东胜气田盒2+3段储层改造方式优选

2016-07-25张占杨张泽均刘绪钢

天然气技术与经济 2016年3期

关键词：东胜砂体气田

张占杨　张泽均　刘绪钢

（1.中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南　郑州　450006；2.中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南　郑州　450000）

东胜气田盒2+3段储层改造方式优选

张占杨1张泽均2刘绪钢1

（1.中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州450006；2.中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南郑州450000）

摘要东胜气田构造复杂，裂缝发育，下石盒子组为冲积扇平原辫状河沉积，其中盒2+3段为主要产气层位，储层改造难度较大。加砂压裂盒2+3段储层，易沟通下部盒1段水层，造成产液量升高，产气量减小。针对这一情况，通过构造特征分析，明确了裂缝的发育情况；根据沉积特征，结合钻井情况，明确了盒2+3段、盒1段砂体与泥岩隔层的叠置关系以及隔层的分布。根据构造和沉积的特征，可通过小规模加砂压裂方式对盒3段进行储层改造。对于盒2段储层，其压裂点与盒1段水层之间地层厚度大于24 m，泥岩隔层厚度大于12 m，可通过小规模加砂压裂进行改造，否则盒2段储层需要进行酸化改造。

关键词东胜气田构造特征沉积特征小规模加砂压裂酸化改造

0　引言

东胜气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡、伊盟隆起交界部位，主体在伊盟隆起带；行政区划属于内蒙古自治区鄂尔多斯市，面积为527 km2。气田所处鄂北地区为长期继承性古隆起区，一直被认为是鄂北油气运移的有利指向区［1-4］。晚古生代沉积前，该区一直处于长期隆起状态，属于基岩隆起区。至晚石炭世接受沉积以来，上古生界不同层位由南向北超覆于太古—元古界基底之上，先后沉积了石炭系太原组、二叠系山西组、上下石盒子组及石千峰组地层，中生代相继沉积了三叠系、侏罗系及白垩系，缺失新生界沉积［5］。太原组和山西组发育的泥岩、煤层是本区主要的烃源岩，山西组、石盒子组及石千峰组发育的砂岩和泥岩分别构成了东胜气田天然气的主要储集层和盖层。

根据气田多年的气藏评价及钻井试气效果分析，盒2+3段储层为纯气层，是本区的主力产气层位，盒2、盒3段划分为盒21、盒22、盒31、盒32小层。储层经过不同的方式改造，试气产量及产液量差异较大，受改造方式影响较大。以J11P11H井为例，压裂单段加砂14.8 m3，规模较小，但产液量为26.7 m3/d；J66P11H井单段加砂13 m3，产液量为2.1 m3/d，研究认为本区特殊的构造及沉积特征为影响储层改造效果的主要因素。

1　构造特征

东胜气田受区域构造演化影响，形成了早期基底南东低、北西高的古构造形态，晚期差异抬升导致地层倒转，地层由早期的北西高南东低转变为现今的南西低、北东高构造格局［6］。

由于早期构造运动，区内发育多条受构造应力场作用形成的挤压褶皱带以及鼻状隆起等。走向与泊尔江海子近平行，平面上呈扫帚状展布（图1）。它们于加里东期初具雏形，燕山期在南北向挤压应力场作用下，隆升幅度进一步加大并定型。

图1　东胜气田T9d构造图

区内发育多组断裂，而且断裂级别差异较大。其中最大的一级断裂为近东西向展布的泊尔江海子断裂，二级断裂分别是北部的纳林沟断裂和南部的苏布尔嘎断裂，为泊尔江海子断裂的共轭剪切断裂。另外，在泊尔江海子断裂以北区域主要发育走向与之平行的伴生断裂。在北部纳林沟断裂东西两侧亦发育多组三级小断裂。同时在泊尔江海子断裂南北两翼，发育与苏布尔嘎断裂平行的柴登断裂。伴随区内断裂及褶皱的形成，区内目的层微裂缝普遍发育，构造转折端表现更为明显，对储层改造影响较大，也是造成储层改造方式与其他地区存在差异的原因之一。

2　沉积特征

储层改造方式除受到构造特征的影响，还受到下石盒子组特殊的砂体及隔层分布等沉积特征的影响。

2.1砂体沉积特征

下石盒子组盒3段、盒2段、盒1段为冲积扇平原辫状河沉积，包括河道、泛滥平原微相。平面上河道较窄，砂体变化较快，垂向厚度较大。沉积物是中厚层块状砂砾、含砾中粗砂为主的河道砂质沉积和广泛分布的泛滥平原泥质沉积。

根据砂体及泥岩隔层的垂向分布特点，盒3段、盒2段、盒1段划分为6种砂体及泥岩隔层沉积模式（图2）；① 模式a：盒3段、盒2段、盒1段多期河道叠置，砂体较发育；② 模式b：盒2段为泛滥平原泥岩沉积，盒3与盒1段为河道沉积；③ 模式c：盒1段下部为河道沉积，上部为泛滥平原泥岩沉积，盒2段下部为河道砂体沉积；④ 模式d：盒1段下部为河道沉积，上部为泛滥平原泥岩沉积，盒2段上部为河道砂体沉积，下部为泛滥平原泥岩沉积；⑤ 模式e：盒1段与盒2段河道叠置，砂体连续沉积，盒21段和盒22段砂体同时发育；⑥ 模式f：盒1段与盒2段河道叠置，砂体连续沉积，但盒22段砂体不发育。不同的沉积模式，改造方式也存在差异。

2.2泥岩隔层分布特征

图2　下石盒子组沉积模式图

上石盒子组主要发育泥岩隔层，孔渗性差，对流体能起到遮挡作用。气水同层或水层，可以通过控制缝高压裂技术，利用隔层充当天然屏障，防止压开高含水层，可以起到很好的增产效果，有利于水平井的压裂开发［7］。

盒1段与盒2段储层之间的泥岩隔层对分隔气层与水层起到至关重要的作用，尤其对后期储层改造有较大的影响，厚度较大的泥岩隔层可以有效地防止压穿沟通盒2段储层及盒1段水层。隔层厚度主要分布在4～20 m。泥岩隔层厚度较大的区域分布在气田西部锦82、锦66井附近和东部锦14、锦19、锦36井附近。

3　储层改造方式优选

针对储层的特征，选用合理的改造措施对提高增产效果有明显作用。致密砂岩气层改造技术方法可分为加砂压裂技术、喷砂射孔技术、高能气体压裂技术和酸化技术等。

东胜气田属于致密砂岩气田，储层连续性较差、含气砂体变化较快、非均质性较强，具有低孔、低渗、低压的特点，仅靠产层的自身能量难以实现快速彻底地产出气体，储层改造工艺的难度较大。通过多年不断的研究、大规模试验和现场应用，探索总结出一套基本适应于东胜气田的储层改造工艺，即加砂压裂改造和酸化改造技术，现场施工后取得了一定的效果，达到储层改造的目的。

3.1加砂压裂改造

加砂压裂改造的基本原理是在地面用压裂泵车，以高于储层吸入的速率，从套管或油管内向井内注入压裂液，使井眼内的压力增高，一直达到克服地层的地应力和岩石张力强度，岩石产生破裂，形成水力裂缝；为了使压裂缝获得高的导流能力，在压裂液中加入一定粒径的高强度固体支撑剂压裂砂，随压裂液的流动被带入裂缝中，使裂缝内保持较强的渗流能力［7］38。由于被支撑的高导流能力的裂缝可延伸至井眼以外几十米乃至上千米，从而达到扩大储层渗流面积，提高致密砂岩气井产量的目的。

构造运动导致目的层裂缝广泛存在，盒2+3段储层压裂易沟通下部盒1段水层，气井产液量增大，导致水淹。为了避免沟通盒1段水层，达到高产、稳产的目的，应减小加砂规模，并根据储层的特性合理优化组合泵压和排量等参数，对储层小规模精细改造。

在压裂规模一定的前提下，下石盒子组砂岩及泥岩隔层沉积特征为盒2+3段产气量及产液量的主要影响因素。研究认为以下两种情况可以加砂压裂：① 盒3段与盒1段之间砂层或泥岩隔层厚度较大（图3a、图3b），盒3段储层加砂压裂改造难以沟通盒1段水层，产液量小，因此盒31段、盒32段可以通过加砂压裂进行储层改造；② 盒1段上部发育泥岩，盒21段、盒22段砂体发育，盒2段全段可以加砂压裂（图3c）；盒1段上部发育砂岩，盒21段发育泥岩，盒22段储层可以进行压裂改造（图3d）。即盒2与盒1段泥岩隔层厚度大于12 m，且之间地层厚度大于24 m，可以进行加砂压裂，平面上主要分布于锦82、锦66、锦14、锦19、锦36井附近区域。

图3　下石盒子组储层发育模式图

3.2酸化改造技术

酸化改造技术是向地层注入一定浓度的酸液，通过酸液与地层中钻井泥浆、滤液和地层中的钙质、泥质等可酸蚀成分发生化学反应，达到清除气层孔隙中污染和扩大孔隙的作用，扩大并沟通裂缝，减小了气流进入井眼的阻力，提高气井的产量［8］。酸化技术的作用主要在于解堵，即解除钻井液和滤液渗入气层产生的伤害堵塞。

盒1段上部砂体发育（图3e、图3f），盒2段储层改造不能通过加砂压裂进行。由于裂缝普遍存在，即使小规模加砂压裂，也会造成压穿盒1段水层，因此需要通过酸化改造进行求产。

气田储层物性相对较好，盒2段孔隙度分布区间为4.5%～20.5%，平均为9.6%。经实钻及试气证实，储层酸化改造获得高产，需满足一定的电性、物性条件，GR小于57 API，AC大于268 μs/m，LLD大于17 Ω·m，CNL小于17%，POR大于15%。J66P8H井进行酸化改造获得高产，试气无阻流量为11.931 4×104m3/d；J11-3直井盒2段物性相对较差，酸化改造产气量较低，试气无阻流量为0.043 3 ×104m3/d（表1）。