加拿大X区块致密气藏层系优化

2021-11-23贾跃鹏夏朝辉孔祥文苏朋辉曲良超

科学技术与工程 2021年31期

贾跃鹏，夏朝辉，汪萍，孔祥文，苏朋辉，丁伟，曲良超

(中国石油勘探开发研究院，北京 100083)

渗透率低于0.1×10-3μm2、孔隙度低于10%、单井无自然产能或自然产能低于工业气流下限，但在一定经济技术条件下可获得工业天然气产量的天然气藏称为致密砂岩气藏[1-3]。

致密砂岩气藏主要采用分段压裂水平井开发，随着压裂工艺不断进步、水平井井距不断减小，出现了大量井间干扰现象[4-5]。庞进等[6]根据气井干扰前后的动态储量变化评价井间干扰。孙玉平等[7]基于蒙特卡洛原理建立了两种井间干扰模式下干扰储量评价数学模型，探讨了井间干扰程度的变化规律。位云生等[8]设计了以基质接触面积、缝间干扰、井间干扰、裂缝-基质流入流出为核心的井网井距优化方法，论证了“W”形交错水平井部署的立体开发效果。高树生等[9]建立了井间干扰概率的计算方法，提出了一套适用于致密砂岩气藏的井网密度优化与采收率评价新方法。王军磊等[10]建立了考虑井间干扰和缝间干扰的多水平井渗流数学模型。Tang等[11]研究了两种不同储层的井间干扰现象。雍锐等[12]建立了地质-工程-经济一体化的水平井井距分析方法。Xiong等[13]通过整合复杂裂缝建模和油藏模拟技术，优化了完井设计和3D井距。Yang等[14]通过建立双缝解析模型，提出了一个与时间平方根成正比的无量纲压力标量来量化两井间的干扰水平。周小金等[15]建立了压裂生产同步作业压力传导模型，厘清了井间干扰的影响因素，并提出了干扰防控措施。高占武等[16]通过数值模拟方法定量研究加密井网的影响，发现井距对加密效果影响最大。何勇等[17]发现在井数相同的情况下，实施多靶体的立体开发能够有效地减弱井间干扰的影响，提高气藏采收率。相关研究主要针对水平方向的井间干扰，纵向井间干扰却鲜有涉及。加拿大X区块致密砂岩气藏的开发表明，水平井的井间干扰与水平方向或垂直方向无关，仅与相邻水平井的最短距离相关。针对X项目致密砂岩气藏水平井纵向井间干扰突出的问题，进行井间干扰分析和纵向开发层系优化研究。此研究可为加拿大X项目的有效开发提供技术支撑，同时也可为中国同类型气藏的开发提供借鉴。

1 地质概况

加拿大X区块致密砂岩气藏位于西加盆地西部边缘，主要目的层为三叠系Upper Montney组，属于被动大陆边缘“海相”(浅水陆棚)致密粉砂岩沉积，具有前积特征，自下而上被细分为AA以及A～F共7个小层(图1)，地层厚度为150～200 m，储层有效厚度为120～180 m[18]。

图1 西加盆地Upper Montney组地层剖面

2 纵向井间干扰分析

2.1 井间干扰机理分析

将没有相邻井的单井定义为不封闭井，有一口相邻井的井定义为半封闭井，有两口或两口以上相邻井的井定义为封闭井。

通过钻多个井平台和多级水力压裂，形成复杂的压裂缝网，大量压裂裂缝增加了邻井间裂缝串通的可能性，从而引起井间干扰[19-21]。当井距较小时，封闭井和半封闭井井间的压裂裂缝相互串通，产生井间干扰，表现为两井的可动用区域重叠，导致两井在生产上形成竞争，影响开发效果(图2)。在相同条件下，半封闭井的开发效果要优于封闭井，因为半封闭井只有一侧受到压力干扰，与邻井共享的有效通道体积更小，可动用的范围更大。理想条件下，当井距扩大到井间的可动用区域不发生重叠时，井组井组中的生产井几乎不受邻井的影响，此时封闭井和半封闭井的生产效果近乎等同于不封闭井。

图2 典型水平井井组分布示意图

2.2 生产动态法分析井间干扰

生产动态分析法具有数据丰富易获取的优点，是分析井间干扰最常用的方法。一般有三个时间段可以观察到井间干扰[22-23]：①邻井进行水力压裂时，可以监测到邻井压力的激增；②井间干扰测试期间所有井关井，其中一口井恢复生产后，可以监测到邻井的压力扰动；③生产过程中，可以通过生产的变化检测到井间干扰。

压裂过程中，为了使裂缝在压力衰竭后仍保持开放状态，需注入大量支撑剂充填裂缝，在第一个时间段检测到的压力响应通常是由此引起的。后期生产过程中，这部分裂缝可能会闭合，将两口井隔离开来[24]。因此，选取投产一年以上的生产数据进行井间干扰分析。

Pad-Ⅰ平台采用3套井网开发，共钻有17口水平井(图3)，于2011—2013年间分批投产，其中，I-1、I-3、I-4、I-6、I-7、I-8井于2011年投产，J-2、J-3、J-5、J-6、J-8、J-9井于2012年投产，而I-2、I-5、J-1、J-4、J-7井于2013年投产。

以I-3、I-5、J-3、J-6井为激动井，I-1和I-2井、I-4和I-6井、J-4和J-5井、J-7和J-8井为对应的观察井，组成4个测试井组。如图4所示，在激动井关井、开井期间，对应的观察井的产量依次出现上升、回落，表明激动井与观察井之间存在不同程度的井间干扰。

图4 Pad-Ⅰ平台井间干扰分析

在此基础上，预测老井发生干扰前后的最终可采储量(estimated ultimate recovery，EUR)以量化井间干扰对生产的影响。由于在钻J-4、J-7井时，J-3、J-5、J-6、J-8井均长时间关井，使得其压力得到了较好的恢复，开井时产量甚至出现上升，因此无法分析其井间干扰强度，本文仅对平台西侧的井进行井间干扰的定量分析。分析表明，采用三套开发层系井间干扰严重，亟需调整纵向开发层系(表1)。

表1 Pad-Ⅰ平台西侧老井干扰前后EUR

3 纵向开发层系组合

加拿大X区块Upper Montney组致密砂岩地层平均有效厚度约143.3 m，各小层的平均有效厚度见表2，B、C、D、E层的平均有效厚度远大于AA、A、F层，其中又以E层的平均有效厚度最大，为主力开发层。

表2 Upper Montney组各层平均有效厚度

X区块目前采用三套开发层系[图5(a)]，分别为EF层系、CD层系和AB层系。其中，EF层系开发E层和F层，分段压裂水平井水平段部署于E层；CD层系开发C层和D层，水平段主要部署在D层下部；AB层系开发AA层、A层和B层，水平段主要部署在B层中下部。

图5 X区块Upper Montney组开发层系优化

基于第2节的纵向井间干扰分析，现将纵向上原有的EF层系、CD层系、AB层系三套开发层系组合调整为E层系和Lower层系两套开发层系组合[图5(b)]。E层系开发D层、E层和F层，分段压裂水平井水平段主要部署在E层中下部；Lower层系开发AA层、A层、B层和C层，水平段部署在C层下部。

4 不同开发层系组合开发效果分析

4.1 开发效果分析原则

(1)基于分段压裂水平井产量与完井参数敏感性分析，明确本区敏感参数为水平段长度和每米支撑剂量，确定水平段长度为归一化基准，以每米支撑剂量作为典型曲线调整的主要参考。

(2)从干扰井中筛选出具有相似完井参数的井，原则：①位于同一层系且储层条件相近；②完井方式：50 m“固井+桥塞+射孔”压裂方式或100 m“裸眼完井，管外封隔器+段内单阀分段压裂”压裂方式，加砂强度0.6 t/m；③实际加砂量达到设计加砂量90%以上；④生产数据连续，产量无大幅波动。

(3)对筛选出的生产井进行时间归一化、水平段长度归一化。

(4)在归一化的基础上，求取生产井平均递减曲线，开展递减分析，得到单位水平段长度递减曲线作为单位水平段长度Type Curve。

4.2 不同开发层系组合开发效果对比

基于以上原则，根据开发层系组合优化，在X区块北部Pad-Ⅱ平台开展了先导试验，该平台共钻分段压裂水平井20口，其空间分布如图6所示。

Pad-Ⅱ平台的20口分段压裂水平井均采用PnP压裂方式完井，具有相似的完井参数，且生产数据连续，产量无较大波动。现将这20口水平井的生产时间进行归一化、水平段长度归一化到1 000 m，综合对比三套开发层系组合和两套开发层系组合的开发效果。结果显示，在同一平台中采用相似的完井技术和方式的情况下，采用两套开发层系较采用三套开发层系，B层单井EUR提高了61%，C层单井EUR提高了89%，E层单井EUR提高了42%(表3)。此结果表明，两套开发层系开发效果优于三套开发层系。