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摘要：页岩气开发实践证明水平井箱体（以水平段井眼为中心，纵、横向允许误差为边距的几何体）位置对井生产效果影响较大，本文通过对长城钻探四川页岩气威远作业区页岩气产层地化特征、已投产井生产数据、实钻轨迹位置，储层含气性和压裂监测等参数进行数理统计和相关性分析，初步建立了水平井箱体与开发目的层间的最佳匹配关系，可为威远页岩气高效开发提供借鉴。
关键词：长城 威远 页岩气 水平井 箱体 储层特征 龙一1a小层
【分类号】：TE357.7
0.引言
2014年5月，中油长城钻探公程有限公司中标中石油川南页岩气开发示范工程威远202、204井区作业项目，即开展页岩气产层评价、开发部署设计优化、压裂工艺优化等系列研究与试验，目前已完钻水平井27口，压裂投产19口，平均日产在10万方以上，绽放出商业开发的曙光。受各种因素影响，投产水平井生产效果差异较大，开展影响水平井开发效果因素分析，找出主控因素，趋利避害，优化水平井设计方案成为急待解决的实际问题[1，2]。
1.区块地质概况
威远区块构造上位于川西南古中斜坡低褶带，断层不发育[3，4]。钻井证实地层自下而上发育古生界的奥陶系、志留系和二叠系及中生界的三叠系和侏罗系地层。志留系龙马溪组页岩为深水陆棚相沉积，其地层分为龙一段和龙二段，龙一段又分为龙一1和龙一2。龙一1为一套优质页岩[5-7]；有机质以腐泥组为主，TOC>2%，RO：1.93%～2.26%，脆性矿物含量：43.1%～74%，含气量：2.34～4.79m3/t，厚度约40米，面积约237km2，页岩气储量约为1191.62×108m3；其中龙一1底部有机质最发育，脆性矿物含量高，厚度相对稳定，一般在20m左右，是本地区页岩气开发的主要目的层。
2.目的层小层划分
龙一1亚段是本区页岩气开发主要目的层段，有机质最发育，且富含烃类气体。水平井钻井的箱体主要选在该层，在钻井过程中为加强水平井轨迹纵向位置分析，并解决在钻井、开發过程中产生的工程、地质问题，本次研究将龙一1亚段由上至下分为龙一1d、龙一1c、龙一1b、龙一1a四个小层。综合评价认为龙一1a小层含气性最好，龙一1b小层次之。
3.投产井生产效果
目前，长城钻探四川页岩气威远作业区威xxH2平台已全部压裂投产，但生产效果存在较大差异。按单井平均日产气量，将威远区块开发井划分四类，即Ⅰ类：日产气量大于15×104m3；Ⅱ类：日产气量10～15×104m3；Ⅲ类：日产气量5～10×104m3；Ⅳ类：日产气量小于5×104m3。以威xxH2平台为例，威xxH2-4井和威xxH2-5井分属Ⅰ类井和Ⅱ类井，平均日产气量明显高于其余井。
4. 影响因素分析
以首个开发试验平台威xxH2平台为研究对象，通过水平井钻遇地层的动静态参数对比，结合实钻轨迹[9]，基本确定了影响生产效果主控地质因素和水平井地质设计设计方案。
4.1水平段钻遇小层分析
对比分析水平井轨迹，生产井类型与水平井钻经不同小层长度相关：Ⅰ类、Ⅱ类井以钻遇龙一1a小层为主，；III类、IV类井钻遇龙一1a小层长度变短。
4.2水平段电性特征
威xx井区龙马溪组页岩自然伽马值范围一般在150～550API。Ⅰ类井和Ⅱ类井平均自然伽马值较III类、IV类井大。
4.3水平段有机地球化学特征
威xx井区龙马溪组页岩有机碳含量（TOC）纵向变化较大，由龙一1d至龙一1a逐渐增大，TOC值范围一般在2%～7%。Ⅰ类和Ⅱ类井平均TOC较大，大于4.5%。而III类、IV类井平均TOC相对较小，接近3.5%。
4.4水平段脆性矿物特征
威xx井区龙马溪组页岩脆性矿物以石英为主，含量大于40%，脆性矿物总含量范围在56%～72%[10]。Ⅰ类井脆性矿物含量最高，大于70%。而Ⅱ类、III类和IV类井脆性矿物含量小于60%。
4.5水平段含气性特征
威xx井区龙马溪组优质页岩段总含气量范围为3.4～5.7m3/t，其中吸附气含量为0.8～1.02m3/t，游离气含量为2.5～4.7m3/t。Ⅰ类井和Ⅱ类井的总含气量大于4.5 m3/t，明显高于III类和IV类井。
统计结果：龙一1a小层含气量高、TOC高、自然伽马高，脆性矿物含量高，是水平井钻井最有利目的层位，井轨迹钻遇龙一1a层位长度占比越高生产效果越好。
5. 水平井箱体设计方案
基于大型水利压裂水平井技术的页岩气商业开发，需满足一定的单井产量和累积产量要求，单井控制储量是轨迹设计重要考虑因素。结合各储量参数及经济评价参数，利用容积法估算出储层纵向动用厚度应大于18米。
G=A h ρ C ER （1）
G：单井门限控制储量。
A：单井控制面积。
ρ：地层密度
C：单位体积含气量。
ER：采收率。
根据以上分析和计算，威远地区页岩气开发水平井箱体设计应满足：水平段应设计在龙一1a小层内且位于层段上部 ，纵向误差±2米，横向误差±5米。
6. 应用效果
截止到2015年10月8日，长城威远作业区相继投产19口井，实钻与设计符合率大于90%，平均日产气量在10万以上（表1-2），表现出良好的生产态势。
7. 结论
（1）岩心室内试验和完钻井录、测资料显示，龙一1a小层含气量高、TOC高、自然伽马高，脆性矿物含量高，是水平井开发最有利的目的层。
（2）水平段轨迹应设计在龙一1a小层内且位于层段上部，以满足累产对单井控制储量的要求。
参考文献
[1] 陈尚斌，朱炎铭，王红岩，等. 中国页岩气研究现状与发展趋势[J].石油学报，2010，31（4）：689-694.
[2] 刘伟，伍贤柱，韩烈祥，等. 水平井钻井技术在四川长宁一威远页岩气井的应用[J].钻采工艺，2013，36（1）：114-115
[3] 张金川，聂海宽，徐波，等. 四川盆地页岩气成藏地质条件[J].天然气工业，2008，28（2）：151-156.
[4] 王社教，王兰生，黄金亮，等. 上扬子区志留系页岩气成藏条件[J].天然气工业，2009，29（5）：45-50.
[5] 聂海宽，唐玄，边瑞康. 页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测[J].石油学报，2009，30（4）：484-491.
[6] 朱炎铭，陈尚斌，方俊华，等.四川地区志留系页岩气成藏的地质背景[J].煤炭学报，2010，35（7）：1160-1164.
[7] 蒲泊伶，蒋有录，王毅，等. 四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析[J].石油学报，2010，31（2）：225-230.
[8] Bowker K A.Barnett. Shale gas production，Fort Worth Basin：Is-sues and discussion[J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：523-533.
[9] 张林晔，李政，朱日房. 页岩气的形成与开发[J].天然气工业，2009，29（1）：124-128.
[10] 陈尚斌，朱炎铭，王红岩，等.四川盆地南缘下志留统龙马溪组页岩气储层矿物成分特征及意义[J]. 石油学报，2011，32（5）：775-778.
关键词：长城 威远 页岩气 水平井 箱体 储层特征 龙一1a小层
【分类号】：TE357.7
0.引言
2014年5月，中油长城钻探公程有限公司中标中石油川南页岩气开发示范工程威远202、204井区作业项目，即开展页岩气产层评价、开发部署设计优化、压裂工艺优化等系列研究与试验，目前已完钻水平井27口，压裂投产19口，平均日产在10万方以上，绽放出商业开发的曙光。受各种因素影响，投产水平井生产效果差异较大，开展影响水平井开发效果因素分析，找出主控因素，趋利避害，优化水平井设计方案成为急待解决的实际问题[1，2]。
1.区块地质概况
威远区块构造上位于川西南古中斜坡低褶带，断层不发育[3，4]。钻井证实地层自下而上发育古生界的奥陶系、志留系和二叠系及中生界的三叠系和侏罗系地层。志留系龙马溪组页岩为深水陆棚相沉积，其地层分为龙一段和龙二段，龙一段又分为龙一1和龙一2。龙一1为一套优质页岩[5-7]；有机质以腐泥组为主，TOC>2%，RO：1.93%～2.26%，脆性矿物含量：43.1%～74%，含气量：2.34～4.79m3/t，厚度约40米，面积约237km2，页岩气储量约为1191.62×108m3；其中龙一1底部有机质最发育，脆性矿物含量高，厚度相对稳定，一般在20m左右，是本地区页岩气开发的主要目的层。
2.目的层小层划分
龙一1亚段是本区页岩气开发主要目的层段，有机质最发育，且富含烃类气体。水平井钻井的箱体主要选在该层，在钻井过程中为加强水平井轨迹纵向位置分析，并解决在钻井、开發过程中产生的工程、地质问题，本次研究将龙一1亚段由上至下分为龙一1d、龙一1c、龙一1b、龙一1a四个小层。综合评价认为龙一1a小层含气性最好，龙一1b小层次之。
3.投产井生产效果
目前，长城钻探四川页岩气威远作业区威xxH2平台已全部压裂投产，但生产效果存在较大差异。按单井平均日产气量，将威远区块开发井划分四类，即Ⅰ类：日产气量大于15×104m3；Ⅱ类：日产气量10～15×104m3；Ⅲ类：日产气量5～10×104m3；Ⅳ类：日产气量小于5×104m3。以威xxH2平台为例，威xxH2-4井和威xxH2-5井分属Ⅰ类井和Ⅱ类井，平均日产气量明显高于其余井。
4. 影响因素分析
以首个开发试验平台威xxH2平台为研究对象，通过水平井钻遇地层的动静态参数对比，结合实钻轨迹[9]，基本确定了影响生产效果主控地质因素和水平井地质设计设计方案。
4.1水平段钻遇小层分析
对比分析水平井轨迹，生产井类型与水平井钻经不同小层长度相关：Ⅰ类、Ⅱ类井以钻遇龙一1a小层为主，；III类、IV类井钻遇龙一1a小层长度变短。
4.2水平段电性特征
威xx井区龙马溪组页岩自然伽马值范围一般在150～550API。Ⅰ类井和Ⅱ类井平均自然伽马值较III类、IV类井大。
4.3水平段有机地球化学特征
威xx井区龙马溪组页岩有机碳含量（TOC）纵向变化较大，由龙一1d至龙一1a逐渐增大，TOC值范围一般在2%～7%。Ⅰ类和Ⅱ类井平均TOC较大，大于4.5%。而III类、IV类井平均TOC相对较小，接近3.5%。
4.4水平段脆性矿物特征
威xx井区龙马溪组页岩脆性矿物以石英为主，含量大于40%，脆性矿物总含量范围在56%～72%[10]。Ⅰ类井脆性矿物含量最高，大于70%。而Ⅱ类、III类和IV类井脆性矿物含量小于60%。
4.5水平段含气性特征
威xx井区龙马溪组优质页岩段总含气量范围为3.4～5.7m3/t，其中吸附气含量为0.8～1.02m3/t，游离气含量为2.5～4.7m3/t。Ⅰ类井和Ⅱ类井的总含气量大于4.5 m3/t，明显高于III类和IV类井。
统计结果：龙一1a小层含气量高、TOC高、自然伽马高，脆性矿物含量高，是水平井钻井最有利目的层位，井轨迹钻遇龙一1a层位长度占比越高生产效果越好。
5. 水平井箱体设计方案
基于大型水利压裂水平井技术的页岩气商业开发，需满足一定的单井产量和累积产量要求，单井控制储量是轨迹设计重要考虑因素。结合各储量参数及经济评价参数，利用容积法估算出储层纵向动用厚度应大于18米。
G=A h ρ C ER （1）
G：单井门限控制储量。
A：单井控制面积。
ρ：地层密度
C：单位体积含气量。
ER：采收率。
根据以上分析和计算，威远地区页岩气开发水平井箱体设计应满足：水平段应设计在龙一1a小层内且位于层段上部 ，纵向误差±2米，横向误差±5米。
6. 应用效果
截止到2015年10月8日，长城威远作业区相继投产19口井，实钻与设计符合率大于90%，平均日产气量在10万以上（表1-2），表现出良好的生产态势。
7. 结论
（1）岩心室内试验和完钻井录、测资料显示，龙一1a小层含气量高、TOC高、自然伽马高，脆性矿物含量高，是水平井开发最有利的目的层。
（2）水平段轨迹应设计在龙一1a小层内且位于层段上部，以满足累产对单井控制储量的要求。
参考文献
[1] 陈尚斌，朱炎铭，王红岩，等. 中国页岩气研究现状与发展趋势[J].石油学报，2010，31（4）：689-694.
[2] 刘伟，伍贤柱，韩烈祥，等. 水平井钻井技术在四川长宁一威远页岩气井的应用[J].钻采工艺，2013，36（1）：114-115
[3] 张金川，聂海宽，徐波，等. 四川盆地页岩气成藏地质条件[J].天然气工业，2008，28（2）：151-156.
[4] 王社教，王兰生，黄金亮，等. 上扬子区志留系页岩气成藏条件[J].天然气工业，2009，29（5）：45-50.
[5] 聂海宽，唐玄，边瑞康. 页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测[J].石油学报，2009，30（4）：484-491.
[6] 朱炎铭，陈尚斌，方俊华，等.四川地区志留系页岩气成藏的地质背景[J].煤炭学报，2010，35（7）：1160-1164.
[7] 蒲泊伶，蒋有录，王毅，等. 四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析[J].石油学报，2010，31（2）：225-230.
[8] Bowker K A.Barnett. Shale gas production，Fort Worth Basin：Is-sues and discussion[J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：523-533.
[9] 张林晔，李政，朱日房. 页岩气的形成与开发[J].天然气工业，2009，29（1）：124-128.
[10] 陈尚斌，朱炎铭，王红岩，等.四川盆地南缘下志留统龙马溪组页岩气储层矿物成分特征及意义[J]. 石油学报，2011，32（5）：775-778.