費(fèi)世祥，余浩杰，陳存良，朱李安，劉雪玲，王一軍

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司 勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018； 3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田 氣田開發(fā)事業(yè)部，陜西 西安 710018； 4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田 油氣工藝研究院，陜西 西安 710018； 5.東方地球物理公司研究院 長(zhǎng)慶分院，陜西 西安 710021)

引 言

致密砂巖氣藏是目前我國(guó)用于增儲(chǔ)上產(chǎn)的非常規(guī)油氣來(lái)源的一種重要類型[1]。鄂爾多斯盆地致密砂巖氣藏總資源量超過10×1012m3，占盆地資源總量的80%以上[2]。盆地內(nèi)的蘇里格氣田是作為國(guó)內(nèi)致密砂巖氣田的典型代表，具有“四低一大”的特點(diǎn)，即低孔隙度、低滲透率、低壓力、低含氣豐度以及大面積分布[3-4]。為了加快蘇里格氣田致密砂巖氣的開發(fā)，在該氣田共投產(chǎn)2 000余口水平井，極大提高了致密砂巖氣藏的開發(fā)效果(1口水平井開發(fā)效果相當(dāng)于2～3口直井的開發(fā)效果)[5]。

蘇里格氣田的水平井開發(fā)共經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段：技術(shù)攻關(guān)階段、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段、規(guī)模開發(fā)階段以及科學(xué)開發(fā)階段[6]。在此過程中，突顯出的一些問題，對(duì)水平井的開發(fā)提出了挑戰(zhàn)：(1)研究區(qū)辮狀河砂體發(fā)育，但其分布復(fù)雜，水平井的砂體鉆遇率特別低[7]；(2)水平井布井方案與地球物理資料以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料的結(jié)合不夠，水平井部署設(shè)計(jì)的時(shí)效性較差[5]；(3)由于鉆進(jìn)過程中的數(shù)據(jù)整合與監(jiān)測(cè)平臺(tái)尚不統(tǒng)一，水平井的開發(fā)效果受到限制[8]；(4)確定不同產(chǎn)能的水平井的合理配產(chǎn)規(guī)模不夠及時(shí)。針對(duì)這些問題，已有研究成果提出了水平井差異化部署[5]、水平井三維地質(zhì)導(dǎo)向[9]、水平井整體開發(fā)[10]以及多學(xué)科綜合導(dǎo)向[11]等技術(shù)。這對(duì)蘇里格氣田水平井開發(fā)效果的提升至關(guān)重要，但這些成果主要是對(duì)水平井開發(fā)過程中面臨的某個(gè)方面的問題提出的針對(duì)性解決方案，而關(guān)于提高致密砂巖氣藏產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)目前尚無(wú)較為全面的報(bào)道，水平井精細(xì)化壓裂改造相關(guān)技術(shù)也鮮有報(bào)道。

因此，本文通過總結(jié)蘇里格氣田水平井開發(fā)面臨的問題以及已有的產(chǎn)量提升方法，從儲(chǔ)層空間展布預(yù)測(cè)、水平井差異化部署與設(shè)計(jì)、水平井多元化導(dǎo)向以及水平井精細(xì)化改造等幾方面系統(tǒng)提出提高致密砂巖氣藏產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)，旨在為盆地其他致密砂巖氣田及具有相似地質(zhì)條件的其他盆地的致密砂巖氣藏開發(fā)提供參考。

1 氣藏特征及面臨的主要問題

鄂爾多斯盆地致密氣藏主要發(fā)育在北部蘇里格氣田、北東部神木氣田、西南部慶陽(yáng)氣田以及東南部宜黃(宜川-黃龍)氣田，氣藏整體均具有“低滲透、低豐度、低壓力、強(qiáng)非均質(zhì)性和儲(chǔ)集層薄”的特征[12]。

蘇里格氣田主要發(fā)育河流三角洲沉積，南北向物源供應(yīng)充足，砂體呈帶狀大規(guī)模延伸，且在垂向多期疊置。神木氣田同樣為河流三角洲沉積，物源為北北東向，砂體分布穩(wěn)定但物性較差，縱向呈現(xiàn)多層含氣但單層儲(chǔ)量豐度相對(duì)較低的特征。慶陽(yáng)氣田以曲流河沉積為主，物源主要來(lái)自西南方向且供給量相對(duì)較少，砂體橫向展布窄、垂向上相對(duì)單一，由于地層埋深較大、壓實(shí)程度高，導(dǎo)致儲(chǔ)層十分致密。宜黃氣田物源來(lái)自東南方向，沉積體系類型主要為曲流河三角洲前緣沉積，物源供應(yīng)相對(duì)充足、砂體多期發(fā)育且分布較廣，氣藏埋藏淺、儲(chǔ)層致密且含氣性較差。

試氣結(jié)果顯示，鄂爾多斯盆地直井的單井致密層平均產(chǎn)氣量每天僅1×104m3左右，并且氣藏內(nèi)儲(chǔ)層存在邊界反映(即壓力恢復(fù)的速度慢、程度低)，表明直井鉆遇的有效砂體供氣能力較差且單井控制儲(chǔ)量低。因此，急需要加強(qiáng)水平井的開發(fā)，但鄂爾多斯盆地致密砂巖氣藏水平井開發(fā)目前仍面臨以下幾方面問題：(1)砂體鉆遇率整體較低，儲(chǔ)層空間展布預(yù)測(cè)精度不高；(2)含氣層類型多樣，水平井部署方案缺乏針對(duì)性；(3)水平井導(dǎo)向效率低、精度較差；(4)水平井壓裂改造效率較低。

2 提高致密砂巖氣藏產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)

以蘇里格氣田為例，針對(duì)致密砂巖氣藏水平井開發(fā)中面臨的上述幾方面問題，主要采取儲(chǔ)層空間展布預(yù)測(cè)、水平井差異化部署與設(shè)計(jì)、水平井多元化導(dǎo)向、水平井精細(xì)化改造這4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)提高致密砂巖氣的開發(fā)效率。

2.1 儲(chǔ)層空間展布預(yù)測(cè)

不同于其他氣田的是，蘇里格氣田致密砂巖氣藏砂體具有多期疊置的特征，這嚴(yán)重影響了水平井開發(fā)的效果，而在長(zhǎng)期的氣藏開發(fā)實(shí)踐過程中逐漸形成的三維地震預(yù)測(cè)河道和多期砂體逐級(jí)精細(xì)刻畫技術(shù)為解決此難題提供了有效的思路。

2.1.1三維地震預(yù)測(cè)河道

三維地震河道刻畫以高品質(zhì)地震資料為基礎(chǔ)，基于寬方位的相對(duì)振幅保持OVT處理技術(shù)，進(jìn)行方位各向異性校正時(shí)，均衡了偏移后近、中、遠(yuǎn)道整體的能量，使疊前道集的成像精度與一致性有所提高，從而為河道精細(xì)刻畫奠定了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[13]。為了克服地震頻帶、縱橫向分辨率的影響，還綜合地質(zhì)、測(cè)井及三維地震等數(shù)據(jù)進(jìn)行疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，從而提高河道砂體的空間描述精度。

在反演獲得的巖性數(shù)據(jù)體基礎(chǔ)上識(shí)別沉積地層界面，再利用地層切片技術(shù)識(shí)別河道的平面變化。結(jié)果顯示，鄂爾多斯盆地大型陸相三角州沉積體系中，河道橫向變化快，具有非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。該技術(shù)方法有效提升了多期河道平面分布預(yù)測(cè)的精度。

2.1.2 多期砂體逐級(jí)刻畫

多期砂體逐級(jí)刻畫技術(shù)主要包括高程對(duì)比切片、多期河流疊置厚砂體分層處理和沉積模式指導(dǎo)等多種方法并且相互印證[14-17]。同時(shí)靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)相結(jié)合驗(yàn)證劃分結(jié)果的可靠性。其中，靜態(tài)驗(yàn)證主要利用小層劃分的數(shù)據(jù)進(jìn)行地層厚度分布圖及構(gòu)造圖的繪制，分層正確的地層厚度和構(gòu)造圖基本繼承盆地構(gòu)造平緩、厚度均一的特征，同時(shí)可以利用水平井實(shí)鉆進(jìn)行動(dòng)態(tài)驗(yàn)證，沿水平段揭示小層和砂體展布，確保單期砂體空間展布刻畫結(jié)果的準(zhǔn)確性。利用該技術(shù)對(duì)鄂爾多斯盆地J區(qū)盒8段砂體空間展布刻畫的結(jié)果顯示，盒8下1期河道規(guī)模最大，砂體垂向厚，是水平井的主力開發(fā)小層；盒8下2期和盒8上2期的河道規(guī)模次之，可作為水平井立體部署層位和水平段鉆遇過程中導(dǎo)向替補(bǔ)砂體；盒8上1期的河道規(guī)模較小，基本沒有較厚的砂體(圖1)。上述分析表明，多期砂體逐級(jí)刻畫技術(shù)可更加精細(xì)地刻畫薄層砂體的展布特征。

圖1 J區(qū)盒8砂體平面展布

2.2 水平井差異化部署與設(shè)計(jì)

2.2.1 水平井差異化部署

水平井差異化部署需要考慮的因素主要有儲(chǔ)層發(fā)育條件、井控程度、砂體結(jié)構(gòu)以及砂體展布特征[18]。蘇里格氣田采用的水平井差異化部署方案主要包括水平井立體開發(fā)部署、水平井整體開發(fā)部署和大井叢混合井組部署。

(1)水平井立體開發(fā)部署

該部署主要結(jié)合測(cè)井、鉆井、三維地震等多學(xué)科資料，評(píng)價(jià)含氣層系的砂體規(guī)模及含氣性、精細(xì)刻畫主力含氣層系的空間展布，并根據(jù)隔層厚度對(duì)其封隔能力評(píng)價(jià)后進(jìn)行水平井井位的分層部署。水平井立體開發(fā)部署方案主要適用于有多套層系砂體發(fā)育、含氣性好，且砂體間存在厚泥巖隔層的區(qū)塊，該部署方式多用于有2套主力含氣層系的區(qū)塊。如研究區(qū)J72-62井組發(fā)育盒8下1、盒8下2兩套含氣主力層系，其泥巖隔夾層平均厚度大于10 m，壓裂時(shí)隔夾層無(wú)法突破，但通過分別在盒8下1、盒8下2內(nèi)按井網(wǎng)部署水平井，實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)的水平井立體開發(fā)。

(2)水平井整體開發(fā)部署

水平井整體開發(fā)部署與水平井立體開發(fā)部署技術(shù)思路基本相似，差異在于此部署主要適用于有單套層系砂體發(fā)育且含氣性好的區(qū)塊。例如盆地內(nèi)S井區(qū)盒8下段作為優(yōu)勢(shì)明顯的主力含氣層位，可整體部署基于合理井網(wǎng)、井距的三維水平井組，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水平井整體開發(fā)(圖2)。

圖2 蘇東南S區(qū)水平井部署

(3)大井叢混合井組部署

該類部署方案技術(shù)思路與前兩種方案基本一致，同樣主要適用于發(fā)育有多套含氣層系的區(qū)塊，但這些區(qū)塊內(nèi)砂體規(guī)模和含氣性無(wú)明顯主力層優(yōu)勢(shì)。例如，G井區(qū)發(fā)育多期疊置砂體，含氣層系多介于3～5套，其中，盒8下2小層砂體展布廣、含氣性好，適合開發(fā)水平井，因此，為了有效動(dòng)用多層系儲(chǔ)量，在G井場(chǎng)于盒8下2小層部署7口水平井，同時(shí)部署直∕定向井7口(圖3)，從而建成由14口井組成的長(zhǎng)慶氣區(qū)目前規(guī)模最大的大井叢混合井組。

圖3 G井組大井叢混合井組部署

2.2.2 水平井差異化設(shè)計(jì)

依據(jù)測(cè)井曲線GR形態(tài)特征，結(jié)合露頭砂體疊置模式研究成果，將儲(chǔ)集砂體分為塊狀厚層、多層疊置、分段薄層和薄互層4種疊置類型[19-20]?；谀繕?biāo)砂體結(jié)構(gòu)類型及展布特征，設(shè)計(jì)了平直型、大斜度型和階梯型3種水平段軌跡模式。平直型水平段軌跡應(yīng)用最廣，約占60%，主要應(yīng)用于橫向連續(xù)性好的塊狀厚層砂體(圖4(a))。大斜度型水平段軌跡應(yīng)用范圍次之，一般占30%，主要應(yīng)用于局部發(fā)育泥質(zhì)夾層的多層疊置砂體(圖4(b))。階梯型水平段軌跡應(yīng)用最少，約占10%，主要應(yīng)用于內(nèi)部存在穩(wěn)定泥巖隔層的分段發(fā)育的多套砂體(圖4(c))。

前人運(yùn)用多因素分析方法綜合對(duì)比分析了不同軌跡類型水平井相應(yīng)的開發(fā)效果數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)差異化軌跡設(shè)計(jì)水平井相比未采用此開發(fā)方案的相鄰區(qū)塊開發(fā)效果明顯提高[18]，這為指導(dǎo)后期優(yōu)化水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)隨鉆導(dǎo)向提供了有利依據(jù)。

2.3 水平井多元化導(dǎo)向

水平井地質(zhì)導(dǎo)向是一個(gè)多學(xué)科多因素綜合問題，因此，需要在導(dǎo)向過程中盡最大可能掌握更多的模型預(yù)測(cè)信息，并提供綜合比對(duì)分析，才能快速、準(zhǔn)確地發(fā)出導(dǎo)向指令[11]。為提高儲(chǔ)層鉆遇率，針對(duì)強(qiáng)非均質(zhì)性致密氣藏的開發(fā)需要，應(yīng)用沉積學(xué)、三維地質(zhì)模型等對(duì)其進(jìn)行綜合分析，結(jié)合三維地震和大量已完鉆水平井資料進(jìn)行儲(chǔ)層空間展布精細(xì)刻畫，并通過多專業(yè)協(xié)同、全過程跟蹤來(lái)精確控制水平井鉆進(jìn)軌跡，形成主要包括沉積模型優(yōu)化導(dǎo)向技術(shù)、三維地質(zhì)建模導(dǎo)向技術(shù)、三維地震預(yù)測(cè)導(dǎo)向技術(shù)以及多學(xué)科思維融合綜合導(dǎo)向技術(shù)的水平井多元化導(dǎo)向技術(shù)。

2.3.1 沉積模型導(dǎo)向

利用沉積學(xué)建立地質(zhì)模型導(dǎo)向主要是基于區(qū)域地質(zhì)沉積環(huán)境分析、應(yīng)用“威爾遜相律”建立局部區(qū)域的地質(zhì)沉積相模型、依據(jù)水平井隨鉆數(shù)據(jù)和錄井資料不斷修正模型，并在地質(zhì)模型概念的指導(dǎo)下判斷目的層產(chǎn)狀[11,21-24]，進(jìn)而指導(dǎo)水平井軌跡控制。盆地在二疊世盒8期的砂體為多期河道沉積，因此，對(duì)砂體疊置期次進(jìn)行合理劃分并利用沉積學(xué)合理建立、不斷修正沿水平段方向的地質(zhì)沉積相模型尤為重要。根據(jù)地質(zhì)沉積相模型預(yù)測(cè)鉆頭與疊置砂體的相對(duì)位置，結(jié)合砂體空間展布和隔夾層形態(tài)分析，及時(shí)修正地質(zhì)沉積相模型，制定調(diào)整對(duì)策[15]。在預(yù)測(cè)過程中需考慮儲(chǔ)層出現(xiàn)底穿、頂穿、鉆遇泥巖夾層和儲(chǔ)層尖滅等情況的應(yīng)對(duì)方案。

2.3.2 三維地質(zhì)建模導(dǎo)向

由于致密氣藏示范區(qū)河流相砂體變化快，空間展布復(fù)雜，通常在井控程度較高的區(qū)域，采用震控技術(shù)，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，將井震結(jié)合建立的構(gòu)造模型、沉積相模型及河道體系作為約束條件加入三維地質(zhì)模型，精細(xì)刻畫研究區(qū)三維空間下的構(gòu)造、儲(chǔ)層等相關(guān)地質(zhì)特征[25]，力求精細(xì)預(yù)測(cè)小層砂體甚至單砂體。在水平井隨鉆導(dǎo)向過程中，基于巖相和屬性模型、依據(jù)實(shí)時(shí)鉆進(jìn)資料及時(shí)修正模型，以期更準(zhǔn)確地預(yù)判儲(chǔ)層巖性、物性邊界點(diǎn)，制定相應(yīng)的導(dǎo)向預(yù)案，最大限度確保水平段在優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層中鉆進(jìn)。例如J45-24H2前半段優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層厚度較大，后半段優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層變薄且整體垂深向上抬升，根據(jù)三維地質(zhì)模型預(yù)測(cè)導(dǎo)向，將井底靶點(diǎn)抬升10 m，完鉆水平段長(zhǎng)3 321 m，氣層3 099 m，有效儲(chǔ)層鉆遇93.3%，該井的成功實(shí)施為后期長(zhǎng)水平井實(shí)施提供了完整的技術(shù)儲(chǔ)備。

2.3.3 三維地震預(yù)測(cè)導(dǎo)向

該導(dǎo)向技術(shù)主要是通過巖石物理分析及AVO分析，開展疊前反演，并結(jié)合方位各向異性分析等來(lái)提高研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度。針對(duì)三維地震區(qū)域接壤的區(qū)塊，實(shí)施不同年度三維地震資料連片處理和解釋，整體研究、評(píng)價(jià)，刻畫出縱向上大尺度范圍(5～10 m)內(nèi)的儲(chǔ)層空間展布，并對(duì)盒8下和山1氣藏各小層砂體進(jìn)行分布預(yù)測(cè)和含氣性評(píng)價(jià)。

三維地震可真實(shí)地反映地質(zhì)體情況，通過高效環(huán)保的寬頻帶、寬方位和高密度的“兩寬一高”可控震源三維地震采集技術(shù)，可有效提高地震資料的品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)砂體空間位置的精確判斷。利用三維地震OVT域規(guī)則化和偏移處理，改善成像效果，更好地保留地震數(shù)據(jù)的方位角和偏移距信息，從而使目標(biāo)區(qū)內(nèi)主河道展布、微幅度構(gòu)造、儲(chǔ)層及有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度有所提升。隨著新完鉆井資料的不斷加入，在隨鉆導(dǎo)向過程中，采用多輪迭代的高精度疊前反演，在完鉆井分層數(shù)據(jù)資料和解釋層位控制下，建立高精度速度場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了三維地震中時(shí)間域準(zhǔn)確向深度域轉(zhuǎn)換，進(jìn)而建立主力目的層位較為可靠的深度域地震氣藏模型，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)目的層位的儲(chǔ)層空間形態(tài)、規(guī)模、物性、含氣性等分布規(guī)律[26]。依據(jù)三維地震沿水平段方向的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果，水平井可提前優(yōu)化軌跡參數(shù)，并對(duì)特殊地質(zhì)體進(jìn)行鉆前預(yù)警和鉆時(shí)確認(rèn)。根據(jù)三維地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果認(rèn)為Y-H2井沿水平段方向發(fā)育不同期次河道，依據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果逐點(diǎn)優(yōu)化軌跡參數(shù)，最終橫穿138 m泥巖鉆遇河道，其水平段長(zhǎng)度為1 790 m，有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度達(dá)1 368 m，從而印證了三維地震預(yù)測(cè)導(dǎo)向技術(shù)的可靠性。

2.3.4 多學(xué)科思維融合綜合導(dǎo)向

上述3種水平井導(dǎo)向技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，即沉積模型導(dǎo)向通過二維小層精細(xì)對(duì)比，并根據(jù)上覆地層厚度變化、標(biāo)志層特征等情況修正沉積模型，有利于精確入靶，但由于垂向沉積序列難以建立，對(duì)水平段導(dǎo)向缺乏預(yù)判和指導(dǎo)性；地質(zhì)建模導(dǎo)向與三維地震導(dǎo)向皆可建立三維模型，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層空間展布的預(yù)測(cè)，其中基于數(shù)學(xué)算法預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的地質(zhì)建模與真實(shí)地質(zhì)狀況存在一定誤差，而三維地震雖可反映地質(zhì)體真實(shí)信息，但受分辨率所限，在小尺度下(厚度5～10 m)的導(dǎo)向精確性較差。

在水平井隨鉆導(dǎo)向過程中，在傳統(tǒng)地質(zhì)導(dǎo)向基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮鉆井、錄井、地質(zhì)、測(cè)井、地震等多學(xué)科思維深度融合優(yōu)勢(shì)，多專業(yè)共同跟蹤分析且互享數(shù)據(jù)成果，將3種導(dǎo)向技術(shù)綜合應(yīng)用，發(fā)揮多學(xué)科優(yōu)勢(shì)，以各專業(yè)結(jié)論相互佐證、補(bǔ)充，提出了“小層精細(xì)對(duì)比入靶、地質(zhì)小尺度、地震大方向”的多學(xué)科思維深度融合的綜合導(dǎo)向技術(shù)，提升了水平井導(dǎo)向決策的科學(xué)性與時(shí)效性，有效地提高了氣層鉆遇率，該方法的應(yīng)用使得水平井氣層鉆遇率在前期的58%的基礎(chǔ)上提高了10%以上。

2.4 水平井精細(xì)化改造

在縱向多層展布的薄儲(chǔ)層，對(duì)于水平井定點(diǎn)定位、小分段重復(fù)改造等方面，當(dāng)前分段壓裂技術(shù)還存在工具和工藝難以實(shí)現(xiàn)局部精細(xì)化分段、精細(xì)化定點(diǎn)改造[27]?；诖?，提出地質(zhì)工程一體化精準(zhǔn)布縫、橋塞分段+多簇射孔壓裂等方法和水平井壓裂作業(yè)工廠化模式等特色技術(shù)，旨在有效提高單井產(chǎn)能。

2.4.1 地質(zhì)工程一體化精準(zhǔn)布縫

不同類型水平井儲(chǔ)層與改造參數(shù)相關(guān)性分析表明，裂縫條數(shù)、支撐裂縫半長(zhǎng)、施工排量、施工規(guī)模等壓裂改造參數(shù)均對(duì)產(chǎn)能有較大的影響[28-30]。考慮氣層與砂體疊置關(guān)系，以井組為單元，以儲(chǔ)層接觸面積最大、最終累積產(chǎn)量最高為目標(biāo)，結(jié)合三維地震砂體展布預(yù)測(cè)、儲(chǔ)層鉆遇解釋，采用甜點(diǎn)布縫+交錯(cuò)布縫相結(jié)合的裂縫布置，優(yōu)選容易啟裂的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，提高井間儲(chǔ)量動(dòng)用程度。根據(jù)目標(biāo)井的地質(zhì)、巖性、物性參數(shù)、應(yīng)力條件，在氣測(cè)>5%，低自然伽馬<70 API，鉆時(shí)<10 min/m的低地應(yīng)力區(qū)布縫改造。

2.4.2 橋塞分段+多簇射孔壓裂

在致密砂巖儲(chǔ)層改造中，儲(chǔ)層的致密及強(qiáng)非均質(zhì)性特點(diǎn)導(dǎo)致壓裂后不能有效封隔、單井產(chǎn)能無(wú)法發(fā)揮。針對(duì)這一問題，提出“固井完井橋塞分段壓裂改造工藝”，其具有封隔可靠、不限級(jí)數(shù)、精準(zhǔn)布縫、井筒完善等優(yōu)點(diǎn)，可滿足高排量精細(xì)壓裂改造的需求。

在實(shí)現(xiàn)段間精準(zhǔn)改造的同時(shí)，優(yōu)化段內(nèi)多簇射孔參數(shù)，適度加密裂縫，在水平段長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)臈l件下，平均單井增加1.8段，裂縫間距由120～150 m縮小到90～120 m，平均97 m，以增大接觸面積和提高裂縫井筒覆蓋程度為目標(biāo)，獲取更高的單井產(chǎn)能。

2.4.3 多方法壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化

結(jié)合水平井儲(chǔ)層鉆遇、三維地震砂體展布情況，針對(duì)不同砂體類型優(yōu)化改造思路，精細(xì)化、個(gè)性化、差異化設(shè)計(jì)裂縫改造參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)改造，并充分提高壓裂參數(shù)與儲(chǔ)層的匹配性，對(duì)整裝連續(xù)砂體采用密集布縫，對(duì)非整裝連續(xù)砂體采用甜點(diǎn)布縫，對(duì)單點(diǎn)分布砂體采用精準(zhǔn)布縫(表1)。

在儲(chǔ)層改造參數(shù)方面，以獲取最大累計(jì)產(chǎn)量為設(shè)計(jì)總體思路，通過軟件模擬對(duì)改造參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，主要包括水平井間距、簇間距、簇?cái)?shù)、主裂縫半長(zhǎng)4個(gè)方面。以水平段1 200 m模擬，14～16條裂縫為最佳方案，裂縫間距60～100 m，綜合有效儲(chǔ)層鉆遇率(一般在70%)、分簇成功率及施工效率，一般設(shè)計(jì)9～10段。同時(shí)綜合理論研究與裂縫監(jiān)測(cè)結(jié)果，優(yōu)化施工排量為7～8 m3/min，優(yōu)化單段壓裂液量為500～700 m3，支撐劑40～60 m3(表2)。J井通過優(yōu)化參數(shù)改造獲得無(wú)阻流量185×104m3/d，效果顯著。

表2 不同條件儲(chǔ)層分類優(yōu)化改造參數(shù)

2.4.4 水平井壓裂作業(yè)工廠化模式

水平井壓裂作業(yè)工廠化模式也簡(jiǎn)稱為“138”壓裂作業(yè)模式，即1套壓裂機(jī)組+3套測(cè)井設(shè)備+8 000 m3/d供水能力。在蘇里格氣田應(yīng)用該模式，實(shí)現(xiàn)了井組壓裂效率超越8 段/d的指標(biāo)。如在G井組，單機(jī)組壓裂改造作業(yè)效率已提高至16 段/d，創(chuàng)造了該水力泵送橋塞分段工藝壓裂國(guó)內(nèi)單日作業(yè)效率記錄。

3 應(yīng)用效果

三維地震預(yù)測(cè)技術(shù)和多期砂體逐級(jí)刻畫技術(shù)的應(yīng)用有效提高了致密砂巖氣藏儲(chǔ)層空間展布的預(yù)測(cè)精度；水平井差異化部署和設(shè)計(jì)顯著提高了不同井型的開發(fā)適應(yīng)性；沉積模型優(yōu)化、三維地質(zhì)建模、三維地震預(yù)測(cè)以及多學(xué)科思維融合綜合導(dǎo)向等水平井多元化導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用使得對(duì)水平井的鉆井軌跡得以精確控制；地質(zhì)工程一體化精準(zhǔn)布縫、橋塞分段+多簇射孔壓裂、多方法壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化以及水平井壓裂作業(yè)工廠化模式等水平井精細(xì)化改造技術(shù)，有效解決了縱向多層展布的薄儲(chǔ)層的水平井定點(diǎn)定位小分段重復(fù)改造難題，進(jìn)而顯著提升了單井的天然氣產(chǎn)能。天然氣開發(fā)實(shí)際數(shù)據(jù)顯示，2019—2020年共部署237口井(水平井142口)，截止2021年7月17日，共完井213口，其中水平井達(dá)117口，平均水平段長(zhǎng)度1 422 m，有效儲(chǔ)層鉆遇率66.6%，通過多學(xué)科綜合導(dǎo)向，水平井鉆井參數(shù)明顯提高。已完成水平井壓裂83口，累計(jì)壓裂784段(1 539簇)，平均單井9.4段(氣田平均7.1段)，水平井工廠化壓裂作業(yè)最高日改造16段，創(chuàng)國(guó)內(nèi)水平井日壓裂段數(shù)記錄。已完試氣井80口，平均無(wú)阻流量由前期的65.2×104m3/d提高至90.76×104m3/d，其中38口無(wú)阻流量上百萬(wàn)m3，占比達(dá)47.5%。投產(chǎn)水平井61口，日均配產(chǎn)372.3×104m3，平均單井產(chǎn)量也由前期的5×104m3/d提高至6.1×104m3/d，大幅提高了致密砂巖氣產(chǎn)能。

4 結(jié) 論

(1)三維地震預(yù)測(cè)河道和多期砂體逐級(jí)精細(xì)刻畫技術(shù)可有效提高砂體鉆遇率和儲(chǔ)層空間展布預(yù)測(cè)精度。

(2)水平井的整體、立體部署，大井叢混合井組部署以及平直型、大斜度型、階梯型3種水平段差異化設(shè)計(jì)對(duì)具有多種含氣層類型地區(qū)的水平井部署更具有針對(duì)性。

(3)沉積模型優(yōu)化導(dǎo)向、三維地質(zhì)建模、三維地震預(yù)測(cè)導(dǎo)向以及多學(xué)科思維融合導(dǎo)向可以解決水平井導(dǎo)向效率低、精度較差的問題。

(4)地質(zhì)工程一體化精準(zhǔn)布縫、橋塞分段+多簇射孔壓裂、多方法壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化以及水平井壓裂作業(yè)工廠模式等是提高水平井壓裂改造效率的有效途徑。