基于储层潜力的水平井分段酸压设计优化与应用

叶颉枭， 陈伟华， 张思琦， 李 松， 王福云， 薛 衡

(1中国石油西南油气田分公司工程技术研究院 2中国石油西南油气田分公司天然气研究院 3中国振华石油控股有限公司)

2011年，高石1井在震旦系测试获气，这是四川盆地继威远气田震旦系发现之后，在震旦系层段的又一重大突破[1]。高石梯气田位于高石梯-安平店-磨溪潜伏构造带，规模有效储集层为震旦系灯影组，储层岩性主要为丘滩复合体的藻凝块云岩、藻叠层、藻砂屑云岩。灯影组储层总体上呈现低孔低渗的特征，储集空间复杂(裂缝-孔隙型、裂缝-孔洞型、裂缝型并存)，非均质性很强[2]。

目前震旦系主要通过水平井和大斜度井进行开发生产，分段酸压是水平井最主要的增产改造手段[3]。依据以储层物性为标准的分段原则[4]，将潜力井段和非潜力井段分开改造。酸压前对储层科学客观评价是分段改造方案优化的基础[5-6]，面对众多工程地质资料，仅凭现场经验进行评价具有局限性和盲目性[7]，碳酸盐岩储层的非均质性特点及水平井长井筒效应影响[8]，使得均质储层常规酸化设计方法不再适用。

为了提高震旦系水平井分段酸压设计的针对性和有效性，通过两种独立评价方法找出影响震旦系改造效果的关键因素，进行了碳酸盐岩储层水平井分段酸压优化设计，现场应用效果好。

一、酸压前储层评价

震旦系碳酸盐岩酸压目的在于沟通缝洞，用于储层评价的参数应能很好表征缝洞情况，因此筛选出构造背景、地震资料、钻录井显示、成像测井资料和岩心实物五种资料作为评价因素。

1.评价方法

1.1 信息量分析

则总信息量为：I=∑Iδ。

将震旦系碳酸盐岩储层已完成试油且资料满足评价要求的30口井测试产量及各自的五种评价因素运用上述方法分析，酸压后测试产量<50×104m3/d为A组，其余分在B组。以地震资料信息量分析为例，计算结果见表1。所有五个评价因素的总信息量计算结果如图1所示。

表1 地震资料量化评分依据

图1 各因素总信息量对比图

1.2 灰关联分析

为了验证信息量分析方法的可靠性，采用原理不同的灰关联方法对各因素的影响程度进行再排序[10]。将气井产量作为参考数列X0={X0(k)|k=1,2,……,n}，待评价的五个因素作为比较数列Xi={Xi(k)|k=1,2,……,n}(i=1,2,……,m)，其中n为各参数的取值，m为比较数列个数，则Xi(k)与X0(k)的关联系数ξ通过式(1)计算：

(1)

2.评价结果分析

从图1和图2可知，两种评价方法得到的结果排序一致，证明评价结果可信度高。评价结果表明，地震资料反应出的缝洞发育情况对震旦系气井产量的影响最大，其次为成像测井资料、岩心资料和钻录井显示资料，构造背景因素影响最低。因此，震旦系碳酸盐岩水平井分段酸压优化设计应该充分利用地震资料，通过地震资料反应出的较大范围内的地质展布特征，明确缝洞体位置和形态，实现科学分段和提高酸压规模及参数设计的合理性。

图2 各因素灰关联度对比图

二、分段酸压设计优化

分段进行酸压设计，对每一段适用的工艺进行优选[11-12]，同时合理优化施工规模与参数[13-17]，提高全井段酸压效率。

1.分段方案优化

根据酸压前储层评价结果，震旦系水平井分段应该主要依据地震资料。缝洞体的地震响应表现出“杂乱反射”特征，大型溶洞则表现出“串珠状”强反射特征。以GH1井分段优化为例说明如何通过地震资料进行分段优化。图3和图4是GH1井地震剖面的纵切图和横切图。从图中能看出，入靶点前后均钻遇缝洞发育带；沿水平段轨迹中间某部分可能钻遇缝洞体；靠近B点附近，井筒周围发育有利储集体。对于这口实例井，就可根据井眼钻遇缝洞、井周存在缝洞和井周无缝洞三种不同情况，分为6个独立的改造段，便于实施针对性措施。用于分段的封隔器应选择在井径规则，所在位置成像显示裂缝不发育的井段，而滑套选择在水平主应力较低处有利于酸蚀裂缝的起裂和缝高的控制。

图3 GH1井缝洞体检测纵切图

图4 GH1井缝洞体检测横切图

2.适用工艺优选

对于钻遇缝洞的井段，地震缝洞检测明显异常，异常越明显缝洞体规模越大，成像测井也会出现连续大片深色暗影，还会出现钻井放空或钻时加快及井漏显示(震旦系个别井井漏量多达几千方钻井液)。此类已钻穿缝洞的井段不适合采用大规模或大排量酸压工艺，进行疏通孔隙吼道的解堵酸化即可，否则大量酸液继续进入缝洞内与钻井液混合，既不能解除伤害，还会造成返排困难影响气井产量。对于井筒周围存在缝洞的井段，则需要用酸压工艺造酸蚀裂缝尽可能实现沟通。表2给出了不同井段特征下适合的酸化工艺。

3.规模与排量优化

水平井酸压形成的酸蚀裂缝形态取决于水平主应力与井眼轨迹的关系：井筒平行于最小水平主应力方向产生横向缝，井筒垂直于最小水平主应力方向产生纵向缝，产生水平缝的情况较少。无论是横向缝还是纵向缝，都能通过井筒与有利储集体之间距离确定所需要的沟通缝长，一旦缝长确定，就能明确单段酸压规模。以GH1井为例，将该井的井眼轨迹投射在地震响应图上(图4)，可以看出该井轨迹大致呈南西-北东走向。该区块震旦系灯四段的平均最大水平主应力方向123.0°，与井眼轨迹接近垂直，有利于形成横向缝。需要造缝改造的第一段和第三段，井眼与缝洞体横向上距离约为65 m和45 m，就可分别确定各自酸化规模。

表2 不同类型井段的改造需求与适合工艺

为了延缓酸岩反应速率，提高酸液有效作用距离，遵循在施工压力不超过限压的情况下，尽可能提高施工排量。而对于漏失井段，则应控制施工规模和排量。

三、现场应用

文中提到的GH1井是部署在高石梯构造震旦系灯影组的一口水平井，采用裸眼完井，完钻井深5 838.0 m，水平段长度650.35 m，储层岩性以白云岩为主。经过分段酸压优化设计，利用裸眼封隔器和滑套开关实现6段分段酸压，提高了强非均质水平段酸压效率。该井改造效果好，压后测试产量高达110×104m3/d。目前生产套压34 MPa，油压44 MPa，平均产量28×104m3/d，既实现压后高产，又实现投产后稳产。采用这种设计方法，大幅提高了震旦系气井测试产量，与前期同类储层两口改造井对比，测试产量提高2～3倍。

四、结论与建议

(1)可判断或预测缝洞发育情况的五种资料对于震旦系气井测试产量影响排序为：地震资料>成像测井资料>岩心资料>钻录井显示>构造背景。

(2)地震反应出的缝洞体分布特征与井眼轨迹叠合后，可用于实现水平井合理分段和确定各段改造目标。综合压前储层评价进行各段改造工艺优选，依据井筒与缝洞体定量关系进行施工参数优化。

(3)基于储层评价的水平井分段酸压设计优化方法经现场应用后取得很好的效果，为同类型储层改造提供了有效的手段。