發(fā)展望

“十四五”期間，針對川西侏羅系致密砂巖氣藏穩(wěn)產(chǎn)難、儲量品位低難以效益開發(fā)的難題，持續(xù)深化低滲致密砂巖氣藏特殊滲流機(jī)理、不同類型氣藏開發(fā)規(guī)律、剩余儲量分布及提高采收率對策等方面的研究，形成完善低滲致密砂巖氣藏高效動用和提高采收率技術(shù)，加大斷縫體、斷褶體精細(xì)刻畫技術(shù)以及大規(guī)模體積壓裂技術(shù)攻關(guān)，不斷提升單井產(chǎn)量及EUR 水平，實(shí)現(xiàn)少井高產(chǎn)，推進(jìn)中淺層薄儲層、窄河道氣藏持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)以及深層上三疊統(tǒng)須家河組氣藏滾動上產(chǎn)，天然氣年產(chǎn)量有望保持在30×108m3以上，并持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。

4.3 工程展望

鑒于低品位致密砂巖對于人工滲流裂縫的需求不斷提高，一方面，持續(xù)優(yōu)化高效改造、經(jīng)濟(jì)開發(fā)內(nèi)涵指導(dǎo)下多維度裂縫高效體積壓裂工藝參數(shù)及配套體系，以提升體積壓裂和儲層動用率為核心，加強(qiáng)對分段分簇、改造規(guī)模、低傷害液體研究，同時完善壓裂施工現(xiàn)場實(shí)施效率，穩(wěn)固推動工程工藝降本增效。另一方面，多維度裂縫高效體積壓裂技術(shù)為相近地質(zhì)條件下的致密砂巖壓裂進(jìn)行了技術(shù)儲備，對于深層須家河組致密砂巖超千億方難動用儲量的效益開發(fā)提供了新思路和方法。

5 結(jié)論

（1）川西侏羅系致密砂巖氣資源豐富，目前，探明大中型致密氣藏13 個，探明天然氣地質(zhì)儲量4 900×108m3，探明儲量中I、II、III 和IV 類儲量區(qū)分別占11%、21%、28%和40%，I 類儲量區(qū)已全部動用，II 類儲量區(qū)動用率達(dá)95%，III 類儲量區(qū)動用率為30%，IV 類儲量區(qū)暫時未動用。

（2）針對川西侏羅系致密砂巖氣藏類型多樣、砂體疊置關(guān)系復(fù)雜、儲層物性差、氣水關(guān)系復(fù)雜、低品位儲量規(guī)模大、低壓低產(chǎn)井多等特點(diǎn)，中國石化西南分公司形成了地球物理處理解釋技術(shù)、測井精細(xì)評價(jià)技術(shù)、富集區(qū)優(yōu)選與井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、剩余氣定量描述技術(shù)和體積壓裂等技術(shù)相結(jié)合的穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)體系，支撐了川西侏羅系致密砂巖氣在20×108m3以上穩(wěn)產(chǎn)18 a，未來仍將保持持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)勢頭。

（3）為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)持續(xù)上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，需持續(xù)加強(qiáng)地球物理技術(shù)攻關(guān)，繼續(xù)尋找優(yōu)質(zhì)儲量，同時針對難動用儲量開展工藝技術(shù)攻關(guān)，推廣混合井型+大規(guī)模多段多簇體積壓裂儲層改造工藝，充分挖掘老井轉(zhuǎn)層、側(cè)鉆、重復(fù)改造、工藝維護(hù)措施潛力，以“少井高產(chǎn)”為目標(biāo)，加強(qiáng)提高采收率理論攻關(guān)與技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)氣藏開發(fā)向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。