徐深气田火山岩气藏井间加密后动态储量变化特征

毕晓明 孙伟石

中国石油大庆油田勘探开发研究院

0 引言

火山岩气藏是我国近十多年来新开发的气藏类型之一，前人在火山岩气藏井控动态储量研究方面做了大量的工作，取得了多项认识。康浩等[1]研究指出火山岩气藏动态储量的计算应当考虑双重介质储渗模式和存在启动压力梯度的特点，火山岩动态储量的增加分为未达到拟稳态流阶段和拟稳态流阶段。毕晓明等[2-4]认为火山岩储层压裂改造后形成双区供气结构，压裂缝沟通周围的孔隙和天然裂缝，形成相对高渗的主流区，主流区周围是以致密基质为主的补给区，开发后先动用的主流区储量，再逐步动用补给区储量，井控动态储量逐步增加。任东等[5]研究认为火山岩气藏发育有不同尺度的孔洞缝多重介质，孔隙结构复杂 ，非均质性强，物性差异大，火山岩气井井控动态储量会随气井的生产而发生变化，对于低渗低效储层及多重介质储层，气井井控动态储量随生产时间的延长而增加。上述研究主要针对井间无干扰条件下的单井动态储量变化。缺乏井间连通条件下对动态储量变化特征的研究。井网加密是提高气藏储量动用程度的途径之一，井网加密后人们关心加密后是提高了储量动用程度还是提高了采气速度。为了论证徐深A区块火山岩气藏加密调整的可行性，笔者开展了井间加密试验，发现了连通气井间动态储量3种变化特征，并结合火山岩气井动态储量结构特点，建立了分区物质平衡方程，阐述了加密后气井动态储量变化特点。

1 徐深气田A区块开发概况

徐深气田A区块火山岩储层[6-7]在火山喷发期和后喷发期的一系列成岩作用的影响下，形成了致密基质（渗透率≤0.1 mD）、低孔渗体（0.1 mD＜渗透率＜1.0 mD）、高孔渗体（渗透率≥1.0 mD）和天然裂缝等各类储集空间类型。各类储集空间类型相互组合，形成不同的储渗结构。火山岩储层具有启动压力梯度，渗透率越小，启动压力梯度越大。A区块2007年投入开发，投产气井36口，按照徐深气田气井分类标准，A区块气井为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类，没有Ⅰ类井。其中Ⅱ类井平均井控动态储量7.8×108m3，Ⅲ类井平均井控动态储量4.1×108m3，Ⅳ类井平均井控动态储量1.6×108m3。目前A区块井控动态储量占地质储量61.64% ，储量动用程度可继续提高。为了论证火山岩气藏加密调整提高储量动用程度的可行性，在徐深A区块开展井网加密试验，加密井初始地层压力都低于气藏原始压力，从而发现3对连通井组，较长期开采后，3对连通井组的井控动态储量出现不同变化特征。

2 井控动态储量评价方法

2.1 供气区结构模型

已有的研究成果[2-4]认为火山岩气井压裂后井控动态储量具有双区供气结构，压裂形成相对高渗的主流区，在主流区周围发育补给区，主流区优先动用，补给区逐渐动用。 因此，笔者建立了分区物质平衡方程，描述加密前后老井井控动态储量的变化过程。将气井的主流区域设定为1区，补给区域设定为2区，加密井从老井控制区内（2区）分采的区域设定为3区（图1-a、1-b、1-c）。

图1 单井控制储量变化示意图

2.2 加密前储量逐步增加阶段

气井位于1区，开采后随着1区地层压力的下降，2区内气体逐渐向1区流动，依据物质平衡[8-13]原理，1区的原始含气孔隙体积，等于1区剩余气体占据的孔隙体积，加上1区束缚水和岩石弹性膨胀占据的孔隙体积，再加上2区补给到1区气体占据的孔隙体积。由于火山岩气藏属于正常的压力系统，因此束缚水和岩石弹性膨胀占据的孔隙体积，可以忽略不计。建立如下关系式：

2.3 加密后储量干扰阶段

老井控制1和2区的储量以后，开采一段时间后，加密井投产，加密井逐步从2区中分采部分储量，分采区设为3区。依据物质平衡原理，不考虑束缚水和岩石弹性膨胀占据的孔隙体积，1+2区的原始含气孔隙体积，等于1+2区减去气井累积气量和被加密井分采气量后剩余气体占据的孔隙体积。

3 动态储量特征

徐深A区块3对连通井组中，连通气井间动态储量有3类变化特征：①持续增长型，加密井与老井动态储量、地层压力、无阻流量差异大，相互间储量无明显干扰，加密后提高储量动用程度；②干扰型，加密井与老井动态储量、地层压力、无阻流量相近，加密井干扰老井储量，加密后主要提高采气速度；③干扰—增长交互型，加密井与老井动态储量、地层压力、无阻流量差异大，加密井既干扰老井储量，又动用新的储量，加密后可提高储量动用程度。

3.1 储量持续增长型

老井A1-1井与加密井A1-2井井距442 m，2口井都采用压裂完井，地质与动态综合分析2口井连通（图1-a）。长期开采后，2口井的动态储量、地层压力、无阻流量有较大的差异。

在动态储量与时间关系图中（图2-a），2口井动态储量从持续增加到趋于稳定，相互间无明显影响，动态储量差异大，老井A1-1动态储量是加密井A1-2的2.24倍。老井A1-1主流区（1区）储量0.5×108m3，随着补给区（2区）的逐步动用，A1-1井动态储量持续增加，趋于稳定后A1-1总动态储量3.18×108m3。在老井A1-1开采3.8 a时，加密井A1-2投产，在动态储量与时间关系图中回归得到A1-2的主流区储量0.2×108m3，A1-2随着补给区的逐步动用，总的动态储量1.42×108m3。

图2 A1-1与 A1-2井动态储量与无阻流量变化对比图

受到老井A1-1采气影响，加密井A1-2开井前，井底静压力由36.92 MPa降到32.79 MPa，同期老井A1-1井底静压力22.6 MPa，加密井A1-2比老井A1-1高出10.19 MPa。在2口井开采过程后，加密井A1-2井底静压力始终比老井A1-1高出5.0 MPa以上，显示2口井间虽然连通，但受到储层非均质及低渗—致密区阻流影响，井间压力难以达到平衡。

2口井所处区域物性差异大，导致井间无阻流量差异大，老井A1-1井属于Ⅲ类井，加密井 A1-2属于Ⅳ类井。无阻流量随时间变化曲线中（图2-b），A1-1井投产第一年无阻流量40×104m3/d，A1-2井投产第一年无阻流量16×104m3/d，A1-1井无阻流量始终是A1-2井的2倍以上。

地质、测井、试井及现代生产动态分析技术综合分析[14-15]，老井A1-1控制区域内的储层低渗、致密孔渗广泛发育，高孔渗发育差，且非均质性严重，老井A1-1井区平均渗透率0.172 mD；加密井A1-2位于老井A1-1的补给区内（图1-a中3区），所处区域发育致密孔渗为主，井控区平均渗透率0.045 mD。虽然加密井A1-2投产前井底静压力下降，但是3区内的致密储量因启动压力梯度[16-20]影响，在老井A1-1中动用程度不高。加密井A1-2投产后，缩短了周围致密气的流动距离，提高了致密储量的动用程度，由于致密气流动范围有限，加密井A1-2的动态储量较低。因为广泛分布的致密孔渗产生流动阻隔，所以加密井A1-2投产5.03 a 后，没有明显影响与之连通的老井A1-1的储量。

3.2 储量干扰型

老井A2-1井与加密井A2-2井距573 m，2口井压裂完井，A2-1井与加密井A2-2连通（图1-b）。长期开采后，2口井的动态储量、地层压力差异较小，无阻流量近似相等。

在动态储量与时间关系图中（图3-a），加密井A2-2对老井A2-1的动态储量有明显干扰。老井A2-1井的动态储量经历了增加、减少、稳定的变化过程。老井A2-1主流区（1区）储量2.5×108m3，由于补给区的逐步动用，开采到2.13年时动态储量增加到最大4.7×108m3。 老井A2-1井开采0.8 a时，加密井A2-2投产，因加密井A2-2的影响，老井A2-1动态储量下降，后期虽有所上升，动态储量基本保持在3.7×108m3。加密井A2-2井主流区储量0.5×108m3，投产后因补给区的逐步动用，动态储量持续增加，最终井控动态储量4.26×108m3。

加密井A2-2投产前受到老井A2-1采气影响，井静压力由39.16 MPa降到37.12 MPa。在开采过程中，加密井A2-2与老井A2-1井底静压力变化趋势一致，差值从3.0 MPa逐步减小到0.28 MPa。无阻流量随时间变化曲线中（图3-b），老井A2-1井与加密井A2-2的无阻流量大小与变化趋势一致，试井解释A2-1井与A2-2井的地层系数分别是18 mD·m和20 mD·m，物性相近。

图3 A2-1与 A2-2井动态储量与无阻流量变化对比图

地质与动态综合分析，加密井A2-2所控制的区域位于老井A2-1的补给区内（图1-b），A2-1与A2-2井所处区域高、低、致密孔渗交互发育，也是天然裂缝集中发育带。低渗、致密孔渗具有阻流作用，从加密井A2-2投产到老井A2-1动态储量下降，期间间隔1.33 a，显示储量的影响有较强的滞后性；高孔渗及天然裂缝的发育，减小了井间低渗、致密孔渗的阻流作用，加密井A2-2逐步显示出了对老井A2-1动态储量的干扰。老井A2-1与加密井A2-2都属于Ⅱ类井，区域内Ⅱ类井平均单井动态储量7.8×108m3左右，A2-1与A2-2井合计动态储量7.96×108m3，表明加密井A2-2的动态储量来自老井A2-1的补给区，加密后主要提高了采气速度。

3.3 干扰—增长交互型

加密水平井A3-2井水平段长度968 m，多段压裂完井，老井（直井）A3-1压裂完井， 老井A3-1距离加密水平井A3-2水平段垂直距离613 m，2口井连通（图1-c）。长期开采后，2口井的动态储量、地层压力、无阻流量有很大的差异。

在动态储量与时间关系图中（图4-a），老井A3-1井主流区（1区）储量1.0×108m3，随着补给区逐步动用，开采3.8 a动态储量达到最大值5.6×108m3，基本代表该井控制的最大动态储量（区块Ⅲ类井平均井控动态储量4.1×108m3），开采到4.9 a时，加密水平井A3-2投产，受到A3-2井干扰影响，A3-1井动态储量下降，从5.6×108m3降到3.05×108m3，下降了2.55×108m3。加密水平井A3-2主流区动态储量1.5×108m3，随着补给区的动用，逐步增加到8.4×108m3。老井A3-1与加密井A3-2合计动态储量11.45×108m3，比老井A3-1最高时的动态储量高了5.8×108m3，说明加密水平井A3-2不仅动用老井A3-1的部分储量，也动用了新的储量（图1-c）。

图4 A3-1与 A3-2井动态储量与无阻流量变化对比图

加密水平井A3-2初始地层压力34.48 MPa，比区块原始地层压力低3.92 MPa，表明该井投产前控制区内部分储量已经动用。与同时期测试的老井A3-1对比，井底静压力比A3-1高3.48 MPa，持续开采后，井底静压力高差增到4.72 MPa。采用现代生产动态技术分析老井A3-1井控区域平均渗透率小于0.1 mD，加密水平井A3-2钻遇长度看，低渗—致密层钻遇55%，高孔渗钻遇45%。A3-1井与A3-2井无阻流量差异大（图4-b）,加密水平井A3-2井为Ⅱ类井，老井A3-1井为Ⅲ类井，A3-2井无阻流量是A3-1井的6倍。

综合地质研究认为，加密水平井A3-2多段压裂后，既连通了老井A3-1的补给区，又连通了新的补给区域（图1c），各个井控制区域内存在着严重的非均质性，水平井A3-2新连通的补给区与其所分采的老井补给区之间存在着渗透性极差的阻隔带。

在储量持续增长型和干扰—增长交互型2种类型中，虽然加密水平井A3-2井与直井A1-2都动用了新的储量，但是2口井新增的动用储量是有差别的，直井A1-2主要动用的是老井补给区内因启动压力梯度影响不能有效动用的致密储量；水平井A3-2既分采了老井补给区的部分储量，又钻遇了新的储量，总体提高了储量动用程度。加密效果对比看，水平井A3-2无论从新增储量还是产能上，都明显高于直井A1-2，因此采用水平井加密更有利于提高低渗—致密储量动用程度，同时获得更高的产能。

4 结论

1）徐深A区块火山岩储层发育多种储渗结构，非均质性强。火山岩气井的动态储量是由主流区和补给区两部分组成的。位于老井补给区内的加密井，与之连通的老井间动态储量有3种变化特征：持续增长型、干扰型和干扰—增长交互型。其中持续增长型，加密后提高了储量动用程度；干扰型，加密后主要提高采气速度；干扰—增长交互型，加密井既干扰老井储量，又动用新的储量，总体提高了储量动用程度。

2）老井补给区以致密储量为主，加密井（老井补给区）虽然初始地层压力低，但仍明显高于老井，表明受启动压力梯度影响，该补给区域致密储量未全部动用，为加密井提供了储量基础。建议首先选择致密储量发育区为加密对象更为有利，其次采用水平井加密，由于水平井控制范围更广，提高储量动用程度的几率更大，同时水平井可以获得更高的产能。

符号说明

G1表示1区原始储量，108m3；G2表示2区原始储量，108m3；G3表示加密井分采的原始储量（3区），108m3；Gp表示累积采气量，108m3；G2p表示2区流入1区的累积气量，108m3；G3p表示加密井从2区分采的累积气量，108m3；Bgi表示气体原始体积系数；Bg表示气体某一压力下体积系数。