什邡蓬莱镇组气藏特征及压裂对策研究

时间：2024-07-28

刘其明黄建智

（1.中国石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳 618000；2.中国石油青海油田公司井下作业公司，甘肃敦煌 736202）

什邡蓬莱镇组气藏特征及压裂对策研究

刘其明1黄建智2

（1.中国石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳 618000；2.中国石油青海油田公司井下作业公司，甘肃敦煌 736202）

什邡蓬莱镇组气藏埋深差别大，储层非均质性强，地质特征和应力特征变化大，单一的压裂技术无法满足气藏开发需要，因此，有必要针对气藏地质特征和应力特征进行研究，从而提出具有针对性的压裂技术措施。研究发现蓬莱镇组纵向气层多，可选用分层压裂技术，尤其蓬二气藏各气层破裂压力基本一致，可以采用分层限流法工艺，同时改造多个层段，多层合采，提高压裂和生产的经济效益。蓬一储层部分井最小水平主应力低于20MPa，可选用石英砂作为支撑剂，降低成本，针对大于20MPa的储层选用陶粒作为支撑剂。蓬一、蓬二储层特性好、压力低、返排难、滤失量大，建议选用泡沫压裂液。蓬一气藏含水饱和度高，可减小入地液量；蓬二、蓬四储层发育，砂体宽，厚度大，可增大施工规模；蓬三砂体窄、厚度小，可减小施工规模。

什邡气田蓬莱镇组储层特征压裂技术

0 引言

什邡气田位于德阳向斜北斜坡，构造较陡，埋深相差近1000m。蓬莱镇地层厚1300m左右，发育4个气藏、20多个含气砂体，气层埋深范围较大，在800～2130m之间。同时受沉积环境控制，河道交替出现，形成砂泥岩互层，非均质性特别强，储层地质特征和应力特征变化大，单一的压裂技术无法满足气藏开发的需要，因此，有必要针对气藏地质特征和应力特征进行研究，从而提出具有针对性的压裂技术措施。

1 气藏特征

1.1 砂体分布特征

什邡地区蓬莱镇组主要属于三角洲平原和前缘沉积，有利含气沉积微相为水下分流河道和河口砂坝，由于分流河道十分发育且改道十分频繁，导致三角洲平原分流河道砂体微相在该地区叠置连片分布。蓬一气藏发育2～3条主河道，河道宽1～7km，厚度7～15m；蓬二气藏也发育3个河道，河道砂体叠置连片分布，砂体厚一般为10～30m；蓬三气藏砂体相对不发育，砂体宽300～800m，厚度平均为7m；蓬四气藏砂体发育，呈片状分布，砂体宽，厚度在20m左右。

1.2 储层特征

储层岩性主要是以细砂岩为主，少量粉砂岩。颗粒分选中等—较好，磨圆度较差，以次棱角状为主。储集空间类型：孔隙主要为粒间孔（大小为0.03～0.15mm）、粒间溶孔（大小为0.05～0.10 mm），具微孔喉、差孔喉、低渗的特征。粘土矿物以伊蒙混层和伊利石为主，含绿泥石和高岭石，具有弱速敏、中等水敏、无酸敏、弱碱敏、水锁严重等敏感性特征。孔隙度主要分布在5%～13%之间，平均为9.2%；渗透率主要分布在0.07～0.7mD之间，平均为0.23mD，总体上属于中—低孔、低渗类型。受沉积环境、沉积物堆积方式以及成岩作用的控制，储层内非均质性较强。

1.3 气藏动态特征

地层温度在30°～60°；蓬一气藏地层压力系数为常压，蓬二气藏地层压力系数为1.2～1.35，蓬三

气藏地层压力系数为1.35～1.45，蓬四气藏地层压力系数为1.45～1.55；蓬莱镇组气藏所产流体主要是以甲烷为主的天然气，但蓬一气藏产水较多，蓬四气层断层附近也产水。

1.4 主要气层特征

对蓬莱镇组主要气层地质资料进行统计（图1、图2）：储层物性总体上随埋深增大而变差，JP13气层孔隙度最好，平均为14.8%，JP15+6-JP25气层孔隙度大小基本一致，平均在12.8%左右，蓬三气藏孔隙度平均在10%左右，蓬四气藏最差，平均在7%左右。渗透率JP13最好，平均为3.2mD，其次是JP15+6，平均为1.28mD，蓬二气藏各气层渗透率平均在0.64～0.95 mD之间，蓬三气藏两气层渗透率一致，平均为0.3 mD，蓬四气藏最差，渗透率平均仅为0.09mD。储层泥质含量变化不大，平均在6.38%～9.4%之间，但JP13和JP39+10储层泥质含量明显相对较高，建议选用比较清洁的压裂液。含水饱和度随埋深增大具有减少的趋势，JP13明显比其他层高，可能与该层孔渗性较好有关。

图1 纵向主储层平均孔隙度分布特征图

图2 纵向主储层平均渗透率分布特征图

2 储层应力特征

2.1 地层压力计算方法（公式）

地层压力经多年研究表明，伊顿法在川西碎屑岩地层压力预测应用中精度较高［1-3］：

式中，Pp为地层压力，MPa；σv为垂向应力，MPa；σW为地层水静液柱压力，MPa；c为压实指数；AC为实测声波，μs／ft；ACn为压实趋势线上的声波，μs／ft。

2.2 地应力计算方法

垂向地应力是由上覆地层重力引起的，它是随着地层密度和深度而变化的，因此可用密度测井资料来求出垂向地应力，水平地应力通常是选弹簧组合模型：

式中，ΔDi为第i段地层厚度，m；ρi为密度测井曲线上第i段的平均体积密度，g／cm3；g为重力加速度，m／s2；εH、εh分别为最大、最小水平地应力方向的应变，常数；E为杨氏模量，MPa；μ为泊松比；α为波特系数；σH、σh分别为水平最大、最小主应力，MPa。

2.3 破裂压力计算方法

对低渗透地层，地层破裂压力的计算公式为：

式中，Pf为破裂压力，MPa；St为岩石抗拉强度，MPa。

岩石力学参数是通过实验成果与测井数据建立关系式，再用测井数据建立纵向剖面。

2.4 储层应力特征

根据各储层应力计算结果（图3、图4）：在纵向上，地层压力、破裂压力以及地应力总体上都随埋深增加而增大，但在蓬二储层之间各应力参数基本一致，破裂压力变化也不大。水平最小主应力在蓬一储层平均为20MPa左右，部分储层段最小水平地应力小于20MPa；在蓬二储层之间，最小水平主应力平均为32MPa左右；蓬三储层最小水平主应力平均为37～44MPa，蓬四储层较大，平均为57MPa，

各气藏之间地应力变化较大，可根据应力值选择支撑剂类型。蓬一两气层破裂压力平均为26.5MPa和29.5MPa，蓬二气藏各气层破裂压力基本一致平均在39MPa左右，蓬三气藏两气层平均破裂压力分别为46MPa和54MPa，蓬四气藏最大，破裂压力平均为70MPa左右。

图3 纵向主储层地应力分布特征图

图4 纵向主储层地层压力和破裂压力分布特征图

3 压裂技术对策

根据对气藏地质特征和储层应力特征的研究成果，建立针对各气藏的建议压裂对策［3-4］：

针对蓬一气藏，储层物性好、含水饱和度较高、常压地层，能量不足、返排低、常规压裂液滤失量大、产气少、产水多等特征，建议控制规模减小入地液量，采用泡沫压裂液，具有滤失量小、易返排的优势。由于部分储层最小水平主应力小于20 MPa，建议选用石英砂作为支撑剂，以节约成本，大于20MPa的储层选用陶粒作为支撑剂。

针对蓬二气藏，储层发育，砂体宽、厚度大，物性好，含气饱和度相对较高，地压系数在1.3左右，也存在能量不足、返排难，采用泡沫压裂液，由于砂体发育，应适当增加施工规模造长缝，增大气井产量，另外，蓬二储层破裂压力一致，建议选用多层限流压裂、多层合采工艺，以节约施工成本，提高效益。

蓬三气藏砂体不发育，砂体窄，厚度小，物性相对较差，但含气饱和度及地压系数高，建议在窄河道上控制施工规模及排量，减小缝高，用高速通道。

蓬四气藏砂体发育，呈片状分布，砂体宽、厚度大，地压系数高，但物性差，孔隙度和渗透率平均为7%和0.09mD，为获较好产能需造长缝，增加施工规模、排量，应用层内限流压裂，层间分层压裂工艺，因断层附近出水应降低改造规模。