1、低渗透气藏水平井开发技术难点及攻关建议重点第卷第期开发工程低渗透气藏水平井开发技术难点及攻关建议以鄂尔多斯盆地为例余淑明，刘艳侠武力超贾增强中国石油长庆油田公司苏里格气田研究中心低渗透油气田勘探开发国家工程实验室中国石油长庆油田公司气田开发处中国石油长庆油田公司苏里格南作业分公司余淑明等低渗透气藏水平井开发技术难点及攻关建议以鄂尔多斯盆地为例天然气工业，（）：摘要鄂尔多斯盆地蕴含上、下古生界两套气藏，地质复杂程度高，非均质性强，大规模运用水平井开发的实践虽然形成了相关的配套开发技术，基本上实现了低渗透气藏的高效开发，但未来提升单井产能的技术攻关方向仍不明确。为此，将以苏里格气田为代表的上古生界
2、气藏和以靖边气田为代表的下古生界气藏作为研究对象，对口水平井从构造、沉积、储层、地震、钻井、改造等方面进行了整体研究。结果表明：长庆气区已形成的储层预测及精细描述技术等项特色水平井技术系列是有效、实用的，但仍面临着项急需攻克的瓶颈难题，可以从储层定量表征、小幅度构造识别及描述、水平井开发井网优化及提高采收率、水平井改造技术攻关、降低开发成本新策略等个方面共项技术措施入手进行攻关，以进一步降低低渗透气藏开发风险并提升单井产能。关键词鄂尔多斯盆地低渗透气藏水平井砂岩碳酸盐岩开发技术现状攻关建议：，（，；，；，；，），：，（；）：，：，：，作者简介：余淑明，女，年生，高级工程师；主要从事油气田开发科
3、研和管理工作。地址：（）陕西省西安市未央区长庆苏里格大厦。电话：（）。：天然气工业年月年长庆气区在低渗透气藏中全力推广水平井开发技术，完钻水平井余口。及时分析水平井开发效果，梳理配套技术，总结经验教训，不断优化现有技术政策，明确下步攻关目标十分必要，同时对同类低渗透致密气田的高效开发也具有重要的指导意义。气田概况气藏基本地质特征鄂尔多斯盆地是位于华北克拉通西部的叠合盆地，总面积。盆地中下组合发育以苏里格气田为代表的上古生界气藏和以靖边气田为代表的下古生界气藏。上古生界气藏地质特征鄂尔多斯盆地已探明的上古生界大型气藏属于岩性气藏，包括苏里格、榆林、子洲、神木等气田，其中苏里格气田探明基本探明地质
4、储量达，是我国陆上第一大气田。上古生界气藏具有个明显特征：烃源岩发育，成熟度高，广覆式生烃，就近运聚；储集空间大，砂岩分布叠加连片；生储盖配合条件好，发育自生自储、下生上储等多种组合类型气藏；沉积和成岩作用共同造成有效储层连通性差；在整体低渗透的背景下发育高渗富集区带。下古生界气藏地质特征鄂尔多斯盆地下古生界气藏主要发育在中奥陶世沉积的海相碳酸盐岩中，即马家沟组中。马家沟组纵向上可划分为上部（马五马五亚段）、中部（马五马五亚段）、下部（马四段）套成藏组合。在上部发育我国已探明的最大下古生界气藏靖边气田；在中部取得勘探重大突破，多口气井无阻流量超过。下古生界上部气藏具有个明显特征：在纵向上构成蒸
5、发岩与碳酸盐岩间互的旋回性沉积，即“三云三灰”；构造运动致使古岩溶作用发育，造就大型古地貌气藏；气藏富集区与奥陶系古沟槽展布密切相关；沉积环境决定储集层薄而展布稳定；在西倾大单斜的平缓构造背景上发育小幅度构造；小幅度构造高点区域往往是气井高产的有利区。水平井开发效果已累计完钻的余口水平井，主要集中于靖边气田和苏里格气田，开发层系为下古生界马家沟组马五层和上古生界下石盒子组盒段。针对上古生界气藏地质特征，通过二维地震选区，三维地震提高含气砂体预测精度，骨架井钻探落实，精细气藏描述解剖，实现整体研究，整体部署，整体开发，水平井有效储层钻遇率大幅提高（大于），分段压裂技术突破段，单井产量平均达到直井
6、的倍，最高达到倍，单支钻井队最高实现一年中开钻口井完钻口井，最短钻井周期，最短建井周期，多口井无阻流量超过。生产表明，已投产的水平井占日开井总数，产出约的气量，开发效果显著（表）。表鄂尔多斯盆地苏里格气田和靖边气田年水平井开发指标表气藏类型上古生界气田年度完钻井数口平均钻井周期水平段长有效储层长度有效储层求产钻遇率井数口平均无阻流量比周围直井（）增产倍数下古 苏里格合计或平均靖边针对下古生界气藏储层厚度薄、毛细沟槽发育、小幅度构造复杂等不利于水平井开发的因素，按照“古地貌选井区，小幅度构造定靶点”的原则，多方法优化设计，配合深度酸化工艺，充分发挥气井自然产能，单井产量显著提高，达到邻近直井的倍
7、，多口井无阻流量超过。运用个性化钻头，最短钻井周期仅，提速明显。投产后占日开井总数的水平井，产出约的气量，开发效果好。水平井开发特色技术对苏里格、靖边气田口水平井的各类参数进行分析，归纳不同技术的特点及适应性，梳理出提高单井产量、降低开发成本成效显著且特色鲜明的项技术。储层预测及精细描述技术上古生界气藏储层预测及精细描述技术该技术依据二维地震连片处理成果优选出富集区；通过地震相干体分析和属性提取，叠加实钻资料绘制的沉积相图描绘出富集区内的主河道；气藏精细描述刻画出小层砂体、薄夹层及构型；运用分析，弹性参数反演，吸收衰减，优化等地震分析技术定量预测拟动用储层的含气性；地震预测构造趋势与实钻资料绘
8、制构造图印证，分析钻探方向构造变化；定性描述和定量描述相结合，优化设计参数（图 ）。压力系统评价、水平井开发适应性评价，运用数值模拟技术）优化水平段方向和长度，非均匀部署；通过标志层追踪法、石炭系厚度法、地层倾角预测法等种计算方法，优化水平井靶点及轨迹设计。水平井地质导向技术上古生界气藏水平井形成两阶段（入靶、水平段），三结合（测井、录井、工程），四分析（沉积相、单砂体、储层内部构架、构造），五调整（层内上下调整、层间调整、钻出砂体顶底调整）为内涵的地质导向技术。下古生界气藏水平井地质导向技术主要包括：根据随钻资图上古生界气藏储层预测及精细描述技术图下古生界气藏储层预测及精细描述技术以古地貌恢
9、复及沟槽识别为核心，在二维地震资料区通过地震正演建立预测模型，以钻、试井资料及生产数据为验证和约束条件，定性预测奥陶系顶部古地貌，实现以地震属性分析为主导、动静结合的储层预测和描述技术；在三维地震资料区利用相干体分析技术和拓频技术水平井优化部署及设计技术，描述前石炭纪古地貌和微构造的空间形态。上古生界储层大面积展布但连通性差，通过“细分小层、等时控制、旋回对比、定量约束”，由“平面、区域、河道带、井点”分层次解决，重点是确定适合水平井部署的有利沉积模式，即大型孤立心滩体、具物性夹层的叠置心滩体、具泥质隔层的叠置心滩体、心滩侧向切割连通体、心滩横向孤立体。根据开发现状，整体部署、加密部署和评价部
10、署。通过“六图一表”（即地震剖面图、砂体厚度图、气层厚度图、顶面构造图、气藏剖面图、轨迹设计图及靶点预测表）达到预测与实际入靶点之间误差不超过。下古生界储层薄但展布稳定，部署的重点是避开沟槽，在精细地质建模的基础上，结合井位优选“八要素”（即储层横向展布、古地貌、小幅度构造、储层发育有利区、生产动态分析、地层压力及料不断修正地质模型，制订钻进方案的随钻地质模型法；根据小层边界岩性判断钻头空间位置，预测地层倾角变化的岩性边界控制法；综合运用钻时、岩性、随钻伽马等对比方法进行轨迹调整的综合信息分析法水平井快速钻井技术。针对大斜度井段井壁不稳定、水平段轨迹控制难度大、穿越长泥岩段能力弱等难点，从井身
11、结构优化、“三增”剖面设计、个性化钻头、钻井液体系优化等方面入手，形成水平井快速钻井技术。矿场试验表明：在斜井段使用刀翼双排齿钻头，可由一般趟钻缩短至趟钻；在水平段使用刀翼双排齿钻头，水平段可由趟钻缩短至趟钻；形成的力学平衡与化学抑制相结合的钻井液技术，解决了水平段钻遇长段泥岩坍塌问题，可安全穿越长泥岩段，已有穿越以上的成功范例。苏里格气田水平段长的水平井最短钻井周期纪录仅水平井多段改造技术，快速钻井技术成效显著。水平井多段特色改造技术主要包括不动管柱水力喷砂多段压裂技术、裸眼封隔器分段压裂技术、低渗透碳酸岩储层深度酸化技术。长庆油田自主研发的水力喷砂多段压裂技术具有井眼轨迹适应性强、适用多种
12、完井方式（裸眼、筛管、套管）的技术优势，在水平段碬裸眼条件下，压裂段数可提高到段，该技术已应用口水平井段，最高无阻流量。自主研发的裸眼封隔器分段压裂技术与国外同类技术相比，耐压可达，封隔可靠性更高，分段改造针对性更强，已成功实现一次分压段。针对下古生界水平井水平段岩性及物性特点，不断完善深度酸化技术。在水平段较均质和物性较好储层采用两套酸液、变速变排量、定点挤酸的连续油管布酸酸压技术；在水平段非均质性较强、物性差储层采用高速喷酸、多级滑套分段酸化的水力喷射分段酸化技术。在靖边气田水平井示范区，应用深度酸化技术改造的口井平均无阻流量为。水平井开发面临的难题储层地质特性制约水平井提产效果有效砂体单
13、层展布范围小苏里格气田水平井开发主力层为盒段储层，属辫状河沉积，河道迁移迅速，砂体在平面上和纵向上交替叠置。统计结果表明，砂岩钻遇率多在以上，但有效砂体规模小，连续性和连通性差，钻遇率多数小于。苏井区、苏井区及苏井区进行的加密井图水平段长与修正后产能公式网试验表明：有效单砂体厚度一般为，宽度，长度，以孤立型、切割叠置型、堆积叠置型、横向局部连通型赋存于地层中，仅在局部叠置规模较大。通过对盒段为目标层的口水平井分析表明：平均有效储层钻遇率仅；单层有效砂体长度小，仅口井钻遇有效砂体，其中口井长度大于，最长；井钻遇多套砂体，泥岩段长度大于的有口。表明砂岩在空间分布不均，非均值性强。水平段长度、砂体长
14、度、有效储层长度三者正相关，表明：水平段长度越长，沟通多个砂体的几率更高；在范围内储层钻遇率高（图），钻穿多套砂体的有效储层钻遇率明显下降；根据对已生产井的动态分析，水平段长度与井控储量、无阻流量不呈线性增长关系；应用 口生产时间图水平段长度与有效储层钻遇率散点图较长的水平井修正了非均质气藏水平气井产能公式，进而进行计算后表明，随着水平段长度增加，无阻流量增加的幅度变缓，且在出现拐点（图）；动静态资料证明有效砂体在单层范围内展布局限，水平段长度并非越长产量越高。气水关系复杂苏里格气田各区带之间存在明显差异，地层水分布主要受生烃强度和储层非均质性控制，构造对地层水分布无明显控制作用，且富水区分布
15、相对独立 、不计算的无阻流量关系图连片、无统一气水界面。苏里格气田西区砂岩岩性纯，分布相对集中，有效储层钻遇率高，但气水关系较复杂，部分气井在试气过程或投产后出水，对气井产量有明显影响。以苏西为例，该井水平段长，有效储层钻遇率，井口产量，投产后日产水，产量迅速下降至储层敏感性强。，压裂液易造成储层损害苏里格气田储层孔喉细小、压力系数低，具有强水锁、中等偏强水敏、中等速敏和弱碱敏、中强压敏的特征。水平井改造后，压裂液、破胶、残渣和残胶对储层和裂缝的损害严重。统计表明：同一区块，压裂液返排率越低，返排时间越长，气井产量越小。以苏里格气田东区为例，该区储层敏感性强，最易造成储层损害。年以前采用常规压
16、裂液对储层伤害大，单井产量低，平均无阻流量左右；采用清洁压裂液体系（羧甲基压裂液体系、超低浓度胍胶压裂液体系），平均无阻流量水平井井型单一不利于储量高效动用左右，增产效果明显。上古生界气藏多层系含气，以苏里格气田为例，垂向上发育盒上、盒下亚段和山段套层系，单井多具有个气层，目前水平井动用的仅为盒段储层内部单层有效厚度大于的单个气层，其他层组未动用（图），水平井开发后，非主力层和主力层内仍剩余部分储量且分布高度分散，后续开发难度更大。新开发区块，受限于目前常规水平井井型和气藏非均质性，水平井整体部署后造成井间储量动用盲区。国外低渗透气田开发实践表明，提高小层动用程度是提高单井产量的关键。苏里格气
17、田直井产气剖面测试表明，次产层对产量有一定的贡献和补充作用，有利于气井长期稳产。目前受控于常规水平井井型，储层改造仅集中在单层，无法沟通次产层，造成有效供气体积 境；依据地层水存在状态，结合储层物性特征，分类地层水的产状；从生烃强度、沉积背景、储层非均质性、构造特征等方面入手，分析影响气水分布的主控因素；借助新的测井手段，辅以岩心分析，在测井相上定性表示；多学科研究成果结合及骨架井验证，定量表述地层水在储层中的分布。地震沉积学技术应用地震沉积学是一门边缘交叉学科，主要是根据地质规律（尤其是沉积环境及沉积相模式）利用三维地震信息和现代地球物理技术，研究地层岩石的宏观特征、图苏里格气田水平井动用层
18、系统计图小，气井难以长期高产水平井钻井时效还需进一步提高、稳产。年苏里格气田平均钻井周期平均缩短到，最短钻井周期，最长钻井周期，但超过的井超过，平均钻井周期总体表现出：中区西区东区。同一区带内部钻井时效也差异较大，主要原因是：针对不同的地质特征，钻完井工艺无针对性；水平段钻遇长段泥岩（）时，易膨胀坍塌、黏卡，钻井过程中摩阻扭矩大，耗时长；含水储层井眼轨迹控制及完井技术仍未攻克。攻关建议从单学科到多学科、从宏观到微观、定性到定量、静态到动态、室内到矿场，是今后研究的发展趋势，加大水平井技术攻关力度必然会大幅提升单井产能储层定量表征。沉积模式基础上的储层内部夹层的定量表征上古生界气藏，有效砂体单层
19、展布范围小，水平井往往钻穿多个砂体，如何精准描述储层内部夹层特征，减少无效进尺，是一项关键技术。目前主要通过统计夹层出现的层系、厚度、出现几率等方法定性描述；通过储层构型分析，从砂体成因与接触关系的角度揭示夹层的空间分布。下一步，可在单井测井沉积相分析的基础上，对目标区内骨架井进行关联性分析，建立区域沉积模式，描述各种沉积体的成因和赋存方式，并在此基础上，将夹层划分为单砂体间夹层和单砂体内夹层，在单砂体宽、长系数的限定下进行地质建模，定量表征夹层分布，进而优化水平井设计和现场导向。气水关系定量表征水平井出水对产量影响大，存在水淹风险。要避开水层、气水层，提高开发效果，首先要查明气水分布规律。从
20、气井产水量入手，运用地球化学方法，分析地层水类型；运用同位素分析方法，分析地层水的赋存环沉积结构、沉积体系、沉积相平面展布以及沉积发育史。在新区沉积微相和精细构造解释方面具有独特优势，结合测井沉积学，对于储层展布及非均质性研究方面，具有投入少小幅度构造识别及描述，效果好的特点。研究及矿场实践表明，鄂尔多斯盆地上、下古生界气藏在西倾单斜背景上发育小幅度鼻状构造。小幅度构造对气藏没有明显的控制作用，但却是气井实施的有利方向。储层展布及小幅度构造共同影响水平井实施效果。目前地震的分辨率和预测精度较低，难以满足对小幅度构造精准预测要求，表现为在下古生界气藏无法准确描述沟槽展布，造成水平井失利，影响钻井
21、成功率；在上古生界气藏无法识别构造变化，造成钻穿储层，井眼轨迹复杂，有效砂岩钻遇率低。地震技术是能够直接提供井间信息的唯一技术，从经济方面来讲，对小幅度构造预测优势较大。三维地震古地貌学，是地震地层学解释与地震地貌学分析相互融合的学科，在古沟槽及次级分支沟槽预测方面成效显著，是未来发展发展方向之一；高密度地震技术、井筒地震技术、井控保幅处理技术、四维地震技术在多目标体评价及薄储层定量反演方面优势明显断层，未来可实现识别水平井开发井网优化及提高采收率、储层的目标。已投入开发区水平井加密部署技术受限于开发时地质认识深度及开发技术，已投入开发的区块中，仍有较多剩余储量未动用，以苏里格气田为例，原有的井网密度为，优化后井网密度为，采收率提高至，仍然偏低。主要原因是平面上控制程度不够，仅在左右。水平井在开发层段的采收率可达，利用已开发区块井控程度高的优势，克服地震资料对井间储层多解性的难题，将井型转为水平井，采用非均匀三角形井网加密部署水平井，可动用平行四边形井网未动用的剩余储量，提高平面上的控制程度。
