深部低渗致密气藏凝析气藏开发的难点及其对策1

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二、几项具体建议技术
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深度压裂改造技术
没有压裂改造，绝大部分低渗气井就没有工业产 量，它是开发低渗气藏凝析气藏的关键性技术。 美国前安然公司虽已爆发丑闻而倒闭，但在四川 八角场气田低渗致密香四气藏的深度压裂改造仍给 我们很多的启示，它帮助我们开阔思路，增强我们 对低渗致密气藏开发的信心。（参见中国石油对外 合作经理部四川潘正富文章，2000.7）。
该气藏属异常高压气藏，原始地层压力高达 53.4～57.8MPa，但产能低，生产压差大，在24～ 34.3MPa间，平均单井自然产能仅1×104m3/d，采 气指数300～400m3/dMPa。 试采结论是香四气藏储量大，而自然产能低， 要提高单井产量，必须对气藏进行深度改造。
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（6）气藏构造、物性、含油气性和油气水分布的 三维显示。
（7）开展测井系统的适应性试验，提高测井解释 水平及解释模型的建立。
（8）通过露头观察、定向岩心、应力大小及方向 分析，来预测水力压裂裂缝方位。 （9）用三维地震、垂直地震剖面和井间地震等方 法进行砂体的预测。 （10）综合评价这类气藏开发的可行性。
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2、低渗致密气藏的开发特征
1)单井控制储量和可采储量小，产量低，递减 快，气井稳产条件差。 2）大多数气井需经加砂压裂和酸化才能获得较 高的产量或接近工业气井的标准。但随之而来的 是投产后的递减率高。 3）主力气层储量动用充分，而非主力气层，储 量基本未动用，多为长井段多层合采，因此层间 矛盾更加突出。
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第三阶段——引进NOWSC和哈里伯顿公司技术（1991～ 1995） 三口井均施工成功，但未能大幅度提高单井产量。 与此同时，四川石油管理局也开展了系列研究和评价。 1998年四川石油管理局引进了14台压裂装备，并进行 国内配套工作，储、运、配、供、注及施工控制能力 有了大幅度提高。1997年美国安然公司总承包了川中 合作区块的储层改造工作。
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-四川八角场气田香四气藏压裂情况
概况：位于四川省中部，1974年2月开始勘探，
1981年4月投入开发，香四气藏为其主力气藏。 低渗致密气藏，1993年在中部30km2范围计算的天 然气控制储量为234×108m3，气藏自然产能低，生产 压差在24～34.3MPa之间，平均单井产量仅1×104m3/d， 为典型的难采储量。 构造平缓、完整、形态简单，闭合高度155m，闭合 面积181.5km2。 储层孔渗物性差，孔隙度1.0～15.7%，平均8.3%， 渗透率0.05～2.5×10－3μm2，平均0.507×10－3μm2， 储层含水饱和度高，平均59.2%。储层内分布少量微 细裂缝，为油气运移主要通道。该储层属强水敏性储 层。 总57页第21页
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6)低压低产气藏气井井筒举升技术
四川、中原、大港等都有很好的经验。
7)气井动态监测技术 8)降低建设成本，采用科学、合理的地面流程 9)富含凝析油型凝析气藏全部或部分回注干气 保持压力技术
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10）水平井技术
水平井适用于这类气藏的一些特定地区。如由于构 造应力而产生各种裂缝，若水平井能很好地与垂向裂 缝相交，则渗流状况会有很大的改善。 美国莫比尔公司在1982年开发（Sochlingen）索奇 林乾气藏，钻了3口直井，并采用了常规压裂技术， 效果均不理想。后来，钻成了世界上现今最深的水平 井（垂直井深达4784.5m），水平段长628m，还对水 平井进行多次压裂，井下形成了四条水力压裂缝，获 得了比直井高3 ～ 5倍的产量，气井达到了 36.8×104m3/d的稳定产量。
增产作业改造简史
第一阶段——酸化解堵（1986年以前） 每井注入酸量3～18.7m3，浓度11～15.1%，平均 泵压40MPa，排量150L/min，效果不明显。 第二阶段——加砂压裂（1986～1990） 1987年相继在角46井、角13井进行大型加砂压裂， 当时受井身条件和施工装备限制，最大注液排量 仅达到2.5～3m3/min。
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（2）压裂液及支撑剂的优选
由于储层敏感，所以对液体配方、药品采购、 配液用水及配液过程严格把关。经反复筛选评价， 选定万庄分院的瓜尔胶压裂液配方，压裂液添加 剂均在国内选购，严把采购质量关。适当降低粉 剂浓度，进一步降低液体对储层的伤害。最后选 定美国Carbo公司的高强度陶粒作支撑剂。
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2)安然公司的储层改造方案其主要技术要点
（1）气层保护及井的工程条件准备
该公司在这方面做得很出色，从钻井液、完井 液的优选、作业用水水质的控制到钻井、完井全 过程的监控，无不贯穿着气层保护这一宗旨。对 压裂用水最后确定高价购买生活用水作为施工用 水。在三口施工井都选了大通径管汇注液，采用 井口保护器对井口装置实施保护，这样为大型加 砂压裂创造了良好的井筒和井口工程条件。
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（5）建立施工保证体系 施工保证体系包括：优质施工装备配置，施工用 水水质控制，压裂液罐及其清洁处理，压裂液添加剂 质量控制及压裂液配置全过程质量控制，供液、供砂、 泵注和施工监控。 采用新引进的压裂设备HQ2000型压裂泵车10台， 总功率2×104HHP，FBRC 100ARC混砂车1台， FRACVAN仪表车1台，装备额定压力107MPa，注液 排量10m3/min，装备可对注液排量、支撑剂浓度及各 种添加剂加入浓度实行自动控制。改善压裂液供液管 汇，采用12”总管和6”支管，保证供液能力达到 10m3/min，并保持供液压力恒定。200m3立式砂罐供 支撑剂，保证连续供砂能力大于10t/min。使用TSI公 司井口保护器，泵注时采用3根3〞高压管汇进井口。 施工监控主要依赖于FRACVAN仪表车。
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1、低渗致密气藏的地质特征
1)构造特征
(1)断层 断裂活动引起一系列构造、地层的变化，改变 储层埋藏条件，引起流体性质和压力系统的变 异。 (2)透镜体 准确确定透镜状砂层的大小、形态、方位和分 布，是能否成功开发这类气藏的关键。
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(3)裂缝 低渗致密储层只要能与裂缝搭配，就能形成相对 高产的储层，对裂缝的系统研究是开发这类气藏的 重要课题。裂缝主要对油气渗流作贡献，裂缝孔隙 度一般不会超过2%。根据国内外大量资料表明，在 一定埋藏深度下，天然裂缝在地下一般呈闭合状态， 缝宽多为10—50μm，基本上表现为孔隙渗透特征， 这些层不压裂往往无自然产能。
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-渗透率特征
渗透率是储层渗流能力的决定因素，由于孔喉小， 微孔隙比重大，故渗透率很低。常规实验室测定的气 体渗透率与实际储层条件下的渗透率差别很大，这对 低渗致密气藏尤为突出，因此要尽量模拟地层条件测 定储层渗透率，地层条件下的渗透率不仅与上覆岩层 压力有关，还与地层水饱和度及其含盐量有关。埋藏 愈深，压实、胶结和成因作用愈强烈，所以，渗透率 随埋深的加大、压力的增高而急剧地减小。这类储层 岩石具有强烈的应力敏感特性，并且压力卸载后，渗 透率恢复不到原值。
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4）一般不出现分离的气水接触面，大多产水不大， 但储层的含水饱和度很高，一般为30 ～ 70%，通常 以40%作为估算Fra Baidu bibliotek量的下限。因此井筒积液严重，常 给生产带来影响。 5）气井生产压差大，气藏单位地层压降产气量小。 由于生产压降大，井口压力就较低，所以，可供利 用的压力资源就有限。 6）孔隙结构特征差异大，毛管压力曲线都为细歪 度型，细喉峰非常突出，喉道半径均值很小，排驱 压力很高，这些特征对于气体渗流规律产生很大的 影响。而在低渗致密储层中气体渗流特征与油藏油 的渗流特征有相似之处，存在着“启动压力”现象。
深部低渗致密气藏凝析气 藏开发的难点及其对策
李士伦 （教授，博导）
2003年4月23～25日
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摘 要
◆我国低渗致密气藏和凝析气藏的储量占相当 大的比例。随着深部油气勘探的发展，发现这类 气藏的可能性也更大。 ◆认识和掌握这类气藏的特殊规律（地质、开 发特征）是开发好低渗致密气藏的前提;确定合理 的开发方式、层系井网和气井生产制度是开发好 这类气藏的基础;采用先进实用配套的工艺技术， 是开发好这类气藏的保证。
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（3）施工参数优选 进行单井模拟和用压裂模拟器确定有效裂缝 长度与施工规模的关系，进而与压后产量变化 关系，此外，还优化注液排量、注液程序，用 最少注入量和最小投入获得有效裂缝长度。 （4）测试压裂及其对施工方案的校正 破裂压力、闭合压力、液体在地层中的滤失 系数是施工优化的关键参数。为降低施工风险， 尽可能减少前置液用量，在每口井加砂压裂前 都进行测试压裂，根据这些资料处理结果来修 正加砂压裂施工方案。
-孔隙结构主要特征 ①一般这类储层孔隙有粒间孔隙、次生孔隙、微 孔隙和裂缝四种基本类型。粒间孔隙愈少，微孔隙 所占比例愈大，渗透率就愈低。低渗致密砂岩受后 生成岩作用影响明显，它以次生孔隙（包括成因岩 作用新生的孔隙和经改造后的原生孔隙两部分）， 并且往往伴随着大量的微孔隙。 ②不论何种成因，不论其性质有何差异，这类砂岩 都具有孔隙连通但喉道细小的特征，一般喉道小于 2μm。 ③泥质含量高，并伴生大量自生粘土，这是低渗 致密砂岩的又一明显特征。
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4)气藏工程分析技术
渗流机理这个重大理论问题（非达西流，气体 滑脱，“启动压力”和临界流动压力梯度等）， 仍需开展深入的研究和系统的实验。试井方法也 仍待完善和发展。
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5)低渗致密气层的压裂改造技术
以美国为例，自1981年以来所钻的井有35 ～ 40% 都必须实行大型的水力压裂，使气井增产气量达到 40 ～ 57%。1978年休斯顿米切尔能源公司在德克萨 斯州贝克奥恩一号井进行巨型压裂，泵入1150t砂子 和4600m3压裂液。美国前安然公司在四川八角场香 四气藏的加砂压裂和长庆气田压裂改造的经验都值得 引起我们的重视。
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◆重点介绍五项建议技术措施，即：深度压裂 改造技术，凝析气井井筒和近井地带积液的处理 技术，开发后期低于最大凝析压力条件下的注气 技术，低渗致密凝析气藏多孔介质油气体系相态 分析技术和某些气藏工程分析技术。
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一、低渗致密气藏的地质特 征和开发特征
根据我国标准，有效渗透率>0.1×10－3μm2（绝对 渗透率>1～20×10－3μm2）、孔隙度>15%为低渗气藏， 有效渗透率<0.1×10－3μm2（绝对渗率<1×10－ 3μm2）、孔隙度<10%为致密气藏。中国深层 （>3500m）天然气资源量为21.66×1012m3，占全国天 然气总资源量的57%，陆上主要集中在西部。 对已开发的这类气藏，如何改善开发效果，发展先 进实用配套的技术，对我国天然气工业持续稳定发展， 有着十分重要的意义。
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2)储层特征
低渗致密砂岩主要特征是：非均质性强，低孔低渗 和高含水饱和度。 （1）非均质性强 低渗致密砂岩储层一般具有严重的非均质性， 储层物性在纵横向的各向异性非常明显，产层厚度 和岩性都不稳定，在很短距离内就会出现岩性、岩 相变化甚至岩性尖灭，以至在井间无法进行小层对 比。 （2）低孔低渗 孔隙结构研究能揭示储层内部的结构，它是微观 物理研究的核心，这类储层的孔隙结构主要特征是 总57页第7页 孔隙类型的多样、孔喉半径小和泥质成分多。
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3、低渗致密气藏开发的十项配套 工艺技术
1)钻井、完井和气层保护技术
如采用“特低固相”钻井液，达到低固相、低 密度、低粘度和防塌、携砂能力强的要求。要 防止在压裂改造过程中对气层的污染。
2)优化射孔技术
如采用负压射孔、深穿透射孔。
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3)气藏描述技术
其核心是寻找有经济价值的高产富集区，优先投 入开发。其它的措施可列举以下方面： （1）用岩矿分析、扫描电镜和X衍射等方法和手段 确定岩土矿物成分、含量和产状。 （2）开展沉积相研究，寻找有利相带。 （3）开展成岩作用与成岩史研究，确定次生孔隙 在平面上和纵向上发育带。 （4）开展气藏类型的研究，对储层不稳定的岩性 气藏进行井间砂体的预测。 （5）开展地应力测定及裂缝系统的早期识别研究。