致密砂岩气藏井网加密优化研究 ——以新场气田沙溪庙组气藏为例

向刘洋，邹陈蓉

（中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都 610041）

致密砂岩气藏储层物性差、砂体规模较小、非均质性强、单层井控储量低，采收率一般较低。致密砂岩气藏开发经验表明加密钻井可以提高储量动用程度、增加波及面积、提高气井的采收率，井网加密已经成为开发致密砂岩气藏的主要技术手段之一[1]。但实际操作过程中最大的难题是如何优化井网井距，一方面是气田开发要获得较高的采收率，另一方面是要取得较好的经济效益。

新场气田沙溪庙组（Js）气藏单井的自然产能和井控储量低，只有采取增产措施才能进行有效开发，且开发阶段存在稳产困难、井控程度不完善、储量动用不均衡、低品位储量不能有效接替等突出问题[2]。本文针对以上问题，在气藏地质特征研究及气井动态分析的基础上，建立新场Js 气藏的数值模型，确立井网，评价气井动态储量和泄气半径，进行生产历史拟合，并结合井网加密前后的生产实际情况分析，进行井网优化，得到井网密度与经济效益的关系式，预测气田加密潜力大小，为气田加密调整决策提供可靠依据。

1 气藏特征

新场Js 气藏为多层叠置的大型致密中低孔超高压砂岩气藏，具有储集能力的岩石类型主要为中–细粒长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩，岩性较单一，砂体厚度大，呈毯状分布，纵向叠置程度较高，但岩性致密，储层物性较差，平均孔隙度为9.69%，非均质性强，含水饱和度高，属典型低孔致密气藏[3]。开发过程中总体表现出产能较低、气井稳产期短、单井控制泄气半径和动态储量较小且差异较大、气井产量和井口压力递减快的特点，即低渗致密气藏特殊渗流规律下的“一低、一短、两小、两快”的典型开发特征。

多年的开发调整研究得出如下认识：新场Js气藏储量动用程度、单井稳产时间、单井泄气半径和单井控制储量差异大，气藏采气速度、采收率较低，技术进步在气藏开发中起着关键性作用，发挥多气层的生产能力能明显地改善开发效果，不断调整加密井网、滚动开发是低渗透气藏的主要开发方式。随着气藏地质及开发认识的加深，认识到两个主力气层沙溪庙组沙二气藏第二气层（Js22）与第四气层（Js24）的储层平面非均质性较强，储量在平面上动用程度差异大，气井单井控制动态储量差异大（Js22气层单井控制动态储量为0.09×108～3.61×108m3，平均为1.08×108m3；Js24气层单井控制动态储量为0.05×108～2.73×108m3，平均为0.82×108m3）。

2 井网井距优化研究方法

优化井网设计的原则是调整井网部署使气井达到最大的排流面积和最大的控制储量。而确定气藏合理井网密度与极限井网密度，一般要考虑三方面因素：一是气田地质特征与气层物性特征；二是经济合理性；三是市场对天然气的需求[4–8]。此次合理井网井距优化主要采用加砂压裂工艺法、经济极限井距法和数值模拟法三种方法综合确定。

2.1 单层开采的合理井距研究

2.1.1 加砂压裂工艺法

新场Js 气藏除少数井自然投产外，其余大多数井均需压裂投产，因此，井网密度还应满足加砂压裂开发的要求。通过对区内目前压裂缝半长统计可知，压裂缝半长为 21.0～75.6 m，大多集中于35.0～70.0 m，平均为45.0 m，按照国内外压裂井井距与裂缝半长的较好匹配关系，新场气田沙溪庙组沙二气藏（Js2）的开发井距应为500～700 m。

2.1.2 经济极限井距法

经济极限井距法为动态法，也称现金流量法，是指投入资金与产出效益进行折现后相平衡，即净现值为零时的井网密度（井距）。该方法从市场经济角度考虑了资金的时间价值，在当前经济条件下内部收益率为8%，净现值为0 万元时的各项经济界限指标[9]。

通过现金流量法可计算出在某年气价水平和单位长度钻井投资水平下的单井经济极限可采储量、经济极限初期产量和经济极限井控地质储量等开发指标。按照税后基准收益率8%、2019 年四川省天然气门站价格1.404 元/m3（不含税）、单位长度钻井投资3 200 元/m 计算新场Js2气藏各气层单井开发经济极限指标（表1），其中，新场Js2气藏的经济极限井距为393～586 m，并可根据不同气价和不同单位长度钻井投资绘制相应的新场Js2气藏经济极限井距图版。

单井初期产量界限需同时满足式（1）和式（2）。

评价期单井累计产气量界限为评价期年产气量界限的累计，气井经济寿命期内的累计年产气量界限为经济可采储量界限，年产气量界限等于初期产量界限与产量变化系数的乘积，累计产气量界限（经济可采储量界限）见式（3）。

式中：pcG 为累计产气量界限（经济可采储量界限），108m3。

求得单井控制经济极限储量后，就可以根据式（4）求得气藏的经济极限井距。

式中：d 为经济极限井距，m；A 为面积，m2；G 为原始地质储量，108m3。

表1 新场Js2气藏单井开发经济极限指标

2.1.3 数值模拟法

储量丰度、控制半径、单井配产等直接影响井底地层压力的变化。控制半径越小、配产越高，压降漏斗越深；控制半径越大、配产越小、压降漏斗越浅[5]。根据不同类型储层差异，分别以I、Ⅱ、Ⅲ类储层物性条件建立单井地质模型，通过模拟模型历史拟合，调整储层参数，并在此基础上分别预测Js22、Js24气层各类储层到稳产期末时井底的压降漏斗曲线图，再结合单井数值模拟研究结果，确定储层的合理井距。

2.1.4 单层合理井距的综合确定

通过对多种方法合理井距的论证结果分析，各种方法计算出的合理井距大小不等，不同气层、不同储层类型气井的合理井距为330～590 m。新场Js2气藏属低产、低丰度、浅层、强非均质性致密砂岩气藏，依据储层性质，应采用大密度井网；依据储量丰度，具备较小井距开发的潜力；但基于经济效益和气藏工程角度考虑，井网密度不宜过大，否则井间干扰严重且经济效益差。

2.2 多层合采的经济极限井距研究

自2006 年新场Js2气藏引入多层开采的工艺技术，采用“以优带差”的开发思路寻求低品位储量的有效开发动用，从技术层面上进一步降低了单井经济极限井距，为提高储量动用程度和气井产量创造了条件。 用程度。

表2 不同气层、不同储层类型气井合理井距的综合确定

考虑低渗致密气藏存在启动压力梯度、储层应力敏感和裂缝闭合等因素，结合层间物性及压力系数差异，综合评价确定：新场Js2气藏三层合采的经济极限井距为350 m 左右，两层合采的经济极限井距为400 m 左右。

表3 新场Js2气藏多层合采的单井各项经济极限指标

2.3 井网加密技术研究

2.3.1 井网加密经济性评价

气井的井网井距经济界限与气藏储层品位、开采工艺技术水平和气井产能大小密切相关。井网井距的经济界限是基于储层类型分布清楚，大型压裂、分层压裂多层合采等工艺技术过关，气井产能有保障的条件下获得的，其结果与实际情况偏差不大。通过对新场Js2气藏开展经济评价可知：主力层的经济井网密度为2.8 ～6.6 口/km2，经济井距为392～508 m，而多层合采技术可以有效降低气井的经济极限井网井距，由单层的500 m 左右降低到多层合采的285 m，从而保证了新场Js2气藏进行井网加密的经济可行性。

2.3.2 井网加密可行性评价

3 实例分析

以新场Js2气藏的CX370–3—CX633—CX628–1 井组作为井网加密调整的实验井组，该井组井网井距密度较小，含气面积1.3 km2，地质储量为6.02×108m3，目前已累计采出天然气1.32×108m3，采出程度为22%，地层压力为30.4 MPa；加密前井网密度为2.3 口/km2，井距为693 m。

表4 新场Js2气藏单层井网加密可行性综合分析

根据生产动态监测结果，该井组多数气井井口压力已低于6 MPa，井底流压不足10 MPa，甚至部分井井底流压只有5 MPa。地层压力的下降导致人工压裂裂缝不同程度闭合，气井的渗流能力出现不同程度降低，因此在进行井组历史拟合时，将井组区与外围区分开，采用不同的相渗和压力敏感曲线来进行拟合。

根据CX370–3—CX633—CX628–1 井组地层压力分布情况，加密前地层压力保持水平较高的地区主要分布在东北部压力波及相对较弱的地方。据此设计三种加密方案，因为该区域单层井控储量较低，无加密潜力，三口加密井都是采用双层合采加密，设评价期为10 年，方案预测指标见表5，评价期末压力分布见图1。

表5 CX370–3—CX633—CX628–1 井组加密方案指标

图1 不同加密方案评价末期压力分布

通过分析加密井对老井的影响可知：总体上，部署的加密调整井对老井的生产影响相对较小，但随着加密井数量的增多，生产井距减小，影响越来越大。当加密3 口井时老井累计产气量降低4.34%，分析认为，由于井网加密后产生了井间干扰，导致地层压力下降加快，生产压差减小，产量降幅加快。

当开发井网密度较小时，井间一般不存在干扰，或井间干扰概率很低；但随着开发井网密度的增大，井间干扰的概率将会明显提高。根据开发经验，新场Js2气藏井间干扰概率与井网密度之间的关系[4]如表6 所示。

由表6 可知，井网密度小于3.0 时，井间干扰概率较低（小于12%），但随着井网密度的增大，井间干扰概率急剧提高。当井网密度大于3.5 时，井间干扰概率将大于59%，即有超过59%的气井产生井间干扰，但从图4 中未见其有效泄气半径造成明显井间干扰。通过对实施加密调整后的井网完善程度分析，双层合采时的经济极限井距为430 m，加密前该井组的实际井距为693 m，井控程度不足，当实施3 口双层加密井时，该井组的井距从693 m 加密至490 m，大于经济极限井距，有效提高了井网控制程度。对储量动用程度分析，加密前储量动用程度为10.5%，加密后储量动用程度显著提高，达到21.7%。因此，运用双层合采，“以优带差”的开发方式，可有效增加井控储量。

表6 新场Js2气藏井间干扰概率与井网密度关系

4 结论

（1）综合工程工艺、数值模拟和经济评价等方法，开展了井距适应性评价和井网加密的可行性研究，明确了多层合采，“以优带差”的开发模式，可有效降低经济极限井距，从而使井区具备经济井网加密调整的空间，提高气藏储量动用程度，达到经济有效提高采收率的目的。

（2）通过对新场Js2气藏CX370–3—CX633—CX628–1 井组加密井实施效果的差异分析，形成了以实现井控储量和采收率最大化、经济效益最优化的加密方式。实施加密调整后，三种加密调整方案平均单井净增产量为3 633×104m3，远高于单井经济极限可采储量2 800×104m3。

（3）本文所提出的致密砂岩气藏井组加密优化技术适用于新场Js2气藏，可有效提高单井产能和井控储量，为气藏的高效开发提供有力的技术支撑。